mm/rmap.c

   1 /*
   2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
   3  *
   4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
   5  * Released under the General Public License (GPL).
   6  *
   7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
   8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
   9  *
  10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
  11  * the anon methods track anonymous pages, and
  12  * the file methods track pages belonging to an inode.
  13  *
  14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
  15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
  16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
  17  * Contributions by Hugh Dickins <hugh@veritas.com> 2003, 2004
  18  */
  19
  20 /*
  21  * Lock ordering in mm:
  22  *
  23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
  24  *   inode->i_alloc_sem (vmtruncate_range)
  25  *   mm->mmap_sem
  26  *     page->flags PG_locked (lock_page)
  27  *       mapping->i_mmap_lock
  28  *         anon_vma->lock
  29  *           mm->page_table_lock or pte_lock
  30  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
  31  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
  32  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
  33  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
  34  *               inode_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
  35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
  36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
  37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
  38  *                           within inode_lock in __sync_single_inode)
  39  */
  40
  41 #include <linux/mm.h>
  42 #include <linux/pagemap.h>
  43 #include <linux/swap.h>
  44 #include <linux/swapops.h>
  45 #include <linux/slab.h>
  46 #include <linux/init.h>
  47 #include <linux/rmap.h>
  48 #include <linux/rcupdate.h>
  49 #include <linux/module.h>
  50 #include <linux/kallsyms.h>
  51
  52 #include <asm/tlbflush.h>
  53
  54 struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
  55
  56 static inline void validate_anon_vma(struct vm_area_struct *find_vma)
  57 {
  58 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  59         struct anon_vma *anon_vma = find_vma->anon_vma;
  60         struct vm_area_struct *vma;
  61         unsigned int mapcount = 0;
  62         int found = 0;
  63
  64         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
  65                 mapcount++;
  66                 BUG_ON(mapcount > 100000);
  67                 if (vma == find_vma)
  68                         found = 1;
  69         }
  70         BUG_ON(!found);
  71 #endif
  72 }
  73
  74 /* This must be called under the mmap_sem. */
  75 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
  76 {
  77         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
  78
  79         might_sleep();
  80         if (unlikely(!anon_vma)) {
  81                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  82                 struct anon_vma *allocated, *locked;
  83
  84                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
  85                 if (anon_vma) {
  86                         allocated = NULL;
  87                         locked = anon_vma;
  88                         spin_lock(&locked->lock);
  89                 } else {
  90                         anon_vma = anon_vma_alloc();
  91                         if (unlikely(!anon_vma))
  92                                 return -ENOMEM;
  93                         allocated = anon_vma;
  94                         locked = NULL;
  95                 }
  96
  97                 /* page_table_lock to protect against threads */
  98                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
  99                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
 100                         vma->anon_vma = anon_vma;
 101                         list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 102                         allocated = NULL;
 103                 }
 104                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 105
 106                 if (locked)
 107                         spin_unlock(&locked->lock);
 108                 if (unlikely(allocated))
 109                         anon_vma_free(allocated);
 110         }
 111         return 0;
 112 }
 113
 114 void __anon_vma_merge(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *next)
 115 {
 116         BUG_ON(vma->anon_vma != next->anon_vma);
 117         list_del(&next->anon_vma_node);
 118 }
 119
 120 void __anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
 121 {
 122         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 123
 124         if (anon_vma) {
 125                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 126                 validate_anon_vma(vma);
 127         }
 128 }
 129
 130 void anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
 131 {
 132         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 133
 134         if (anon_vma) {
 135                 spin_lock(&anon_vma->lock);
 136                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 137                 validate_anon_vma(vma);
 138                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
 139         }
 140 }
 141
 142 void anon_vma_unlink(struct vm_area_struct *vma)
 143 {
 144         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 145         int empty;
 146
 147         if (!anon_vma)
 148                 return;
 149
 150         spin_lock(&anon_vma->lock);
 151         validate_anon_vma(vma);
 152         list_del(&vma->anon_vma_node);
 153
 154         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
 155         empty = list_empty(&anon_vma->head);
 156         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 157
 158         if (empty)
 159                 anon_vma_free(anon_vma);
 160 }
 161
 162 static void anon_vma_ctor(void *data, struct kmem_cache *cachep,
 163                           unsigned long flags)
 164 {
 165         struct anon_vma *anon_vma = data;
 166
 167         spin_lock_init(&anon_vma->lock);
 168         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
 169 }
 170
 171 void __init anon_vma_init(void)
 172 {
 173         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
 174                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor, NULL);
 175 }
 176
 177 /*
 178  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is
 179  * tricky: page_lock_anon_vma rely on RCU to guard against the races.
 180  */
 181 static struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
 182 {
 183         struct anon_vma *anon_vma;
 184         unsigned long anon_mapping;
 185
 186         rcu_read_lock();
 187         anon_mapping = (unsigned long) page->mapping;
 188         if (!(anon_mapping & PAGE_MAPPING_ANON))
 189                 goto out;
 190         if (!page_mapped(page))
 191                 goto out;
 192
 193         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
 194         spin_lock(&anon_vma->lock);
 195         return anon_vma;
 196 out:
 197         rcu_read_unlock();
 198         return NULL;
 199 }
 200
 201 static void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
 202 {
 203         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 204         rcu_read_unlock();
 205 }
 206
 207 /*
 208  * At what user virtual address is page expected in vma?
 209  */
 210 static inline unsigned long
 211 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 212 {
 213         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 214         unsigned long address;
 215
 216         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
 217         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
 218                 /* page should be within any vma from prio_tree_next */
 219                 BUG_ON(!PageAnon(page));
 220                 return -EFAULT;
 221         }
 222         return address;
 223 }
 224
 225 /*
 226  * At what user virtual address is page expected in vma? checking that the
 227  * page matches the vma: currently only used on anon pages, by unuse_vma;
 228  */
 229 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 230 {
 231         if (PageAnon(page)) {
 232                 if ((void *)vma->anon_vma !=
 233                     (void *)page->mapping - PAGE_MAPPING_ANON)
 234                         return -EFAULT;
 235         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
 236                 if (!vma->vm_file ||
 237                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
 238                         return -EFAULT;
 239         } else
 240                 return -EFAULT;
 241         return vma_address(page, vma);
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
 246  *
 247  * On success returns with pte mapped and locked.
 248  */
 249 pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 250                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp)
 251 {
 252         pgd_t *pgd;
 253         pud_t *pud;
 254         pmd_t *pmd;
 255         pte_t *pte;
 256         spinlock_t *ptl;
 257
 258         pgd = pgd_offset(mm, address);
 259         if (!pgd_present(*pgd))
 260                 return NULL;
 261
 262         pud = pud_offset(pgd, address);
 263         if (!pud_present(*pud))
 264                 return NULL;
 265
 266         pmd = pmd_offset(pud, address);
 267         if (!pmd_present(*pmd))
 268                 return NULL;
 269
 270         pte = pte_offset_map(pmd, address);
 271         /* Make a quick check before getting the lock */
 272         if (!pte_present(*pte)) {
 273                 pte_unmap(pte);
 274                 return NULL;
 275         }
 276
 277         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 278         spin_lock(ptl);
 279         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
 280                 *ptlp = ptl;
 281                 return pte;
 282         }
 283         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 284         return NULL;
 285 }
 286
 287 /*
 288  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
 289  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
 290  */
 291 static int page_referenced_one(struct page *page,
 292         struct vm_area_struct *vma, unsigned int *mapcount)
 293 {
 294         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 295         unsigned long address;
 296         pte_t *pte;
 297         spinlock_t *ptl;
 298         int referenced = 0;
 299
 300         address = vma_address(page, vma);
 301         if (address == -EFAULT)
 302                 goto out;
 303
 304         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 305         if (!pte)
 306                 goto out;
 307
 308         if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 309                 referenced++;
 310
 311         /* Pretend the page is referenced if the task has the
 312            swap token and is in the middle of a page fault. */
 313         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
 314                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
 315                 referenced++;
 316
 317         (*mapcount)--;
 318         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 319 out:
 320         return referenced;
 321 }
 322
 323 static int page_referenced_anon(struct page *page)
 324 {
 325         unsigned int mapcount;
 326         struct anon_vma *anon_vma;
 327         struct vm_area_struct *vma;
 328         int referenced = 0;
 329
 330         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 331         if (!anon_vma)
 332                 return referenced;
 333
 334         mapcount = page_mapcount(page);
 335         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 336                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 337                 if (!mapcount)
 338                         break;
 339         }
 340
 341         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
 342         return referenced;
 343 }
 344
 345 /**
 346  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
 347  * @page: the page we're checking references on.
 348  *
 349  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
 350  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
 351  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
 352  * of references it found.
 353  *
 354  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
 355  */
 356 static int page_referenced_file(struct page *page)
 357 {
 358         unsigned int mapcount;
 359         struct address_space *mapping = page->mapping;
 360         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 361         struct vm_area_struct *vma;
 362         struct prio_tree_iter iter;
 363         int referenced = 0;
 364
 365         /*
 366          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
 367          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
 368          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
 369          */
 370         BUG_ON(PageAnon(page));
 371
 372         /*
 373          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
 374          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
 375          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
 376          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
 377          */
 378         BUG_ON(!PageLocked(page));
 379
 380         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 381
 382         /*
 383          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
 384          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
 385          */
 386         mapcount = page_mapcount(page);
 387
 388         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 389                 if ((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE))
 390                                   == (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE)) {
 391                         referenced++;
 392                         break;
 393                 }
 394                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 395                 if (!mapcount)
 396                         break;
 397         }
 398
 399         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 400         return referenced;
 401 }
 402
 403 /**
 404  * page_referenced - test if the page was referenced
 405  * @page: the page to test
 406  * @is_locked: caller holds lock on the page
 407  *
 408  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
 409  * returns the number of ptes which referenced the page.
 410  */
 411 int page_referenced(struct page *page, int is_locked)
 412 {
 413         int referenced = 0;
 414
 415         if (page_test_and_clear_young(page))
 416                 referenced++;
 417
 418         if (TestClearPageReferenced(page))
 419                 referenced++;
 420
 421         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
 422                 if (PageAnon(page))
 423                         referenced += page_referenced_anon(page);
 424                 else if (is_locked)
 425                         referenced += page_referenced_file(page);
 426                 else if (TestSetPageLocked(page))
 427                         referenced++;
 428                 else {
 429                         if (page->mapping)
 430                                 referenced += page_referenced_file(page);
 431                         unlock_page(page);
 432                 }
 433         }
 434         return referenced;
 435 }
 436
 437 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 438 {
 439         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 440         unsigned long address;
 441         pte_t *pte;
 442         spinlock_t *ptl;
 443         int ret = 0;
 444
 445         address = vma_address(page, vma);
 446         if (address == -EFAULT)
 447                 goto out;
 448
 449         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 450         if (!pte)
 451                 goto out;
 452
 453         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
 454                 pte_t entry;
 455
 456                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
 457                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 458                 entry = pte_wrprotect(entry);
 459                 entry = pte_mkclean(entry);
 460                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
 461                 lazy_mmu_prot_update(entry);
 462                 ret = 1;
 463         }
 464
 465         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 466 out:
 467         return ret;
 468 }
 469
 470 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
 471 {
 472         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 473         struct vm_area_struct *vma;
 474         struct prio_tree_iter iter;
 475         int ret = 0;
 476
 477         BUG_ON(PageAnon(page));
 478
 479         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 480         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 481                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
 482                         ret += page_mkclean_one(page, vma);
 483         }
 484         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 485         return ret;
 486 }
 487
 488 int page_mkclean(struct page *page)
 489 {
 490         int ret = 0;
 491
 492         BUG_ON(!PageLocked(page));
 493
 494         if (page_mapped(page)) {
 495                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
 496                 if (mapping)
 497                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
 498                 if (page_test_dirty(page)) {
 499                         page_clear_dirty(page);
 500                         ret = 1;
 501                 }
 502         }
 503
 504         return ret;
 505 }
 506 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
 507
 508 /**
 509  * page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
 510  * @page:       the page to add the mapping to
 511  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 512  * @address:    the user virtual address mapped
 513  */
 514 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
 515         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 516 {
 517         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 518
 519         BUG_ON(!anon_vma);
 520         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
 521         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
 522
 523         page->index = linear_page_index(vma, address);
 524
 525         /*
 526          * nr_mapped state can be updated without turning off
 527          * interrupts because it is not modified via interrupt.
 528          */
 529         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
 530 }
 531
 532 /**
 533  * page_set_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
 534  * @page:       the page to add the mapping to
 535  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 536  * @address:    the user virtual address mapped
 537  */
 538 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
 539         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 540 {
 541 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 542         /*
 543          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
 544          * be set up correctly at this point.
 545          *
 546          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
 547          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
 548          * in which case the page is already known to be setup.
 549          *
 550          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
 551          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
 552          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
 553          */
 554         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 555         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
 556         BUG_ON(page->mapping != (struct address_space *)anon_vma);
 557         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
 558 #endif
 559 }
 560
 561 /**
 562  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
 563  * @page:       the page to add the mapping to
 564  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 565  * @address:    the user virtual address mapped
 566  *
 567  * The caller needs to hold the pte lock and the page must be locked.
 568  */
 569 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
 570         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 571 {
 572         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
 573         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
 574         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 575                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 576         else
 577                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
 578 }
 579
 580 /*
 581  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
 582  * @page:       the page to add the mapping to
 583  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 584  * @address:    the user virtual address mapped
 585  *
 586  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
 587  * This means the inc-and-test can be bypassed.
 588  * Page does not have to be locked.
 589  */
 590 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
 591         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 592 {
 593         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
 594         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
 595         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 596 }
 597
 598 /**
 599  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
 600  * @page: the page to add the mapping to
 601  *
 602  * The caller needs to hold the pte lock.
 603  */
 604 void page_add_file_rmap(struct page *page)
 605 {
 606         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 607                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
 608 }
 609
 610 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 611 /**
 612  * page_dup_rmap - duplicate pte mapping to a page
 613  * @page:       the page to add the mapping to
 614  *
 615  * For copy_page_range only: minimal extract from page_add_file_rmap /
 616  * page_add_anon_rmap, avoiding unnecessary tests (already checked) so it's
 617  * quicker.
 618  *
 619  * The caller needs to hold the pte lock.
 620  */
 621 void page_dup_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 622 {
 623         BUG_ON(page_mapcount(page) == 0);
 624         if (PageAnon(page))
 625                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
 626         atomic_inc(&page->_mapcount);
 627 }
 628 #endif
 629
 630 /**
 631  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
 632  * @page: page to remove mapping from
 633  *
 634  * The caller needs to hold the pte lock.
 635  */
 636 void page_remove_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 637 {
 638         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
 639                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0)) {
 640                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
 641                         printk (KERN_EMERG "  page pfn = %lx\n", page_to_pfn(page));
 642                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
 643                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
 644                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
 645                         print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops);
 646                         if (vma->vm_ops)
 647                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->nopage = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->nopage);
 648                         if (vma->vm_file && vma->vm_file->f_op)
 649                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_file->f_op->mmap = %s\n", (unsigned long)vma->vm_file->f_op->mmap);
 650                         BUG();
 651                 }
 652
 653                 /*
 654                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
 655                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
 656                  * which increments mapcount after us but sets mapping
 657                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
 658                  * and remember that it's only reliable while mapped.
 659                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
 660                  * faster for those pages still in swapcache.
 661                  */
 662                 if (page_test_dirty(page)) {
 663                         page_clear_dirty(page);
 664                         set_page_dirty(page);
 665                 }
 666                 __dec_zone_page_state(page,
 667                                 PageAnon(page) ? NR_ANON_PAGES : NR_FILE_MAPPED);
 668         }
 669 }
 670
 671 /*
 672  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
 673  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
 674  */
 675 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
 676                                 int migration)
 677 {
 678         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 679         unsigned long address;
 680         pte_t *pte;
 681         pte_t pteval;
 682         spinlock_t *ptl;
 683         int ret = SWAP_AGAIN;
 684
 685         address = vma_address(page, vma);
 686         if (address == -EFAULT)
 687                 goto out;
 688
 689         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 690         if (!pte)
 691                 goto out;
 692
 693         /*
 694          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
 695          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
 696          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
 697          */
 698         if (!migration && ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
 699                         (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte)))) {
 700                 ret = SWAP_FAIL;
 701                 goto out_unmap;
 702         }
 703
 704         /* Nuke the page table entry. */
 705         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
 706         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 707
 708         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 709         if (pte_dirty(pteval))
 710                 set_page_dirty(page);
 711
 712         /* Update high watermark before we lower rss */
 713         update_hiwater_rss(mm);
 714
 715         if (PageAnon(page)) {
 716                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
 717
 718                 if (PageSwapCache(page)) {
 719                         /*
 720                          * Store the swap location in the pte.
 721                          * See handle_pte_fault() ...
 722                          */
 723                         swap_duplicate(entry);
 724                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
 725                                 spin_lock(&mmlist_lock);
 726                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
 727                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
 728                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
 729                         }
 730                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
 731 #ifdef CONFIG_MIGRATION
 732                 } else {
 733                         /*
 734                          * Store the pfn of the page in a special migration
 735                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
 736                          * pte is removed and then restart fault handling.
 737                          */
 738                         BUG_ON(!migration);
 739                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
 740 #endif
 741                 }
 742                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
 743                 BUG_ON(pte_file(*pte));
 744         } else
 745 #ifdef CONFIG_MIGRATION
 746         if (migration) {
 747                 /* Establish migration entry for a file page */
 748                 swp_entry_t entry;
 749                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
 750                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
 751         } else
 752 #endif
 753                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 754
 755
 756         page_remove_rmap(page, vma);
 757         page_cache_release(page);
 758
 759 out_unmap:
 760         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 761 out:
 762         return ret;
 763 }
 764
 765 /*
 766  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
 767  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
 768  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
 769  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
 770  *
 771  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
 772  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
 773  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
 774  * around the vma's virtual address space.
 775  *
 776  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
 777  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
 778  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
 779  *
 780  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
 781  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
 782  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
 783  */
 784 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
 785 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
 786
 787 static void try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor,
 788         unsigned int *mapcount, struct vm_area_struct *vma)
 789 {
 790         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 791         pgd_t *pgd;
 792         pud_t *pud;
 793         pmd_t *pmd;
 794         pte_t *pte;
 795         pte_t pteval;
 796         spinlock_t *ptl;
 797         struct page *page;
 798         unsigned long address;
 799         unsigned long end;
 800
 801         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
 802         end = address + CLUSTER_SIZE;
 803         if (address < vma->vm_start)
 804                 address = vma->vm_start;
 805         if (end > vma->vm_end)
 806                 end = vma->vm_end;
 807
 808         pgd = pgd_offset(mm, address);
 809         if (!pgd_present(*pgd))
 810                 return;
 811
 812         pud = pud_offset(pgd, address);
 813         if (!pud_present(*pud))
 814                 return;
 815
 816         pmd = pmd_offset(pud, address);
 817         if (!pmd_present(*pmd))
 818                 return;
 819
 820         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 821
 822         /* Update high watermark before we lower rss */
 823         update_hiwater_rss(mm);
 824
 825         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
 826                 if (!pte_present(*pte))
 827                         continue;
 828                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
 829                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
 830
 831                 if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 832                         continue;
 833
 834                 /* Nuke the page table entry. */
 835                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
 836                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 837
 838                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
 839                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
 840                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
 841
 842                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 843                 if (pte_dirty(pteval))
 844                         set_page_dirty(page);
 845
 846                 page_remove_rmap(page, vma);
 847                 page_cache_release(page);
 848                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 849                 (*mapcount)--;
 850         }
 851         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
 852 }
 853
 854 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int migration)
 855 {
 856         struct anon_vma *anon_vma;
 857         struct vm_area_struct *vma;
 858         int ret = SWAP_AGAIN;
 859
 860         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 861         if (!anon_vma)
 862                 return ret;
 863
 864         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 865                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
 866                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 867                         break;
 868         }
 869
 870         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
 871         return ret;
 872 }
 873
 874 /**
 875  * try_to_unmap_file - unmap file page using the object-based rmap method
 876  * @page: the page to unmap
 877  *
 878  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
 879  * contained in the address_space struct it points to.
 880  *
 881  * This function is only called from try_to_unmap for object-based pages.
 882  */
 883 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int migration)
 884 {
 885         struct address_space *mapping = page->mapping;
 886         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 887         struct vm_area_struct *vma;
 888         struct prio_tree_iter iter;
 889         int ret = SWAP_AGAIN;
 890         unsigned long cursor;
 891         unsigned long max_nl_cursor = 0;
 892         unsigned long max_nl_size = 0;
 893         unsigned int mapcount;
 894
 895         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 896         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 897                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
 898                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 899                         goto out;
 900         }
 901
 902         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
 903                 goto out;
 904
 905         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 906                                                 shared.vm_set.list) {
 907                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
 908                         continue;
 909                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 910                 if (cursor > max_nl_cursor)
 911                         max_nl_cursor = cursor;
 912                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
 913                 if (cursor > max_nl_size)
 914                         max_nl_size = cursor;
 915         }
 916
 917         if (max_nl_size == 0) { /* any nonlinears locked or reserved */
 918                 ret = SWAP_FAIL;
 919                 goto out;
 920         }
 921
 922         /*
 923          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
 924          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
 925          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
 926          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
 927          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
 928          */
 929         mapcount = page_mapcount(page);
 930         if (!mapcount)
 931                 goto out;
 932         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 933
 934         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
 935         if (max_nl_cursor == 0)
 936                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
 937
 938         do {
 939                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 940                                                 shared.vm_set.list) {
 941                         if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
 942                                 continue;
 943                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 944                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
 945                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
 946                                 try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount, vma);
 947                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
 948                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
 949                                 if ((int)mapcount <= 0)
 950                                         goto out;
 951                         }
 952                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
 953                 }
 954                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 955                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
 956         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
 957
 958         /*
 959          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
 960          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
 961          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
 962          */
 963         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
 964                 vma->vm_private_data = NULL;
 965 out:
 966         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 967         return ret;
 968 }
 969
 970 /**
 971  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
 972  * @page: the page to get unmapped
 973  *
 974  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
 975  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
 976  * Return values are:
 977  *
 978  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
 979  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
 980  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
 981  */
 982 int try_to_unmap(struct page *page, int migration)
 983 {
 984         int ret;
 985
 986         BUG_ON(!PageLocked(page));
 987
 988         if (PageAnon(page))
 989                 ret = try_to_unmap_anon(page, migration);
 990         else
 991                 ret = try_to_unmap_file(page, migration);
 992
 993         if (!page_mapped(page))
 994                 ret = SWAP_SUCCESS;
 995         return ret;
 996 }
 997