Merge tag 'gpio-v3.14-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/linusw...
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_sem
25  *     page->flags PG_locked (lock_page)
26  *       mapping->i_mmap_mutex
27  *         anon_vma->rwsem
28  *           mm->page_table_lock or pte_lock
29  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
30  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
31  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
32  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
33  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
34  *               bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
38  *                           within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
39  *
40  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
41  *   ->tasklist_lock
42  *     pte map lock
43  */
44
45 #include <linux/mm.h>
46 #include <linux/pagemap.h>
47 #include <linux/swap.h>
48 #include <linux/swapops.h>
49 #include <linux/slab.h>
50 #include <linux/init.h>
51 #include <linux/ksm.h>
52 #include <linux/rmap.h>
53 #include <linux/rcupdate.h>
54 #include <linux/export.h>
55 #include <linux/memcontrol.h>
56 #include <linux/mmu_notifier.h>
57 #include <linux/migrate.h>
58 #include <linux/hugetlb.h>
59 #include <linux/backing-dev.h>
60
61 #include <asm/tlbflush.h>
62
63 #include "internal.h"
64
65 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
66 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
67
68 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
69 {
70         struct anon_vma *anon_vma;
71
72         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
73         if (anon_vma) {
74                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
75                 /*
76                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
77                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
78                  */
79                 anon_vma->root = anon_vma;
80         }
81
82         return anon_vma;
83 }
84
85 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
86 {
87         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
88
89         /*
90          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
91          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
92          * freed.
93          *
94          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
95          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
96          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
97          *
98          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
99          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
100          *   LOCK                                 MB
101          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
102          *
103          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
104          * happen _before_ what follows.
105          */
106         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
107                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
108                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
109         }
110
111         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
112 }
113
114 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
115 {
116         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
117 }
118
119 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
120 {
121         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
122 }
123
124 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
125                                 struct anon_vma_chain *avc,
126                                 struct anon_vma *anon_vma)
127 {
128         avc->vma = vma;
129         avc->anon_vma = anon_vma;
130         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
131         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
132 }
133
134 /**
135  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
136  * @vma: the memory region in question
137  *
138  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
139  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
140  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
141  *
142  * The common case will be that we already have one, but if
143  * not we either need to find an adjacent mapping that we
144  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
145  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
146  * allocate a new one.
147  *
148  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
149  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
150  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
151  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
152  * anon_vma isn't actually destroyed).
153  *
154  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
155  * for the new allocation. At the same time, we do not want
156  * to do any locking for the common case of already having
157  * an anon_vma.
158  *
159  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
160  */
161 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
162 {
163         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
164         struct anon_vma_chain *avc;
165
166         might_sleep();
167         if (unlikely(!anon_vma)) {
168                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
169                 struct anon_vma *allocated;
170
171                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
172                 if (!avc)
173                         goto out_enomem;
174
175                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
176                 allocated = NULL;
177                 if (!anon_vma) {
178                         anon_vma = anon_vma_alloc();
179                         if (unlikely(!anon_vma))
180                                 goto out_enomem_free_avc;
181                         allocated = anon_vma;
182                 }
183
184                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
185                 /* page_table_lock to protect against threads */
186                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
187                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
188                         vma->anon_vma = anon_vma;
189                         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
190                         allocated = NULL;
191                         avc = NULL;
192                 }
193                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
194                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
195
196                 if (unlikely(allocated))
197                         put_anon_vma(allocated);
198                 if (unlikely(avc))
199                         anon_vma_chain_free(avc);
200         }
201         return 0;
202
203  out_enomem_free_avc:
204         anon_vma_chain_free(avc);
205  out_enomem:
206         return -ENOMEM;
207 }
208
209 /*
210  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
211  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
212  * have the same vma.
213  *
214  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
215  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
216  */
217 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
218 {
219         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
220         if (new_root != root) {
221                 if (WARN_ON_ONCE(root))
222                         up_write(&root->rwsem);
223                 root = new_root;
224                 down_write(&root->rwsem);
225         }
226         return root;
227 }
228
229 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
230 {
231         if (root)
232                 up_write(&root->rwsem);
233 }
234
235 /*
236  * Attach the anon_vmas from src to dst.
237  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
238  */
239 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
240 {
241         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
242         struct anon_vma *root = NULL;
243
244         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
245                 struct anon_vma *anon_vma;
246
247                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
248                 if (unlikely(!avc)) {
249                         unlock_anon_vma_root(root);
250                         root = NULL;
251                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
252                         if (!avc)
253                                 goto enomem_failure;
254                 }
255                 anon_vma = pavc->anon_vma;
256                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
257                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
258         }
259         unlock_anon_vma_root(root);
260         return 0;
261
262  enomem_failure:
263         unlink_anon_vmas(dst);
264         return -ENOMEM;
265 }
266
267 /*
268  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
269  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
270  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
271  */
272 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
273 {
274         struct anon_vma_chain *avc;
275         struct anon_vma *anon_vma;
276
277         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
278         if (!pvma->anon_vma)
279                 return 0;
280
281         /*
282          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
283          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
284          */
285         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
286                 return -ENOMEM;
287
288         /* Then add our own anon_vma. */
289         anon_vma = anon_vma_alloc();
290         if (!anon_vma)
291                 goto out_error;
292         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
293         if (!avc)
294                 goto out_error_free_anon_vma;
295
296         /*
297          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
298          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
299          */
300         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
301         /*
302          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
303          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
304          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
305          */
306         get_anon_vma(anon_vma->root);
307         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
308         vma->anon_vma = anon_vma;
309         anon_vma_lock_write(anon_vma);
310         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
311         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
312
313         return 0;
314
315  out_error_free_anon_vma:
316         put_anon_vma(anon_vma);
317  out_error:
318         unlink_anon_vmas(vma);
319         return -ENOMEM;
320 }
321
322 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
323 {
324         struct anon_vma_chain *avc, *next;
325         struct anon_vma *root = NULL;
326
327         /*
328          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
329          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
330          */
331         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
332                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
333
334                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
335                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
336
337                 /*
338                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
339                  * to free them outside the lock.
340                  */
341                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root))
342                         continue;
343
344                 list_del(&avc->same_vma);
345                 anon_vma_chain_free(avc);
346         }
347         unlock_anon_vma_root(root);
348
349         /*
350          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
351          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
352          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
353          */
354         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
355                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
356
357                 put_anon_vma(anon_vma);
358
359                 list_del(&avc->same_vma);
360                 anon_vma_chain_free(avc);
361         }
362 }
363
364 static void anon_vma_ctor(void *data)
365 {
366         struct anon_vma *anon_vma = data;
367
368         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
369         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
370         anon_vma->rb_root = RB_ROOT;
371 }
372
373 void __init anon_vma_init(void)
374 {
375         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
376                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
377         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
378 }
379
380 /*
381  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
382  *
383  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
384  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
385  * have been relevant to this page.
386  *
387  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
388  * returned may already be freed (and even reused).
389  *
390  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
391  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
392  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
393  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
394  *
395  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
396  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
397  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
398  *
399  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
400  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
401  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
402  */
403 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
404 {
405         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
406         unsigned long anon_mapping;
407
408         rcu_read_lock();
409         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
410         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
411                 goto out;
412         if (!page_mapped(page))
413                 goto out;
414
415         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
416         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
417                 anon_vma = NULL;
418                 goto out;
419         }
420
421         /*
422          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
423          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
424          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
425          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
426          * above cannot corrupt).
427          */
428         if (!page_mapped(page)) {
429                 put_anon_vma(anon_vma);
430                 anon_vma = NULL;
431         }
432 out:
433         rcu_read_unlock();
434
435         return anon_vma;
436 }
437
438 /*
439  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
440  *
441  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
442  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
443  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
444  */
445 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
446 {
447         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
448         struct anon_vma *root_anon_vma;
449         unsigned long anon_mapping;
450
451         rcu_read_lock();
452         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
453         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
454                 goto out;
455         if (!page_mapped(page))
456                 goto out;
457
458         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
459         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
460         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
461                 /*
462                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
463                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
464                  * not go away, see anon_vma_free().
465                  */
466                 if (!page_mapped(page)) {
467                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
468                         anon_vma = NULL;
469                 }
470                 goto out;
471         }
472
473         /* trylock failed, we got to sleep */
474         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
475                 anon_vma = NULL;
476                 goto out;
477         }
478
479         if (!page_mapped(page)) {
480                 put_anon_vma(anon_vma);
481                 anon_vma = NULL;
482                 goto out;
483         }
484
485         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
486         rcu_read_unlock();
487         anon_vma_lock_read(anon_vma);
488
489         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
490                 /*
491                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
492                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
493                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
494                  */
495                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
496                 __put_anon_vma(anon_vma);
497                 anon_vma = NULL;
498         }
499
500         return anon_vma;
501
502 out:
503         rcu_read_unlock();
504         return anon_vma;
505 }
506
507 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
508 {
509         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
510 }
511
512 /*
513  * At what user virtual address is page expected in @vma?
514  */
515 static inline unsigned long
516 __vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
517 {
518         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
519
520         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
521                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
522
523         return vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
524 }
525
526 inline unsigned long
527 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
528 {
529         unsigned long address = __vma_address(page, vma);
530
531         /* page should be within @vma mapping range */
532         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
533
534         return address;
535 }
536
537 /*
538  * At what user virtual address is page expected in vma?
539  * Caller should check the page is actually part of the vma.
540  */
541 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
542 {
543         unsigned long address;
544         if (PageAnon(page)) {
545                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
546                 /*
547                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
548                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
549                  */
550                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
551                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
552                         return -EFAULT;
553         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
554                 if (!vma->vm_file ||
555                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
556                         return -EFAULT;
557         } else
558                 return -EFAULT;
559         address = __vma_address(page, vma);
560         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
561                 return -EFAULT;
562         return address;
563 }
564
565 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
566 {
567         pgd_t *pgd;
568         pud_t *pud;
569         pmd_t *pmd = NULL;
570
571         pgd = pgd_offset(mm, address);
572         if (!pgd_present(*pgd))
573                 goto out;
574
575         pud = pud_offset(pgd, address);
576         if (!pud_present(*pud))
577                 goto out;
578
579         pmd = pmd_offset(pud, address);
580         if (!pmd_present(*pmd))
581                 pmd = NULL;
582 out:
583         return pmd;
584 }
585
586 /*
587  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
588  *
589  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
590  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
591  * highly shared pages).
592  *
593  * On success returns with pte mapped and locked.
594  */
595 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
596                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
597 {
598         pmd_t *pmd;
599         pte_t *pte;
600         spinlock_t *ptl;
601
602         if (unlikely(PageHuge(page))) {
603                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
604                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
605                 if (!pte)
606                         return NULL;
607
608                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
609                 goto check;
610         }
611
612         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
613         if (!pmd)
614                 return NULL;
615
616         if (pmd_trans_huge(*pmd))
617                 return NULL;
618
619         pte = pte_offset_map(pmd, address);
620         /* Make a quick check before getting the lock */
621         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
622                 pte_unmap(pte);
623                 return NULL;
624         }
625
626         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
627 check:
628         spin_lock(ptl);
629         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
630                 *ptlp = ptl;
631                 return pte;
632         }
633         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
634         return NULL;
635 }
636
637 /**
638  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
639  * @page: the page to test
640  * @vma: the VMA to test
641  *
642  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
643  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
644  * valid for normal file or anonymous VMAs.
645  */
646 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
647 {
648         unsigned long address;
649         pte_t *pte;
650         spinlock_t *ptl;
651
652         address = __vma_address(page, vma);
653         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
654                 return 0;
655         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
656         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
657                 return 0;
658         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
659
660         return 1;
661 }
662
663 /*
664  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
665  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
666  */
667 int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
668                         unsigned long address, unsigned int *mapcount,
669                         unsigned long *vm_flags)
670 {
671         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
672         spinlock_t *ptl;
673         int referenced = 0;
674
675         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
676                 pmd_t *pmd;
677
678                 /*
679                  * rmap might return false positives; we must filter
680                  * these out using page_check_address_pmd().
681                  */
682                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
683                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG, &ptl);
684                 if (!pmd)
685                         goto out;
686
687                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
688                         spin_unlock(ptl);
689                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
690                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
691                         goto out;
692                 }
693
694                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
695                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
696                         referenced++;
697                 spin_unlock(ptl);
698         } else {
699                 pte_t *pte;
700
701                 /*
702                  * rmap might return false positives; we must filter
703                  * these out using page_check_address().
704                  */
705                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
706                 if (!pte)
707                         goto out;
708
709                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
710                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
711                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
712                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
713                         goto out;
714                 }
715
716                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
717                         /*
718                          * Don't treat a reference through a sequentially read
719                          * mapping as such.  If the page has been used in
720                          * another mapping, we will catch it; if this other
721                          * mapping is already gone, the unmap path will have
722                          * set PG_referenced or activated the page.
723                          */
724                         if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
725                                 referenced++;
726                 }
727                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
728         }
729
730         (*mapcount)--;
731
732         if (referenced)
733                 *vm_flags |= vma->vm_flags;
734 out:
735         return referenced;
736 }
737
738 static int page_referenced_anon(struct page *page,
739                                 struct mem_cgroup *memcg,
740                                 unsigned long *vm_flags)
741 {
742         unsigned int mapcount;
743         struct anon_vma *anon_vma;
744         pgoff_t pgoff;
745         struct anon_vma_chain *avc;
746         int referenced = 0;
747
748         anon_vma = page_lock_anon_vma_read(page);
749         if (!anon_vma)
750                 return referenced;
751
752         mapcount = page_mapcount(page);
753         pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
754         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
755                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
756                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
757                 /*
758                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
759                  * counting on behalf of references from different
760                  * cgroups
761                  */
762                 if (memcg && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
763                         continue;
764                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
765                                                   &mapcount, vm_flags);
766                 if (!mapcount)
767                         break;
768         }
769
770         page_unlock_anon_vma_read(anon_vma);
771         return referenced;
772 }
773
774 /**
775  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
776  * @page: the page we're checking references on.
777  * @memcg: target memory control group
778  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
779  *
780  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
781  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
782  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
783  * of references it found.
784  *
785  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
786  */
787 static int page_referenced_file(struct page *page,
788                                 struct mem_cgroup *memcg,
789                                 unsigned long *vm_flags)
790 {
791         unsigned int mapcount;
792         struct address_space *mapping = page->mapping;
793         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
794         struct vm_area_struct *vma;
795         int referenced = 0;
796
797         /*
798          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
799          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
800          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
801          */
802         BUG_ON(PageAnon(page));
803
804         /*
805          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
806          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
807          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
808          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
809          */
810         BUG_ON(!PageLocked(page));
811
812         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
813
814         /*
815          * i_mmap_mutex does not stabilize mapcount at all, but mapcount
816          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
817          */
818         mapcount = page_mapcount(page);
819
820         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
821                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
822                 /*
823                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
824                  * counting on behalf of references from different
825                  * cgroups
826                  */
827                 if (memcg && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
828                         continue;
829                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
830                                                   &mapcount, vm_flags);
831                 if (!mapcount)
832                         break;
833         }
834
835         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
836         return referenced;
837 }
838
839 /**
840  * page_referenced - test if the page was referenced
841  * @page: the page to test
842  * @is_locked: caller holds lock on the page
843  * @memcg: target memory cgroup
844  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
845  *
846  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
847  * returns the number of ptes which referenced the page.
848  */
849 int page_referenced(struct page *page,
850                     int is_locked,
851                     struct mem_cgroup *memcg,
852                     unsigned long *vm_flags)
853 {
854         int referenced = 0;
855         int we_locked = 0;
856
857         *vm_flags = 0;
858         if (page_mapped(page) && page_rmapping(page)) {
859                 if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
860                         we_locked = trylock_page(page);
861                         if (!we_locked) {
862                                 referenced++;
863                                 goto out;
864                         }
865                 }
866                 if (unlikely(PageKsm(page)))
867                         referenced += page_referenced_ksm(page, memcg,
868                                                                 vm_flags);
869                 else if (PageAnon(page))
870                         referenced += page_referenced_anon(page, memcg,
871                                                                 vm_flags);
872                 else if (page->mapping)
873                         referenced += page_referenced_file(page, memcg,
874                                                                 vm_flags);
875                 if (we_locked)
876                         unlock_page(page);
877         }
878 out:
879         return referenced;
880 }
881
882 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
883                             unsigned long address)
884 {
885         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
886         pte_t *pte;
887         spinlock_t *ptl;
888         int ret = 0;
889
890         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
891         if (!pte)
892                 goto out;
893
894         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
895                 pte_t entry;
896
897                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
898                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
899                 entry = pte_wrprotect(entry);
900                 entry = pte_mkclean(entry);
901                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
902                 ret = 1;
903         }
904
905         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
906
907         if (ret)
908                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
909 out:
910         return ret;
911 }
912
913 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
914 {
915         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
916         struct vm_area_struct *vma;
917         int ret = 0;
918
919         BUG_ON(PageAnon(page));
920
921         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
922         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
923                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED) {
924                         unsigned long address = vma_address(page, vma);
925                         ret += page_mkclean_one(page, vma, address);
926                 }
927         }
928         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
929         return ret;
930 }
931
932 int page_mkclean(struct page *page)
933 {
934         int ret = 0;
935
936         BUG_ON(!PageLocked(page));
937
938         if (page_mapped(page)) {
939                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
940                 if (mapping)
941                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
942         }
943
944         return ret;
945 }
946 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
947
948 /**
949  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
950  * @page:       the page to move to our anon_vma
951  * @vma:        the vma the page belongs to
952  * @address:    the user virtual address mapped
953  *
954  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
955  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
956  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
957  * processes.
958  */
959 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
960         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
961 {
962         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
963
964         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
965         VM_BUG_ON(!anon_vma);
966         VM_BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
967
968         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
969         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
970 }
971
972 /**
973  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
974  * @page:       Page to add to rmap     
975  * @vma:        VM area to add page to.
976  * @address:    User virtual address of the mapping     
977  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
978  */
979 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
980         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
981 {
982         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
983
984         BUG_ON(!anon_vma);
985
986         if (PageAnon(page))
987                 return;
988
989         /*
990          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
991          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
992          * page mapping!
993          */
994         if (!exclusive)
995                 anon_vma = anon_vma->root;
996
997         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
998         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
999         page->index = linear_page_index(vma, address);
1000 }
1001
1002 /**
1003  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1004  * @page:       the page to add the mapping to
1005  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1006  * @address:    the user virtual address mapped
1007  */
1008 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1009         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1010 {
1011 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1012         /*
1013          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1014          * be set up correctly at this point.
1015          *
1016          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1017          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1018          * in which case the page is already known to be setup.
1019          *
1020          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1021          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1022          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1023          */
1024         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1025         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
1026 #endif
1027 }
1028
1029 /**
1030  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1031  * @page:       the page to add the mapping to
1032  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1033  * @address:    the user virtual address mapped
1034  *
1035  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1036  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1037  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1038  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1039  */
1040 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1041         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1042 {
1043         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1044 }
1045
1046 /*
1047  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1048  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1049  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1050  */
1051 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1052         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1053 {
1054         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1055         if (first) {
1056                 if (PageTransHuge(page))
1057                         __inc_zone_page_state(page,
1058                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1059                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1060                                 hpage_nr_pages(page));
1061         }
1062         if (unlikely(PageKsm(page)))
1063                 return;
1064
1065         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1066         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1067         if (first)
1068                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1069         else
1070                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1071 }
1072
1073 /**
1074  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1075  * @page:       the page to add the mapping to
1076  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1077  * @address:    the user virtual address mapped
1078  *
1079  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1080  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1081  * Page does not have to be locked.
1082  */
1083 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1084         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1085 {
1086         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1087         SetPageSwapBacked(page);
1088         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1089         if (PageTransHuge(page))
1090                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1091         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1092                         hpage_nr_pages(page));
1093         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1094         if (!mlocked_vma_newpage(vma, page)) {
1095                 SetPageActive(page);
1096                 lru_cache_add(page);
1097         } else
1098                 add_page_to_unevictable_list(page);
1099 }
1100
1101 /**
1102  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1103  * @page: the page to add the mapping to
1104  *
1105  * The caller needs to hold the pte lock.
1106  */
1107 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1108 {
1109         bool locked;
1110         unsigned long flags;
1111
1112         mem_cgroup_begin_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1113         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1114                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1115                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1116         }
1117         mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1118 }
1119
1120 /**
1121  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1122  * @page: page to remove mapping from
1123  *
1124  * The caller needs to hold the pte lock.
1125  */
1126 void page_remove_rmap(struct page *page)
1127 {
1128         bool anon = PageAnon(page);
1129         bool locked;
1130         unsigned long flags;
1131
1132         /*
1133          * The anon case has no mem_cgroup page_stat to update; but may
1134          * uncharge_page() below, where the lock ordering can deadlock if
1135          * we hold the lock against page_stat move: so avoid it on anon.
1136          */
1137         if (!anon)
1138                 mem_cgroup_begin_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1139
1140         /* page still mapped by someone else? */
1141         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1142                 goto out;
1143
1144         /*
1145          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1146          * and not charged by memcg for now.
1147          */
1148         if (unlikely(PageHuge(page)))
1149                 goto out;
1150         if (anon) {
1151                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1152                 if (PageTransHuge(page))
1153                         __dec_zone_page_state(page,
1154                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1155                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1156                                 -hpage_nr_pages(page));
1157         } else {
1158                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1159                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1160                 mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1161         }
1162         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1163                 clear_page_mlock(page);
1164         /*
1165          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1166          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1167          * which increments mapcount after us but sets mapping
1168          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1169          * and remember that it's only reliable while mapped.
1170          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1171          * faster for those pages still in swapcache.
1172          */
1173         return;
1174 out:
1175         if (!anon)
1176                 mem_cgroup_end_update_page_stat(page, &locked, &flags);
1177 }
1178
1179 /*
1180  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
1181  * repeatedly from try_to_unmap_ksm, try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
1182  */
1183 int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1184                      unsigned long address, enum ttu_flags flags)
1185 {
1186         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1187         pte_t *pte;
1188         pte_t pteval;
1189         spinlock_t *ptl;
1190         int ret = SWAP_AGAIN;
1191
1192         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1193         if (!pte)
1194                 goto out;
1195
1196         /*
1197          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1198          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1199          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1200          */
1201         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1202                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1203                         goto out_mlock;
1204
1205                 if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1206                         goto out_unmap;
1207         }
1208         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1209                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1210                         ret = SWAP_FAIL;
1211                         goto out_unmap;
1212                 }
1213         }
1214
1215         /* Nuke the page table entry. */
1216         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1217         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1218
1219         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1220         if (pte_dirty(pteval))
1221                 set_page_dirty(page);
1222
1223         /* Update high watermark before we lower rss */
1224         update_hiwater_rss(mm);
1225
1226         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1227                 if (!PageHuge(page)) {
1228                         if (PageAnon(page))
1229                                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1230                         else
1231                                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1232                 }
1233                 set_pte_at(mm, address, pte,
1234                            swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1235         } else if (PageAnon(page)) {
1236                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1237                 pte_t swp_pte;
1238
1239                 if (PageSwapCache(page)) {
1240                         /*
1241                          * Store the swap location in the pte.
1242                          * See handle_pte_fault() ...
1243                          */
1244                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1245                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1246                                 ret = SWAP_FAIL;
1247                                 goto out_unmap;
1248                         }
1249                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1250                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1251                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1252                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1253                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1254                         }
1255                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1256                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1257                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)) {
1258                         /*
1259                          * Store the pfn of the page in a special migration
1260                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1261                          * pte is removed and then restart fault handling.
1262                          */
1263                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
1264                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1265                 }
1266                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1267                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1268                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1269                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1270                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1271         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1272                    (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
1273                 /* Establish migration entry for a file page */
1274                 swp_entry_t entry;
1275                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1276                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1277         } else
1278                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1279
1280         page_remove_rmap(page);
1281         page_cache_release(page);
1282
1283 out_unmap:
1284         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1285         if (ret != SWAP_FAIL)
1286                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1287 out:
1288         return ret;
1289
1290 out_mlock:
1291         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1292
1293
1294         /*
1295          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1296          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1297          * we now hold anon_vma->rwsem or mapping->i_mmap_mutex.
1298          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1299          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1300          * page is actually mlocked.
1301          */
1302         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1303                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1304                         mlock_vma_page(page);
1305                         ret = SWAP_MLOCK;
1306                 }
1307                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1308         }
1309         return ret;
1310 }
1311
1312 /*
1313  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1314  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1315  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1316  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1317  *
1318  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1319  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1320  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1321  * around the vma's virtual address space.
1322  *
1323  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1324  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1325  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1326  *
1327  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1328  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1329  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1330  *
1331  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1332  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1333  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1334  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1335  */
1336 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1337 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1338
1339 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1340                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1341 {
1342         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1343         pmd_t *pmd;
1344         pte_t *pte;
1345         pte_t pteval;
1346         spinlock_t *ptl;
1347         struct page *page;
1348         unsigned long address;
1349         unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
1350         unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
1351         unsigned long end;
1352         int ret = SWAP_AGAIN;
1353         int locked_vma = 0;
1354
1355         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1356         end = address + CLUSTER_SIZE;
1357         if (address < vma->vm_start)
1358                 address = vma->vm_start;
1359         if (end > vma->vm_end)
1360                 end = vma->vm_end;
1361
1362         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
1363         if (!pmd)
1364                 return ret;
1365
1366         mmun_start = address;
1367         mmun_end   = end;
1368         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1369
1370         /*
1371          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1372          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1373          */
1374         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1375                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1376                 if (!locked_vma)
1377                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1378         }
1379
1380         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1381
1382         /* Update high watermark before we lower rss */
1383         update_hiwater_rss(mm);
1384
1385         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1386                 if (!pte_present(*pte))
1387                         continue;
1388                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1389                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1390
1391                 if (locked_vma) {
1392                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
1393                         if (page == check_page)
1394                                 ret = SWAP_MLOCK;
1395                         continue;       /* don't unmap */
1396                 }
1397
1398                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1399                         continue;
1400
1401                 /* Nuke the page table entry. */
1402                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1403                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1404
1405                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1406                 if (page->index != linear_page_index(vma, address)) {
1407                         pte_t ptfile = pgoff_to_pte(page->index);
1408                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1409                                 pte_file_mksoft_dirty(ptfile);
1410                         set_pte_at(mm, address, pte, ptfile);
1411                 }
1412
1413                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1414                 if (pte_dirty(pteval))
1415                         set_page_dirty(page);
1416
1417                 page_remove_rmap(page);
1418                 page_cache_release(page);
1419                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1420                 (*mapcount)--;
1421         }
1422         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1423         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1424         if (locked_vma)
1425                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1426         return ret;
1427 }
1428
1429 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1430 {
1431         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1432
1433         if (!maybe_stack)
1434                 return false;
1435
1436         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1437                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1438                 return true;
1439
1440         return false;
1441 }
1442
1443 /**
1444  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1445  * rmap method
1446  * @page: the page to unmap/unlock
1447  * @flags: action and flags
1448  *
1449  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1450  * contained in the anon_vma struct it points to.
1451  *
1452  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1453  * anonymous pages.
1454  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1455  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1456  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1457  * 'LOCKED.
1458  */
1459 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1460 {
1461         struct anon_vma *anon_vma;
1462         pgoff_t pgoff;
1463         struct anon_vma_chain *avc;
1464         int ret = SWAP_AGAIN;
1465
1466         anon_vma = page_lock_anon_vma_read(page);
1467         if (!anon_vma)
1468                 return ret;
1469
1470         pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1471         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1472                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1473                 unsigned long address;
1474
1475                 /*
1476                  * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1477                  * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1478                  * page tables leading to a race where migration cannot
1479                  * find the migration ptes. Rather than increasing the
1480                  * locking requirements of exec(), migration skips
1481                  * temporary VMAs until after exec() completes.
1482                  */
1483                 if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1484                                 is_vma_temporary_stack(vma))
1485                         continue;
1486
1487                 address = vma_address(page, vma);
1488                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1489                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1490                         break;
1491         }
1492
1493         page_unlock_anon_vma_read(anon_vma);
1494         return ret;
1495 }
1496
1497 /**
1498  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1499  * @page: the page to unmap/unlock
1500  * @flags: action and flags
1501  *
1502  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1503  * contained in the address_space struct it points to.
1504  *
1505  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1506  * object-based pages.
1507  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1508  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1509  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1510  * 'LOCKED.
1511  */
1512 static int try_to_unmap_file(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1513 {
1514         struct address_space *mapping = page->mapping;
1515         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1516         struct vm_area_struct *vma;
1517         int ret = SWAP_AGAIN;
1518         unsigned long cursor;
1519         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1520         unsigned long max_nl_size = 0;
1521         unsigned int mapcount;
1522
1523         if (PageHuge(page))
1524                 pgoff = page->index << compound_order(page);
1525
1526         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1527         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1528                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1529                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1530                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1531                         goto out;
1532         }
1533
1534         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1535                 goto out;
1536
1537         /*
1538          * We don't bother to try to find the munlocked page in nonlinears.
1539          * It's costly. Instead, later, page reclaim logic may call
1540          * try_to_unmap(TTU_MUNLOCK) and recover PG_mlocked lazily.
1541          */
1542         if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1543                 goto out;
1544
1545         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1546                                                         shared.nonlinear) {
1547                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1548                 if (cursor > max_nl_cursor)
1549                         max_nl_cursor = cursor;
1550                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1551                 if (cursor > max_nl_size)
1552                         max_nl_size = cursor;
1553         }
1554
1555         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1556                 ret = SWAP_FAIL;
1557                 goto out;
1558         }
1559
1560         /*
1561          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1562          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1563          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1564          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1565          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1566          */
1567         mapcount = page_mapcount(page);
1568         if (!mapcount)
1569                 goto out;
1570         cond_resched();
1571
1572         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1573         if (max_nl_cursor == 0)
1574                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1575
1576         do {
1577                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1578                                                         shared.nonlinear) {
1579                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1580                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1581                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1582                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1583                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1584                                         ret = SWAP_MLOCK;
1585                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1586                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1587                                 if ((int)mapcount <= 0)
1588                                         goto out;
1589                         }
1590                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1591                 }
1592                 cond_resched();
1593                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1594         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1595
1596         /*
1597          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1598          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1599          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1600          */
1601         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear)
1602                 vma->vm_private_data = NULL;
1603 out:
1604         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1605         return ret;
1606 }
1607
1608 /**
1609  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1610  * @page: the page to get unmapped
1611  * @flags: action and flags
1612  *
1613  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1614  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1615  * Return values are:
1616  *
1617  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1618  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1619  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1620  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1621  */
1622 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1623 {
1624         int ret;
1625
1626         BUG_ON(!PageLocked(page));
1627         VM_BUG_ON(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page));
1628
1629         if (unlikely(PageKsm(page)))
1630                 ret = try_to_unmap_ksm(page, flags);
1631         else if (PageAnon(page))
1632                 ret = try_to_unmap_anon(page, flags);
1633         else
1634                 ret = try_to_unmap_file(page, flags);
1635         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1636                 ret = SWAP_SUCCESS;
1637         return ret;
1638 }
1639
1640 /**
1641  * try_to_munlock - try to munlock a page
1642  * @page: the page to be munlocked
1643  *
1644  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1645  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1646  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1647  *
1648  * Return values are:
1649  *
1650  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1651  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1652  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1653  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1654  */
1655 int try_to_munlock(struct page *page)
1656 {
1657         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1658
1659         if (unlikely(PageKsm(page)))
1660                 return try_to_unmap_ksm(page, TTU_MUNLOCK);
1661         else if (PageAnon(page))
1662                 return try_to_unmap_anon(page, TTU_MUNLOCK);
1663         else
1664                 return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
1665 }
1666
1667 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1668 {
1669         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1670
1671         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1672                 anon_vma_free(root);
1673
1674         anon_vma_free(anon_vma);
1675 }
1676
1677 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1678 /*
1679  * rmap_walk() and its helpers rmap_walk_anon() and rmap_walk_file():
1680  * Called by migrate.c to remove migration ptes, but might be used more later.
1681  */
1682 static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1683                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1684 {
1685         struct anon_vma *anon_vma;
1686         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1687         struct anon_vma_chain *avc;
1688         int ret = SWAP_AGAIN;
1689
1690         /*
1691          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1692          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1693          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1694          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1695          */
1696         anon_vma = page_anon_vma(page);
1697         if (!anon_vma)
1698                 return ret;
1699         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1700         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1701                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1702                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1703                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1704                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1705                         break;
1706         }
1707         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1708         return ret;
1709 }
1710
1711 static int rmap_walk_file(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1712                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1713 {
1714         struct address_space *mapping = page->mapping;
1715         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1716         struct vm_area_struct *vma;
1717         int ret = SWAP_AGAIN;
1718
1719         if (!mapping)
1720                 return ret;
1721         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1722         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1723                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1724                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1725                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1726                         break;
1727         }
1728         /*
1729          * No nonlinear handling: being always shared, nonlinear vmas
1730          * never contain migration ptes.  Decide what to do about this
1731          * limitation to linear when we need rmap_walk() on nonlinear.
1732          */
1733         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1734         return ret;
1735 }
1736
1737 int rmap_walk(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1738                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1739 {
1740         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1741
1742         if (unlikely(PageKsm(page)))
1743                 return rmap_walk_ksm(page, rmap_one, arg);
1744         else if (PageAnon(page))
1745                 return rmap_walk_anon(page, rmap_one, arg);
1746         else
1747                 return rmap_walk_file(page, rmap_one, arg);
1748 }
1749 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1750
1751 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1752 /*
1753  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1754  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1755  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1756  */
1757 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1758         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1759 {
1760         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1761
1762         BUG_ON(!anon_vma);
1763
1764         if (PageAnon(page))
1765                 return;
1766         if (!exclusive)
1767                 anon_vma = anon_vma->root;
1768
1769         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1770         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1771         page->index = linear_page_index(vma, address);
1772 }
1773
1774 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1775                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1776 {
1777         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1778         int first;
1779
1780         BUG_ON(!PageLocked(page));
1781         BUG_ON(!anon_vma);
1782         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1783         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1784         if (first)
1785                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1786 }
1787
1788 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1789                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1790 {
1791         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1792         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1793         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1794 }
1795 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */