Merge tag 'trace-v5.18' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rostedt...
[platform/kernel/linux-starfive.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_rwsem       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_lock
25  *     mapping->invalidate_lock (in filemap_fault)
26  *       page->flags PG_locked (lock_page)   * (see hugetlbfs below)
27  *         hugetlbfs_i_mmap_rwsem_key (in huge_pmd_share)
28  *           mapping->i_mmap_rwsem
29  *             hugetlb_fault_mutex (hugetlbfs specific page fault mutex)
30  *             anon_vma->rwsem
31  *               mm->page_table_lock or pte_lock
32  *                 swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
33  *                   mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
34  *                   mapping->private_lock (in block_dirty_folio)
35  *                     folio_lock_memcg move_lock (in block_dirty_folio)
36  *                       i_pages lock (widely used)
37  *                         lruvec->lru_lock (in folio_lruvec_lock_irq)
38  *                   inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
39  *                   bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
40  *                     sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
41  *                     i_pages lock (widely used, in set_page_dirty,
42  *                               in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
43  *                               within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
44  *
45  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mmap_rwsem   (memory_failure, collect_procs_anon)
46  *   ->tasklist_lock
47  *     pte map lock
48  *
49  * * hugetlbfs PageHuge() pages take locks in this order:
50  *         mapping->i_mmap_rwsem
51  *           hugetlb_fault_mutex (hugetlbfs specific page fault mutex)
52  *             page->flags PG_locked (lock_page)
53  */
54
55 #include <linux/mm.h>
56 #include <linux/sched/mm.h>
57 #include <linux/sched/task.h>
58 #include <linux/pagemap.h>
59 #include <linux/swap.h>
60 #include <linux/swapops.h>
61 #include <linux/slab.h>
62 #include <linux/init.h>
63 #include <linux/ksm.h>
64 #include <linux/rmap.h>
65 #include <linux/rcupdate.h>
66 #include <linux/export.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/mmu_notifier.h>
69 #include <linux/migrate.h>
70 #include <linux/hugetlb.h>
71 #include <linux/huge_mm.h>
72 #include <linux/backing-dev.h>
73 #include <linux/page_idle.h>
74 #include <linux/memremap.h>
75 #include <linux/userfaultfd_k.h>
76
77 #include <asm/tlbflush.h>
78
79 #include <trace/events/tlb.h>
80
81 #include "internal.h"
82
83 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
84 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
85
86 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
87 {
88         struct anon_vma *anon_vma;
89
90         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
91         if (anon_vma) {
92                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
93                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
94                 anon_vma->parent = anon_vma;
95                 /*
96                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
97                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
98                  */
99                 anon_vma->root = anon_vma;
100         }
101
102         return anon_vma;
103 }
104
105 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
106 {
107         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
108
109         /*
110          * Synchronize against folio_lock_anon_vma_read() such that
111          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
112          * freed.
113          *
114          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
115          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
116          * down_read_trylock() from folio_lock_anon_vma_read(). This orders:
117          *
118          * folio_lock_anon_vma_read()   VS      put_anon_vma()
119          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
120          *   LOCK                                 MB
121          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
122          *
123          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
124          * happen _before_ what follows.
125          */
126         might_sleep();
127         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
128                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
129                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
130         }
131
132         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
133 }
134
135 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
136 {
137         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
138 }
139
140 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
141 {
142         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
143 }
144
145 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
146                                 struct anon_vma_chain *avc,
147                                 struct anon_vma *anon_vma)
148 {
149         avc->vma = vma;
150         avc->anon_vma = anon_vma;
151         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
152         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
153 }
154
155 /**
156  * __anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
157  * @vma: the memory region in question
158  *
159  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
160  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
161  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
162  *
163  * The common case will be that we already have one, which
164  * is handled inline by anon_vma_prepare(). But if
165  * not we either need to find an adjacent mapping that we
166  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
167  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
168  * allocate a new one.
169  *
170  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
171  * optimistically looked up an anon_vma in folio_lock_anon_vma_read()
172  * and that may actually touch the rwsem even in the newly
173  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
174  * anon_vma isn't actually destroyed).
175  *
176  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
177  * for the new allocation. At the same time, we do not want
178  * to do any locking for the common case of already having
179  * an anon_vma.
180  *
181  * This must be called with the mmap_lock held for reading.
182  */
183 int __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
184 {
185         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
186         struct anon_vma *anon_vma, *allocated;
187         struct anon_vma_chain *avc;
188
189         might_sleep();
190
191         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
192         if (!avc)
193                 goto out_enomem;
194
195         anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
196         allocated = NULL;
197         if (!anon_vma) {
198                 anon_vma = anon_vma_alloc();
199                 if (unlikely(!anon_vma))
200                         goto out_enomem_free_avc;
201                 allocated = anon_vma;
202         }
203
204         anon_vma_lock_write(anon_vma);
205         /* page_table_lock to protect against threads */
206         spin_lock(&mm->page_table_lock);
207         if (likely(!vma->anon_vma)) {
208                 vma->anon_vma = anon_vma;
209                 anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
210                 /* vma reference or self-parent link for new root */
211                 anon_vma->degree++;
212                 allocated = NULL;
213                 avc = NULL;
214         }
215         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
216         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
217
218         if (unlikely(allocated))
219                 put_anon_vma(allocated);
220         if (unlikely(avc))
221                 anon_vma_chain_free(avc);
222
223         return 0;
224
225  out_enomem_free_avc:
226         anon_vma_chain_free(avc);
227  out_enomem:
228         return -ENOMEM;
229 }
230
231 /*
232  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
233  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
234  * have the same vma.
235  *
236  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
237  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
238  */
239 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
240 {
241         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
242         if (new_root != root) {
243                 if (WARN_ON_ONCE(root))
244                         up_write(&root->rwsem);
245                 root = new_root;
246                 down_write(&root->rwsem);
247         }
248         return root;
249 }
250
251 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
252 {
253         if (root)
254                 up_write(&root->rwsem);
255 }
256
257 /*
258  * Attach the anon_vmas from src to dst.
259  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
260  *
261  * anon_vma_clone() is called by __vma_adjust(), __split_vma(), copy_vma() and
262  * anon_vma_fork(). The first three want an exact copy of src, while the last
263  * one, anon_vma_fork(), may try to reuse an existing anon_vma to prevent
264  * endless growth of anon_vma. Since dst->anon_vma is set to NULL before call,
265  * we can identify this case by checking (!dst->anon_vma && src->anon_vma).
266  *
267  * If (!dst->anon_vma && src->anon_vma) is true, this function tries to find
268  * and reuse existing anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma.
269  * This prevents degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in
270  * case of constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more
271  * than one child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap
272  * walker has a good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it
273  * searches where page is mapped.
274  */
275 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
276 {
277         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
278         struct anon_vma *root = NULL;
279
280         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
281                 struct anon_vma *anon_vma;
282
283                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
284                 if (unlikely(!avc)) {
285                         unlock_anon_vma_root(root);
286                         root = NULL;
287                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
288                         if (!avc)
289                                 goto enomem_failure;
290                 }
291                 anon_vma = pavc->anon_vma;
292                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
293                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
294
295                 /*
296                  * Reuse existing anon_vma if its degree lower than two,
297                  * that means it has no vma and only one anon_vma child.
298                  *
299                  * Do not chose parent anon_vma, otherwise first child
300                  * will always reuse it. Root anon_vma is never reused:
301                  * it has self-parent reference and at least one child.
302                  */
303                 if (!dst->anon_vma && src->anon_vma &&
304                     anon_vma != src->anon_vma && anon_vma->degree < 2)
305                         dst->anon_vma = anon_vma;
306         }
307         if (dst->anon_vma)
308                 dst->anon_vma->degree++;
309         unlock_anon_vma_root(root);
310         return 0;
311
312  enomem_failure:
313         /*
314          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its degree can be incorrectly
315          * decremented in unlink_anon_vmas().
316          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
317          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
318          */
319         dst->anon_vma = NULL;
320         unlink_anon_vmas(dst);
321         return -ENOMEM;
322 }
323
324 /*
325  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
326  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
327  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
328  */
329 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
330 {
331         struct anon_vma_chain *avc;
332         struct anon_vma *anon_vma;
333         int error;
334
335         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
336         if (!pvma->anon_vma)
337                 return 0;
338
339         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
340         vma->anon_vma = NULL;
341
342         /*
343          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
344          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
345          */
346         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
347         if (error)
348                 return error;
349
350         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
351         if (vma->anon_vma)
352                 return 0;
353
354         /* Then add our own anon_vma. */
355         anon_vma = anon_vma_alloc();
356         if (!anon_vma)
357                 goto out_error;
358         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
359         if (!avc)
360                 goto out_error_free_anon_vma;
361
362         /*
363          * The root anon_vma's rwsem is the lock actually used when we
364          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
365          */
366         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
367         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
368         /*
369          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
370          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
371          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
372          */
373         get_anon_vma(anon_vma->root);
374         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
375         vma->anon_vma = anon_vma;
376         anon_vma_lock_write(anon_vma);
377         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
378         anon_vma->parent->degree++;
379         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
380
381         return 0;
382
383  out_error_free_anon_vma:
384         put_anon_vma(anon_vma);
385  out_error:
386         unlink_anon_vmas(vma);
387         return -ENOMEM;
388 }
389
390 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
391 {
392         struct anon_vma_chain *avc, *next;
393         struct anon_vma *root = NULL;
394
395         /*
396          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
397          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
398          */
399         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
400                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
401
402                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
403                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
404
405                 /*
406                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
407                  * to free them outside the lock.
408                  */
409                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root.rb_root)) {
410                         anon_vma->parent->degree--;
411                         continue;
412                 }
413
414                 list_del(&avc->same_vma);
415                 anon_vma_chain_free(avc);
416         }
417         if (vma->anon_vma) {
418                 vma->anon_vma->degree--;
419
420                 /*
421                  * vma would still be needed after unlink, and anon_vma will be prepared
422                  * when handle fault.
423                  */
424                 vma->anon_vma = NULL;
425         }
426         unlock_anon_vma_root(root);
427
428         /*
429          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
430          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
431          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
432          */
433         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
434                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
435
436                 VM_WARN_ON(anon_vma->degree);
437                 put_anon_vma(anon_vma);
438
439                 list_del(&avc->same_vma);
440                 anon_vma_chain_free(avc);
441         }
442 }
443
444 static void anon_vma_ctor(void *data)
445 {
446         struct anon_vma *anon_vma = data;
447
448         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
449         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
450         anon_vma->rb_root = RB_ROOT_CACHED;
451 }
452
453 void __init anon_vma_init(void)
454 {
455         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
456                         0, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
457                         anon_vma_ctor);
458         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
459                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
460 }
461
462 /*
463  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
464  *
465  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
466  * the best this function can do is return a refcount increased anon_vma
467  * that might have been relevant to this page.
468  *
469  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
470  * returned may already be freed (and even reused).
471  *
472  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
473  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
474  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
475  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
476  *
477  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
478  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
479  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
480  *
481  * Since anon_vma's slab is SLAB_TYPESAFE_BY_RCU and we know from
482  * page_remove_rmap() that the anon_vma pointer from page->mapping is valid
483  * if there is a mapcount, we can dereference the anon_vma after observing
484  * those.
485  */
486 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
487 {
488         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
489         unsigned long anon_mapping;
490
491         rcu_read_lock();
492         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
493         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
494                 goto out;
495         if (!page_mapped(page))
496                 goto out;
497
498         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
499         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
500                 anon_vma = NULL;
501                 goto out;
502         }
503
504         /*
505          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
506          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
507          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
508          * SLAB_TYPESAFE_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
509          * above cannot corrupt).
510          */
511         if (!page_mapped(page)) {
512                 rcu_read_unlock();
513                 put_anon_vma(anon_vma);
514                 return NULL;
515         }
516 out:
517         rcu_read_unlock();
518
519         return anon_vma;
520 }
521
522 /*
523  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
524  *
525  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
526  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
527  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
528  */
529 struct anon_vma *folio_lock_anon_vma_read(struct folio *folio)
530 {
531         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
532         struct anon_vma *root_anon_vma;
533         unsigned long anon_mapping;
534
535         rcu_read_lock();
536         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(folio->mapping);
537         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
538                 goto out;
539         if (!folio_mapped(folio))
540                 goto out;
541
542         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
543         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
544         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
545                 /*
546                  * If the folio is still mapped, then this anon_vma is still
547                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
548                  * not go away, see anon_vma_free().
549                  */
550                 if (!folio_mapped(folio)) {
551                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
552                         anon_vma = NULL;
553                 }
554                 goto out;
555         }
556
557         /* trylock failed, we got to sleep */
558         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
559                 anon_vma = NULL;
560                 goto out;
561         }
562
563         if (!folio_mapped(folio)) {
564                 rcu_read_unlock();
565                 put_anon_vma(anon_vma);
566                 return NULL;
567         }
568
569         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
570         rcu_read_unlock();
571         anon_vma_lock_read(anon_vma);
572
573         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
574                 /*
575                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
576                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
577                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
578                  */
579                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
580                 __put_anon_vma(anon_vma);
581                 anon_vma = NULL;
582         }
583
584         return anon_vma;
585
586 out:
587         rcu_read_unlock();
588         return anon_vma;
589 }
590
591 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
592 {
593         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
594 }
595
596 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
597 /*
598  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
599  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
600  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
601  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
602  */
603 void try_to_unmap_flush(void)
604 {
605         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
606
607         if (!tlb_ubc->flush_required)
608                 return;
609
610         arch_tlbbatch_flush(&tlb_ubc->arch);
611         tlb_ubc->flush_required = false;
612         tlb_ubc->writable = false;
613 }
614
615 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
616 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
617 {
618         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
619
620         if (tlb_ubc->writable)
621                 try_to_unmap_flush();
622 }
623
624 /*
625  * Bits 0-14 of mm->tlb_flush_batched record pending generations.
626  * Bits 16-30 of mm->tlb_flush_batched bit record flushed generations.
627  */
628 #define TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT   16
629 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK                    \
630         ((1 << (TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT - 1)) - 1)
631 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE                   \
632         (TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK / 2)
633
634 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
635 {
636         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
637         int batch, nbatch;
638
639         arch_tlbbatch_add_mm(&tlb_ubc->arch, mm);
640         tlb_ubc->flush_required = true;
641
642         /*
643          * Ensure compiler does not re-order the setting of tlb_flush_batched
644          * before the PTE is cleared.
645          */
646         barrier();
647         batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
648 retry:
649         if ((batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK) > TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE) {
650                 /*
651                  * Prevent `pending' from catching up with `flushed' because of
652                  * overflow.  Reset `pending' and `flushed' to be 1 and 0 if
653                  * `pending' becomes large.
654                  */
655                 nbatch = atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch, 1);
656                 if (nbatch != batch) {
657                         batch = nbatch;
658                         goto retry;
659                 }
660         } else {
661                 atomic_inc(&mm->tlb_flush_batched);
662         }
663
664         /*
665          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
666          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
667          * before the page is queued for IO.
668          */
669         if (writable)
670                 tlb_ubc->writable = true;
671 }
672
673 /*
674  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
675  * unmap operations to reduce IPIs.
676  */
677 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
678 {
679         bool should_defer = false;
680
681         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
682                 return false;
683
684         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
685         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
686                 should_defer = true;
687         put_cpu();
688
689         return should_defer;
690 }
691
692 /*
693  * Reclaim unmaps pages under the PTL but do not flush the TLB prior to
694  * releasing the PTL if TLB flushes are batched. It's possible for a parallel
695  * operation such as mprotect or munmap to race between reclaim unmapping
696  * the page and flushing the page. If this race occurs, it potentially allows
697  * access to data via a stale TLB entry. Tracking all mm's that have TLB
698  * batching in flight would be expensive during reclaim so instead track
699  * whether TLB batching occurred in the past and if so then do a flush here
700  * if required. This will cost one additional flush per reclaim cycle paid
701  * by the first operation at risk such as mprotect and mumap.
702  *
703  * This must be called under the PTL so that an access to tlb_flush_batched
704  * that is potentially a "reclaim vs mprotect/munmap/etc" race will synchronise
705  * via the PTL.
706  */
707 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
708 {
709         int batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
710         int pending = batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK;
711         int flushed = batch >> TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT;
712
713         if (pending != flushed) {
714                 flush_tlb_mm(mm);
715                 /*
716                  * If the new TLB flushing is pending during flushing, leave
717                  * mm->tlb_flush_batched as is, to avoid losing flushing.
718                  */
719                 atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch,
720                                pending | (pending << TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT));
721         }
722 }
723 #else
724 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
725 {
726 }
727
728 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
729 {
730         return false;
731 }
732 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
733
734 /*
735  * At what user virtual address is page expected in vma?
736  * Caller should check the page is actually part of the vma.
737  */
738 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
739 {
740         struct folio *folio = page_folio(page);
741         if (folio_test_anon(folio)) {
742                 struct anon_vma *page__anon_vma = folio_anon_vma(folio);
743                 /*
744                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
745                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
746                  */
747                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
748                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
749                         return -EFAULT;
750         } else if (!vma->vm_file) {
751                 return -EFAULT;
752         } else if (vma->vm_file->f_mapping != folio->mapping) {
753                 return -EFAULT;
754         }
755
756         return vma_address(page, vma);
757 }
758
759 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
760 {
761         pgd_t *pgd;
762         p4d_t *p4d;
763         pud_t *pud;
764         pmd_t *pmd = NULL;
765         pmd_t pmde;
766
767         pgd = pgd_offset(mm, address);
768         if (!pgd_present(*pgd))
769                 goto out;
770
771         p4d = p4d_offset(pgd, address);
772         if (!p4d_present(*p4d))
773                 goto out;
774
775         pud = pud_offset(p4d, address);
776         if (!pud_present(*pud))
777                 goto out;
778
779         pmd = pmd_offset(pud, address);
780         /*
781          * Some THP functions use the sequence pmdp_huge_clear_flush(), set_pmd_at()
782          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
783          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
784          */
785         pmde = *pmd;
786         barrier();
787         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
788                 pmd = NULL;
789 out:
790         return pmd;
791 }
792
793 struct folio_referenced_arg {
794         int mapcount;
795         int referenced;
796         unsigned long vm_flags;
797         struct mem_cgroup *memcg;
798 };
799 /*
800  * arg: folio_referenced_arg will be passed
801  */
802 static bool folio_referenced_one(struct folio *folio,
803                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *arg)
804 {
805         struct folio_referenced_arg *pra = arg;
806         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
807         int referenced = 0;
808
809         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
810                 address = pvmw.address;
811
812                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
813                     (!folio_test_large(folio) || !pvmw.pte)) {
814                         /* Restore the mlock which got missed */
815                         mlock_vma_folio(folio, vma, !pvmw.pte);
816                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
817                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
818                         return false; /* To break the loop */
819                 }
820
821                 if (pvmw.pte) {
822                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
823                                                 pvmw.pte)) {
824                                 /*
825                                  * Don't treat a reference through
826                                  * a sequentially read mapping as such.
827                                  * If the folio has been used in another mapping,
828                                  * we will catch it; if this other mapping is
829                                  * already gone, the unmap path will have set
830                                  * the referenced flag or activated the folio.
831                                  */
832                                 if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
833                                         referenced++;
834                         }
835                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
836                         if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address,
837                                                 pvmw.pmd))
838                                 referenced++;
839                 } else {
840                         /* unexpected pmd-mapped folio? */
841                         WARN_ON_ONCE(1);
842                 }
843
844                 pra->mapcount--;
845         }
846
847         if (referenced)
848                 folio_clear_idle(folio);
849         if (folio_test_clear_young(folio))
850                 referenced++;
851
852         if (referenced) {
853                 pra->referenced++;
854                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags & ~VM_LOCKED;
855         }
856
857         if (!pra->mapcount)
858                 return false; /* To break the loop */
859
860         return true;
861 }
862
863 static bool invalid_folio_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
864 {
865         struct folio_referenced_arg *pra = arg;
866         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
867
868         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
869                 return true;
870
871         return false;
872 }
873
874 /**
875  * folio_referenced() - Test if the folio was referenced.
876  * @folio: The folio to test.
877  * @is_locked: Caller holds lock on the folio.
878  * @memcg: target memory cgroup
879  * @vm_flags: A combination of all the vma->vm_flags which referenced the folio.
880  *
881  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings of a folio,
882  *
883  * Return: The number of mappings which referenced the folio.
884  */
885 int folio_referenced(struct folio *folio, int is_locked,
886                      struct mem_cgroup *memcg, unsigned long *vm_flags)
887 {
888         int we_locked = 0;
889         struct folio_referenced_arg pra = {
890                 .mapcount = folio_mapcount(folio),
891                 .memcg = memcg,
892         };
893         struct rmap_walk_control rwc = {
894                 .rmap_one = folio_referenced_one,
895                 .arg = (void *)&pra,
896                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
897         };
898
899         *vm_flags = 0;
900         if (!pra.mapcount)
901                 return 0;
902
903         if (!folio_raw_mapping(folio))
904                 return 0;
905
906         if (!is_locked && (!folio_test_anon(folio) || folio_test_ksm(folio))) {
907                 we_locked = folio_trylock(folio);
908                 if (!we_locked)
909                         return 1;
910         }
911
912         /*
913          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
914          * counting on behalf of references from different
915          * cgroups
916          */
917         if (memcg) {
918                 rwc.invalid_vma = invalid_folio_referenced_vma;
919         }
920
921         rmap_walk(folio, &rwc);
922         *vm_flags = pra.vm_flags;
923
924         if (we_locked)
925                 folio_unlock(folio);
926
927         return pra.referenced;
928 }
929
930 static bool page_mkclean_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
931                             unsigned long address, void *arg)
932 {
933         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, PVMW_SYNC);
934         struct mmu_notifier_range range;
935         int *cleaned = arg;
936
937         /*
938          * We have to assume the worse case ie pmd for invalidation. Note that
939          * the folio can not be freed from this function.
940          */
941         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE,
942                                 0, vma, vma->vm_mm, address,
943                                 vma_address_end(&pvmw));
944         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
945
946         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
947                 int ret = 0;
948
949                 address = pvmw.address;
950                 if (pvmw.pte) {
951                         pte_t entry;
952                         pte_t *pte = pvmw.pte;
953
954                         if (!pte_dirty(*pte) && !pte_write(*pte))
955                                 continue;
956
957                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
958                         entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
959                         entry = pte_wrprotect(entry);
960                         entry = pte_mkclean(entry);
961                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
962                         ret = 1;
963                 } else {
964 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
965                         pmd_t *pmd = pvmw.pmd;
966                         pmd_t entry;
967
968                         if (!pmd_dirty(*pmd) && !pmd_write(*pmd))
969                                 continue;
970
971                         flush_cache_page(vma, address, folio_pfn(folio));
972                         entry = pmdp_invalidate(vma, address, pmd);
973                         entry = pmd_wrprotect(entry);
974                         entry = pmd_mkclean(entry);
975                         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmd, entry);
976                         ret = 1;
977 #else
978                         /* unexpected pmd-mapped folio? */
979                         WARN_ON_ONCE(1);
980 #endif
981                 }
982
983                 /*
984                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() as we are
985                  * downgrading page table protection not changing it to point
986                  * to a new page.
987                  *
988                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
989                  */
990                 if (ret)
991                         (*cleaned)++;
992         }
993
994         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
995
996         return true;
997 }
998
999 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1000 {
1001         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
1002                 return false;
1003
1004         return true;
1005 }
1006
1007 int folio_mkclean(struct folio *folio)
1008 {
1009         int cleaned = 0;
1010         struct address_space *mapping;
1011         struct rmap_walk_control rwc = {
1012                 .arg = (void *)&cleaned,
1013                 .rmap_one = page_mkclean_one,
1014                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
1015         };
1016
1017         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
1018
1019         if (!folio_mapped(folio))
1020                 return 0;
1021
1022         mapping = folio_mapping(folio);
1023         if (!mapping)
1024                 return 0;
1025
1026         rmap_walk(folio, &rwc);
1027
1028         return cleaned;
1029 }
1030 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_mkclean);
1031
1032 /**
1033  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
1034  * @page:       the page to move to our anon_vma
1035  * @vma:        the vma the page belongs to
1036  *
1037  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
1038  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1039  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1040  * processes.
1041  */
1042 void page_move_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
1043 {
1044         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1045
1046         page = compound_head(page);
1047
1048         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1049         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1050
1051         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1052         /*
1053          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1054          * simultaneously, so a concurrent reader (eg folio_referenced()'s
1055          * folio_test_anon()) will not see one without the other.
1056          */
1057         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1058 }
1059
1060 /**
1061  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1062  * @page:       Page or Hugepage to add to rmap
1063  * @vma:        VM area to add page to.
1064  * @address:    User virtual address of the mapping     
1065  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1066  */
1067 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1068         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1069 {
1070         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1071
1072         BUG_ON(!anon_vma);
1073
1074         if (PageAnon(page))
1075                 return;
1076
1077         /*
1078          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1079          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1080          * page mapping!
1081          */
1082         if (!exclusive)
1083                 anon_vma = anon_vma->root;
1084
1085         /*
1086          * page_idle does a lockless/optimistic rmap scan on page->mapping.
1087          * Make sure the compiler doesn't split the stores of anon_vma and
1088          * the PAGE_MAPPING_ANON type identifier, otherwise the rmap code
1089          * could mistake the mapping for a struct address_space and crash.
1090          */
1091         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1092         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1093         page->index = linear_page_index(vma, address);
1094 }
1095
1096 /**
1097  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1098  * @page:       the page to add the mapping to
1099  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1100  * @address:    the user virtual address mapped
1101  */
1102 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1103         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1104 {
1105         struct folio *folio = page_folio(page);
1106         /*
1107          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1108          * be set up correctly at this point.
1109          *
1110          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1111          * always holds the page locked.
1112          *
1113          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1114          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1115          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1116          */
1117         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_anon_vma(folio)->root != vma->anon_vma->root,
1118                         folio);
1119         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address),
1120                        page);
1121 }
1122
1123 /**
1124  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1125  * @page:       the page to add the mapping to
1126  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1127  * @address:    the user virtual address mapped
1128  * @compound:   charge the page as compound or small page
1129  *
1130  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1131  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1132  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1133  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1134  */
1135 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1136         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1137 {
1138         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, compound ? RMAP_COMPOUND : 0);
1139 }
1140
1141 /*
1142  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1143  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1144  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1145  */
1146 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1147         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int flags)
1148 {
1149         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1150         bool first;
1151
1152         if (unlikely(PageKsm(page)))
1153                 lock_page_memcg(page);
1154         else
1155                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1156
1157         if (compound) {
1158                 atomic_t *mapcount;
1159                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1160                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1161                 mapcount = compound_mapcount_ptr(page);
1162                 first = atomic_inc_and_test(mapcount);
1163         } else {
1164                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1165         }
1166
1167         if (first) {
1168                 int nr = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
1169                 /*
1170                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1171                  * these counters are not modified in interrupt context, and
1172                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
1173                  * disabled.
1174                  */
1175                 if (compound)
1176                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, nr);
1177                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, nr);
1178         }
1179
1180         if (unlikely(PageKsm(page)))
1181                 unlock_page_memcg(page);
1182
1183         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1184         else if (first)
1185                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
1186                                 flags & RMAP_EXCLUSIVE);
1187         else
1188                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1189
1190         mlock_vma_page(page, vma, compound);
1191 }
1192
1193 /**
1194  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1195  * @page:       the page to add the mapping to
1196  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1197  * @address:    the user virtual address mapped
1198  * @compound:   charge the page as compound or small page
1199  *
1200  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1201  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1202  * Page does not have to be locked.
1203  */
1204 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1205         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1206 {
1207         int nr = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
1208
1209         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1210         __SetPageSwapBacked(page);
1211         if (compound) {
1212                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1213                 /* increment count (starts at -1) */
1214                 atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1215                 atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
1216
1217                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, nr);
1218         } else {
1219                 /* Anon THP always mapped first with PMD */
1220                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransCompound(page), page);
1221                 /* increment count (starts at -1) */
1222                 atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1223         }
1224         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, nr);
1225         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1226 }
1227
1228 /**
1229  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1230  * @page:       the page to add the mapping to
1231  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1232  * @compound:   charge the page as compound or small page
1233  *
1234  * The caller needs to hold the pte lock.
1235  */
1236 void page_add_file_rmap(struct page *page,
1237         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
1238 {
1239         int i, nr = 1;
1240
1241         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageTransHuge(page), page);
1242         lock_page_memcg(page);
1243         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1244                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
1245
1246                 for (i = 0, nr = 0; i < nr_pages; i++) {
1247                         if (atomic_inc_and_test(&page[i]._mapcount))
1248                                 nr++;
1249                 }
1250                 if (!atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page)))
1251                         goto out;
1252
1253                 /*
1254                  * It is racy to ClearPageDoubleMap in page_remove_file_rmap();
1255                  * but page lock is held by all page_add_file_rmap() compound
1256                  * callers, and SetPageDoubleMap below warns if !PageLocked:
1257                  * so here is a place that DoubleMap can be safely cleared.
1258                  */
1259                 VM_WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
1260                 if (nr == nr_pages && PageDoubleMap(page))
1261                         ClearPageDoubleMap(page);
1262
1263                 if (PageSwapBacked(page))
1264                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED,
1265                                                 nr_pages);
1266                 else
1267                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PMDMAPPED,
1268                                                 nr_pages);
1269         } else {
1270                 if (PageTransCompound(page) && page_mapping(page)) {
1271                         VM_WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
1272                         SetPageDoubleMap(compound_head(page));
1273                 }
1274                 if (!atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
1275                         goto out;
1276         }
1277         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, nr);
1278 out:
1279         unlock_page_memcg(page);
1280
1281         mlock_vma_page(page, vma, compound);
1282 }
1283
1284 static void page_remove_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1285 {
1286         int i, nr = 1;
1287
1288         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHead(page), page);
1289
1290         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1291         if (unlikely(PageHuge(page))) {
1292                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1293                 atomic_dec(compound_mapcount_ptr(page));
1294                 return;
1295         }
1296
1297         /* page still mapped by someone else? */
1298         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1299                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
1300
1301                 for (i = 0, nr = 0; i < nr_pages; i++) {
1302                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1303                                 nr++;
1304                 }
1305                 if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1306                         return;
1307                 if (PageSwapBacked(page))
1308                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED,
1309                                                 -nr_pages);
1310                 else
1311                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PMDMAPPED,
1312                                                 -nr_pages);
1313         } else {
1314                 if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1315                         return;
1316         }
1317
1318         /*
1319          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_lruvec_page_state because
1320          * these counters are not modified in interrupt context, and
1321          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1322          */
1323         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, -nr);
1324 }
1325
1326 static void page_remove_anon_compound_rmap(struct page *page)
1327 {
1328         int i, nr;
1329
1330         if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1331                 return;
1332
1333         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1334         if (unlikely(PageHuge(page)))
1335                 return;
1336
1337         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
1338                 return;
1339
1340         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, -thp_nr_pages(page));
1341
1342         if (TestClearPageDoubleMap(page)) {
1343                 /*
1344                  * Subpages can be mapped with PTEs too. Check how many of
1345                  * them are still mapped.
1346                  */
1347                 for (i = 0, nr = 0; i < thp_nr_pages(page); i++) {
1348                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1349                                 nr++;
1350                 }
1351
1352                 /*
1353                  * Queue the page for deferred split if at least one small
1354                  * page of the compound page is unmapped, but at least one
1355                  * small page is still mapped.
1356                  */
1357                 if (nr && nr < thp_nr_pages(page))
1358                         deferred_split_huge_page(page);
1359         } else {
1360                 nr = thp_nr_pages(page);
1361         }
1362
1363         if (nr)
1364                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, -nr);
1365 }
1366
1367 /**
1368  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1369  * @page:       page to remove mapping from
1370  * @vma:        the vm area from which the mapping is removed
1371  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1372  *
1373  * The caller needs to hold the pte lock.
1374  */
1375 void page_remove_rmap(struct page *page,
1376         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
1377 {
1378         lock_page_memcg(page);
1379
1380         if (!PageAnon(page)) {
1381                 page_remove_file_rmap(page, compound);
1382                 goto out;
1383         }
1384
1385         if (compound) {
1386                 page_remove_anon_compound_rmap(page);
1387                 goto out;
1388         }
1389
1390         /* page still mapped by someone else? */
1391         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1392                 goto out;
1393
1394         /*
1395          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1396          * these counters are not modified in interrupt context, and
1397          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1398          */
1399         __dec_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED);
1400
1401         if (PageTransCompound(page))
1402                 deferred_split_huge_page(compound_head(page));
1403
1404         /*
1405          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1406          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1407          * which increments mapcount after us but sets mapping
1408          * before us: so leave the reset to free_unref_page,
1409          * and remember that it's only reliable while mapped.
1410          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1411          * faster for those pages still in swapcache.
1412          */
1413 out:
1414         unlock_page_memcg(page);
1415
1416         munlock_vma_page(page, vma, compound);
1417 }
1418
1419 /*
1420  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1421  */
1422 static bool try_to_unmap_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1423                      unsigned long address, void *arg)
1424 {
1425         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1426         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
1427         pte_t pteval;
1428         struct page *subpage;
1429         bool ret = true;
1430         struct mmu_notifier_range range;
1431         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1432
1433         /*
1434          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1435          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1436          * try_to_unmap() may return before page_mapped() has become false,
1437          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1438          */
1439         if (flags & TTU_SYNC)
1440                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1441
1442         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1443                 split_huge_pmd_address(vma, address, false, folio);
1444
1445         /*
1446          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1447          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1448          * invalidation in the case of pmd sharing.
1449          *
1450          * Note that the folio can not be freed in this function as call of
1451          * try_to_unmap() must hold a reference on the folio.
1452          */
1453         range.end = vma_address_end(&pvmw);
1454         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, vma->vm_mm,
1455                                 address, range.end);
1456         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1457                 /*
1458                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1459                  * accordingly.
1460                  */
1461                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1462                                                      &range.end);
1463         }
1464         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1465
1466         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1467                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1468                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
1469
1470                 /*
1471                  * If the folio is in an mlock()d vma, we must not swap it out.
1472                  */
1473                 if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK) &&
1474                     (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
1475                         /* Restore the mlock which got missed */
1476                         mlock_vma_folio(folio, vma, false);
1477                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1478                         ret = false;
1479                         break;
1480                 }
1481
1482                 subpage = folio_page(folio,
1483                                         pte_pfn(*pvmw.pte) - folio_pfn(folio));
1484                 address = pvmw.address;
1485
1486                 if (folio_test_hugetlb(folio) && !folio_test_anon(folio)) {
1487                         /*
1488                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1489                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1490                          * do this outside rmap routines.
1491                          */
1492                         VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1493                         if (huge_pmd_unshare(mm, vma, &address, pvmw.pte)) {
1494                                 /*
1495                                  * huge_pmd_unshare unmapped an entire PMD
1496                                  * page.  There is no way of knowing exactly
1497                                  * which PMDs may be cached for this mm, so
1498                                  * we must flush them all.  start/end were
1499                                  * already adjusted above to cover this range.
1500                                  */
1501                                 flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1502                                 flush_tlb_range(vma, range.start, range.end);
1503                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start,
1504                                                               range.end);
1505
1506                                 /*
1507                                  * The ref count of the PMD page was dropped
1508                                  * which is part of the way map counting
1509                                  * is done for shared PMDs.  Return 'true'
1510                                  * here.  When there is no other sharing,
1511                                  * huge_pmd_unshare returns false and we will
1512                                  * unmap the actual page and drop map count
1513                                  * to zero.
1514                                  */
1515                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1516                                 break;
1517                         }
1518                 }
1519
1520                 /* Nuke the page table entry. */
1521                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1522                 if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1523                         /*
1524                          * We clear the PTE but do not flush so potentially
1525                          * a remote CPU could still be writing to the folio.
1526                          * If the entry was previously clean then the
1527                          * architecture must guarantee that a clear->dirty
1528                          * transition on a cached TLB entry is written through
1529                          * and traps if the PTE is unmapped.
1530                          */
1531                         pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
1532
1533                         set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pte_dirty(pteval));
1534                 } else {
1535                         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1536                 }
1537
1538                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
1539                 if (pte_dirty(pteval))
1540                         folio_mark_dirty(folio);
1541
1542                 /* Update high watermark before we lower rss */
1543                 update_hiwater_rss(mm);
1544
1545                 if (PageHWPoison(subpage) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1546                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1547                         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1548                                 hugetlb_count_sub(folio_nr_pages(folio), mm);
1549                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address,
1550                                                      pvmw.pte, pteval,
1551                                                      vma_mmu_pagesize(vma));
1552                         } else {
1553                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1554                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1555                         }
1556
1557                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1558                         /*
1559                          * The guest indicated that the page content is of no
1560                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1561                          * will take care of the rest.
1562                          * A future reference will then fault in a new zero
1563                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1564                          * this page though, as its main user (postcopy
1565                          * migration) will not expect userfaults on already
1566                          * copied pages.
1567                          */
1568                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1569                         /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1570                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1571                                                       address + PAGE_SIZE);
1572                 } else if (folio_test_anon(folio)) {
1573                         swp_entry_t entry = { .val = page_private(subpage) };
1574                         pte_t swp_pte;
1575                         /*
1576                          * Store the swap location in the pte.
1577                          * See handle_pte_fault() ...
1578                          */
1579                         if (unlikely(folio_test_swapbacked(folio) !=
1580                                         folio_test_swapcache(folio))) {
1581                                 WARN_ON_ONCE(1);
1582                                 ret = false;
1583                                 /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1584                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1585                                                         address + PAGE_SIZE);
1586                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1587                                 break;
1588                         }
1589
1590                         /* MADV_FREE page check */
1591                         if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1592                                 if (!folio_test_dirty(folio)) {
1593                                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1594                                         mmu_notifier_invalidate_range(mm,
1595                                                 address, address + PAGE_SIZE);
1596                                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1597                                         goto discard;
1598                                 }
1599
1600                                 /*
1601                                  * If the folio was redirtied, it cannot be
1602                                  * discarded. Remap the page to page table.
1603                                  */
1604                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1605                                 folio_set_swapbacked(folio);
1606                                 ret = false;
1607                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1608                                 break;
1609                         }
1610
1611                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1612                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1613                                 ret = false;
1614                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1615                                 break;
1616                         }
1617                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1618                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1619                                 ret = false;
1620                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1621                                 break;
1622                         }
1623                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1624                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1625                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1626                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1627                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1628                         }
1629                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1630                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1631                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1632                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1633                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1634                         if (pte_uffd_wp(pteval))
1635                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1636                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1637                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1638                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1639                                                       address + PAGE_SIZE);
1640                 } else {
1641                         /*
1642                          * This is a locked file-backed folio,
1643                          * so it cannot be removed from the page
1644                          * cache and replaced by a new folio before
1645                          * mmu_notifier_invalidate_range_end, so no
1646                          * concurrent thread might update its page table
1647                          * to point at a new folio while a device is
1648                          * still using this folio.
1649                          *
1650                          * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1651                          */
1652                         dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(&folio->page));
1653                 }
1654 discard:
1655                 /*
1656                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() it has be
1657                  * done above for all cases requiring it to happen under page
1658                  * table lock before mmu_notifier_invalidate_range_end()
1659                  *
1660                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1661                  */
1662                 page_remove_rmap(subpage, vma, folio_test_hugetlb(folio));
1663                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1664                         mlock_page_drain(smp_processor_id());
1665                 folio_put(folio);
1666         }
1667
1668         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1669
1670         return ret;
1671 }
1672
1673 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1674 {
1675         return vma_is_temporary_stack(vma);
1676 }
1677
1678 static int page_not_mapped(struct folio *folio)
1679 {
1680         return !folio_mapped(folio);
1681 }
1682
1683 /**
1684  * try_to_unmap - Try to remove all page table mappings to a folio.
1685  * @folio: The folio to unmap.
1686  * @flags: action and flags
1687  *
1688  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1689  * folio.  It is the caller's responsibility to check if the folio is
1690  * still mapped if needed (use TTU_SYNC to prevent accounting races).
1691  *
1692  * Context: Caller must hold the folio lock.
1693  */
1694 void try_to_unmap(struct folio *folio, enum ttu_flags flags)
1695 {
1696         struct rmap_walk_control rwc = {
1697                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1698                 .arg = (void *)flags,
1699                 .done = page_not_mapped,
1700                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
1701         };
1702
1703         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1704                 rmap_walk_locked(folio, &rwc);
1705         else
1706                 rmap_walk(folio, &rwc);
1707 }
1708
1709 /*
1710  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument.
1711  *
1712  * If TTU_SPLIT_HUGE_PMD is specified any PMD mappings will be split into PTEs
1713  * containing migration entries.
1714  */
1715 static bool try_to_migrate_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1716                      unsigned long address, void *arg)
1717 {
1718         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1719         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
1720         pte_t pteval;
1721         struct page *subpage;
1722         bool ret = true;
1723         struct mmu_notifier_range range;
1724         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1725
1726         /*
1727          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1728          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1729          * try_to_migrate() may return before page_mapped() has become false,
1730          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1731          */
1732         if (flags & TTU_SYNC)
1733                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1734
1735         /*
1736          * unmap_page() in mm/huge_memory.c is the only user of migration with
1737          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and it wants to freeze.
1738          */
1739         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1740                 split_huge_pmd_address(vma, address, true, folio);
1741
1742         /*
1743          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1744          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1745          * invalidation in the case of pmd sharing.
1746          *
1747          * Note that the page can not be free in this function as call of
1748          * try_to_unmap() must hold a reference on the page.
1749          */
1750         range.end = vma_address_end(&pvmw);
1751         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, vma->vm_mm,
1752                                 address, range.end);
1753         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1754                 /*
1755                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1756                  * accordingly.
1757                  */
1758                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1759                                                      &range.end);
1760         }
1761         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1762
1763         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1764 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
1765                 /* PMD-mapped THP migration entry */
1766                 if (!pvmw.pte) {
1767                         subpage = folio_page(folio,
1768                                 pmd_pfn(*pvmw.pmd) - folio_pfn(folio));
1769                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_hugetlb(folio) ||
1770                                         !folio_test_pmd_mappable(folio), folio);
1771
1772                         set_pmd_migration_entry(&pvmw, subpage);
1773                         continue;
1774                 }
1775 #endif
1776
1777                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1778                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
1779
1780                 subpage = folio_page(folio,
1781                                 pte_pfn(*pvmw.pte) - folio_pfn(folio));
1782                 address = pvmw.address;
1783
1784                 if (folio_test_hugetlb(folio) && !folio_test_anon(folio)) {
1785                         /*
1786                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1787                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1788                          * do this outside rmap routines.
1789                          */
1790                         VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1791                         if (huge_pmd_unshare(mm, vma, &address, pvmw.pte)) {
1792                                 /*
1793                                  * huge_pmd_unshare unmapped an entire PMD
1794                                  * page.  There is no way of knowing exactly
1795                                  * which PMDs may be cached for this mm, so
1796                                  * we must flush them all.  start/end were
1797                                  * already adjusted above to cover this range.
1798                                  */
1799                                 flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1800                                 flush_tlb_range(vma, range.start, range.end);
1801                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start,
1802                                                               range.end);
1803
1804                                 /*
1805                                  * The ref count of the PMD page was dropped
1806                                  * which is part of the way map counting
1807                                  * is done for shared PMDs.  Return 'true'
1808                                  * here.  When there is no other sharing,
1809                                  * huge_pmd_unshare returns false and we will
1810                                  * unmap the actual page and drop map count
1811                                  * to zero.
1812                                  */
1813                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1814                                 break;
1815                         }
1816                 }
1817
1818                 /* Nuke the page table entry. */
1819                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1820                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1821
1822                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
1823                 if (pte_dirty(pteval))
1824                         folio_mark_dirty(folio);
1825
1826                 /* Update high watermark before we lower rss */
1827                 update_hiwater_rss(mm);
1828
1829                 if (folio_is_zone_device(folio)) {
1830                         unsigned long pfn = folio_pfn(folio);
1831                         swp_entry_t entry;
1832                         pte_t swp_pte;
1833
1834                         /*
1835                          * Store the pfn of the page in a special migration
1836                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1837                          * pte is removed and then restart fault handling.
1838                          */
1839                         entry = pte_to_swp_entry(pteval);
1840                         if (is_writable_device_private_entry(entry))
1841                                 entry = make_writable_migration_entry(pfn);
1842                         else
1843                                 entry = make_readable_migration_entry(pfn);
1844                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1845
1846                         /*
1847                          * pteval maps a zone device page and is therefore
1848                          * a swap pte.
1849                          */
1850                         if (pte_swp_soft_dirty(pteval))
1851                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1852                         if (pte_swp_uffd_wp(pteval))
1853                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1854                         set_pte_at(mm, pvmw.address, pvmw.pte, swp_pte);
1855                         /*
1856                          * No need to invalidate here it will synchronize on
1857                          * against the special swap migration pte.
1858                          *
1859                          * The assignment to subpage above was computed from a
1860                          * swap PTE which results in an invalid pointer.
1861                          * Since only PAGE_SIZE pages can currently be
1862                          * migrated, just set it to page. This will need to be
1863                          * changed when hugepage migrations to device private
1864                          * memory are supported.
1865                          */
1866                         subpage = &folio->page;
1867                 } else if (PageHWPoison(subpage)) {
1868                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1869                         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1870                                 hugetlb_count_sub(folio_nr_pages(folio), mm);
1871                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address,
1872                                                      pvmw.pte, pteval,
1873                                                      vma_mmu_pagesize(vma));
1874                         } else {
1875                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1876                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1877                         }
1878
1879                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1880                         /*
1881                          * The guest indicated that the page content is of no
1882                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1883                          * will take care of the rest.
1884                          * A future reference will then fault in a new zero
1885                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1886                          * this page though, as its main user (postcopy
1887                          * migration) will not expect userfaults on already
1888                          * copied pages.
1889                          */
1890                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1891                         /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1892                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1893                                                       address + PAGE_SIZE);
1894                 } else {
1895                         swp_entry_t entry;
1896                         pte_t swp_pte;
1897
1898                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1899                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1900                                 ret = false;
1901                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1902                                 break;
1903                         }
1904
1905                         /*
1906                          * Store the pfn of the page in a special migration
1907                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1908                          * pte is removed and then restart fault handling.
1909                          */
1910                         if (pte_write(pteval))
1911                                 entry = make_writable_migration_entry(
1912                                                         page_to_pfn(subpage));
1913                         else
1914                                 entry = make_readable_migration_entry(
1915                                                         page_to_pfn(subpage));
1916
1917                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1918                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1919                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1920                         if (pte_uffd_wp(pteval))
1921                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1922                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1923                         /*
1924                          * No need to invalidate here it will synchronize on
1925                          * against the special swap migration pte.
1926                          */
1927                 }
1928
1929                 /*
1930                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() it has be
1931                  * done above for all cases requiring it to happen under page
1932                  * table lock before mmu_notifier_invalidate_range_end()
1933                  *
1934                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1935                  */
1936                 page_remove_rmap(subpage, vma, folio_test_hugetlb(folio));
1937                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1938                         mlock_page_drain(smp_processor_id());
1939                 folio_put(folio);
1940         }
1941
1942         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1943
1944         return ret;
1945 }
1946
1947 /**
1948  * try_to_migrate - try to replace all page table mappings with swap entries
1949  * @folio: the folio to replace page table entries for
1950  * @flags: action and flags
1951  *
1952  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this folio and
1953  * replace them with special swap entries. Caller must hold the folio lock.
1954  */
1955 void try_to_migrate(struct folio *folio, enum ttu_flags flags)
1956 {
1957         struct rmap_walk_control rwc = {
1958                 .rmap_one = try_to_migrate_one,
1959                 .arg = (void *)flags,
1960                 .done = page_not_mapped,
1961                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
1962         };
1963
1964         /*
1965          * Migration always ignores mlock and only supports TTU_RMAP_LOCKED and
1966          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and TTU_SYNC flags.
1967          */
1968         if (WARN_ON_ONCE(flags & ~(TTU_RMAP_LOCKED | TTU_SPLIT_HUGE_PMD |
1969                                         TTU_SYNC)))
1970                 return;
1971
1972         if (folio_is_zone_device(folio) && !folio_is_device_private(folio))
1973                 return;
1974
1975         /*
1976          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1977          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1978          * page tables leading to a race where migration cannot
1979          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1980          * locking requirements of exec(), migration skips
1981          * temporary VMAs until after exec() completes.
1982          */
1983         if (!folio_test_ksm(folio) && folio_test_anon(folio))
1984                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1985
1986         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1987                 rmap_walk_locked(folio, &rwc);
1988         else
1989                 rmap_walk(folio, &rwc);
1990 }
1991
1992 #ifdef CONFIG_DEVICE_PRIVATE
1993 struct make_exclusive_args {
1994         struct mm_struct *mm;
1995         unsigned long address;
1996         void *owner;
1997         bool valid;
1998 };
1999
2000 static bool page_make_device_exclusive_one(struct folio *folio,
2001                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *priv)
2002 {
2003         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2004         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
2005         struct make_exclusive_args *args = priv;
2006         pte_t pteval;
2007         struct page *subpage;
2008         bool ret = true;
2009         struct mmu_notifier_range range;
2010         swp_entry_t entry;
2011         pte_t swp_pte;
2012
2013         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0, vma,
2014                                       vma->vm_mm, address, min(vma->vm_end,
2015                                       address + folio_size(folio)),
2016                                       args->owner);
2017         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2018
2019         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
2020                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
2021                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
2022
2023                 if (!pte_present(*pvmw.pte)) {
2024                         ret = false;
2025                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2026                         break;
2027                 }
2028
2029                 subpage = folio_page(folio,
2030                                 pte_pfn(*pvmw.pte) - folio_pfn(folio));
2031                 address = pvmw.address;
2032
2033                 /* Nuke the page table entry. */
2034                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
2035                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2036
2037                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
2038                 if (pte_dirty(pteval))
2039                         folio_mark_dirty(folio);
2040
2041                 /*
2042                  * Check that our target page is still mapped at the expected
2043                  * address.
2044                  */
2045                 if (args->mm == mm && args->address == address &&
2046                     pte_write(pteval))
2047                         args->valid = true;
2048
2049                 /*
2050                  * Store the pfn of the page in a special migration
2051                  * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2052                  * pte is removed and then restart fault handling.
2053                  */
2054                 if (pte_write(pteval))
2055                         entry = make_writable_device_exclusive_entry(
2056                                                         page_to_pfn(subpage));
2057                 else
2058                         entry = make_readable_device_exclusive_entry(
2059                                                         page_to_pfn(subpage));
2060                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2061                 if (pte_soft_dirty(pteval))
2062                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2063                 if (pte_uffd_wp(pteval))
2064                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2065
2066                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2067
2068                 /*
2069                  * There is a reference on the page for the swap entry which has
2070                  * been removed, so shouldn't take another.
2071                  */
2072                 page_remove_rmap(subpage, vma, false);
2073         }
2074
2075         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2076
2077         return ret;
2078 }
2079
2080 /**
2081  * folio_make_device_exclusive - Mark the folio exclusively owned by a device.
2082  * @folio: The folio to replace page table entries for.
2083  * @mm: The mm_struct where the folio is expected to be mapped.
2084  * @address: Address where the folio is expected to be mapped.
2085  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier callbacks
2086  *
2087  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
2088  * folio and replace them with special device exclusive swap entries to
2089  * grant a device exclusive access to the folio.
2090  *
2091  * Context: Caller must hold the folio lock.
2092  * Return: false if the page is still mapped, or if it could not be unmapped
2093  * from the expected address. Otherwise returns true (success).
2094  */
2095 static bool folio_make_device_exclusive(struct folio *folio,
2096                 struct mm_struct *mm, unsigned long address, void *owner)
2097 {
2098         struct make_exclusive_args args = {
2099                 .mm = mm,
2100                 .address = address,
2101                 .owner = owner,
2102                 .valid = false,
2103         };
2104         struct rmap_walk_control rwc = {
2105                 .rmap_one = page_make_device_exclusive_one,
2106                 .done = page_not_mapped,
2107                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
2108                 .arg = &args,
2109         };
2110
2111         /*
2112          * Restrict to anonymous folios for now to avoid potential writeback
2113          * issues.
2114          */
2115         if (!folio_test_anon(folio))
2116                 return false;
2117
2118         rmap_walk(folio, &rwc);
2119
2120         return args.valid && !folio_mapcount(folio);
2121 }
2122
2123 /**
2124  * make_device_exclusive_range() - Mark a range for exclusive use by a device
2125  * @mm: mm_struct of assoicated target process
2126  * @start: start of the region to mark for exclusive device access
2127  * @end: end address of region
2128  * @pages: returns the pages which were successfully marked for exclusive access
2129  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier to allow filtering
2130  *
2131  * Returns: number of pages found in the range by GUP. A page is marked for
2132  * exclusive access only if the page pointer is non-NULL.
2133  *
2134  * This function finds ptes mapping page(s) to the given address range, locks
2135  * them and replaces mappings with special swap entries preventing userspace CPU
2136  * access. On fault these entries are replaced with the original mapping after
2137  * calling MMU notifiers.
2138  *
2139  * A driver using this to program access from a device must use a mmu notifier
2140  * critical section to hold a device specific lock during programming. Once
2141  * programming is complete it should drop the page lock and reference after
2142  * which point CPU access to the page will revoke the exclusive access.
2143  */
2144 int make_device_exclusive_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
2145                                 unsigned long end, struct page **pages,
2146                                 void *owner)
2147 {
2148         long npages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2149         long i;
2150
2151         npages = get_user_pages_remote(mm, start, npages,
2152                                        FOLL_GET | FOLL_WRITE | FOLL_SPLIT_PMD,
2153                                        pages, NULL, NULL);
2154         if (npages < 0)
2155                 return npages;
2156
2157         for (i = 0; i < npages; i++, start += PAGE_SIZE) {
2158                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2159                 if (PageTail(pages[i]) || !folio_trylock(folio)) {
2160                         folio_put(folio);
2161                         pages[i] = NULL;
2162                         continue;
2163                 }
2164
2165                 if (!folio_make_device_exclusive(folio, mm, start, owner)) {
2166                         folio_unlock(folio);
2167                         folio_put(folio);
2168                         pages[i] = NULL;
2169                 }
2170         }
2171
2172         return npages;
2173 }
2174 EXPORT_SYMBOL_GPL(make_device_exclusive_range);
2175 #endif
2176
2177 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
2178 {
2179         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
2180
2181         anon_vma_free(anon_vma);
2182         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
2183                 anon_vma_free(root);
2184 }
2185
2186 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct folio *folio,
2187                                         const struct rmap_walk_control *rwc)
2188 {
2189         struct anon_vma *anon_vma;
2190
2191         if (rwc->anon_lock)
2192                 return rwc->anon_lock(folio);
2193
2194         /*
2195          * Note: remove_migration_ptes() cannot use folio_lock_anon_vma_read()
2196          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
2197          * are holding mmap_lock. Users without mmap_lock are required to
2198          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
2199          */
2200         anon_vma = folio_anon_vma(folio);
2201         if (!anon_vma)
2202                 return NULL;
2203
2204         anon_vma_lock_read(anon_vma);
2205         return anon_vma;
2206 }
2207
2208 /*
2209  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
2210  * rmap method
2211  * @page: the page to be handled
2212  * @rwc: control variable according to each walk type
2213  *
2214  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
2215  * contained in the anon_vma struct it points to.
2216  */
2217 static void rmap_walk_anon(struct folio *folio,
2218                 const struct rmap_walk_control *rwc, bool locked)
2219 {
2220         struct anon_vma *anon_vma;
2221         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2222         struct anon_vma_chain *avc;
2223
2224         if (locked) {
2225                 anon_vma = folio_anon_vma(folio);
2226                 /* anon_vma disappear under us? */
2227                 VM_BUG_ON_FOLIO(!anon_vma, folio);
2228         } else {
2229                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(folio, rwc);
2230         }
2231         if (!anon_vma)
2232                 return;
2233
2234         pgoff_start = folio_pgoff(folio);
2235         pgoff_end = pgoff_start + folio_nr_pages(folio) - 1;
2236         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root,
2237                         pgoff_start, pgoff_end) {
2238                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
2239                 unsigned long address = vma_address(&folio->page, vma);
2240
2241                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2242                 cond_resched();
2243
2244                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2245                         continue;
2246
2247                 if (!rwc->rmap_one(folio, vma, address, rwc->arg))
2248                         break;
2249                 if (rwc->done && rwc->done(folio))
2250                         break;
2251         }
2252
2253         if (!locked)
2254                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
2255 }
2256
2257 /*
2258  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
2259  * @page: the page to be handled
2260  * @rwc: control variable according to each walk type
2261  *
2262  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
2263  * contained in the address_space struct it points to.
2264  */
2265 static void rmap_walk_file(struct folio *folio,
2266                 const struct rmap_walk_control *rwc, bool locked)
2267 {
2268         struct address_space *mapping = folio_mapping(folio);
2269         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2270         struct vm_area_struct *vma;
2271
2272         /*
2273          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
2274          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
2275          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
2276          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
2277          */
2278         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
2279
2280         if (!mapping)
2281                 return;
2282
2283         pgoff_start = folio_pgoff(folio);
2284         pgoff_end = pgoff_start + folio_nr_pages(folio) - 1;
2285         if (!locked)
2286                 i_mmap_lock_read(mapping);
2287         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap,
2288                         pgoff_start, pgoff_end) {
2289                 unsigned long address = vma_address(&folio->page, vma);
2290
2291                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2292                 cond_resched();
2293
2294                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2295                         continue;
2296
2297                 if (!rwc->rmap_one(folio, vma, address, rwc->arg))
2298                         goto done;
2299                 if (rwc->done && rwc->done(folio))
2300                         goto done;
2301         }
2302
2303 done:
2304         if (!locked)
2305                 i_mmap_unlock_read(mapping);
2306 }
2307
2308 void rmap_walk(struct folio *folio, const struct rmap_walk_control *rwc)
2309 {
2310         if (unlikely(folio_test_ksm(folio)))
2311                 rmap_walk_ksm(folio, rwc);
2312         else if (folio_test_anon(folio))
2313                 rmap_walk_anon(folio, rwc, false);
2314         else
2315                 rmap_walk_file(folio, rwc, false);
2316 }
2317
2318 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
2319 void rmap_walk_locked(struct folio *folio, const struct rmap_walk_control *rwc)
2320 {
2321         /* no ksm support for now */
2322         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_ksm(folio), folio);
2323         if (folio_test_anon(folio))
2324                 rmap_walk_anon(folio, rwc, true);
2325         else
2326                 rmap_walk_file(folio, rwc, true);
2327 }
2328
2329 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
2330 /*
2331  * The following two functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
2332  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
2333  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
2334  */
2335 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
2336                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
2337 {
2338         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
2339         int first;
2340
2341         BUG_ON(!PageLocked(page));
2342         BUG_ON(!anon_vma);
2343         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
2344         first = atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page));
2345         if (first)
2346                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
2347 }
2348
2349 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
2350                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
2351 {
2352         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
2353         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
2354         atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
2355
2356         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
2357 }
2358 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */