Merge tag 'perf-core-for-mingo-4.21-20190104' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux...
[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  *           hugetlb_fault_mutex (hugetlbfs specific page fault mutex)
29  *           anon_vma->rwsem
30  *             mm->page_table_lock or pte_lock
31  *               zone_lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
32  *               swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
33  *                 mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
34  *                 mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
35  *                   mem_cgroup_{begin,end}_page_stat (memcg->move_lock)
36  *                     i_pages lock (widely used)
37  *                 inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
38  *                 bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
39  *                   sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
40  *                   i_pages lock (widely used, in set_page_dirty,
41  *                             in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
42  *                             within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
43  *
44  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
45  *   ->tasklist_lock
46  *     pte map lock
47  */
48
49 #include <linux/mm.h>
50 #include <linux/sched/mm.h>
51 #include <linux/sched/task.h>
52 #include <linux/pagemap.h>
53 #include <linux/swap.h>
54 #include <linux/swapops.h>
55 #include <linux/slab.h>
56 #include <linux/init.h>
57 #include <linux/ksm.h>
58 #include <linux/rmap.h>
59 #include <linux/rcupdate.h>
60 #include <linux/export.h>
61 #include <linux/memcontrol.h>
62 #include <linux/mmu_notifier.h>
63 #include <linux/migrate.h>
64 #include <linux/hugetlb.h>
65 #include <linux/backing-dev.h>
66 #include <linux/page_idle.h>
67 #include <linux/memremap.h>
68 #include <linux/userfaultfd_k.h>
69
70 #include <asm/tlbflush.h>
71
72 #include <trace/events/tlb.h>
73
74 #include "internal.h"
75
76 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
77 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
78
79 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
80 {
81         struct anon_vma *anon_vma;
82
83         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
84         if (anon_vma) {
85                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
86                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
87                 anon_vma->parent = anon_vma;
88                 /*
89                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
90                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
91                  */
92                 anon_vma->root = anon_vma;
93         }
94
95         return anon_vma;
96 }
97
98 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
99 {
100         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
101
102         /*
103          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
104          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
105          * freed.
106          *
107          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
108          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
109          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
110          *
111          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
112          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
113          *   LOCK                                 MB
114          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
115          *
116          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
117          * happen _before_ what follows.
118          */
119         might_sleep();
120         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
121                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
122                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
123         }
124
125         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
126 }
127
128 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
129 {
130         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
131 }
132
133 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
134 {
135         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
136 }
137
138 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
139                                 struct anon_vma_chain *avc,
140                                 struct anon_vma *anon_vma)
141 {
142         avc->vma = vma;
143         avc->anon_vma = anon_vma;
144         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
145         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
146 }
147
148 /**
149  * __anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
150  * @vma: the memory region in question
151  *
152  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
153  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
154  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
155  *
156  * The common case will be that we already have one, which
157  * is handled inline by anon_vma_prepare(). But if
158  * not we either need to find an adjacent mapping that we
159  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
160  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
161  * allocate a new one.
162  *
163  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
164  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
165  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
166  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
167  * anon_vma isn't actually destroyed).
168  *
169  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
170  * for the new allocation. At the same time, we do not want
171  * to do any locking for the common case of already having
172  * an anon_vma.
173  *
174  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
175  */
176 int __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
177 {
178         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
179         struct anon_vma *anon_vma, *allocated;
180         struct anon_vma_chain *avc;
181
182         might_sleep();
183
184         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
185         if (!avc)
186                 goto out_enomem;
187
188         anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
189         allocated = NULL;
190         if (!anon_vma) {
191                 anon_vma = anon_vma_alloc();
192                 if (unlikely(!anon_vma))
193                         goto out_enomem_free_avc;
194                 allocated = anon_vma;
195         }
196
197         anon_vma_lock_write(anon_vma);
198         /* page_table_lock to protect against threads */
199         spin_lock(&mm->page_table_lock);
200         if (likely(!vma->anon_vma)) {
201                 vma->anon_vma = anon_vma;
202                 anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
203                 /* vma reference or self-parent link for new root */
204                 anon_vma->degree++;
205                 allocated = NULL;
206                 avc = NULL;
207         }
208         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
209         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
210
211         if (unlikely(allocated))
212                 put_anon_vma(allocated);
213         if (unlikely(avc))
214                 anon_vma_chain_free(avc);
215
216         return 0;
217
218  out_enomem_free_avc:
219         anon_vma_chain_free(avc);
220  out_enomem:
221         return -ENOMEM;
222 }
223
224 /*
225  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
226  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
227  * have the same vma.
228  *
229  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
230  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
231  */
232 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
233 {
234         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
235         if (new_root != root) {
236                 if (WARN_ON_ONCE(root))
237                         up_write(&root->rwsem);
238                 root = new_root;
239                 down_write(&root->rwsem);
240         }
241         return root;
242 }
243
244 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
245 {
246         if (root)
247                 up_write(&root->rwsem);
248 }
249
250 /*
251  * Attach the anon_vmas from src to dst.
252  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
253  *
254  * If dst->anon_vma is NULL this function tries to find and reuse existing
255  * anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma. This prevents
256  * degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in case of
257  * constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more than one
258  * child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap walker has a
259  * good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it searches where
260  * page is mapped.
261  */
262 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
263 {
264         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
265         struct anon_vma *root = NULL;
266
267         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
268                 struct anon_vma *anon_vma;
269
270                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
271                 if (unlikely(!avc)) {
272                         unlock_anon_vma_root(root);
273                         root = NULL;
274                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
275                         if (!avc)
276                                 goto enomem_failure;
277                 }
278                 anon_vma = pavc->anon_vma;
279                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
280                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
281
282                 /*
283                  * Reuse existing anon_vma if its degree lower than two,
284                  * that means it has no vma and only one anon_vma child.
285                  *
286                  * Do not chose parent anon_vma, otherwise first child
287                  * will always reuse it. Root anon_vma is never reused:
288                  * it has self-parent reference and at least one child.
289                  */
290                 if (!dst->anon_vma && anon_vma != src->anon_vma &&
291                                 anon_vma->degree < 2)
292                         dst->anon_vma = anon_vma;
293         }
294         if (dst->anon_vma)
295                 dst->anon_vma->degree++;
296         unlock_anon_vma_root(root);
297         return 0;
298
299  enomem_failure:
300         /*
301          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its degree can be incorrectly
302          * decremented in unlink_anon_vmas().
303          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
304          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
305          */
306         dst->anon_vma = NULL;
307         unlink_anon_vmas(dst);
308         return -ENOMEM;
309 }
310
311 /*
312  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
313  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
314  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
315  */
316 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
317 {
318         struct anon_vma_chain *avc;
319         struct anon_vma *anon_vma;
320         int error;
321
322         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
323         if (!pvma->anon_vma)
324                 return 0;
325
326         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
327         vma->anon_vma = NULL;
328
329         /*
330          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
331          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
332          */
333         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
334         if (error)
335                 return error;
336
337         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
338         if (vma->anon_vma)
339                 return 0;
340
341         /* Then add our own anon_vma. */
342         anon_vma = anon_vma_alloc();
343         if (!anon_vma)
344                 goto out_error;
345         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
346         if (!avc)
347                 goto out_error_free_anon_vma;
348
349         /*
350          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
351          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
352          */
353         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
354         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
355         /*
356          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
357          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
358          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
359          */
360         get_anon_vma(anon_vma->root);
361         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
362         vma->anon_vma = anon_vma;
363         anon_vma_lock_write(anon_vma);
364         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
365         anon_vma->parent->degree++;
366         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
367
368         return 0;
369
370  out_error_free_anon_vma:
371         put_anon_vma(anon_vma);
372  out_error:
373         unlink_anon_vmas(vma);
374         return -ENOMEM;
375 }
376
377 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
378 {
379         struct anon_vma_chain *avc, *next;
380         struct anon_vma *root = NULL;
381
382         /*
383          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
384          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
385          */
386         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
387                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
388
389                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
390                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
391
392                 /*
393                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
394                  * to free them outside the lock.
395                  */
396                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root.rb_root)) {
397                         anon_vma->parent->degree--;
398                         continue;
399                 }
400
401                 list_del(&avc->same_vma);
402                 anon_vma_chain_free(avc);
403         }
404         if (vma->anon_vma)
405                 vma->anon_vma->degree--;
406         unlock_anon_vma_root(root);
407
408         /*
409          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
410          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
411          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
412          */
413         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
414                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
415
416                 VM_WARN_ON(anon_vma->degree);
417                 put_anon_vma(anon_vma);
418
419                 list_del(&avc->same_vma);
420                 anon_vma_chain_free(avc);
421         }
422 }
423
424 static void anon_vma_ctor(void *data)
425 {
426         struct anon_vma *anon_vma = data;
427
428         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
429         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
430         anon_vma->rb_root = RB_ROOT_CACHED;
431 }
432
433 void __init anon_vma_init(void)
434 {
435         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
436                         0, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
437                         anon_vma_ctor);
438         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
439                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
440 }
441
442 /*
443  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
444  *
445  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
446  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
447  * have been relevant to this page.
448  *
449  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
450  * returned may already be freed (and even reused).
451  *
452  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
453  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
454  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
455  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
456  *
457  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
458  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
459  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
460  *
461  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
462  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
463  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
464  */
465 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
466 {
467         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
468         unsigned long anon_mapping;
469
470         rcu_read_lock();
471         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
472         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
473                 goto out;
474         if (!page_mapped(page))
475                 goto out;
476
477         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
478         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
479                 anon_vma = NULL;
480                 goto out;
481         }
482
483         /*
484          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
485          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
486          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
487          * SLAB_TYPESAFE_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
488          * above cannot corrupt).
489          */
490         if (!page_mapped(page)) {
491                 rcu_read_unlock();
492                 put_anon_vma(anon_vma);
493                 return NULL;
494         }
495 out:
496         rcu_read_unlock();
497
498         return anon_vma;
499 }
500
501 /*
502  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
503  *
504  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
505  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
506  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
507  */
508 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
509 {
510         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
511         struct anon_vma *root_anon_vma;
512         unsigned long anon_mapping;
513
514         rcu_read_lock();
515         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
516         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
517                 goto out;
518         if (!page_mapped(page))
519                 goto out;
520
521         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
522         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
523         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
524                 /*
525                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
526                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
527                  * not go away, see anon_vma_free().
528                  */
529                 if (!page_mapped(page)) {
530                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
531                         anon_vma = NULL;
532                 }
533                 goto out;
534         }
535
536         /* trylock failed, we got to sleep */
537         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
538                 anon_vma = NULL;
539                 goto out;
540         }
541
542         if (!page_mapped(page)) {
543                 rcu_read_unlock();
544                 put_anon_vma(anon_vma);
545                 return NULL;
546         }
547
548         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
549         rcu_read_unlock();
550         anon_vma_lock_read(anon_vma);
551
552         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
553                 /*
554                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
555                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
556                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
557                  */
558                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
559                 __put_anon_vma(anon_vma);
560                 anon_vma = NULL;
561         }
562
563         return anon_vma;
564
565 out:
566         rcu_read_unlock();
567         return anon_vma;
568 }
569
570 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
571 {
572         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
573 }
574
575 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
576 /*
577  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
578  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
579  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
580  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
581  */
582 void try_to_unmap_flush(void)
583 {
584         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
585
586         if (!tlb_ubc->flush_required)
587                 return;
588
589         arch_tlbbatch_flush(&tlb_ubc->arch);
590         tlb_ubc->flush_required = false;
591         tlb_ubc->writable = false;
592 }
593
594 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
595 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
596 {
597         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
598
599         if (tlb_ubc->writable)
600                 try_to_unmap_flush();
601 }
602
603 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
604 {
605         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
606
607         arch_tlbbatch_add_mm(&tlb_ubc->arch, mm);
608         tlb_ubc->flush_required = true;
609
610         /*
611          * Ensure compiler does not re-order the setting of tlb_flush_batched
612          * before the PTE is cleared.
613          */
614         barrier();
615         mm->tlb_flush_batched = true;
616
617         /*
618          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
619          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
620          * before the page is queued for IO.
621          */
622         if (writable)
623                 tlb_ubc->writable = true;
624 }
625
626 /*
627  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
628  * unmap operations to reduce IPIs.
629  */
630 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
631 {
632         bool should_defer = false;
633
634         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
635                 return false;
636
637         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
638         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
639                 should_defer = true;
640         put_cpu();
641
642         return should_defer;
643 }
644
645 /*
646  * Reclaim unmaps pages under the PTL but do not flush the TLB prior to
647  * releasing the PTL if TLB flushes are batched. It's possible for a parallel
648  * operation such as mprotect or munmap to race between reclaim unmapping
649  * the page and flushing the page. If this race occurs, it potentially allows
650  * access to data via a stale TLB entry. Tracking all mm's that have TLB
651  * batching in flight would be expensive during reclaim so instead track
652  * whether TLB batching occurred in the past and if so then do a flush here
653  * if required. This will cost one additional flush per reclaim cycle paid
654  * by the first operation at risk such as mprotect and mumap.
655  *
656  * This must be called under the PTL so that an access to tlb_flush_batched
657  * that is potentially a "reclaim vs mprotect/munmap/etc" race will synchronise
658  * via the PTL.
659  */
660 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
661 {
662         if (mm->tlb_flush_batched) {
663                 flush_tlb_mm(mm);
664
665                 /*
666                  * Do not allow the compiler to re-order the clearing of
667                  * tlb_flush_batched before the tlb is flushed.
668                  */
669                 barrier();
670                 mm->tlb_flush_batched = false;
671         }
672 }
673 #else
674 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
675 {
676 }
677
678 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
679 {
680         return false;
681 }
682 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
683
684 /*
685  * At what user virtual address is page expected in vma?
686  * Caller should check the page is actually part of the vma.
687  */
688 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
689 {
690         unsigned long address;
691         if (PageAnon(page)) {
692                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
693                 /*
694                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
695                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
696                  */
697                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
698                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
699                         return -EFAULT;
700         } else if (page->mapping) {
701                 if (!vma->vm_file || vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
702                         return -EFAULT;
703         } else
704                 return -EFAULT;
705         address = __vma_address(page, vma);
706         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
707                 return -EFAULT;
708         return address;
709 }
710
711 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
712 {
713         pgd_t *pgd;
714         p4d_t *p4d;
715         pud_t *pud;
716         pmd_t *pmd = NULL;
717         pmd_t pmde;
718
719         pgd = pgd_offset(mm, address);
720         if (!pgd_present(*pgd))
721                 goto out;
722
723         p4d = p4d_offset(pgd, address);
724         if (!p4d_present(*p4d))
725                 goto out;
726
727         pud = pud_offset(p4d, address);
728         if (!pud_present(*pud))
729                 goto out;
730
731         pmd = pmd_offset(pud, address);
732         /*
733          * Some THP functions use the sequence pmdp_huge_clear_flush(), set_pmd_at()
734          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
735          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
736          */
737         pmde = *pmd;
738         barrier();
739         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
740                 pmd = NULL;
741 out:
742         return pmd;
743 }
744
745 struct page_referenced_arg {
746         int mapcount;
747         int referenced;
748         unsigned long vm_flags;
749         struct mem_cgroup *memcg;
750 };
751 /*
752  * arg: page_referenced_arg will be passed
753  */
754 static bool page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
755                         unsigned long address, void *arg)
756 {
757         struct page_referenced_arg *pra = arg;
758         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
759                 .page = page,
760                 .vma = vma,
761                 .address = address,
762         };
763         int referenced = 0;
764
765         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
766                 address = pvmw.address;
767
768                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
769                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
770                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
771                         return false; /* To break the loop */
772                 }
773
774                 if (pvmw.pte) {
775                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
776                                                 pvmw.pte)) {
777                                 /*
778                                  * Don't treat a reference through
779                                  * a sequentially read mapping as such.
780                                  * If the page has been used in another mapping,
781                                  * we will catch it; if this other mapping is
782                                  * already gone, the unmap path will have set
783                                  * PG_referenced or activated the page.
784                                  */
785                                 if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
786                                         referenced++;
787                         }
788                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
789                         if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address,
790                                                 pvmw.pmd))
791                                 referenced++;
792                 } else {
793                         /* unexpected pmd-mapped page? */
794                         WARN_ON_ONCE(1);
795                 }
796
797                 pra->mapcount--;
798         }
799
800         if (referenced)
801                 clear_page_idle(page);
802         if (test_and_clear_page_young(page))
803                 referenced++;
804
805         if (referenced) {
806                 pra->referenced++;
807                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
808         }
809
810         if (!pra->mapcount)
811                 return false; /* To break the loop */
812
813         return true;
814 }
815
816 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
817 {
818         struct page_referenced_arg *pra = arg;
819         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
820
821         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
822                 return true;
823
824         return false;
825 }
826
827 /**
828  * page_referenced - test if the page was referenced
829  * @page: the page to test
830  * @is_locked: caller holds lock on the page
831  * @memcg: target memory cgroup
832  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
833  *
834  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
835  * returns the number of ptes which referenced the page.
836  */
837 int page_referenced(struct page *page,
838                     int is_locked,
839                     struct mem_cgroup *memcg,
840                     unsigned long *vm_flags)
841 {
842         int we_locked = 0;
843         struct page_referenced_arg pra = {
844                 .mapcount = total_mapcount(page),
845                 .memcg = memcg,
846         };
847         struct rmap_walk_control rwc = {
848                 .rmap_one = page_referenced_one,
849                 .arg = (void *)&pra,
850                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
851         };
852
853         *vm_flags = 0;
854         if (!page_mapped(page))
855                 return 0;
856
857         if (!page_rmapping(page))
858                 return 0;
859
860         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
861                 we_locked = trylock_page(page);
862                 if (!we_locked)
863                         return 1;
864         }
865
866         /*
867          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
868          * counting on behalf of references from different
869          * cgroups
870          */
871         if (memcg) {
872                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
873         }
874
875         rmap_walk(page, &rwc);
876         *vm_flags = pra.vm_flags;
877
878         if (we_locked)
879                 unlock_page(page);
880
881         return pra.referenced;
882 }
883
884 static bool page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
885                             unsigned long address, void *arg)
886 {
887         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
888                 .page = page,
889                 .vma = vma,
890                 .address = address,
891                 .flags = PVMW_SYNC,
892         };
893         struct mmu_notifier_range range;
894         int *cleaned = arg;
895
896         /*
897          * We have to assume the worse case ie pmd for invalidation. Note that
898          * the page can not be free from this function.
899          */
900         mmu_notifier_range_init(&range, vma->vm_mm, address,
901                                 min(vma->vm_end, address +
902                                     (PAGE_SIZE << compound_order(page))));
903         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
904
905         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
906                 unsigned long cstart;
907                 int ret = 0;
908
909                 cstart = address = pvmw.address;
910                 if (pvmw.pte) {
911                         pte_t entry;
912                         pte_t *pte = pvmw.pte;
913
914                         if (!pte_dirty(*pte) && !pte_write(*pte))
915                                 continue;
916
917                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
918                         entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
919                         entry = pte_wrprotect(entry);
920                         entry = pte_mkclean(entry);
921                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
922                         ret = 1;
923                 } else {
924 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGE_PAGECACHE
925                         pmd_t *pmd = pvmw.pmd;
926                         pmd_t entry;
927
928                         if (!pmd_dirty(*pmd) && !pmd_write(*pmd))
929                                 continue;
930
931                         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
932                         entry = pmdp_huge_clear_flush(vma, address, pmd);
933                         entry = pmd_wrprotect(entry);
934                         entry = pmd_mkclean(entry);
935                         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmd, entry);
936                         cstart &= PMD_MASK;
937                         ret = 1;
938 #else
939                         /* unexpected pmd-mapped page? */
940                         WARN_ON_ONCE(1);
941 #endif
942                 }
943
944                 /*
945                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() as we are
946                  * downgrading page table protection not changing it to point
947                  * to a new page.
948                  *
949                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
950                  */
951                 if (ret)
952                         (*cleaned)++;
953         }
954
955         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
956
957         return true;
958 }
959
960 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
961 {
962         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
963                 return false;
964
965         return true;
966 }
967
968 int page_mkclean(struct page *page)
969 {
970         int cleaned = 0;
971         struct address_space *mapping;
972         struct rmap_walk_control rwc = {
973                 .arg = (void *)&cleaned,
974                 .rmap_one = page_mkclean_one,
975                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
976         };
977
978         BUG_ON(!PageLocked(page));
979
980         if (!page_mapped(page))
981                 return 0;
982
983         mapping = page_mapping(page);
984         if (!mapping)
985                 return 0;
986
987         rmap_walk(page, &rwc);
988
989         return cleaned;
990 }
991 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
992
993 /**
994  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
995  * @page:       the page to move to our anon_vma
996  * @vma:        the vma the page belongs to
997  *
998  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
999  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1000  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1001  * processes.
1002  */
1003 void page_move_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
1004 {
1005         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1006
1007         page = compound_head(page);
1008
1009         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1010         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1011
1012         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1013         /*
1014          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1015          * simultaneously, so a concurrent reader (eg page_referenced()'s
1016          * PageAnon()) will not see one without the other.
1017          */
1018         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1019 }
1020
1021 /**
1022  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1023  * @page:       Page or Hugepage to add to rmap
1024  * @vma:        VM area to add page to.
1025  * @address:    User virtual address of the mapping     
1026  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1027  */
1028 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1029         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1030 {
1031         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1032
1033         BUG_ON(!anon_vma);
1034
1035         if (PageAnon(page))
1036                 return;
1037
1038         /*
1039          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1040          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1041          * page mapping!
1042          */
1043         if (!exclusive)
1044                 anon_vma = anon_vma->root;
1045
1046         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1047         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1048         page->index = linear_page_index(vma, address);
1049 }
1050
1051 /**
1052  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1053  * @page:       the page to add the mapping to
1054  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1055  * @address:    the user virtual address mapped
1056  */
1057 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1058         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1059 {
1060 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1061         /*
1062          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1063          * be set up correctly at this point.
1064          *
1065          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1066          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1067          * in which case the page is already known to be setup.
1068          *
1069          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1070          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1071          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1072          */
1073         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1074         BUG_ON(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address));
1075 #endif
1076 }
1077
1078 /**
1079  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1080  * @page:       the page to add the mapping to
1081  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1082  * @address:    the user virtual address mapped
1083  * @compound:   charge the page as compound or small page
1084  *
1085  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1086  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1087  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1088  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1089  */
1090 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1091         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1092 {
1093         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, compound ? RMAP_COMPOUND : 0);
1094 }
1095
1096 /*
1097  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1098  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1099  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1100  */
1101 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1102         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int flags)
1103 {
1104         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1105         bool first;
1106
1107         if (compound) {
1108                 atomic_t *mapcount;
1109                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1110                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1111                 mapcount = compound_mapcount_ptr(page);
1112                 first = atomic_inc_and_test(mapcount);
1113         } else {
1114                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1115         }
1116
1117         if (first) {
1118                 int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1119                 /*
1120                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1121                  * these counters are not modified in interrupt context, and
1122                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
1123                  * disabled.
1124                  */
1125                 if (compound)
1126                         __inc_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1127                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, nr);
1128         }
1129         if (unlikely(PageKsm(page)))
1130                 return;
1131
1132         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1133
1134         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1135         if (first)
1136                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
1137                                 flags & RMAP_EXCLUSIVE);
1138         else
1139                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1140 }
1141
1142 /**
1143  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1144  * @page:       the page to add the mapping to
1145  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1146  * @address:    the user virtual address mapped
1147  * @compound:   charge the page as compound or small page
1148  *
1149  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1150  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1151  * Page does not have to be locked.
1152  */
1153 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1154         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1155 {
1156         int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1157
1158         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1159         __SetPageSwapBacked(page);
1160         if (compound) {
1161                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1162                 /* increment count (starts at -1) */
1163                 atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1164                 __inc_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1165         } else {
1166                 /* Anon THP always mapped first with PMD */
1167                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransCompound(page), page);
1168                 /* increment count (starts at -1) */
1169                 atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1170         }
1171         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, nr);
1172         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1173 }
1174
1175 /**
1176  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1177  * @page: the page to add the mapping to
1178  * @compound: charge the page as compound or small page
1179  *
1180  * The caller needs to hold the pte lock.
1181  */
1182 void page_add_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1183 {
1184         int i, nr = 1;
1185
1186         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageTransHuge(page), page);
1187         lock_page_memcg(page);
1188         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1189                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1190                         if (atomic_inc_and_test(&page[i]._mapcount))
1191                                 nr++;
1192                 }
1193                 if (!atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page)))
1194                         goto out;
1195                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
1196                 __inc_node_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED);
1197         } else {
1198                 if (PageTransCompound(page) && page_mapping(page)) {
1199                         VM_WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
1200
1201                         SetPageDoubleMap(compound_head(page));
1202                         if (PageMlocked(page))
1203                                 clear_page_mlock(compound_head(page));
1204                 }
1205                 if (!atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
1206                         goto out;
1207         }
1208         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, nr);
1209 out:
1210         unlock_page_memcg(page);
1211 }
1212
1213 static void page_remove_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1214 {
1215         int i, nr = 1;
1216
1217         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHead(page), page);
1218         lock_page_memcg(page);
1219
1220         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1221         if (unlikely(PageHuge(page))) {
1222                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1223                 atomic_dec(compound_mapcount_ptr(page));
1224                 goto out;
1225         }
1226
1227         /* page still mapped by someone else? */
1228         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1229                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1230                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1231                                 nr++;
1232                 }
1233                 if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1234                         goto out;
1235                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
1236                 __dec_node_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED);
1237         } else {
1238                 if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1239                         goto out;
1240         }
1241
1242         /*
1243          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_lruvec_page_state because
1244          * these counters are not modified in interrupt context, and
1245          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1246          */
1247         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, -nr);
1248
1249         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1250                 clear_page_mlock(page);
1251 out:
1252         unlock_page_memcg(page);
1253 }
1254
1255 static void page_remove_anon_compound_rmap(struct page *page)
1256 {
1257         int i, nr;
1258
1259         if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1260                 return;
1261
1262         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1263         if (unlikely(PageHuge(page)))
1264                 return;
1265
1266         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
1267                 return;
1268
1269         __dec_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1270
1271         if (TestClearPageDoubleMap(page)) {
1272                 /*
1273                  * Subpages can be mapped with PTEs too. Check how many of
1274                  * themi are still mapped.
1275                  */
1276                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1277                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1278                                 nr++;
1279                 }
1280         } else {
1281                 nr = HPAGE_PMD_NR;
1282         }
1283
1284         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1285                 clear_page_mlock(page);
1286
1287         if (nr) {
1288                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, -nr);
1289                 deferred_split_huge_page(page);
1290         }
1291 }
1292
1293 /**
1294  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1295  * @page:       page to remove mapping from
1296  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1297  *
1298  * The caller needs to hold the pte lock.
1299  */
1300 void page_remove_rmap(struct page *page, bool compound)
1301 {
1302         if (!PageAnon(page))
1303                 return page_remove_file_rmap(page, compound);
1304
1305         if (compound)
1306                 return page_remove_anon_compound_rmap(page);
1307
1308         /* page still mapped by someone else? */
1309         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1310                 return;
1311
1312         /*
1313          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1314          * these counters are not modified in interrupt context, and
1315          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1316          */
1317         __dec_node_page_state(page, NR_ANON_MAPPED);
1318
1319         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1320                 clear_page_mlock(page);
1321
1322         if (PageTransCompound(page))
1323                 deferred_split_huge_page(compound_head(page));
1324
1325         /*
1326          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1327          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1328          * which increments mapcount after us but sets mapping
1329          * before us: so leave the reset to free_unref_page,
1330          * and remember that it's only reliable while mapped.
1331          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1332          * faster for those pages still in swapcache.
1333          */
1334 }
1335
1336 /*
1337  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1338  */
1339 static bool try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1340                      unsigned long address, void *arg)
1341 {
1342         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1343         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
1344                 .page = page,
1345                 .vma = vma,
1346                 .address = address,
1347         };
1348         pte_t pteval;
1349         struct page *subpage;
1350         bool ret = true;
1351         struct mmu_notifier_range range;
1352         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)arg;
1353
1354         /* munlock has nothing to gain from examining un-locked vmas */
1355         if ((flags & TTU_MUNLOCK) && !(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1356                 return true;
1357
1358         if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1359             is_zone_device_page(page) && !is_device_private_page(page))
1360                 return true;
1361
1362         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD) {
1363                 split_huge_pmd_address(vma, address,
1364                                 flags & TTU_SPLIT_FREEZE, page);
1365         }
1366
1367         /*
1368          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1369          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1370          * invalidation in the case of pmd sharing.
1371          *
1372          * Note that the page can not be free in this function as call of
1373          * try_to_unmap() must hold a reference on the page.
1374          */
1375         mmu_notifier_range_init(&range, vma->vm_mm, vma->vm_start,
1376                                 min(vma->vm_end, vma->vm_start +
1377                                     (PAGE_SIZE << compound_order(page))));
1378         if (PageHuge(page)) {
1379                 /*
1380                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1381                  * accordingly.
1382                  *
1383                  * If called for a huge page, caller must hold i_mmap_rwsem
1384                  * in write mode as it is possible to call huge_pmd_unshare.
1385                  */
1386                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1387                                                      &range.end);
1388         }
1389         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1390
1391         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1392 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
1393                 /* PMD-mapped THP migration entry */
1394                 if (!pvmw.pte && (flags & TTU_MIGRATION)) {
1395                         VM_BUG_ON_PAGE(PageHuge(page) || !PageTransCompound(page), page);
1396
1397                         set_pmd_migration_entry(&pvmw, page);
1398                         continue;
1399                 }
1400 #endif
1401
1402                 /*
1403                  * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1404                  * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1405                  * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1406                  */
1407                 if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1408                         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1409                                 /* PTE-mapped THP are never mlocked */
1410                                 if (!PageTransCompound(page)) {
1411                                         /*
1412                                          * Holding pte lock, we do *not* need
1413                                          * mmap_sem here
1414                                          */
1415                                         mlock_vma_page(page);
1416                                 }
1417                                 ret = false;
1418                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1419                                 break;
1420                         }
1421                         if (flags & TTU_MUNLOCK)
1422                                 continue;
1423                 }
1424
1425                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1426                 VM_BUG_ON_PAGE(!pvmw.pte, page);
1427
1428                 subpage = page - page_to_pfn(page) + pte_pfn(*pvmw.pte);
1429                 address = pvmw.address;
1430
1431                 if (PageHuge(page)) {
1432                         if (huge_pmd_unshare(mm, &address, pvmw.pte)) {
1433                                 /*
1434                                  * huge_pmd_unshare unmapped an entire PMD
1435                                  * page.  There is no way of knowing exactly
1436                                  * which PMDs may be cached for this mm, so
1437                                  * we must flush them all.  start/end were
1438                                  * already adjusted above to cover this range.
1439                                  */
1440                                 flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1441                                 flush_tlb_range(vma, range.start, range.end);
1442                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start,
1443                                                               range.end);
1444
1445                                 /*
1446                                  * The ref count of the PMD page was dropped
1447                                  * which is part of the way map counting
1448                                  * is done for shared PMDs.  Return 'true'
1449                                  * here.  When there is no other sharing,
1450                                  * huge_pmd_unshare returns false and we will
1451                                  * unmap the actual page and drop map count
1452                                  * to zero.
1453                                  */
1454                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1455                                 break;
1456                         }
1457                 }
1458
1459                 if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1460                     (flags & TTU_MIGRATION) &&
1461                     is_zone_device_page(page)) {
1462                         swp_entry_t entry;
1463                         pte_t swp_pte;
1464
1465                         pteval = ptep_get_and_clear(mm, pvmw.address, pvmw.pte);
1466
1467                         /*
1468                          * Store the pfn of the page in a special migration
1469                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1470                          * pte is removed and then restart fault handling.
1471                          */
1472                         entry = make_migration_entry(page, 0);
1473                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1474                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1475                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1476                         set_pte_at(mm, pvmw.address, pvmw.pte, swp_pte);
1477                         /*
1478                          * No need to invalidate here it will synchronize on
1479                          * against the special swap migration pte.
1480                          */
1481                         goto discard;
1482                 }
1483
1484                 if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1485                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
1486                                                 pvmw.pte)) {
1487                                 ret = false;
1488                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1489                                 break;
1490                         }
1491                 }
1492
1493                 /* Nuke the page table entry. */
1494                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1495                 if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1496                         /*
1497                          * We clear the PTE but do not flush so potentially
1498                          * a remote CPU could still be writing to the page.
1499                          * If the entry was previously clean then the
1500                          * architecture must guarantee that a clear->dirty
1501                          * transition on a cached TLB entry is written through
1502                          * and traps if the PTE is unmapped.
1503                          */
1504                         pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
1505
1506                         set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pte_dirty(pteval));
1507                 } else {
1508                         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1509                 }
1510
1511                 /* Move the dirty bit to the page. Now the pte is gone. */
1512                 if (pte_dirty(pteval))
1513                         set_page_dirty(page);
1514
1515                 /* Update high watermark before we lower rss */
1516                 update_hiwater_rss(mm);
1517
1518                 if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1519                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1520                         if (PageHuge(page)) {
1521                                 int nr = 1 << compound_order(page);
1522                                 hugetlb_count_sub(nr, mm);
1523                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address,
1524                                                      pvmw.pte, pteval,
1525                                                      vma_mmu_pagesize(vma));
1526                         } else {
1527                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1528                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1529                         }
1530
1531                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1532                         /*
1533                          * The guest indicated that the page content is of no
1534                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1535                          * will take care of the rest.
1536                          * A future reference will then fault in a new zero
1537                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1538                          * this page though, as its main user (postcopy
1539                          * migration) will not expect userfaults on already
1540                          * copied pages.
1541                          */
1542                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1543                         /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1544                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1545                                                       address + PAGE_SIZE);
1546                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1547                                 (flags & (TTU_MIGRATION|TTU_SPLIT_FREEZE))) {
1548                         swp_entry_t entry;
1549                         pte_t swp_pte;
1550
1551                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1552                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1553                                 ret = false;
1554                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1555                                 break;
1556                         }
1557
1558                         /*
1559                          * Store the pfn of the page in a special migration
1560                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1561                          * pte is removed and then restart fault handling.
1562                          */
1563                         entry = make_migration_entry(subpage,
1564                                         pte_write(pteval));
1565                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1566                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1567                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1568                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1569                         /*
1570                          * No need to invalidate here it will synchronize on
1571                          * against the special swap migration pte.
1572                          */
1573                 } else if (PageAnon(page)) {
1574                         swp_entry_t entry = { .val = page_private(subpage) };
1575                         pte_t swp_pte;
1576                         /*
1577                          * Store the swap location in the pte.
1578                          * See handle_pte_fault() ...
1579                          */
1580                         if (unlikely(PageSwapBacked(page) != PageSwapCache(page))) {
1581                                 WARN_ON_ONCE(1);
1582                                 ret = false;
1583                                 /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1584                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1585                                                         address + PAGE_SIZE);
1586                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1587                                 break;
1588                         }
1589
1590                         /* MADV_FREE page check */
1591                         if (!PageSwapBacked(page)) {
1592                                 if (!PageDirty(page)) {
1593                                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1594                                         mmu_notifier_invalidate_range(mm,
1595                                                 address, address + PAGE_SIZE);
1596                                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1597                                         goto discard;
1598                                 }
1599
1600                                 /*
1601                                  * If the page was redirtied, it cannot be
1602                                  * discarded. Remap the page to page table.
1603                                  */
1604                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1605                                 SetPageSwapBacked(page);
1606                                 ret = false;
1607                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1608                                 break;
1609                         }
1610
1611                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1612                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1613                                 ret = false;
1614                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1615                                 break;
1616                         }
1617                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1618                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1619                                 ret = false;
1620                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1621                                 break;
1622                         }
1623                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1624                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1625                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1626                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1627                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1628                         }
1629                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1630                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1631                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1632                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1633                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1634                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1635                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1636                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1637                                                       address + PAGE_SIZE);
1638                 } else {
1639                         /*
1640                          * This is a locked file-backed page, thus it cannot
1641                          * be removed from the page cache and replaced by a new
1642                          * page before mmu_notifier_invalidate_range_end, so no
1643                          * concurrent thread might update its page table to
1644                          * point at new page while a device still is using this
1645                          * page.
1646                          *
1647                          * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1648                          */
1649                         dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(page));
1650                 }
1651 discard:
1652                 /*
1653                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() it has be
1654                  * done above for all cases requiring it to happen under page
1655                  * table lock before mmu_notifier_invalidate_range_end()
1656                  *
1657                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1658                  */
1659                 page_remove_rmap(subpage, PageHuge(page));
1660                 put_page(page);
1661         }
1662
1663         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1664
1665         return ret;
1666 }
1667
1668 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1669 {
1670         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1671
1672         if (!maybe_stack)
1673                 return false;
1674
1675         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1676                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1677                 return true;
1678
1679         return false;
1680 }
1681
1682 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1683 {
1684         return is_vma_temporary_stack(vma);
1685 }
1686
1687 static int page_mapcount_is_zero(struct page *page)
1688 {
1689         return !total_mapcount(page);
1690 }
1691
1692 /**
1693  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1694  * @page: the page to get unmapped
1695  * @flags: action and flags
1696  *
1697  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1698  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1699  *
1700  * If unmap is successful, return true. Otherwise, false.
1701  */
1702 bool try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1703 {
1704         struct rmap_walk_control rwc = {
1705                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1706                 .arg = (void *)flags,
1707                 .done = page_mapcount_is_zero,
1708                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1709         };
1710
1711         /*
1712          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1713          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1714          * page tables leading to a race where migration cannot
1715          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1716          * locking requirements of exec(), migration skips
1717          * temporary VMAs until after exec() completes.
1718          */
1719         if ((flags & (TTU_MIGRATION|TTU_SPLIT_FREEZE))
1720             && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1721                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1722
1723         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1724                 rmap_walk_locked(page, &rwc);
1725         else
1726                 rmap_walk(page, &rwc);
1727
1728         return !page_mapcount(page) ? true : false;
1729 }
1730
1731 static int page_not_mapped(struct page *page)
1732 {
1733         return !page_mapped(page);
1734 };
1735
1736 /**
1737  * try_to_munlock - try to munlock a page
1738  * @page: the page to be munlocked
1739  *
1740  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1741  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1742  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1743  */
1744
1745 void try_to_munlock(struct page *page)
1746 {
1747         struct rmap_walk_control rwc = {
1748                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1749                 .arg = (void *)TTU_MUNLOCK,
1750                 .done = page_not_mapped,
1751                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1752
1753         };
1754
1755         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1756         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page) && PageDoubleMap(page), page);
1757
1758         rmap_walk(page, &rwc);
1759 }
1760
1761 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1762 {
1763         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1764
1765         anon_vma_free(anon_vma);
1766         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1767                 anon_vma_free(root);
1768 }
1769
1770 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1771                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1772 {
1773         struct anon_vma *anon_vma;
1774
1775         if (rwc->anon_lock)
1776                 return rwc->anon_lock(page);
1777
1778         /*
1779          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1780          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1781          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1782          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1783          */
1784         anon_vma = page_anon_vma(page);
1785         if (!anon_vma)
1786                 return NULL;
1787
1788         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1789         return anon_vma;
1790 }
1791
1792 /*
1793  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1794  * rmap method
1795  * @page: the page to be handled
1796  * @rwc: control variable according to each walk type
1797  *
1798  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1799  * contained in the anon_vma struct it points to.
1800  *
1801  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1802  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1803  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1804  * LOCKED.
1805  */
1806 static void rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
1807                 bool locked)
1808 {
1809         struct anon_vma *anon_vma;
1810         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
1811         struct anon_vma_chain *avc;
1812
1813         if (locked) {
1814                 anon_vma = page_anon_vma(page);
1815                 /* anon_vma disappear under us? */
1816                 VM_BUG_ON_PAGE(!anon_vma, page);
1817         } else {
1818                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1819         }
1820         if (!anon_vma)
1821                 return;
1822
1823         pgoff_start = page_to_pgoff(page);
1824         pgoff_end = pgoff_start + hpage_nr_pages(page) - 1;
1825         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root,
1826                         pgoff_start, pgoff_end) {
1827                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1828                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1829
1830                 cond_resched();
1831
1832                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1833                         continue;
1834
1835                 if (!rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg))
1836                         break;
1837                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1838                         break;
1839         }
1840
1841         if (!locked)
1842                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1843 }
1844
1845 /*
1846  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1847  * @page: the page to be handled
1848  * @rwc: control variable according to each walk type
1849  *
1850  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1851  * contained in the address_space struct it points to.
1852  *
1853  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1854  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1855  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1856  * LOCKED.
1857  */
1858 static void rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
1859                 bool locked)
1860 {
1861         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
1862         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
1863         struct vm_area_struct *vma;
1864
1865         /*
1866          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1867          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1868          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1869          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
1870          */
1871         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1872
1873         if (!mapping)
1874                 return;
1875
1876         pgoff_start = page_to_pgoff(page);
1877         pgoff_end = pgoff_start + hpage_nr_pages(page) - 1;
1878         if (!locked)
1879                 i_mmap_lock_read(mapping);
1880         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap,
1881                         pgoff_start, pgoff_end) {
1882                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1883
1884                 cond_resched();
1885
1886                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1887                         continue;
1888
1889                 if (!rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg))
1890                         goto done;
1891                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1892                         goto done;
1893         }
1894
1895 done:
1896         if (!locked)
1897                 i_mmap_unlock_read(mapping);
1898 }
1899
1900 void rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1901 {
1902         if (unlikely(PageKsm(page)))
1903                 rmap_walk_ksm(page, rwc);
1904         else if (PageAnon(page))
1905                 rmap_walk_anon(page, rwc, false);
1906         else
1907                 rmap_walk_file(page, rwc, false);
1908 }
1909
1910 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
1911 void rmap_walk_locked(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1912 {
1913         /* no ksm support for now */
1914         VM_BUG_ON_PAGE(PageKsm(page), page);
1915         if (PageAnon(page))
1916                 rmap_walk_anon(page, rwc, true);
1917         else
1918                 rmap_walk_file(page, rwc, true);
1919 }
1920
1921 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1922 /*
1923  * The following two functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1924  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1925  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1926  */
1927 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1928                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1929 {
1930         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1931         int first;
1932
1933         BUG_ON(!PageLocked(page));
1934         BUG_ON(!anon_vma);
1935         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1936         first = atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page));
1937         if (first)
1938                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1939 }
1940
1941 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1942                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1943 {
1944         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1945         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1946         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1947 }
1948 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */