Linux 4.14.66
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_sem
25  *     page->flags PG_locked (lock_page)
26  *       hugetlbfs_i_mmap_rwsem_key (in huge_pmd_share)
27  *         mapping->i_mmap_rwsem
28  *           anon_vma->rwsem
29  *             mm->page_table_lock or pte_lock
30  *               zone_lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
31  *               swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
32  *                 mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
33  *                 mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
34  *                   mem_cgroup_{begin,end}_page_stat (memcg->move_lock)
35  *                     mapping->tree_lock (widely used)
36  *                 inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
37  *                 bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
38  *                   sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
39  *                   mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
40  *                             in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
41  *                             within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
42  *
43  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
44  *   ->tasklist_lock
45  *     pte map lock
46  */
47
48 #include <linux/mm.h>
49 #include <linux/sched/mm.h>
50 #include <linux/sched/task.h>
51 #include <linux/pagemap.h>
52 #include <linux/swap.h>
53 #include <linux/swapops.h>
54 #include <linux/slab.h>
55 #include <linux/init.h>
56 #include <linux/ksm.h>
57 #include <linux/rmap.h>
58 #include <linux/rcupdate.h>
59 #include <linux/export.h>
60 #include <linux/memcontrol.h>
61 #include <linux/mmu_notifier.h>
62 #include <linux/migrate.h>
63 #include <linux/hugetlb.h>
64 #include <linux/backing-dev.h>
65 #include <linux/page_idle.h>
66 #include <linux/memremap.h>
67 #include <linux/userfaultfd_k.h>
68
69 #include <asm/tlbflush.h>
70
71 #include <trace/events/tlb.h>
72
73 #include "internal.h"
74
75 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
76 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
77
78 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
79 {
80         struct anon_vma *anon_vma;
81
82         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
83         if (anon_vma) {
84                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
85                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
86                 anon_vma->parent = anon_vma;
87                 /*
88                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
89                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
90                  */
91                 anon_vma->root = anon_vma;
92         }
93
94         return anon_vma;
95 }
96
97 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
98 {
99         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
100
101         /*
102          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
103          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
104          * freed.
105          *
106          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
107          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
108          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
109          *
110          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
111          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
112          *   LOCK                                 MB
113          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
114          *
115          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
116          * happen _before_ what follows.
117          */
118         might_sleep();
119         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
120                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
121                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
122         }
123
124         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
125 }
126
127 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
128 {
129         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
130 }
131
132 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
133 {
134         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
135 }
136
137 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
138                                 struct anon_vma_chain *avc,
139                                 struct anon_vma *anon_vma)
140 {
141         avc->vma = vma;
142         avc->anon_vma = anon_vma;
143         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
144         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
145 }
146
147 /**
148  * __anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
149  * @vma: the memory region in question
150  *
151  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
152  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
153  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
154  *
155  * The common case will be that we already have one, which
156  * is handled inline by anon_vma_prepare(). But if
157  * not we either need to find an adjacent mapping that we
158  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
159  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
160  * allocate a new one.
161  *
162  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
163  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
164  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
165  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
166  * anon_vma isn't actually destroyed).
167  *
168  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
169  * for the new allocation. At the same time, we do not want
170  * to do any locking for the common case of already having
171  * an anon_vma.
172  *
173  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
174  */
175 int __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
176 {
177         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
178         struct anon_vma *anon_vma, *allocated;
179         struct anon_vma_chain *avc;
180
181         might_sleep();
182
183         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
184         if (!avc)
185                 goto out_enomem;
186
187         anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
188         allocated = NULL;
189         if (!anon_vma) {
190                 anon_vma = anon_vma_alloc();
191                 if (unlikely(!anon_vma))
192                         goto out_enomem_free_avc;
193                 allocated = anon_vma;
194         }
195
196         anon_vma_lock_write(anon_vma);
197         /* page_table_lock to protect against threads */
198         spin_lock(&mm->page_table_lock);
199         if (likely(!vma->anon_vma)) {
200                 vma->anon_vma = anon_vma;
201                 anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
202                 /* vma reference or self-parent link for new root */
203                 anon_vma->degree++;
204                 allocated = NULL;
205                 avc = NULL;
206         }
207         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
208         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
209
210         if (unlikely(allocated))
211                 put_anon_vma(allocated);
212         if (unlikely(avc))
213                 anon_vma_chain_free(avc);
214
215         return 0;
216
217  out_enomem_free_avc:
218         anon_vma_chain_free(avc);
219  out_enomem:
220         return -ENOMEM;
221 }
222
223 /*
224  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
225  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
226  * have the same vma.
227  *
228  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
229  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
230  */
231 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
232 {
233         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
234         if (new_root != root) {
235                 if (WARN_ON_ONCE(root))
236                         up_write(&root->rwsem);
237                 root = new_root;
238                 down_write(&root->rwsem);
239         }
240         return root;
241 }
242
243 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
244 {
245         if (root)
246                 up_write(&root->rwsem);
247 }
248
249 /*
250  * Attach the anon_vmas from src to dst.
251  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
252  *
253  * If dst->anon_vma is NULL this function tries to find and reuse existing
254  * anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma. This prevents
255  * degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in case of
256  * constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more than one
257  * child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap walker has a
258  * good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it searches where
259  * page is mapped.
260  */
261 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
262 {
263         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
264         struct anon_vma *root = NULL;
265
266         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
267                 struct anon_vma *anon_vma;
268
269                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
270                 if (unlikely(!avc)) {
271                         unlock_anon_vma_root(root);
272                         root = NULL;
273                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
274                         if (!avc)
275                                 goto enomem_failure;
276                 }
277                 anon_vma = pavc->anon_vma;
278                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
279                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
280
281                 /*
282                  * Reuse existing anon_vma if its degree lower than two,
283                  * that means it has no vma and only one anon_vma child.
284                  *
285                  * Do not chose parent anon_vma, otherwise first child
286                  * will always reuse it. Root anon_vma is never reused:
287                  * it has self-parent reference and at least one child.
288                  */
289                 if (!dst->anon_vma && anon_vma != src->anon_vma &&
290                                 anon_vma->degree < 2)
291                         dst->anon_vma = anon_vma;
292         }
293         if (dst->anon_vma)
294                 dst->anon_vma->degree++;
295         unlock_anon_vma_root(root);
296         return 0;
297
298  enomem_failure:
299         /*
300          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its degree can be incorrectly
301          * decremented in unlink_anon_vmas().
302          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
303          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
304          */
305         dst->anon_vma = NULL;
306         unlink_anon_vmas(dst);
307         return -ENOMEM;
308 }
309
310 /*
311  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
312  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
313  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
314  */
315 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
316 {
317         struct anon_vma_chain *avc;
318         struct anon_vma *anon_vma;
319         int error;
320
321         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
322         if (!pvma->anon_vma)
323                 return 0;
324
325         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
326         vma->anon_vma = NULL;
327
328         /*
329          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
330          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
331          */
332         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
333         if (error)
334                 return error;
335
336         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
337         if (vma->anon_vma)
338                 return 0;
339
340         /* Then add our own anon_vma. */
341         anon_vma = anon_vma_alloc();
342         if (!anon_vma)
343                 goto out_error;
344         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
345         if (!avc)
346                 goto out_error_free_anon_vma;
347
348         /*
349          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
350          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
351          */
352         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
353         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
354         /*
355          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
356          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
357          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
358          */
359         get_anon_vma(anon_vma->root);
360         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
361         vma->anon_vma = anon_vma;
362         anon_vma_lock_write(anon_vma);
363         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
364         anon_vma->parent->degree++;
365         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
366
367         return 0;
368
369  out_error_free_anon_vma:
370         put_anon_vma(anon_vma);
371  out_error:
372         unlink_anon_vmas(vma);
373         return -ENOMEM;
374 }
375
376 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
377 {
378         struct anon_vma_chain *avc, *next;
379         struct anon_vma *root = NULL;
380
381         /*
382          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
383          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
384          */
385         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
386                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
387
388                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
389                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
390
391                 /*
392                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
393                  * to free them outside the lock.
394                  */
395                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root.rb_root)) {
396                         anon_vma->parent->degree--;
397                         continue;
398                 }
399
400                 list_del(&avc->same_vma);
401                 anon_vma_chain_free(avc);
402         }
403         if (vma->anon_vma)
404                 vma->anon_vma->degree--;
405         unlock_anon_vma_root(root);
406
407         /*
408          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
409          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
410          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
411          */
412         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
413                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
414
415                 VM_WARN_ON(anon_vma->degree);
416                 put_anon_vma(anon_vma);
417
418                 list_del(&avc->same_vma);
419                 anon_vma_chain_free(avc);
420         }
421 }
422
423 static void anon_vma_ctor(void *data)
424 {
425         struct anon_vma *anon_vma = data;
426
427         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
428         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
429         anon_vma->rb_root = RB_ROOT_CACHED;
430 }
431
432 void __init anon_vma_init(void)
433 {
434         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
435                         0, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
436                         anon_vma_ctor);
437         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
438                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
439 }
440
441 /*
442  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
443  *
444  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
445  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
446  * have been relevant to this page.
447  *
448  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
449  * returned may already be freed (and even reused).
450  *
451  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
452  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
453  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
454  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
455  *
456  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
457  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
458  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
459  *
460  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
461  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
462  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
463  */
464 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
465 {
466         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
467         unsigned long anon_mapping;
468
469         rcu_read_lock();
470         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
471         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
472                 goto out;
473         if (!page_mapped(page))
474                 goto out;
475
476         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
477         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
478                 anon_vma = NULL;
479                 goto out;
480         }
481
482         /*
483          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
484          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
485          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
486          * SLAB_TYPESAFE_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
487          * above cannot corrupt).
488          */
489         if (!page_mapped(page)) {
490                 rcu_read_unlock();
491                 put_anon_vma(anon_vma);
492                 return NULL;
493         }
494 out:
495         rcu_read_unlock();
496
497         return anon_vma;
498 }
499
500 /*
501  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
502  *
503  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
504  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
505  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
506  */
507 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
508 {
509         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
510         struct anon_vma *root_anon_vma;
511         unsigned long anon_mapping;
512
513         rcu_read_lock();
514         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
515         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
516                 goto out;
517         if (!page_mapped(page))
518                 goto out;
519
520         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
521         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
522         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
523                 /*
524                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
525                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
526                  * not go away, see anon_vma_free().
527                  */
528                 if (!page_mapped(page)) {
529                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
530                         anon_vma = NULL;
531                 }
532                 goto out;
533         }
534
535         /* trylock failed, we got to sleep */
536         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
537                 anon_vma = NULL;
538                 goto out;
539         }
540
541         if (!page_mapped(page)) {
542                 rcu_read_unlock();
543                 put_anon_vma(anon_vma);
544                 return NULL;
545         }
546
547         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
548         rcu_read_unlock();
549         anon_vma_lock_read(anon_vma);
550
551         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
552                 /*
553                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
554                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
555                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
556                  */
557                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
558                 __put_anon_vma(anon_vma);
559                 anon_vma = NULL;
560         }
561
562         return anon_vma;
563
564 out:
565         rcu_read_unlock();
566         return anon_vma;
567 }
568
569 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
570 {
571         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
572 }
573
574 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
575 /*
576  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
577  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
578  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
579  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
580  */
581 void try_to_unmap_flush(void)
582 {
583         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
584
585         if (!tlb_ubc->flush_required)
586                 return;
587
588         arch_tlbbatch_flush(&tlb_ubc->arch);
589         tlb_ubc->flush_required = false;
590         tlb_ubc->writable = false;
591 }
592
593 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
594 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
595 {
596         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
597
598         if (tlb_ubc->writable)
599                 try_to_unmap_flush();
600 }
601
602 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
603 {
604         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
605
606         arch_tlbbatch_add_mm(&tlb_ubc->arch, mm);
607         tlb_ubc->flush_required = true;
608
609         /*
610          * Ensure compiler does not re-order the setting of tlb_flush_batched
611          * before the PTE is cleared.
612          */
613         barrier();
614         mm->tlb_flush_batched = true;
615
616         /*
617          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
618          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
619          * before the page is queued for IO.
620          */
621         if (writable)
622                 tlb_ubc->writable = true;
623 }
624
625 /*
626  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
627  * unmap operations to reduce IPIs.
628  */
629 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
630 {
631         bool should_defer = false;
632
633         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
634                 return false;
635
636         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
637         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
638                 should_defer = true;
639         put_cpu();
640
641         return should_defer;
642 }
643
644 /*
645  * Reclaim unmaps pages under the PTL but do not flush the TLB prior to
646  * releasing the PTL if TLB flushes are batched. It's possible for a parallel
647  * operation such as mprotect or munmap to race between reclaim unmapping
648  * the page and flushing the page. If this race occurs, it potentially allows
649  * access to data via a stale TLB entry. Tracking all mm's that have TLB
650  * batching in flight would be expensive during reclaim so instead track
651  * whether TLB batching occurred in the past and if so then do a flush here
652  * if required. This will cost one additional flush per reclaim cycle paid
653  * by the first operation at risk such as mprotect and mumap.
654  *
655  * This must be called under the PTL so that an access to tlb_flush_batched
656  * that is potentially a "reclaim vs mprotect/munmap/etc" race will synchronise
657  * via the PTL.
658  */
659 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
660 {
661         if (mm->tlb_flush_batched) {
662                 flush_tlb_mm(mm);
663
664                 /*
665                  * Do not allow the compiler to re-order the clearing of
666                  * tlb_flush_batched before the tlb is flushed.
667                  */
668                 barrier();
669                 mm->tlb_flush_batched = false;
670         }
671 }
672 #else
673 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
674 {
675 }
676
677 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
678 {
679         return false;
680 }
681 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
682
683 /*
684  * At what user virtual address is page expected in vma?
685  * Caller should check the page is actually part of the vma.
686  */
687 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
688 {
689         unsigned long address;
690         if (PageAnon(page)) {
691                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
692                 /*
693                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
694                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
695                  */
696                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
697                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
698                         return -EFAULT;
699         } else if (page->mapping) {
700                 if (!vma->vm_file || vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
701                         return -EFAULT;
702         } else
703                 return -EFAULT;
704         address = __vma_address(page, vma);
705         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
706                 return -EFAULT;
707         return address;
708 }
709
710 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
711 {
712         pgd_t *pgd;
713         p4d_t *p4d;
714         pud_t *pud;
715         pmd_t *pmd = NULL;
716         pmd_t pmde;
717
718         pgd = pgd_offset(mm, address);
719         if (!pgd_present(*pgd))
720                 goto out;
721
722         p4d = p4d_offset(pgd, address);
723         if (!p4d_present(*p4d))
724                 goto out;
725
726         pud = pud_offset(p4d, address);
727         if (!pud_present(*pud))
728                 goto out;
729
730         pmd = pmd_offset(pud, address);
731         /*
732          * Some THP functions use the sequence pmdp_huge_clear_flush(), set_pmd_at()
733          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
734          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
735          */
736         pmde = *pmd;
737         barrier();
738         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
739                 pmd = NULL;
740 out:
741         return pmd;
742 }
743
744 struct page_referenced_arg {
745         int mapcount;
746         int referenced;
747         unsigned long vm_flags;
748         struct mem_cgroup *memcg;
749 };
750 /*
751  * arg: page_referenced_arg will be passed
752  */
753 static bool page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
754                         unsigned long address, void *arg)
755 {
756         struct page_referenced_arg *pra = arg;
757         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
758                 .page = page,
759                 .vma = vma,
760                 .address = address,
761         };
762         int referenced = 0;
763
764         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
765                 address = pvmw.address;
766
767                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
768                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
769                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
770                         return false; /* To break the loop */
771                 }
772
773                 if (pvmw.pte) {
774                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
775                                                 pvmw.pte)) {
776                                 /*
777                                  * Don't treat a reference through
778                                  * a sequentially read mapping as such.
779                                  * If the page has been used in another mapping,
780                                  * we will catch it; if this other mapping is
781                                  * already gone, the unmap path will have set
782                                  * PG_referenced or activated the page.
783                                  */
784                                 if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
785                                         referenced++;
786                         }
787                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
788                         if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address,
789                                                 pvmw.pmd))
790                                 referenced++;
791                 } else {
792                         /* unexpected pmd-mapped page? */
793                         WARN_ON_ONCE(1);
794                 }
795
796                 pra->mapcount--;
797         }
798
799         if (referenced)
800                 clear_page_idle(page);
801         if (test_and_clear_page_young(page))
802                 referenced++;
803
804         if (referenced) {
805                 pra->referenced++;
806                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
807         }
808
809         if (!pra->mapcount)
810                 return false; /* To break the loop */
811
812         return true;
813 }
814
815 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
816 {
817         struct page_referenced_arg *pra = arg;
818         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
819
820         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
821                 return true;
822
823         return false;
824 }
825
826 /**
827  * page_referenced - test if the page was referenced
828  * @page: the page to test
829  * @is_locked: caller holds lock on the page
830  * @memcg: target memory cgroup
831  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
832  *
833  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
834  * returns the number of ptes which referenced the page.
835  */
836 int page_referenced(struct page *page,
837                     int is_locked,
838                     struct mem_cgroup *memcg,
839                     unsigned long *vm_flags)
840 {
841         int we_locked = 0;
842         struct page_referenced_arg pra = {
843                 .mapcount = total_mapcount(page),
844                 .memcg = memcg,
845         };
846         struct rmap_walk_control rwc = {
847                 .rmap_one = page_referenced_one,
848                 .arg = (void *)&pra,
849                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
850         };
851
852         *vm_flags = 0;
853         if (!page_mapped(page))
854                 return 0;
855
856         if (!page_rmapping(page))
857                 return 0;
858
859         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
860                 we_locked = trylock_page(page);
861                 if (!we_locked)
862                         return 1;
863         }
864
865         /*
866          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
867          * counting on behalf of references from different
868          * cgroups
869          */
870         if (memcg) {
871                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
872         }
873
874         rmap_walk(page, &rwc);
875         *vm_flags = pra.vm_flags;
876
877         if (we_locked)
878                 unlock_page(page);
879
880         return pra.referenced;
881 }
882
883 static bool page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
884                             unsigned long address, void *arg)
885 {
886         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
887                 .page = page,
888                 .vma = vma,
889                 .address = address,
890                 .flags = PVMW_SYNC,
891         };
892         unsigned long start = address, end;
893         int *cleaned = arg;
894
895         /*
896          * We have to assume the worse case ie pmd for invalidation. Note that
897          * the page can not be free from this function.
898          */
899         end = min(vma->vm_end, start + (PAGE_SIZE << compound_order(page)));
900         mmu_notifier_invalidate_range_start(vma->vm_mm, start, end);
901
902         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
903                 unsigned long cstart, cend;
904                 int ret = 0;
905
906                 cstart = address = pvmw.address;
907                 if (pvmw.pte) {
908                         pte_t entry;
909                         pte_t *pte = pvmw.pte;
910
911                         if (!pte_dirty(*pte) && !pte_write(*pte))
912                                 continue;
913
914                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
915                         entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
916                         entry = pte_wrprotect(entry);
917                         entry = pte_mkclean(entry);
918                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
919                         cend = cstart + PAGE_SIZE;
920                         ret = 1;
921                 } else {
922 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGE_PAGECACHE
923                         pmd_t *pmd = pvmw.pmd;
924                         pmd_t entry;
925
926                         if (!pmd_dirty(*pmd) && !pmd_write(*pmd))
927                                 continue;
928
929                         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
930                         entry = pmdp_huge_clear_flush(vma, address, pmd);
931                         entry = pmd_wrprotect(entry);
932                         entry = pmd_mkclean(entry);
933                         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmd, entry);
934                         cstart &= PMD_MASK;
935                         cend = cstart + PMD_SIZE;
936                         ret = 1;
937 #else
938                         /* unexpected pmd-mapped page? */
939                         WARN_ON_ONCE(1);
940 #endif
941                 }
942
943                 if (ret) {
944                         mmu_notifier_invalidate_range(vma->vm_mm, cstart, cend);
945                         (*cleaned)++;
946                 }
947         }
948
949         mmu_notifier_invalidate_range_end(vma->vm_mm, start, end);
950
951         return true;
952 }
953
954 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
955 {
956         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
957                 return false;
958
959         return true;
960 }
961
962 int page_mkclean(struct page *page)
963 {
964         int cleaned = 0;
965         struct address_space *mapping;
966         struct rmap_walk_control rwc = {
967                 .arg = (void *)&cleaned,
968                 .rmap_one = page_mkclean_one,
969                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
970         };
971
972         BUG_ON(!PageLocked(page));
973
974         if (!page_mapped(page))
975                 return 0;
976
977         mapping = page_mapping(page);
978         if (!mapping)
979                 return 0;
980
981         rmap_walk(page, &rwc);
982
983         return cleaned;
984 }
985 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
986
987 /**
988  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
989  * @page:       the page to move to our anon_vma
990  * @vma:        the vma the page belongs to
991  *
992  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
993  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
994  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
995  * processes.
996  */
997 void page_move_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
998 {
999         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1000
1001         page = compound_head(page);
1002
1003         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1004         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1005
1006         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1007         /*
1008          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1009          * simultaneously, so a concurrent reader (eg page_referenced()'s
1010          * PageAnon()) will not see one without the other.
1011          */
1012         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1013 }
1014
1015 /**
1016  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1017  * @page:       Page to add to rmap     
1018  * @vma:        VM area to add page to.
1019  * @address:    User virtual address of the mapping     
1020  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1021  */
1022 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1023         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1024 {
1025         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1026
1027         BUG_ON(!anon_vma);
1028
1029         if (PageAnon(page))
1030                 return;
1031
1032         /*
1033          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1034          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1035          * page mapping!
1036          */
1037         if (!exclusive)
1038                 anon_vma = anon_vma->root;
1039
1040         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1041         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1042         page->index = linear_page_index(vma, address);
1043 }
1044
1045 /**
1046  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1047  * @page:       the page to add the mapping to
1048  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1049  * @address:    the user virtual address mapped
1050  */
1051 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1052         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1053 {
1054 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1055         /*
1056          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1057          * be set up correctly at this point.
1058          *
1059          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1060          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1061          * in which case the page is already known to be setup.
1062          *
1063          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1064          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1065          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1066          */
1067         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1068         BUG_ON(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address));
1069 #endif
1070 }
1071
1072 /**
1073  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1074  * @page:       the page to add the mapping to
1075  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1076  * @address:    the user virtual address mapped
1077  * @compound:   charge the page as compound or small page
1078  *
1079  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1080  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1081  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1082  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1083  */
1084 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1085         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1086 {
1087         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, compound ? RMAP_COMPOUND : 0);
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1092  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1093  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1094  */
1095 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1096         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int flags)
1097 {
1098         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1099         bool first;
1100
1101         if (compound) {
1102                 atomic_t *mapcount;
1103                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1104                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1105                 mapcount = compound_mapcount_ptr(page);
1106                 first = atomic_inc_and_test(mapcount);
1107         } else {
1108                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1109         }
1110
1111         if (first) {
1112                 int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1113                 /*
1114                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1115                  * these counters are not modified in interrupt context, and
1116                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
1117                  * disabled.
1118                  */
1119                 if (compound)
1120                         __inc_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1121                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, nr);
1122         }
1123         if (unlikely(PageKsm(page)))
1124                 return;
1125
1126         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1127
1128         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1129         if (first)
1130                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
1131                                 flags & RMAP_EXCLUSIVE);
1132         else
1133                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1134 }
1135
1136 /**
1137  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1138  * @page:       the page to add the mapping to
1139  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1140  * @address:    the user virtual address mapped
1141  * @compound:   charge the page as compound or small page
1142  *
1143  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1144  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1145  * Page does not have to be locked.
1146  */
1147 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1148         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1149 {
1150         int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1151
1152         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1153         __SetPageSwapBacked(page);
1154         if (compound) {
1155                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1156                 /* increment count (starts at -1) */
1157                 atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1158                 __inc_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1159         } else {
1160                 /* Anon THP always mapped first with PMD */
1161                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransCompound(page), page);
1162                 /* increment count (starts at -1) */
1163                 atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1164         }
1165         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, nr);
1166         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1167 }
1168
1169 /**
1170  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1171  * @page: the page to add the mapping to
1172  *
1173  * The caller needs to hold the pte lock.
1174  */
1175 void page_add_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1176 {
1177         int i, nr = 1;
1178
1179         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageTransHuge(page), page);
1180         lock_page_memcg(page);
1181         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1182                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1183                         if (atomic_inc_and_test(&page[i]._mapcount))
1184                                 nr++;
1185                 }
1186                 if (!atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page)))
1187                         goto out;
1188                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
1189                 __inc_node_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED);
1190         } else {
1191                 if (PageTransCompound(page) && page_mapping(page)) {
1192                         VM_WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
1193
1194                         SetPageDoubleMap(compound_head(page));
1195                         if (PageMlocked(page))
1196                                 clear_page_mlock(compound_head(page));
1197                 }
1198                 if (!atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
1199                         goto out;
1200         }
1201         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, nr);
1202 out:
1203         unlock_page_memcg(page);
1204 }
1205
1206 static void page_remove_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1207 {
1208         int i, nr = 1;
1209
1210         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHead(page), page);
1211         lock_page_memcg(page);
1212
1213         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1214         if (unlikely(PageHuge(page))) {
1215                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1216                 atomic_dec(compound_mapcount_ptr(page));
1217                 goto out;
1218         }
1219
1220         /* page still mapped by someone else? */
1221         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1222                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1223                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1224                                 nr++;
1225                 }
1226                 if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1227                         goto out;
1228                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
1229                 __dec_node_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED);
1230         } else {
1231                 if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1232                         goto out;
1233         }
1234
1235         /*
1236          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_lruvec_page_state because
1237          * these counters are not modified in interrupt context, and
1238          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1239          */
1240         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, -nr);
1241
1242         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1243                 clear_page_mlock(page);
1244 out:
1245         unlock_page_memcg(page);
1246 }
1247
1248 static void page_remove_anon_compound_rmap(struct page *page)
1249 {
1250         int i, nr;
1251
1252         if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1253                 return;
1254
1255         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1256         if (unlikely(PageHuge(page)))
1257                 return;
1258
1259         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
1260                 return;
1261
1262         __dec_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1263
1264         if (TestClearPageDoubleMap(page)) {
1265                 /*
1266                  * Subpages can be mapped with PTEs too. Check how many of
1267                  * themi are still mapped.
1268                  */
1269                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1270                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1271                                 nr++;
1272                 }
1273         } else {
1274                 nr = HPAGE_PMD_NR;
1275         }
1276
1277         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1278                 clear_page_mlock(page);
1279
1280         if (nr) {
1281                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, -nr);
1282                 deferred_split_huge_page(page);
1283         }
1284 }
1285
1286 /**
1287  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1288  * @page:       page to remove mapping from
1289  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1290  *
1291  * The caller needs to hold the pte lock.
1292  */
1293 void page_remove_rmap(struct page *page, bool compound)
1294 {
1295         if (!PageAnon(page))
1296                 return page_remove_file_rmap(page, compound);
1297
1298         if (compound)
1299                 return page_remove_anon_compound_rmap(page);
1300
1301         /* page still mapped by someone else? */
1302         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1303                 return;
1304
1305         /*
1306          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1307          * these counters are not modified in interrupt context, and
1308          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1309          */
1310         __dec_node_page_state(page, NR_ANON_MAPPED);
1311
1312         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1313                 clear_page_mlock(page);
1314
1315         if (PageTransCompound(page))
1316                 deferred_split_huge_page(compound_head(page));
1317
1318         /*
1319          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1320          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1321          * which increments mapcount after us but sets mapping
1322          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1323          * and remember that it's only reliable while mapped.
1324          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1325          * faster for those pages still in swapcache.
1326          */
1327 }
1328
1329 /*
1330  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1331  */
1332 static bool try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1333                      unsigned long address, void *arg)
1334 {
1335         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1336         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
1337                 .page = page,
1338                 .vma = vma,
1339                 .address = address,
1340         };
1341         pte_t pteval;
1342         struct page *subpage;
1343         bool ret = true;
1344         unsigned long start = address, end;
1345         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)arg;
1346
1347         /* munlock has nothing to gain from examining un-locked vmas */
1348         if ((flags & TTU_MUNLOCK) && !(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1349                 return true;
1350
1351         if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1352             is_zone_device_page(page) && !is_device_private_page(page))
1353                 return true;
1354
1355         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD) {
1356                 split_huge_pmd_address(vma, address,
1357                                 flags & TTU_SPLIT_FREEZE, page);
1358         }
1359
1360         /*
1361          * We have to assume the worse case ie pmd for invalidation. Note that
1362          * the page can not be free in this function as call of try_to_unmap()
1363          * must hold a reference on the page.
1364          */
1365         end = min(vma->vm_end, start + (PAGE_SIZE << compound_order(page)));
1366         mmu_notifier_invalidate_range_start(vma->vm_mm, start, end);
1367
1368         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1369 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
1370                 /* PMD-mapped THP migration entry */
1371                 if (!pvmw.pte && (flags & TTU_MIGRATION)) {
1372                         VM_BUG_ON_PAGE(PageHuge(page) || !PageTransCompound(page), page);
1373
1374                         if (!PageAnon(page))
1375                                 continue;
1376
1377                         set_pmd_migration_entry(&pvmw, page);
1378                         continue;
1379                 }
1380 #endif
1381
1382                 /*
1383                  * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1384                  * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1385                  * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1386                  */
1387                 if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1388                         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1389                                 /* PTE-mapped THP are never mlocked */
1390                                 if (!PageTransCompound(page)) {
1391                                         /*
1392                                          * Holding pte lock, we do *not* need
1393                                          * mmap_sem here
1394                                          */
1395                                         mlock_vma_page(page);
1396                                 }
1397                                 ret = false;
1398                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1399                                 break;
1400                         }
1401                         if (flags & TTU_MUNLOCK)
1402                                 continue;
1403                 }
1404
1405                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1406                 VM_BUG_ON_PAGE(!pvmw.pte, page);
1407
1408                 subpage = page - page_to_pfn(page) + pte_pfn(*pvmw.pte);
1409                 address = pvmw.address;
1410
1411
1412                 if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1413                     (flags & TTU_MIGRATION) &&
1414                     is_zone_device_page(page)) {
1415                         swp_entry_t entry;
1416                         pte_t swp_pte;
1417
1418                         pteval = ptep_get_and_clear(mm, pvmw.address, pvmw.pte);
1419
1420                         /*
1421                          * Store the pfn of the page in a special migration
1422                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1423                          * pte is removed and then restart fault handling.
1424                          */
1425                         entry = make_migration_entry(page, 0);
1426                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1427                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1428                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1429                         set_pte_at(mm, pvmw.address, pvmw.pte, swp_pte);
1430                         goto discard;
1431                 }
1432
1433                 if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1434                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
1435                                                 pvmw.pte)) {
1436                                 ret = false;
1437                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1438                                 break;
1439                         }
1440                 }
1441
1442                 /* Nuke the page table entry. */
1443                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1444                 if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1445                         /*
1446                          * We clear the PTE but do not flush so potentially
1447                          * a remote CPU could still be writing to the page.
1448                          * If the entry was previously clean then the
1449                          * architecture must guarantee that a clear->dirty
1450                          * transition on a cached TLB entry is written through
1451                          * and traps if the PTE is unmapped.
1452                          */
1453                         pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
1454
1455                         set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pte_dirty(pteval));
1456                 } else {
1457                         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1458                 }
1459
1460                 /* Move the dirty bit to the page. Now the pte is gone. */
1461                 if (pte_dirty(pteval))
1462                         set_page_dirty(page);
1463
1464                 /* Update high watermark before we lower rss */
1465                 update_hiwater_rss(mm);
1466
1467                 if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1468                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1469                         if (PageHuge(page)) {
1470                                 int nr = 1 << compound_order(page);
1471                                 hugetlb_count_sub(nr, mm);
1472                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address,
1473                                                      pvmw.pte, pteval,
1474                                                      vma_mmu_pagesize(vma));
1475                         } else {
1476                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1477                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1478                         }
1479
1480                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1481                         /*
1482                          * The guest indicated that the page content is of no
1483                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1484                          * will take care of the rest.
1485                          * A future reference will then fault in a new zero
1486                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1487                          * this page though, as its main user (postcopy
1488                          * migration) will not expect userfaults on already
1489                          * copied pages.
1490                          */
1491                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1492                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1493                                 (flags & (TTU_MIGRATION|TTU_SPLIT_FREEZE))) {
1494                         swp_entry_t entry;
1495                         pte_t swp_pte;
1496                         /*
1497                          * Store the pfn of the page in a special migration
1498                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1499                          * pte is removed and then restart fault handling.
1500                          */
1501                         entry = make_migration_entry(subpage,
1502                                         pte_write(pteval));
1503                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1504                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1505                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1506                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1507                 } else if (PageAnon(page)) {
1508                         swp_entry_t entry = { .val = page_private(subpage) };
1509                         pte_t swp_pte;
1510                         /*
1511                          * Store the swap location in the pte.
1512                          * See handle_pte_fault() ...
1513                          */
1514                         if (unlikely(PageSwapBacked(page) != PageSwapCache(page))) {
1515                                 WARN_ON_ONCE(1);
1516                                 ret = false;
1517                                 /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1518                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1519                                 break;
1520                         }
1521
1522                         /* MADV_FREE page check */
1523                         if (!PageSwapBacked(page)) {
1524                                 if (!PageDirty(page)) {
1525                                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1526                                         goto discard;
1527                                 }
1528
1529                                 /*
1530                                  * If the page was redirtied, it cannot be
1531                                  * discarded. Remap the page to page table.
1532                                  */
1533                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1534                                 SetPageSwapBacked(page);
1535                                 ret = false;
1536                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1537                                 break;
1538                         }
1539
1540                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1541                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1542                                 ret = false;
1543                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1544                                 break;
1545                         }
1546                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1547                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1548                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1549                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1550                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1551                         }
1552                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1553                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1554                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1555                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1556                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1557                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1558                 } else
1559                         dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(page));
1560 discard:
1561                 page_remove_rmap(subpage, PageHuge(page));
1562                 put_page(page);
1563                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1564                                               address + PAGE_SIZE);
1565         }
1566
1567         mmu_notifier_invalidate_range_end(vma->vm_mm, start, end);
1568
1569         return ret;
1570 }
1571
1572 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1573 {
1574         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1575
1576         if (!maybe_stack)
1577                 return false;
1578
1579         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1580                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1581                 return true;
1582
1583         return false;
1584 }
1585
1586 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1587 {
1588         return is_vma_temporary_stack(vma);
1589 }
1590
1591 static int page_mapcount_is_zero(struct page *page)
1592 {
1593         return !total_mapcount(page);
1594 }
1595
1596 /**
1597  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1598  * @page: the page to get unmapped
1599  * @flags: action and flags
1600  *
1601  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1602  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1603  *
1604  * If unmap is successful, return true. Otherwise, false.
1605  */
1606 bool try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1607 {
1608         struct rmap_walk_control rwc = {
1609                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1610                 .arg = (void *)flags,
1611                 .done = page_mapcount_is_zero,
1612                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1613         };
1614
1615         /*
1616          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1617          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1618          * page tables leading to a race where migration cannot
1619          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1620          * locking requirements of exec(), migration skips
1621          * temporary VMAs until after exec() completes.
1622          */
1623         if ((flags & (TTU_MIGRATION|TTU_SPLIT_FREEZE))
1624             && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1625                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1626
1627         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1628                 rmap_walk_locked(page, &rwc);
1629         else
1630                 rmap_walk(page, &rwc);
1631
1632         return !page_mapcount(page) ? true : false;
1633 }
1634
1635 static int page_not_mapped(struct page *page)
1636 {
1637         return !page_mapped(page);
1638 };
1639
1640 /**
1641  * try_to_munlock - try to munlock a page
1642  * @page: the page to be munlocked
1643  *
1644  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1645  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1646  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1647  */
1648
1649 void try_to_munlock(struct page *page)
1650 {
1651         struct rmap_walk_control rwc = {
1652                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1653                 .arg = (void *)TTU_MUNLOCK,
1654                 .done = page_not_mapped,
1655                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1656
1657         };
1658
1659         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1660         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page) && PageDoubleMap(page), page);
1661
1662         rmap_walk(page, &rwc);
1663 }
1664
1665 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1666 {
1667         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1668
1669         anon_vma_free(anon_vma);
1670         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1671                 anon_vma_free(root);
1672 }
1673
1674 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1675                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1676 {
1677         struct anon_vma *anon_vma;
1678
1679         if (rwc->anon_lock)
1680                 return rwc->anon_lock(page);
1681
1682         /*
1683          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1684          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1685          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1686          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1687          */
1688         anon_vma = page_anon_vma(page);
1689         if (!anon_vma)
1690                 return NULL;
1691
1692         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1693         return anon_vma;
1694 }
1695
1696 /*
1697  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1698  * rmap method
1699  * @page: the page to be handled
1700  * @rwc: control variable according to each walk type
1701  *
1702  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1703  * contained in the anon_vma struct it points to.
1704  *
1705  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1706  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1707  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1708  * LOCKED.
1709  */
1710 static void rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
1711                 bool locked)
1712 {
1713         struct anon_vma *anon_vma;
1714         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
1715         struct anon_vma_chain *avc;
1716
1717         if (locked) {
1718                 anon_vma = page_anon_vma(page);
1719                 /* anon_vma disappear under us? */
1720                 VM_BUG_ON_PAGE(!anon_vma, page);
1721         } else {
1722                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1723         }
1724         if (!anon_vma)
1725                 return;
1726
1727         pgoff_start = page_to_pgoff(page);
1728         pgoff_end = pgoff_start + hpage_nr_pages(page) - 1;
1729         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root,
1730                         pgoff_start, pgoff_end) {
1731                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1732                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1733
1734                 cond_resched();
1735
1736                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1737                         continue;
1738
1739                 if (!rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg))
1740                         break;
1741                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1742                         break;
1743         }
1744
1745         if (!locked)
1746                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1747 }
1748
1749 /*
1750  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1751  * @page: the page to be handled
1752  * @rwc: control variable according to each walk type
1753  *
1754  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1755  * contained in the address_space struct it points to.
1756  *
1757  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1758  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1759  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1760  * LOCKED.
1761  */
1762 static void rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
1763                 bool locked)
1764 {
1765         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
1766         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
1767         struct vm_area_struct *vma;
1768
1769         /*
1770          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1771          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1772          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1773          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
1774          */
1775         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1776
1777         if (!mapping)
1778                 return;
1779
1780         pgoff_start = page_to_pgoff(page);
1781         pgoff_end = pgoff_start + hpage_nr_pages(page) - 1;
1782         if (!locked)
1783                 i_mmap_lock_read(mapping);
1784         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap,
1785                         pgoff_start, pgoff_end) {
1786                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1787
1788                 cond_resched();
1789
1790                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1791                         continue;
1792
1793                 if (!rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg))
1794                         goto done;
1795                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1796                         goto done;
1797         }
1798
1799 done:
1800         if (!locked)
1801                 i_mmap_unlock_read(mapping);
1802 }
1803
1804 void rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1805 {
1806         if (unlikely(PageKsm(page)))
1807                 rmap_walk_ksm(page, rwc);
1808         else if (PageAnon(page))
1809                 rmap_walk_anon(page, rwc, false);
1810         else
1811                 rmap_walk_file(page, rwc, false);
1812 }
1813
1814 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
1815 void rmap_walk_locked(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1816 {
1817         /* no ksm support for now */
1818         VM_BUG_ON_PAGE(PageKsm(page), page);
1819         if (PageAnon(page))
1820                 rmap_walk_anon(page, rwc, true);
1821         else
1822                 rmap_walk_file(page, rwc, true);
1823 }
1824
1825 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1826 /*
1827  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1828  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1829  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1830  */
1831 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1832         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1833 {
1834         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1835
1836         BUG_ON(!anon_vma);
1837
1838         if (PageAnon(page))
1839                 return;
1840         if (!exclusive)
1841                 anon_vma = anon_vma->root;
1842
1843         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1844         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1845         page->index = linear_page_index(vma, address);
1846 }
1847
1848 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1849                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1850 {
1851         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1852         int first;
1853
1854         BUG_ON(!PageLocked(page));
1855         BUG_ON(!anon_vma);
1856         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1857         first = atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page));
1858         if (first)
1859                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1860 }
1861
1862 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1863                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1864 {
1865         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1866         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1867         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1868 }
1869 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */