Merge branch 'akpm' (patches from Andrew)
[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  *       hugetlbfs_i_mmap_rwsem_key (in huge_pmd_share)
27  *         mapping->i_mmap_rwsem
28  *           anon_vma->rwsem
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  *                   mem_cgroup_{begin,end}_page_stat (memcg->move_lock)
35  *                     mapping->tree_lock (widely used)
36  *                 inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
37  *                 bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
38  *                   sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
39  *                   mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
40  *                             in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
41  *                             within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
42  *
43  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
44  *   ->tasklist_lock
45  *     pte map lock
46  */
47
48 #include <linux/mm.h>
49 #include <linux/sched/mm.h>
50 #include <linux/sched/task.h>
51 #include <linux/pagemap.h>
52 #include <linux/swap.h>
53 #include <linux/swapops.h>
54 #include <linux/slab.h>
55 #include <linux/init.h>
56 #include <linux/ksm.h>
57 #include <linux/rmap.h>
58 #include <linux/rcupdate.h>
59 #include <linux/export.h>
60 #include <linux/memcontrol.h>
61 #include <linux/mmu_notifier.h>
62 #include <linux/migrate.h>
63 #include <linux/hugetlb.h>
64 #include <linux/backing-dev.h>
65 #include <linux/page_idle.h>
66
67 #include <asm/tlbflush.h>
68
69 #include <trace/events/tlb.h>
70
71 #include "internal.h"
72
73 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
74 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
75
76 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
77 {
78         struct anon_vma *anon_vma;
79
80         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
81         if (anon_vma) {
82                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
83                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
84                 anon_vma->parent = anon_vma;
85                 /*
86                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
87                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
88                  */
89                 anon_vma->root = anon_vma;
90         }
91
92         return anon_vma;
93 }
94
95 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
96 {
97         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
98
99         /*
100          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
101          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
102          * freed.
103          *
104          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
105          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
106          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
107          *
108          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
109          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
110          *   LOCK                                 MB
111          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
112          *
113          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
114          * happen _before_ what follows.
115          */
116         might_sleep();
117         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
118                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
119                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
120         }
121
122         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
123 }
124
125 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
126 {
127         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
128 }
129
130 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
131 {
132         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
133 }
134
135 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
136                                 struct anon_vma_chain *avc,
137                                 struct anon_vma *anon_vma)
138 {
139         avc->vma = vma;
140         avc->anon_vma = anon_vma;
141         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
142         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
143 }
144
145 /**
146  * __anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
147  * @vma: the memory region in question
148  *
149  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
150  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
151  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
152  *
153  * The common case will be that we already have one, which
154  * is handled inline by anon_vma_prepare(). But if
155  * not we either need to find an adjacent mapping that we
156  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
157  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
158  * allocate a new one.
159  *
160  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
161  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
162  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
163  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
164  * anon_vma isn't actually destroyed).
165  *
166  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
167  * for the new allocation. At the same time, we do not want
168  * to do any locking for the common case of already having
169  * an anon_vma.
170  *
171  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
172  */
173 int __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
174 {
175         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
176         struct anon_vma *anon_vma, *allocated;
177         struct anon_vma_chain *avc;
178
179         might_sleep();
180
181         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
182         if (!avc)
183                 goto out_enomem;
184
185         anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
186         allocated = NULL;
187         if (!anon_vma) {
188                 anon_vma = anon_vma_alloc();
189                 if (unlikely(!anon_vma))
190                         goto out_enomem_free_avc;
191                 allocated = anon_vma;
192         }
193
194         anon_vma_lock_write(anon_vma);
195         /* page_table_lock to protect against threads */
196         spin_lock(&mm->page_table_lock);
197         if (likely(!vma->anon_vma)) {
198                 vma->anon_vma = anon_vma;
199                 anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
200                 /* vma reference or self-parent link for new root */
201                 anon_vma->degree++;
202                 allocated = NULL;
203                 avc = NULL;
204         }
205         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
206         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
207
208         if (unlikely(allocated))
209                 put_anon_vma(allocated);
210         if (unlikely(avc))
211                 anon_vma_chain_free(avc);
212
213         return 0;
214
215  out_enomem_free_avc:
216         anon_vma_chain_free(avc);
217  out_enomem:
218         return -ENOMEM;
219 }
220
221 /*
222  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
223  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
224  * have the same vma.
225  *
226  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
227  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
228  */
229 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
230 {
231         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
232         if (new_root != root) {
233                 if (WARN_ON_ONCE(root))
234                         up_write(&root->rwsem);
235                 root = new_root;
236                 down_write(&root->rwsem);
237         }
238         return root;
239 }
240
241 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
242 {
243         if (root)
244                 up_write(&root->rwsem);
245 }
246
247 /*
248  * Attach the anon_vmas from src to dst.
249  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
250  *
251  * If dst->anon_vma is NULL this function tries to find and reuse existing
252  * anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma. This prevents
253  * degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in case of
254  * constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more than one
255  * child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap walker has a
256  * good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it searches where
257  * page is mapped.
258  */
259 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
260 {
261         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
262         struct anon_vma *root = NULL;
263
264         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
265                 struct anon_vma *anon_vma;
266
267                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
268                 if (unlikely(!avc)) {
269                         unlock_anon_vma_root(root);
270                         root = NULL;
271                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
272                         if (!avc)
273                                 goto enomem_failure;
274                 }
275                 anon_vma = pavc->anon_vma;
276                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
277                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
278
279                 /*
280                  * Reuse existing anon_vma if its degree lower than two,
281                  * that means it has no vma and only one anon_vma child.
282                  *
283                  * Do not chose parent anon_vma, otherwise first child
284                  * will always reuse it. Root anon_vma is never reused:
285                  * it has self-parent reference and at least one child.
286                  */
287                 if (!dst->anon_vma && anon_vma != src->anon_vma &&
288                                 anon_vma->degree < 2)
289                         dst->anon_vma = anon_vma;
290         }
291         if (dst->anon_vma)
292                 dst->anon_vma->degree++;
293         unlock_anon_vma_root(root);
294         return 0;
295
296  enomem_failure:
297         /*
298          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its degree can be incorrectly
299          * decremented in unlink_anon_vmas().
300          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
301          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
302          */
303         dst->anon_vma = NULL;
304         unlink_anon_vmas(dst);
305         return -ENOMEM;
306 }
307
308 /*
309  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
310  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
311  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
312  */
313 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
314 {
315         struct anon_vma_chain *avc;
316         struct anon_vma *anon_vma;
317         int error;
318
319         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
320         if (!pvma->anon_vma)
321                 return 0;
322
323         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
324         vma->anon_vma = NULL;
325
326         /*
327          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
328          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
329          */
330         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
331         if (error)
332                 return error;
333
334         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
335         if (vma->anon_vma)
336                 return 0;
337
338         /* Then add our own anon_vma. */
339         anon_vma = anon_vma_alloc();
340         if (!anon_vma)
341                 goto out_error;
342         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
343         if (!avc)
344                 goto out_error_free_anon_vma;
345
346         /*
347          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
348          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
349          */
350         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
351         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
352         /*
353          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
354          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
355          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
356          */
357         get_anon_vma(anon_vma->root);
358         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
359         vma->anon_vma = anon_vma;
360         anon_vma_lock_write(anon_vma);
361         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
362         anon_vma->parent->degree++;
363         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
364
365         return 0;
366
367  out_error_free_anon_vma:
368         put_anon_vma(anon_vma);
369  out_error:
370         unlink_anon_vmas(vma);
371         return -ENOMEM;
372 }
373
374 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
375 {
376         struct anon_vma_chain *avc, *next;
377         struct anon_vma *root = NULL;
378
379         /*
380          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
381          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
382          */
383         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
384                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
385
386                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
387                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
388
389                 /*
390                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
391                  * to free them outside the lock.
392                  */
393                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root)) {
394                         anon_vma->parent->degree--;
395                         continue;
396                 }
397
398                 list_del(&avc->same_vma);
399                 anon_vma_chain_free(avc);
400         }
401         if (vma->anon_vma)
402                 vma->anon_vma->degree--;
403         unlock_anon_vma_root(root);
404
405         /*
406          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
407          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
408          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
409          */
410         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
411                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
412
413                 VM_WARN_ON(anon_vma->degree);
414                 put_anon_vma(anon_vma);
415
416                 list_del(&avc->same_vma);
417                 anon_vma_chain_free(avc);
418         }
419 }
420
421 static void anon_vma_ctor(void *data)
422 {
423         struct anon_vma *anon_vma = data;
424
425         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
426         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
427         anon_vma->rb_root = RB_ROOT;
428 }
429
430 void __init anon_vma_init(void)
431 {
432         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
433                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
434                         anon_vma_ctor);
435         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
436                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
437 }
438
439 /*
440  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
441  *
442  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
443  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
444  * have been relevant to this page.
445  *
446  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
447  * returned may already be freed (and even reused).
448  *
449  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
450  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
451  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
452  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
453  *
454  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
455  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
456  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
457  *
458  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
459  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
460  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
461  */
462 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
463 {
464         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
465         unsigned long anon_mapping;
466
467         rcu_read_lock();
468         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
469         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
470                 goto out;
471         if (!page_mapped(page))
472                 goto out;
473
474         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
475         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
476                 anon_vma = NULL;
477                 goto out;
478         }
479
480         /*
481          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
482          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
483          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
484          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
485          * above cannot corrupt).
486          */
487         if (!page_mapped(page)) {
488                 rcu_read_unlock();
489                 put_anon_vma(anon_vma);
490                 return NULL;
491         }
492 out:
493         rcu_read_unlock();
494
495         return anon_vma;
496 }
497
498 /*
499  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
500  *
501  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
502  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
503  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
504  */
505 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
506 {
507         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
508         struct anon_vma *root_anon_vma;
509         unsigned long anon_mapping;
510
511         rcu_read_lock();
512         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
513         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
514                 goto out;
515         if (!page_mapped(page))
516                 goto out;
517
518         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
519         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
520         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
521                 /*
522                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
523                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
524                  * not go away, see anon_vma_free().
525                  */
526                 if (!page_mapped(page)) {
527                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
528                         anon_vma = NULL;
529                 }
530                 goto out;
531         }
532
533         /* trylock failed, we got to sleep */
534         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
535                 anon_vma = NULL;
536                 goto out;
537         }
538
539         if (!page_mapped(page)) {
540                 rcu_read_unlock();
541                 put_anon_vma(anon_vma);
542                 return NULL;
543         }
544
545         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
546         rcu_read_unlock();
547         anon_vma_lock_read(anon_vma);
548
549         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
550                 /*
551                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
552                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
553                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
554                  */
555                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
556                 __put_anon_vma(anon_vma);
557                 anon_vma = NULL;
558         }
559
560         return anon_vma;
561
562 out:
563         rcu_read_unlock();
564         return anon_vma;
565 }
566
567 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
568 {
569         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
570 }
571
572 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
573 /*
574  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
575  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
576  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
577  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
578  */
579 void try_to_unmap_flush(void)
580 {
581         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
582         int cpu;
583
584         if (!tlb_ubc->flush_required)
585                 return;
586
587         cpu = get_cpu();
588
589         if (cpumask_test_cpu(cpu, &tlb_ubc->cpumask)) {
590                 count_vm_tlb_event(NR_TLB_LOCAL_FLUSH_ALL);
591                 local_flush_tlb();
592                 trace_tlb_flush(TLB_LOCAL_SHOOTDOWN, TLB_FLUSH_ALL);
593         }
594
595         if (cpumask_any_but(&tlb_ubc->cpumask, cpu) < nr_cpu_ids)
596                 flush_tlb_others(&tlb_ubc->cpumask, NULL, 0, TLB_FLUSH_ALL);
597         cpumask_clear(&tlb_ubc->cpumask);
598         tlb_ubc->flush_required = false;
599         tlb_ubc->writable = false;
600         put_cpu();
601 }
602
603 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
604 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
605 {
606         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
607
608         if (tlb_ubc->writable)
609                 try_to_unmap_flush();
610 }
611
612 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
613 {
614         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
615
616         cpumask_or(&tlb_ubc->cpumask, &tlb_ubc->cpumask, mm_cpumask(mm));
617         tlb_ubc->flush_required = true;
618
619         /*
620          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
621          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
622          * before the page is queued for IO.
623          */
624         if (writable)
625                 tlb_ubc->writable = true;
626 }
627
628 /*
629  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
630  * unmap operations to reduce IPIs.
631  */
632 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
633 {
634         bool should_defer = false;
635
636         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
637                 return false;
638
639         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
640         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
641                 should_defer = true;
642         put_cpu();
643
644         return should_defer;
645 }
646 #else
647 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
648 {
649 }
650
651 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
652 {
653         return false;
654 }
655 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
656
657 /*
658  * At what user virtual address is page expected in vma?
659  * Caller should check the page is actually part of the vma.
660  */
661 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
662 {
663         unsigned long address;
664         if (PageAnon(page)) {
665                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
666                 /*
667                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
668                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
669                  */
670                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
671                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
672                         return -EFAULT;
673         } else if (page->mapping) {
674                 if (!vma->vm_file || vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
675                         return -EFAULT;
676         } else
677                 return -EFAULT;
678         address = __vma_address(page, vma);
679         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
680                 return -EFAULT;
681         return address;
682 }
683
684 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
685 {
686         pgd_t *pgd;
687         p4d_t *p4d;
688         pud_t *pud;
689         pmd_t *pmd = NULL;
690         pmd_t pmde;
691
692         pgd = pgd_offset(mm, address);
693         if (!pgd_present(*pgd))
694                 goto out;
695
696         p4d = p4d_offset(pgd, address);
697         if (!p4d_present(*p4d))
698                 goto out;
699
700         pud = pud_offset(p4d, address);
701         if (!pud_present(*pud))
702                 goto out;
703
704         pmd = pmd_offset(pud, address);
705         /*
706          * Some THP functions use the sequence pmdp_huge_clear_flush(), set_pmd_at()
707          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
708          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
709          */
710         pmde = *pmd;
711         barrier();
712         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
713                 pmd = NULL;
714 out:
715         return pmd;
716 }
717
718 struct page_referenced_arg {
719         int mapcount;
720         int referenced;
721         unsigned long vm_flags;
722         struct mem_cgroup *memcg;
723 };
724 /*
725  * arg: page_referenced_arg will be passed
726  */
727 static int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
728                         unsigned long address, void *arg)
729 {
730         struct page_referenced_arg *pra = arg;
731         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
732                 .page = page,
733                 .vma = vma,
734                 .address = address,
735         };
736         int referenced = 0;
737
738         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
739                 address = pvmw.address;
740
741                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
742                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
743                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
744                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
745                 }
746
747                 if (pvmw.pte) {
748                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
749                                                 pvmw.pte)) {
750                                 /*
751                                  * Don't treat a reference through
752                                  * a sequentially read mapping as such.
753                                  * If the page has been used in another mapping,
754                                  * we will catch it; if this other mapping is
755                                  * already gone, the unmap path will have set
756                                  * PG_referenced or activated the page.
757                                  */
758                                 if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
759                                         referenced++;
760                         }
761                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
762                         if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address,
763                                                 pvmw.pmd))
764                                 referenced++;
765                 } else {
766                         /* unexpected pmd-mapped page? */
767                         WARN_ON_ONCE(1);
768                 }
769
770                 pra->mapcount--;
771         }
772
773         if (referenced)
774                 clear_page_idle(page);
775         if (test_and_clear_page_young(page))
776                 referenced++;
777
778         if (referenced) {
779                 pra->referenced++;
780                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
781         }
782
783         if (!pra->mapcount)
784                 return SWAP_SUCCESS; /* To break the loop */
785
786         return SWAP_AGAIN;
787 }
788
789 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
790 {
791         struct page_referenced_arg *pra = arg;
792         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
793
794         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
795                 return true;
796
797         return false;
798 }
799
800 /**
801  * page_referenced - test if the page was referenced
802  * @page: the page to test
803  * @is_locked: caller holds lock on the page
804  * @memcg: target memory cgroup
805  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
806  *
807  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
808  * returns the number of ptes which referenced the page.
809  */
810 int page_referenced(struct page *page,
811                     int is_locked,
812                     struct mem_cgroup *memcg,
813                     unsigned long *vm_flags)
814 {
815         int ret;
816         int we_locked = 0;
817         struct page_referenced_arg pra = {
818                 .mapcount = total_mapcount(page),
819                 .memcg = memcg,
820         };
821         struct rmap_walk_control rwc = {
822                 .rmap_one = page_referenced_one,
823                 .arg = (void *)&pra,
824                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
825         };
826
827         *vm_flags = 0;
828         if (!page_mapped(page))
829                 return 0;
830
831         if (!page_rmapping(page))
832                 return 0;
833
834         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
835                 we_locked = trylock_page(page);
836                 if (!we_locked)
837                         return 1;
838         }
839
840         /*
841          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
842          * counting on behalf of references from different
843          * cgroups
844          */
845         if (memcg) {
846                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
847         }
848
849         ret = rmap_walk(page, &rwc);
850         *vm_flags = pra.vm_flags;
851
852         if (we_locked)
853                 unlock_page(page);
854
855         return pra.referenced;
856 }
857
858 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
859                             unsigned long address, void *arg)
860 {
861         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
862                 .page = page,
863                 .vma = vma,
864                 .address = address,
865                 .flags = PVMW_SYNC,
866         };
867         int *cleaned = arg;
868
869         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
870                 int ret = 0;
871                 address = pvmw.address;
872                 if (pvmw.pte) {
873                         pte_t entry;
874                         pte_t *pte = pvmw.pte;
875
876                         if (!pte_dirty(*pte) && !pte_write(*pte))
877                                 continue;
878
879                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
880                         entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
881                         entry = pte_wrprotect(entry);
882                         entry = pte_mkclean(entry);
883                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
884                         ret = 1;
885                 } else {
886 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGE_PAGECACHE
887                         pmd_t *pmd = pvmw.pmd;
888                         pmd_t entry;
889
890                         if (!pmd_dirty(*pmd) && !pmd_write(*pmd))
891                                 continue;
892
893                         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
894                         entry = pmdp_huge_clear_flush(vma, address, pmd);
895                         entry = pmd_wrprotect(entry);
896                         entry = pmd_mkclean(entry);
897                         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmd, entry);
898                         ret = 1;
899 #else
900                         /* unexpected pmd-mapped page? */
901                         WARN_ON_ONCE(1);
902 #endif
903                 }
904
905                 if (ret) {
906                         mmu_notifier_invalidate_page(vma->vm_mm, address);
907                         (*cleaned)++;
908                 }
909         }
910
911         return SWAP_AGAIN;
912 }
913
914 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
915 {
916         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
917                 return false;
918
919         return true;
920 }
921
922 int page_mkclean(struct page *page)
923 {
924         int cleaned = 0;
925         struct address_space *mapping;
926         struct rmap_walk_control rwc = {
927                 .arg = (void *)&cleaned,
928                 .rmap_one = page_mkclean_one,
929                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
930         };
931
932         BUG_ON(!PageLocked(page));
933
934         if (!page_mapped(page))
935                 return 0;
936
937         mapping = page_mapping(page);
938         if (!mapping)
939                 return 0;
940
941         rmap_walk(page, &rwc);
942
943         return cleaned;
944 }
945 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
946
947 /**
948  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
949  * @page:       the page to move to our anon_vma
950  * @vma:        the vma the page belongs to
951  *
952  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
953  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
954  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
955  * processes.
956  */
957 void page_move_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
958 {
959         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
960
961         page = compound_head(page);
962
963         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
964         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
965
966         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
967         /*
968          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
969          * simultaneously, so a concurrent reader (eg page_referenced()'s
970          * PageAnon()) will not see one without the other.
971          */
972         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
973 }
974
975 /**
976  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
977  * @page:       Page to add to rmap     
978  * @vma:        VM area to add page to.
979  * @address:    User virtual address of the mapping     
980  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
981  */
982 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
983         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
984 {
985         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
986
987         BUG_ON(!anon_vma);
988
989         if (PageAnon(page))
990                 return;
991
992         /*
993          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
994          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
995          * page mapping!
996          */
997         if (!exclusive)
998                 anon_vma = anon_vma->root;
999
1000         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1001         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1002         page->index = linear_page_index(vma, address);
1003 }
1004
1005 /**
1006  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1007  * @page:       the page to add the mapping to
1008  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1009  * @address:    the user virtual address mapped
1010  */
1011 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1012         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1013 {
1014 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1015         /*
1016          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1017          * be set up correctly at this point.
1018          *
1019          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1020          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1021          * in which case the page is already known to be setup.
1022          *
1023          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1024          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1025          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1026          */
1027         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1028         BUG_ON(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address));
1029 #endif
1030 }
1031
1032 /**
1033  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1034  * @page:       the page to add the mapping to
1035  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1036  * @address:    the user virtual address mapped
1037  * @compound:   charge the page as compound or small page
1038  *
1039  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1040  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1041  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1042  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1043  */
1044 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1045         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1046 {
1047         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, compound ? RMAP_COMPOUND : 0);
1048 }
1049
1050 /*
1051  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1052  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1053  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1054  */
1055 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1056         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int flags)
1057 {
1058         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1059         bool first;
1060
1061         if (compound) {
1062                 atomic_t *mapcount;
1063                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1064                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1065                 mapcount = compound_mapcount_ptr(page);
1066                 first = atomic_inc_and_test(mapcount);
1067         } else {
1068                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1069         }
1070
1071         if (first) {
1072                 int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1073                 /*
1074                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1075                  * these counters are not modified in interrupt context, and
1076                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
1077                  * disabled.
1078                  */
1079                 if (compound)
1080                         __inc_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1081                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, nr);
1082         }
1083         if (unlikely(PageKsm(page)))
1084                 return;
1085
1086         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1087
1088         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1089         if (first)
1090                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
1091                                 flags & RMAP_EXCLUSIVE);
1092         else
1093                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1094 }
1095
1096 /**
1097  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1098  * @page:       the page to add the mapping to
1099  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1100  * @address:    the user virtual address mapped
1101  * @compound:   charge the page as compound or small page
1102  *
1103  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1104  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1105  * Page does not have to be locked.
1106  */
1107 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1108         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1109 {
1110         int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1111
1112         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1113         __SetPageSwapBacked(page);
1114         if (compound) {
1115                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1116                 /* increment count (starts at -1) */
1117                 atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1118                 __inc_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1119         } else {
1120                 /* Anon THP always mapped first with PMD */
1121                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransCompound(page), page);
1122                 /* increment count (starts at -1) */
1123                 atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1124         }
1125         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, nr);
1126         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1127 }
1128
1129 /**
1130  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1131  * @page: the page to add the mapping to
1132  *
1133  * The caller needs to hold the pte lock.
1134  */
1135 void page_add_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1136 {
1137         int i, nr = 1;
1138
1139         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageTransHuge(page), page);
1140         lock_page_memcg(page);
1141         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1142                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1143                         if (atomic_inc_and_test(&page[i]._mapcount))
1144                                 nr++;
1145                 }
1146                 if (!atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page)))
1147                         goto out;
1148                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
1149                 __inc_node_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED);
1150         } else {
1151                 if (PageTransCompound(page) && page_mapping(page)) {
1152                         VM_WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
1153
1154                         SetPageDoubleMap(compound_head(page));
1155                         if (PageMlocked(page))
1156                                 clear_page_mlock(compound_head(page));
1157                 }
1158                 if (!atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
1159                         goto out;
1160         }
1161         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FILE_MAPPED, nr);
1162         mem_cgroup_update_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED, nr);
1163 out:
1164         unlock_page_memcg(page);
1165 }
1166
1167 static void page_remove_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1168 {
1169         int i, nr = 1;
1170
1171         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHead(page), page);
1172         lock_page_memcg(page);
1173
1174         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1175         if (unlikely(PageHuge(page))) {
1176                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1177                 atomic_dec(compound_mapcount_ptr(page));
1178                 goto out;
1179         }
1180
1181         /* page still mapped by someone else? */
1182         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1183                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1184                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1185                                 nr++;
1186                 }
1187                 if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1188                         goto out;
1189                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
1190                 __dec_node_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED);
1191         } else {
1192                 if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1193                         goto out;
1194         }
1195
1196         /*
1197          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_state because
1198          * these counters are not modified in interrupt context, and
1199          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1200          */
1201         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FILE_MAPPED, -nr);
1202         mem_cgroup_update_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED, -nr);
1203
1204         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1205                 clear_page_mlock(page);
1206 out:
1207         unlock_page_memcg(page);
1208 }
1209
1210 static void page_remove_anon_compound_rmap(struct page *page)
1211 {
1212         int i, nr;
1213
1214         if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1215                 return;
1216
1217         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1218         if (unlikely(PageHuge(page)))
1219                 return;
1220
1221         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
1222                 return;
1223
1224         __dec_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1225
1226         if (TestClearPageDoubleMap(page)) {
1227                 /*
1228                  * Subpages can be mapped with PTEs too. Check how many of
1229                  * themi are still mapped.
1230                  */
1231                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1232                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1233                                 nr++;
1234                 }
1235         } else {
1236                 nr = HPAGE_PMD_NR;
1237         }
1238
1239         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1240                 clear_page_mlock(page);
1241
1242         if (nr) {
1243                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, -nr);
1244                 deferred_split_huge_page(page);
1245         }
1246 }
1247
1248 /**
1249  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1250  * @page:       page to remove mapping from
1251  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1252  *
1253  * The caller needs to hold the pte lock.
1254  */
1255 void page_remove_rmap(struct page *page, bool compound)
1256 {
1257         if (!PageAnon(page))
1258                 return page_remove_file_rmap(page, compound);
1259
1260         if (compound)
1261                 return page_remove_anon_compound_rmap(page);
1262
1263         /* page still mapped by someone else? */
1264         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1265                 return;
1266
1267         /*
1268          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1269          * these counters are not modified in interrupt context, and
1270          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1271          */
1272         __dec_node_page_state(page, NR_ANON_MAPPED);
1273
1274         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1275                 clear_page_mlock(page);
1276
1277         if (PageTransCompound(page))
1278                 deferred_split_huge_page(compound_head(page));
1279
1280         /*
1281          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1282          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1283          * which increments mapcount after us but sets mapping
1284          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1285          * and remember that it's only reliable while mapped.
1286          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1287          * faster for those pages still in swapcache.
1288          */
1289 }
1290
1291 struct rmap_private {
1292         enum ttu_flags flags;
1293         int lazyfreed;
1294 };
1295
1296 /*
1297  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1298  */
1299 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1300                      unsigned long address, void *arg)
1301 {
1302         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1303         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
1304                 .page = page,
1305                 .vma = vma,
1306                 .address = address,
1307         };
1308         pte_t pteval;
1309         struct page *subpage;
1310         int ret = SWAP_AGAIN;
1311         struct rmap_private *rp = arg;
1312         enum ttu_flags flags = rp->flags;
1313
1314         /* munlock has nothing to gain from examining un-locked vmas */
1315         if ((flags & TTU_MUNLOCK) && !(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1316                 return SWAP_AGAIN;
1317
1318         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD) {
1319                 split_huge_pmd_address(vma, address,
1320                                 flags & TTU_MIGRATION, page);
1321         }
1322
1323         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1324                 /*
1325                  * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1326                  * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1327                  * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1328                  */
1329                 if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1330                         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1331                                 /* PTE-mapped THP are never mlocked */
1332                                 if (!PageTransCompound(page)) {
1333                                         /*
1334                                          * Holding pte lock, we do *not* need
1335                                          * mmap_sem here
1336                                          */
1337                                         mlock_vma_page(page);
1338                                 }
1339                                 ret = SWAP_MLOCK;
1340                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1341                                 break;
1342                         }
1343                         if (flags & TTU_MUNLOCK)
1344                                 continue;
1345                 }
1346
1347                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1348                 VM_BUG_ON_PAGE(!pvmw.pte, page);
1349
1350                 subpage = page - page_to_pfn(page) + pte_pfn(*pvmw.pte);
1351                 address = pvmw.address;
1352
1353
1354                 if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1355                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
1356                                                 pvmw.pte)) {
1357                                 ret = SWAP_FAIL;
1358                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1359                                 break;
1360                         }
1361                 }
1362
1363                 /* Nuke the page table entry. */
1364                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1365                 if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1366                         /*
1367                          * We clear the PTE but do not flush so potentially
1368                          * a remote CPU could still be writing to the page.
1369                          * If the entry was previously clean then the
1370                          * architecture must guarantee that a clear->dirty
1371                          * transition on a cached TLB entry is written through
1372                          * and traps if the PTE is unmapped.
1373                          */
1374                         pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
1375
1376                         set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pte_dirty(pteval));
1377                 } else {
1378                         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1379                 }
1380
1381                 /* Move the dirty bit to the page. Now the pte is gone. */
1382                 if (pte_dirty(pteval))
1383                         set_page_dirty(page);
1384
1385                 /* Update high watermark before we lower rss */
1386                 update_hiwater_rss(mm);
1387
1388                 if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1389                         if (PageHuge(page)) {
1390                                 int nr = 1 << compound_order(page);
1391                                 hugetlb_count_sub(nr, mm);
1392                         } else {
1393                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1394                         }
1395
1396                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1397                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1398                 } else if (pte_unused(pteval)) {
1399                         /*
1400                          * The guest indicated that the page content is of no
1401                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1402                          * will take care of the rest.
1403                          */
1404                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1405                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1406                                 (flags & TTU_MIGRATION)) {
1407                         swp_entry_t entry;
1408                         pte_t swp_pte;
1409                         /*
1410                          * Store the pfn of the page in a special migration
1411                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1412                          * pte is removed and then restart fault handling.
1413                          */
1414                         entry = make_migration_entry(subpage,
1415                                         pte_write(pteval));
1416                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1417                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1418                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1419                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1420                 } else if (PageAnon(page)) {
1421                         swp_entry_t entry = { .val = page_private(subpage) };
1422                         pte_t swp_pte;
1423                         /*
1424                          * Store the swap location in the pte.
1425                          * See handle_pte_fault() ...
1426                          */
1427                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapCache(page), page);
1428
1429                         if (!PageDirty(page) && (flags & TTU_LZFREE)) {
1430                                 /* It's a freeable page by MADV_FREE */
1431                                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1432                                 rp->lazyfreed++;
1433                                 goto discard;
1434                         }
1435
1436                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1437                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1438                                 ret = SWAP_FAIL;
1439                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1440                                 break;
1441                         }
1442                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1443                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1444                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1445                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1446                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1447                         }
1448                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1449                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1450                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1451                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1452                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1453                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1454                 } else
1455                         dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(page));
1456 discard:
1457                 page_remove_rmap(subpage, PageHuge(page));
1458                 put_page(page);
1459                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1460         }
1461         return ret;
1462 }
1463
1464 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1465 {
1466         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1467
1468         if (!maybe_stack)
1469                 return false;
1470
1471         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1472                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1473                 return true;
1474
1475         return false;
1476 }
1477
1478 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1479 {
1480         return is_vma_temporary_stack(vma);
1481 }
1482
1483 static int page_mapcount_is_zero(struct page *page)
1484 {
1485         return !total_mapcount(page);
1486 }
1487
1488 /**
1489  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1490  * @page: the page to get unmapped
1491  * @flags: action and flags
1492  *
1493  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1494  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1495  * Return values are:
1496  *
1497  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1498  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1499  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1500  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1501  */
1502 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1503 {
1504         int ret;
1505         struct rmap_private rp = {
1506                 .flags = flags,
1507                 .lazyfreed = 0,
1508         };
1509
1510         struct rmap_walk_control rwc = {
1511                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1512                 .arg = &rp,
1513                 .done = page_mapcount_is_zero,
1514                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1515         };
1516
1517         /*
1518          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1519          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1520          * page tables leading to a race where migration cannot
1521          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1522          * locking requirements of exec(), migration skips
1523          * temporary VMAs until after exec() completes.
1524          */
1525         if ((flags & TTU_MIGRATION) && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1526                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1527
1528         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1529                 ret = rmap_walk_locked(page, &rwc);
1530         else
1531                 ret = rmap_walk(page, &rwc);
1532
1533         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapcount(page)) {
1534                 ret = SWAP_SUCCESS;
1535                 if (rp.lazyfreed && !PageDirty(page))
1536                         ret = SWAP_LZFREE;
1537         }
1538         return ret;
1539 }
1540
1541 static int page_not_mapped(struct page *page)
1542 {
1543         return !page_mapped(page);
1544 };
1545
1546 /**
1547  * try_to_munlock - try to munlock a page
1548  * @page: the page to be munlocked
1549  *
1550  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1551  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1552  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1553  *
1554  * Return values are:
1555  *
1556  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1557  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1558  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1559  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1560  */
1561 int try_to_munlock(struct page *page)
1562 {
1563         int ret;
1564         struct rmap_private rp = {
1565                 .flags = TTU_MUNLOCK,
1566                 .lazyfreed = 0,
1567         };
1568
1569         struct rmap_walk_control rwc = {
1570                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1571                 .arg = &rp,
1572                 .done = page_not_mapped,
1573                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1574
1575         };
1576
1577         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1578
1579         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1580         return ret;
1581 }
1582
1583 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1584 {
1585         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1586
1587         anon_vma_free(anon_vma);
1588         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1589                 anon_vma_free(root);
1590 }
1591
1592 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1593                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1594 {
1595         struct anon_vma *anon_vma;
1596
1597         if (rwc->anon_lock)
1598                 return rwc->anon_lock(page);
1599
1600         /*
1601          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1602          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1603          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1604          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1605          */
1606         anon_vma = page_anon_vma(page);
1607         if (!anon_vma)
1608                 return NULL;
1609
1610         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1611         return anon_vma;
1612 }
1613
1614 /*
1615  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1616  * rmap method
1617  * @page: the page to be handled
1618  * @rwc: control variable according to each walk type
1619  *
1620  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1621  * contained in the anon_vma struct it points to.
1622  *
1623  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1624  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1625  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1626  * LOCKED.
1627  */
1628 static int rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
1629                 bool locked)
1630 {
1631         struct anon_vma *anon_vma;
1632         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
1633         struct anon_vma_chain *avc;
1634         int ret = SWAP_AGAIN;
1635
1636         if (locked) {
1637                 anon_vma = page_anon_vma(page);
1638                 /* anon_vma disappear under us? */
1639                 VM_BUG_ON_PAGE(!anon_vma, page);
1640         } else {
1641                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1642         }
1643         if (!anon_vma)
1644                 return ret;
1645
1646         pgoff_start = page_to_pgoff(page);
1647         pgoff_end = pgoff_start + hpage_nr_pages(page) - 1;
1648         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root,
1649                         pgoff_start, pgoff_end) {
1650                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1651                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1652
1653                 cond_resched();
1654
1655                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1656                         continue;
1657
1658                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1659                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1660                         break;
1661                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1662                         break;
1663         }
1664
1665         if (!locked)
1666                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1667         return ret;
1668 }
1669
1670 /*
1671  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1672  * @page: the page to be handled
1673  * @rwc: control variable according to each walk type
1674  *
1675  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1676  * contained in the address_space struct it points to.
1677  *
1678  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1679  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1680  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1681  * LOCKED.
1682  */
1683 static int rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
1684                 bool locked)
1685 {
1686         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
1687         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
1688         struct vm_area_struct *vma;
1689         int ret = SWAP_AGAIN;
1690
1691         /*
1692          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1693          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1694          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1695          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
1696          */
1697         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1698
1699         if (!mapping)
1700                 return ret;
1701
1702         pgoff_start = page_to_pgoff(page);
1703         pgoff_end = pgoff_start + hpage_nr_pages(page) - 1;
1704         if (!locked)
1705                 i_mmap_lock_read(mapping);
1706         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap,
1707                         pgoff_start, pgoff_end) {
1708                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1709
1710                 cond_resched();
1711
1712                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1713                         continue;
1714
1715                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1716                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1717                         goto done;
1718                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1719                         goto done;
1720         }
1721
1722 done:
1723         if (!locked)
1724                 i_mmap_unlock_read(mapping);
1725         return ret;
1726 }
1727
1728 int rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1729 {
1730         if (unlikely(PageKsm(page)))
1731                 return rmap_walk_ksm(page, rwc);
1732         else if (PageAnon(page))
1733                 return rmap_walk_anon(page, rwc, false);
1734         else
1735                 return rmap_walk_file(page, rwc, false);
1736 }
1737
1738 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
1739 int rmap_walk_locked(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1740 {
1741         /* no ksm support for now */
1742         VM_BUG_ON_PAGE(PageKsm(page), page);
1743         if (PageAnon(page))
1744                 return rmap_walk_anon(page, rwc, true);
1745         else
1746                 return rmap_walk_file(page, rwc, true);
1747 }
1748
1749 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1750 /*
1751  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1752  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1753  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1754  */
1755 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1756         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1757 {
1758         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1759
1760         BUG_ON(!anon_vma);
1761
1762         if (PageAnon(page))
1763                 return;
1764         if (!exclusive)
1765                 anon_vma = anon_vma->root;
1766
1767         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1768         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1769         page->index = linear_page_index(vma, address);
1770 }
1771
1772 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1773                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1774 {
1775         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1776         int first;
1777
1778         BUG_ON(!PageLocked(page));
1779         BUG_ON(!anon_vma);
1780         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1781         first = atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page));
1782         if (first)
1783                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1784 }
1785
1786 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1787                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1788 {
1789         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1790         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1791         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1792 }
1793 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */