Merge branches 'ib-mfd-gpio-4.9', 'ib-mfd-gpio-regulator-4.9', 'ib-mfd-input-4.9...
[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_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_sem
25  *     page->flags PG_locked (lock_page)
26  *       hugetlbfs_i_mmap_rwsem_key (in huge_pmd_share)
27  *         mapping->i_mmap_rwsem
28  *           anon_vma->rwsem
29  *             mm->page_table_lock or pte_lock
30  *               zone_lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
31  *               swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
32  *                 mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
33  *                 mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
34  *                   mem_cgroup_{begin,end}_page_stat (memcg->move_lock)
35  *                     mapping->tree_lock (widely used)
36  *                 inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
37  *                 bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
38  *                   sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
39  *                   mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
40  *                             in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
41  *                             within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
42  *
43  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
44  *   ->tasklist_lock
45  *     pte map lock
46  */
47
48 #include <linux/mm.h>
49 #include <linux/pagemap.h>
50 #include <linux/swap.h>
51 #include <linux/swapops.h>
52 #include <linux/slab.h>
53 #include <linux/init.h>
54 #include <linux/ksm.h>
55 #include <linux/rmap.h>
56 #include <linux/rcupdate.h>
57 #include <linux/export.h>
58 #include <linux/memcontrol.h>
59 #include <linux/mmu_notifier.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/backing-dev.h>
63 #include <linux/page_idle.h>
64
65 #include <asm/tlbflush.h>
66
67 #include <trace/events/tlb.h>
68
69 #include "internal.h"
70
71 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
72 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
73
74 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
75 {
76         struct anon_vma *anon_vma;
77
78         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
79         if (anon_vma) {
80                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
81                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
82                 anon_vma->parent = anon_vma;
83                 /*
84                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
85                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
86                  */
87                 anon_vma->root = anon_vma;
88         }
89
90         return anon_vma;
91 }
92
93 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
94 {
95         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
96
97         /*
98          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
99          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
100          * freed.
101          *
102          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
103          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
104          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
105          *
106          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
107          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
108          *   LOCK                                 MB
109          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
110          *
111          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
112          * happen _before_ what follows.
113          */
114         might_sleep();
115         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
116                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
117                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
118         }
119
120         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
121 }
122
123 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
124 {
125         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
126 }
127
128 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
129 {
130         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
131 }
132
133 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
134                                 struct anon_vma_chain *avc,
135                                 struct anon_vma *anon_vma)
136 {
137         avc->vma = vma;
138         avc->anon_vma = anon_vma;
139         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
140         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
141 }
142
143 /**
144  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
145  * @vma: the memory region in question
146  *
147  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
148  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
149  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
150  *
151  * The common case will be that we already have one, but if
152  * not we either need to find an adjacent mapping that we
153  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
154  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
155  * allocate a new one.
156  *
157  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
158  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
159  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
160  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
161  * anon_vma isn't actually destroyed).
162  *
163  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
164  * for the new allocation. At the same time, we do not want
165  * to do any locking for the common case of already having
166  * an anon_vma.
167  *
168  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
169  */
170 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
171 {
172         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
173         struct anon_vma_chain *avc;
174
175         might_sleep();
176         if (unlikely(!anon_vma)) {
177                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
178                 struct anon_vma *allocated;
179
180                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
181                 if (!avc)
182                         goto out_enomem;
183
184                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
185                 allocated = NULL;
186                 if (!anon_vma) {
187                         anon_vma = anon_vma_alloc();
188                         if (unlikely(!anon_vma))
189                                 goto out_enomem_free_avc;
190                         allocated = anon_vma;
191                 }
192
193                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
194                 /* page_table_lock to protect against threads */
195                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
196                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
197                         vma->anon_vma = anon_vma;
198                         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
199                         /* vma reference or self-parent link for new root */
200                         anon_vma->degree++;
201                         allocated = NULL;
202                         avc = NULL;
203                 }
204                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
205                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
206
207                 if (unlikely(allocated))
208                         put_anon_vma(allocated);
209                 if (unlikely(avc))
210                         anon_vma_chain_free(avc);
211         }
212         return 0;
213
214  out_enomem_free_avc:
215         anon_vma_chain_free(avc);
216  out_enomem:
217         return -ENOMEM;
218 }
219
220 /*
221  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
222  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
223  * have the same vma.
224  *
225  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
226  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
227  */
228 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
229 {
230         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
231         if (new_root != root) {
232                 if (WARN_ON_ONCE(root))
233                         up_write(&root->rwsem);
234                 root = new_root;
235                 down_write(&root->rwsem);
236         }
237         return root;
238 }
239
240 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
241 {
242         if (root)
243                 up_write(&root->rwsem);
244 }
245
246 /*
247  * Attach the anon_vmas from src to dst.
248  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
249  *
250  * If dst->anon_vma is NULL this function tries to find and reuse existing
251  * anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma. This prevents
252  * degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in case of
253  * constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more than one
254  * child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap walker has a
255  * good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it searches where
256  * page is mapped.
257  */
258 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
259 {
260         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
261         struct anon_vma *root = NULL;
262
263         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
264                 struct anon_vma *anon_vma;
265
266                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
267                 if (unlikely(!avc)) {
268                         unlock_anon_vma_root(root);
269                         root = NULL;
270                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
271                         if (!avc)
272                                 goto enomem_failure;
273                 }
274                 anon_vma = pavc->anon_vma;
275                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
276                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
277
278                 /*
279                  * Reuse existing anon_vma if its degree lower than two,
280                  * that means it has no vma and only one anon_vma child.
281                  *
282                  * Do not chose parent anon_vma, otherwise first child
283                  * will always reuse it. Root anon_vma is never reused:
284                  * it has self-parent reference and at least one child.
285                  */
286                 if (!dst->anon_vma && anon_vma != src->anon_vma &&
287                                 anon_vma->degree < 2)
288                         dst->anon_vma = anon_vma;
289         }
290         if (dst->anon_vma)
291                 dst->anon_vma->degree++;
292         unlock_anon_vma_root(root);
293         return 0;
294
295  enomem_failure:
296         /*
297          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its degree can be incorrectly
298          * decremented in unlink_anon_vmas().
299          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
300          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
301          */
302         dst->anon_vma = NULL;
303         unlink_anon_vmas(dst);
304         return -ENOMEM;
305 }
306
307 /*
308  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
309  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
310  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
311  */
312 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
313 {
314         struct anon_vma_chain *avc;
315         struct anon_vma *anon_vma;
316         int error;
317
318         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
319         if (!pvma->anon_vma)
320                 return 0;
321
322         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
323         vma->anon_vma = NULL;
324
325         /*
326          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
327          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
328          */
329         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
330         if (error)
331                 return error;
332
333         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
334         if (vma->anon_vma)
335                 return 0;
336
337         /* Then add our own anon_vma. */
338         anon_vma = anon_vma_alloc();
339         if (!anon_vma)
340                 goto out_error;
341         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
342         if (!avc)
343                 goto out_error_free_anon_vma;
344
345         /*
346          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
347          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
348          */
349         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
350         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
351         /*
352          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
353          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
354          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
355          */
356         get_anon_vma(anon_vma->root);
357         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
358         vma->anon_vma = anon_vma;
359         anon_vma_lock_write(anon_vma);
360         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
361         anon_vma->parent->degree++;
362         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
363
364         return 0;
365
366  out_error_free_anon_vma:
367         put_anon_vma(anon_vma);
368  out_error:
369         unlink_anon_vmas(vma);
370         return -ENOMEM;
371 }
372
373 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
374 {
375         struct anon_vma_chain *avc, *next;
376         struct anon_vma *root = NULL;
377
378         /*
379          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
380          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
381          */
382         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
383                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
384
385                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
386                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
387
388                 /*
389                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
390                  * to free them outside the lock.
391                  */
392                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root)) {
393                         anon_vma->parent->degree--;
394                         continue;
395                 }
396
397                 list_del(&avc->same_vma);
398                 anon_vma_chain_free(avc);
399         }
400         if (vma->anon_vma)
401                 vma->anon_vma->degree--;
402         unlock_anon_vma_root(root);
403
404         /*
405          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
406          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
407          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
408          */
409         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
410                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
411
412                 VM_WARN_ON(anon_vma->degree);
413                 put_anon_vma(anon_vma);
414
415                 list_del(&avc->same_vma);
416                 anon_vma_chain_free(avc);
417         }
418 }
419
420 static void anon_vma_ctor(void *data)
421 {
422         struct anon_vma *anon_vma = data;
423
424         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
425         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
426         anon_vma->rb_root = RB_ROOT;
427 }
428
429 void __init anon_vma_init(void)
430 {
431         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
432                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
433                         anon_vma_ctor);
434         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
435                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
436 }
437
438 /*
439  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
440  *
441  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
442  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
443  * have been relevant to this page.
444  *
445  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
446  * returned may already be freed (and even reused).
447  *
448  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
449  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
450  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
451  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
452  *
453  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
454  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
455  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
456  *
457  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
458  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
459  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
460  */
461 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
462 {
463         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
464         unsigned long anon_mapping;
465
466         rcu_read_lock();
467         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
468         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
469                 goto out;
470         if (!page_mapped(page))
471                 goto out;
472
473         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
474         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
475                 anon_vma = NULL;
476                 goto out;
477         }
478
479         /*
480          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
481          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
482          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
483          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
484          * above cannot corrupt).
485          */
486         if (!page_mapped(page)) {
487                 rcu_read_unlock();
488                 put_anon_vma(anon_vma);
489                 return NULL;
490         }
491 out:
492         rcu_read_unlock();
493
494         return anon_vma;
495 }
496
497 /*
498  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
499  *
500  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
501  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
502  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
503  */
504 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
505 {
506         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
507         struct anon_vma *root_anon_vma;
508         unsigned long anon_mapping;
509
510         rcu_read_lock();
511         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
512         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
513                 goto out;
514         if (!page_mapped(page))
515                 goto out;
516
517         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
518         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
519         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
520                 /*
521                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
522                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
523                  * not go away, see anon_vma_free().
524                  */
525                 if (!page_mapped(page)) {
526                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
527                         anon_vma = NULL;
528                 }
529                 goto out;
530         }
531
532         /* trylock failed, we got to sleep */
533         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
534                 anon_vma = NULL;
535                 goto out;
536         }
537
538         if (!page_mapped(page)) {
539                 rcu_read_unlock();
540                 put_anon_vma(anon_vma);
541                 return NULL;
542         }
543
544         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
545         rcu_read_unlock();
546         anon_vma_lock_read(anon_vma);
547
548         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
549                 /*
550                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
551                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
552                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
553                  */
554                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
555                 __put_anon_vma(anon_vma);
556                 anon_vma = NULL;
557         }
558
559         return anon_vma;
560
561 out:
562         rcu_read_unlock();
563         return anon_vma;
564 }
565
566 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
567 {
568         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
569 }
570
571 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
572 /*
573  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
574  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
575  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
576  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
577  */
578 void try_to_unmap_flush(void)
579 {
580         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
581         int cpu;
582
583         if (!tlb_ubc->flush_required)
584                 return;
585
586         cpu = get_cpu();
587
588         if (cpumask_test_cpu(cpu, &tlb_ubc->cpumask)) {
589                 count_vm_tlb_event(NR_TLB_LOCAL_FLUSH_ALL);
590                 local_flush_tlb();
591                 trace_tlb_flush(TLB_LOCAL_SHOOTDOWN, TLB_FLUSH_ALL);
592         }
593
594         if (cpumask_any_but(&tlb_ubc->cpumask, cpu) < nr_cpu_ids)
595                 flush_tlb_others(&tlb_ubc->cpumask, NULL, 0, TLB_FLUSH_ALL);
596         cpumask_clear(&tlb_ubc->cpumask);
597         tlb_ubc->flush_required = false;
598         tlb_ubc->writable = false;
599         put_cpu();
600 }
601
602 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
603 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
604 {
605         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
606
607         if (tlb_ubc->writable)
608                 try_to_unmap_flush();
609 }
610
611 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm,
612                 struct page *page, bool writable)
613 {
614         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
615
616         cpumask_or(&tlb_ubc->cpumask, &tlb_ubc->cpumask, mm_cpumask(mm));
617         tlb_ubc->flush_required = true;
618
619         /*
620          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
621          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
622          * before the page is queued for IO.
623          */
624         if (writable)
625                 tlb_ubc->writable = true;
626 }
627
628 /*
629  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
630  * unmap operations to reduce IPIs.
631  */
632 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
633 {
634         bool should_defer = false;
635
636         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
637                 return false;
638
639         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
640         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
641                 should_defer = true;
642         put_cpu();
643
644         return should_defer;
645 }
646 #else
647 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm,
648                 struct page *page, bool writable)
649 {
650 }
651
652 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
653 {
654         return false;
655 }
656 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
657
658 /*
659  * At what user virtual address is page expected in vma?
660  * Caller should check the page is actually part of the vma.
661  */
662 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
663 {
664         unsigned long address;
665         if (PageAnon(page)) {
666                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
667                 /*
668                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
669                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
670                  */
671                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
672                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
673                         return -EFAULT;
674         } else if (page->mapping) {
675                 if (!vma->vm_file || vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
676                         return -EFAULT;
677         } else
678                 return -EFAULT;
679         address = __vma_address(page, vma);
680         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
681                 return -EFAULT;
682         return address;
683 }
684
685 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
686 {
687         pgd_t *pgd;
688         pud_t *pud;
689         pmd_t *pmd = NULL;
690         pmd_t pmde;
691
692         pgd = pgd_offset(mm, address);
693         if (!pgd_present(*pgd))
694                 goto out;
695
696         pud = pud_offset(pgd, address);
697         if (!pud_present(*pud))
698                 goto out;
699
700         pmd = pmd_offset(pud, address);
701         /*
702          * Some THP functions use the sequence pmdp_huge_clear_flush(), set_pmd_at()
703          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
704          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
705          */
706         pmde = *pmd;
707         barrier();
708         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
709                 pmd = NULL;
710 out:
711         return pmd;
712 }
713
714 /*
715  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
716  *
717  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
718  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
719  * highly shared pages).
720  *
721  * On success returns with pte mapped and locked.
722  */
723 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
724                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
725 {
726         pmd_t *pmd;
727         pte_t *pte;
728         spinlock_t *ptl;
729
730         if (unlikely(PageHuge(page))) {
731                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
732                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
733                 if (!pte)
734                         return NULL;
735
736                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
737                 goto check;
738         }
739
740         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
741         if (!pmd)
742                 return NULL;
743
744         pte = pte_offset_map(pmd, address);
745         /* Make a quick check before getting the lock */
746         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
747                 pte_unmap(pte);
748                 return NULL;
749         }
750
751         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
752 check:
753         spin_lock(ptl);
754         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
755                 *ptlp = ptl;
756                 return pte;
757         }
758         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
759         return NULL;
760 }
761
762 /**
763  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
764  * @page: the page to test
765  * @vma: the VMA to test
766  *
767  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
768  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
769  * valid for normal file or anonymous VMAs.
770  */
771 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
772 {
773         unsigned long address;
774         pte_t *pte;
775         spinlock_t *ptl;
776
777         address = __vma_address(page, vma);
778         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
779                 return 0;
780         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
781         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
782                 return 0;
783         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
784
785         return 1;
786 }
787
788 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
789 /*
790  * Check that @page is mapped at @address into @mm. In contrast to
791  * page_check_address(), this function can handle transparent huge pages.
792  *
793  * On success returns true with pte mapped and locked. For PMD-mapped
794  * transparent huge pages *@ptep is set to NULL.
795  */
796 bool page_check_address_transhuge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
797                                   unsigned long address, pmd_t **pmdp,
798                                   pte_t **ptep, spinlock_t **ptlp)
799 {
800         pgd_t *pgd;
801         pud_t *pud;
802         pmd_t *pmd;
803         pte_t *pte;
804         spinlock_t *ptl;
805
806         if (unlikely(PageHuge(page))) {
807                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
808                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
809                 if (!pte)
810                         return false;
811
812                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
813                 pmd = NULL;
814                 goto check_pte;
815         }
816
817         pgd = pgd_offset(mm, address);
818         if (!pgd_present(*pgd))
819                 return false;
820         pud = pud_offset(pgd, address);
821         if (!pud_present(*pud))
822                 return false;
823         pmd = pmd_offset(pud, address);
824
825         if (pmd_trans_huge(*pmd)) {
826                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
827                 if (!pmd_present(*pmd))
828                         goto unlock_pmd;
829                 if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmd))) {
830                         spin_unlock(ptl);
831                         goto map_pte;
832                 }
833
834                 if (pmd_page(*pmd) != page)
835                         goto unlock_pmd;
836
837                 pte = NULL;
838                 goto found;
839 unlock_pmd:
840                 spin_unlock(ptl);
841                 return false;
842         } else {
843                 pmd_t pmde = *pmd;
844
845                 barrier();
846                 if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
847                         return false;
848         }
849 map_pte:
850         pte = pte_offset_map(pmd, address);
851         if (!pte_present(*pte)) {
852                 pte_unmap(pte);
853                 return false;
854         }
855
856         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
857 check_pte:
858         spin_lock(ptl);
859
860         if (!pte_present(*pte)) {
861                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
862                 return false;
863         }
864
865         /* THP can be referenced by any subpage */
866         if (pte_pfn(*pte) - page_to_pfn(page) >= hpage_nr_pages(page)) {
867                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
868                 return false;
869         }
870 found:
871         *ptep = pte;
872         *pmdp = pmd;
873         *ptlp = ptl;
874         return true;
875 }
876 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
877
878 struct page_referenced_arg {
879         int mapcount;
880         int referenced;
881         unsigned long vm_flags;
882         struct mem_cgroup *memcg;
883 };
884 /*
885  * arg: page_referenced_arg will be passed
886  */
887 static int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
888                         unsigned long address, void *arg)
889 {
890         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
891         struct page_referenced_arg *pra = arg;
892         pmd_t *pmd;
893         pte_t *pte;
894         spinlock_t *ptl;
895         int referenced = 0;
896
897         if (!page_check_address_transhuge(page, mm, address, &pmd, &pte, &ptl))
898                 return SWAP_AGAIN;
899
900         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
901                 if (pte)
902                         pte_unmap(pte);
903                 spin_unlock(ptl);
904                 pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
905                 return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
906         }
907
908         if (pte) {
909                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
910                         /*
911                          * Don't treat a reference through a sequentially read
912                          * mapping as such.  If the page has been used in
913                          * another mapping, we will catch it; if this other
914                          * mapping is already gone, the unmap path will have
915                          * set PG_referenced or activated the page.
916                          */
917                         if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
918                                 referenced++;
919                 }
920                 pte_unmap(pte);
921         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
922                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
923                         referenced++;
924         } else {
925                 /* unexpected pmd-mapped page? */
926                 WARN_ON_ONCE(1);
927         }
928         spin_unlock(ptl);
929
930         if (referenced)
931                 clear_page_idle(page);
932         if (test_and_clear_page_young(page))
933                 referenced++;
934
935         if (referenced) {
936                 pra->referenced++;
937                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
938         }
939
940         pra->mapcount--;
941         if (!pra->mapcount)
942                 return SWAP_SUCCESS; /* To break the loop */
943
944         return SWAP_AGAIN;
945 }
946
947 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
948 {
949         struct page_referenced_arg *pra = arg;
950         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
951
952         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
953                 return true;
954
955         return false;
956 }
957
958 /**
959  * page_referenced - test if the page was referenced
960  * @page: the page to test
961  * @is_locked: caller holds lock on the page
962  * @memcg: target memory cgroup
963  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
964  *
965  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
966  * returns the number of ptes which referenced the page.
967  */
968 int page_referenced(struct page *page,
969                     int is_locked,
970                     struct mem_cgroup *memcg,
971                     unsigned long *vm_flags)
972 {
973         int ret;
974         int we_locked = 0;
975         struct page_referenced_arg pra = {
976                 .mapcount = total_mapcount(page),
977                 .memcg = memcg,
978         };
979         struct rmap_walk_control rwc = {
980                 .rmap_one = page_referenced_one,
981                 .arg = (void *)&pra,
982                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
983         };
984
985         *vm_flags = 0;
986         if (!page_mapped(page))
987                 return 0;
988
989         if (!page_rmapping(page))
990                 return 0;
991
992         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
993                 we_locked = trylock_page(page);
994                 if (!we_locked)
995                         return 1;
996         }
997
998         /*
999          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
1000          * counting on behalf of references from different
1001          * cgroups
1002          */
1003         if (memcg) {
1004                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
1005         }
1006
1007         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1008         *vm_flags = pra.vm_flags;
1009
1010         if (we_locked)
1011                 unlock_page(page);
1012
1013         return pra.referenced;
1014 }
1015
1016 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1017                             unsigned long address, void *arg)
1018 {
1019         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1020         pte_t *pte;
1021         spinlock_t *ptl;
1022         int ret = 0;
1023         int *cleaned = arg;
1024
1025         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
1026         if (!pte)
1027                 goto out;
1028
1029         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
1030                 pte_t entry;
1031
1032                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1033                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1034                 entry = pte_wrprotect(entry);
1035                 entry = pte_mkclean(entry);
1036                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
1037                 ret = 1;
1038         }
1039
1040         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1041
1042         if (ret) {
1043                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1044                 (*cleaned)++;
1045         }
1046 out:
1047         return SWAP_AGAIN;
1048 }
1049
1050 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1051 {
1052         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
1053                 return false;
1054
1055         return true;
1056 }
1057
1058 int page_mkclean(struct page *page)
1059 {
1060         int cleaned = 0;
1061         struct address_space *mapping;
1062         struct rmap_walk_control rwc = {
1063                 .arg = (void *)&cleaned,
1064                 .rmap_one = page_mkclean_one,
1065                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
1066         };
1067
1068         BUG_ON(!PageLocked(page));
1069
1070         if (!page_mapped(page))
1071                 return 0;
1072
1073         mapping = page_mapping(page);
1074         if (!mapping)
1075                 return 0;
1076
1077         rmap_walk(page, &rwc);
1078
1079         return cleaned;
1080 }
1081 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
1082
1083 /**
1084  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
1085  * @page:       the page to move to our anon_vma
1086  * @vma:        the vma the page belongs to
1087  *
1088  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
1089  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1090  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1091  * processes.
1092  */
1093 void page_move_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
1094 {
1095         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1096
1097         page = compound_head(page);
1098
1099         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1100         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1101
1102         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1103         /*
1104          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1105          * simultaneously, so a concurrent reader (eg page_referenced()'s
1106          * PageAnon()) will not see one without the other.
1107          */
1108         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1109 }
1110
1111 /**
1112  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1113  * @page:       Page to add to rmap     
1114  * @vma:        VM area to add page to.
1115  * @address:    User virtual address of the mapping     
1116  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1117  */
1118 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1119         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1120 {
1121         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1122
1123         BUG_ON(!anon_vma);
1124
1125         if (PageAnon(page))
1126                 return;
1127
1128         /*
1129          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1130          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1131          * page mapping!
1132          */
1133         if (!exclusive)
1134                 anon_vma = anon_vma->root;
1135
1136         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1137         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1138         page->index = linear_page_index(vma, address);
1139 }
1140
1141 /**
1142  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1143  * @page:       the page to add the mapping to
1144  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1145  * @address:    the user virtual address mapped
1146  */
1147 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1148         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1149 {
1150 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1151         /*
1152          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1153          * be set up correctly at this point.
1154          *
1155          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1156          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1157          * in which case the page is already known to be setup.
1158          *
1159          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1160          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1161          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1162          */
1163         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1164         BUG_ON(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address));
1165 #endif
1166 }
1167
1168 /**
1169  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1170  * @page:       the page to add the mapping to
1171  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1172  * @address:    the user virtual address mapped
1173  * @compound:   charge the page as compound or small page
1174  *
1175  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1176  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1177  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1178  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1179  */
1180 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1181         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1182 {
1183         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, compound ? RMAP_COMPOUND : 0);
1184 }
1185
1186 /*
1187  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1188  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1189  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1190  */
1191 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1192         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int flags)
1193 {
1194         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1195         bool first;
1196
1197         if (compound) {
1198                 atomic_t *mapcount;
1199                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1200                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1201                 mapcount = compound_mapcount_ptr(page);
1202                 first = atomic_inc_and_test(mapcount);
1203         } else {
1204                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1205         }
1206
1207         if (first) {
1208                 int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1209                 /*
1210                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1211                  * these counters are not modified in interrupt context, and
1212                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
1213                  * disabled.
1214                  */
1215                 if (compound)
1216                         __inc_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1217                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, nr);
1218         }
1219         if (unlikely(PageKsm(page)))
1220                 return;
1221
1222         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1223
1224         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1225         if (first)
1226                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
1227                                 flags & RMAP_EXCLUSIVE);
1228         else
1229                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1230 }
1231
1232 /**
1233  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1234  * @page:       the page to add the mapping to
1235  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1236  * @address:    the user virtual address mapped
1237  * @compound:   charge the page as compound or small page
1238  *
1239  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1240  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1241  * Page does not have to be locked.
1242  */
1243 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1244         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1245 {
1246         int nr = compound ? hpage_nr_pages(page) : 1;
1247
1248         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1249         __SetPageSwapBacked(page);
1250         if (compound) {
1251                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1252                 /* increment count (starts at -1) */
1253                 atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1254                 __inc_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1255         } else {
1256                 /* Anon THP always mapped first with PMD */
1257                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransCompound(page), page);
1258                 /* increment count (starts at -1) */
1259                 atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1260         }
1261         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, nr);
1262         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1263 }
1264
1265 /**
1266  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1267  * @page: the page to add the mapping to
1268  *
1269  * The caller needs to hold the pte lock.
1270  */
1271 void page_add_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1272 {
1273         int i, nr = 1;
1274
1275         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageTransHuge(page), page);
1276         lock_page_memcg(page);
1277         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1278                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1279                         if (atomic_inc_and_test(&page[i]._mapcount))
1280                                 nr++;
1281                 }
1282                 if (!atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page)))
1283                         goto out;
1284                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
1285                 __inc_node_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED);
1286         } else {
1287                 if (PageTransCompound(page) && page_mapping(page)) {
1288                         VM_WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
1289
1290                         SetPageDoubleMap(compound_head(page));
1291                         if (PageMlocked(page))
1292                                 clear_page_mlock(compound_head(page));
1293                 }
1294                 if (!atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
1295                         goto out;
1296         }
1297         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FILE_MAPPED, nr);
1298         mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1299 out:
1300         unlock_page_memcg(page);
1301 }
1302
1303 static void page_remove_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1304 {
1305         int i, nr = 1;
1306
1307         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHead(page), page);
1308         lock_page_memcg(page);
1309
1310         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1311         if (unlikely(PageHuge(page))) {
1312                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1313                 atomic_dec(compound_mapcount_ptr(page));
1314                 goto out;
1315         }
1316
1317         /* page still mapped by someone else? */
1318         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1319                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1320                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1321                                 nr++;
1322                 }
1323                 if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1324                         goto out;
1325                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
1326                 __dec_node_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED);
1327         } else {
1328                 if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1329                         goto out;
1330         }
1331
1332         /*
1333          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_state because
1334          * these counters are not modified in interrupt context, and
1335          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1336          */
1337         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FILE_MAPPED, -nr);
1338         mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1339
1340         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1341                 clear_page_mlock(page);
1342 out:
1343         unlock_page_memcg(page);
1344 }
1345
1346 static void page_remove_anon_compound_rmap(struct page *page)
1347 {
1348         int i, nr;
1349
1350         if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1351                 return;
1352
1353         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1354         if (unlikely(PageHuge(page)))
1355                 return;
1356
1357         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
1358                 return;
1359
1360         __dec_node_page_state(page, NR_ANON_THPS);
1361
1362         if (TestClearPageDoubleMap(page)) {
1363                 /*
1364                  * Subpages can be mapped with PTEs too. Check how many of
1365                  * themi are still mapped.
1366                  */
1367                 for (i = 0, nr = 0; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
1368                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1369                                 nr++;
1370                 }
1371         } else {
1372                 nr = HPAGE_PMD_NR;
1373         }
1374
1375         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1376                 clear_page_mlock(page);
1377
1378         if (nr) {
1379                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ANON_MAPPED, -nr);
1380                 deferred_split_huge_page(page);
1381         }
1382 }
1383
1384 /**
1385  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1386  * @page:       page to remove mapping from
1387  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1388  *
1389  * The caller needs to hold the pte lock.
1390  */
1391 void page_remove_rmap(struct page *page, bool compound)
1392 {
1393         if (!PageAnon(page))
1394                 return page_remove_file_rmap(page, compound);
1395
1396         if (compound)
1397                 return page_remove_anon_compound_rmap(page);
1398
1399         /* page still mapped by someone else? */
1400         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1401                 return;
1402
1403         /*
1404          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1405          * these counters are not modified in interrupt context, and
1406          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1407          */
1408         __dec_node_page_state(page, NR_ANON_MAPPED);
1409
1410         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1411                 clear_page_mlock(page);
1412
1413         if (PageTransCompound(page))
1414                 deferred_split_huge_page(compound_head(page));
1415
1416         /*
1417          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1418          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1419          * which increments mapcount after us but sets mapping
1420          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1421          * and remember that it's only reliable while mapped.
1422          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1423          * faster for those pages still in swapcache.
1424          */
1425 }
1426
1427 struct rmap_private {
1428         enum ttu_flags flags;
1429         int lazyfreed;
1430 };
1431
1432 /*
1433  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1434  */
1435 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1436                      unsigned long address, void *arg)
1437 {
1438         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1439         pte_t *pte;
1440         pte_t pteval;
1441         spinlock_t *ptl;
1442         int ret = SWAP_AGAIN;
1443         struct rmap_private *rp = arg;
1444         enum ttu_flags flags = rp->flags;
1445
1446         /* munlock has nothing to gain from examining un-locked vmas */
1447         if ((flags & TTU_MUNLOCK) && !(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1448                 goto out;
1449
1450         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD) {
1451                 split_huge_pmd_address(vma, address,
1452                                 flags & TTU_MIGRATION, page);
1453                 /* check if we have anything to do after split */
1454                 if (page_mapcount(page) == 0)
1455                         goto out;
1456         }
1457
1458         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl,
1459                                  PageTransCompound(page));
1460         if (!pte)
1461                 goto out;
1462
1463         /*
1464          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1465          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1466          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1467          */
1468         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1469                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1470                         /* PTE-mapped THP are never mlocked */
1471                         if (!PageTransCompound(page)) {
1472                                 /*
1473                                  * Holding pte lock, we do *not* need
1474                                  * mmap_sem here
1475                                  */
1476                                 mlock_vma_page(page);
1477                         }
1478                         ret = SWAP_MLOCK;
1479                         goto out_unmap;
1480                 }
1481                 if (flags & TTU_MUNLOCK)
1482                         goto out_unmap;
1483         }
1484         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1485                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1486                         ret = SWAP_FAIL;
1487                         goto out_unmap;
1488                 }
1489         }
1490
1491         /* Nuke the page table entry. */
1492         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1493         if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1494                 /*
1495                  * We clear the PTE but do not flush so potentially a remote
1496                  * CPU could still be writing to the page. If the entry was
1497                  * previously clean then the architecture must guarantee that
1498                  * a clear->dirty transition on a cached TLB entry is written
1499                  * through and traps if the PTE is unmapped.
1500                  */
1501                 pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pte);
1502
1503                 set_tlb_ubc_flush_pending(mm, page, pte_dirty(pteval));
1504         } else {
1505                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1506         }
1507
1508         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1509         if (pte_dirty(pteval))
1510                 set_page_dirty(page);
1511
1512         /* Update high watermark before we lower rss */
1513         update_hiwater_rss(mm);
1514
1515         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1516                 if (PageHuge(page)) {
1517                         hugetlb_count_sub(1 << compound_order(page), mm);
1518                 } else {
1519                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1520                 }
1521                 set_pte_at(mm, address, pte,
1522                            swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1523         } else if (pte_unused(pteval)) {
1524                 /*
1525                  * The guest indicated that the page content is of no
1526                  * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1527                  * will take care of the rest.
1528                  */
1529                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1530         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) && (flags & TTU_MIGRATION)) {
1531                 swp_entry_t entry;
1532                 pte_t swp_pte;
1533                 /*
1534                  * Store the pfn of the page in a special migration
1535                  * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1536                  * pte is removed and then restart fault handling.
1537                  */
1538                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1539                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1540                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1541                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1542                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1543         } else if (PageAnon(page)) {
1544                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1545                 pte_t swp_pte;
1546                 /*
1547                  * Store the swap location in the pte.
1548                  * See handle_pte_fault() ...
1549                  */
1550                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapCache(page), page);
1551
1552                 if (!PageDirty(page) && (flags & TTU_LZFREE)) {
1553                         /* It's a freeable page by MADV_FREE */
1554                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1555                         rp->lazyfreed++;
1556                         goto discard;
1557                 }
1558
1559                 if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1560                         set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1561                         ret = SWAP_FAIL;
1562                         goto out_unmap;
1563                 }
1564                 if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1565                         spin_lock(&mmlist_lock);
1566                         if (list_empty(&mm->mmlist))
1567                                 list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1568                         spin_unlock(&mmlist_lock);
1569                 }
1570                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1571                 inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1572                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1573                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1574                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1575                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1576         } else
1577                 dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(page));
1578
1579 discard:
1580         page_remove_rmap(page, PageHuge(page));
1581         put_page(page);
1582
1583 out_unmap:
1584         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1585         if (ret != SWAP_FAIL && ret != SWAP_MLOCK && !(flags & TTU_MUNLOCK))
1586                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1587 out:
1588         return ret;
1589 }
1590
1591 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1592 {
1593         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1594
1595         if (!maybe_stack)
1596                 return false;
1597
1598         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1599                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1600                 return true;
1601
1602         return false;
1603 }
1604
1605 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1606 {
1607         return is_vma_temporary_stack(vma);
1608 }
1609
1610 static int page_mapcount_is_zero(struct page *page)
1611 {
1612         return !page_mapcount(page);
1613 }
1614
1615 /**
1616  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1617  * @page: the page to get unmapped
1618  * @flags: action and flags
1619  *
1620  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1621  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1622  * Return values are:
1623  *
1624  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1625  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1626  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1627  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1628  */
1629 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1630 {
1631         int ret;
1632         struct rmap_private rp = {
1633                 .flags = flags,
1634                 .lazyfreed = 0,
1635         };
1636
1637         struct rmap_walk_control rwc = {
1638                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1639                 .arg = &rp,
1640                 .done = page_mapcount_is_zero,
1641                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1642         };
1643
1644         /*
1645          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1646          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1647          * page tables leading to a race where migration cannot
1648          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1649          * locking requirements of exec(), migration skips
1650          * temporary VMAs until after exec() completes.
1651          */
1652         if ((flags & TTU_MIGRATION) && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1653                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1654
1655         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1656                 ret = rmap_walk_locked(page, &rwc);
1657         else
1658                 ret = rmap_walk(page, &rwc);
1659
1660         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapcount(page)) {
1661                 ret = SWAP_SUCCESS;
1662                 if (rp.lazyfreed && !PageDirty(page))
1663                         ret = SWAP_LZFREE;
1664         }
1665         return ret;
1666 }
1667
1668 static int page_not_mapped(struct page *page)
1669 {
1670         return !page_mapped(page);
1671 };
1672
1673 /**
1674  * try_to_munlock - try to munlock a page
1675  * @page: the page to be munlocked
1676  *
1677  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1678  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1679  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1680  *
1681  * Return values are:
1682  *
1683  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1684  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1685  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1686  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1687  */
1688 int try_to_munlock(struct page *page)
1689 {
1690         int ret;
1691         struct rmap_private rp = {
1692                 .flags = TTU_MUNLOCK,
1693                 .lazyfreed = 0,
1694         };
1695
1696         struct rmap_walk_control rwc = {
1697                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1698                 .arg = &rp,
1699                 .done = page_not_mapped,
1700                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1701
1702         };
1703
1704         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1705
1706         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1707         return ret;
1708 }
1709
1710 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1711 {
1712         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1713
1714         anon_vma_free(anon_vma);
1715         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1716                 anon_vma_free(root);
1717 }
1718
1719 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1720                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1721 {
1722         struct anon_vma *anon_vma;
1723
1724         if (rwc->anon_lock)
1725                 return rwc->anon_lock(page);
1726
1727         /*
1728          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1729          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1730          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1731          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1732          */
1733         anon_vma = page_anon_vma(page);
1734         if (!anon_vma)
1735                 return NULL;
1736
1737         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1738         return anon_vma;
1739 }
1740
1741 /*
1742  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1743  * rmap method
1744  * @page: the page to be handled
1745  * @rwc: control variable according to each walk type
1746  *
1747  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1748  * contained in the anon_vma struct it points to.
1749  *
1750  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1751  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1752  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1753  * LOCKED.
1754  */
1755 static int rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
1756                 bool locked)
1757 {
1758         struct anon_vma *anon_vma;
1759         pgoff_t pgoff;
1760         struct anon_vma_chain *avc;
1761         int ret = SWAP_AGAIN;
1762
1763         if (locked) {
1764                 anon_vma = page_anon_vma(page);
1765                 /* anon_vma disappear under us? */
1766                 VM_BUG_ON_PAGE(!anon_vma, page);
1767         } else {
1768                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1769         }
1770         if (!anon_vma)
1771                 return ret;
1772
1773         pgoff = page_to_pgoff(page);
1774         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1775                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1776                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1777
1778                 cond_resched();
1779
1780                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1781                         continue;
1782
1783                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1784                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1785                         break;
1786                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1787                         break;
1788         }
1789
1790         if (!locked)
1791                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1792         return ret;
1793 }
1794
1795 /*
1796  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1797  * @page: the page to be handled
1798  * @rwc: control variable according to each walk type
1799  *
1800  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1801  * contained in the address_space struct it points to.
1802  *
1803  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1804  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1805  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1806  * LOCKED.
1807  */
1808 static int rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
1809                 bool locked)
1810 {
1811         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
1812         pgoff_t pgoff;
1813         struct vm_area_struct *vma;
1814         int ret = SWAP_AGAIN;
1815
1816         /*
1817          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1818          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1819          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1820          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
1821          */
1822         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1823
1824         if (!mapping)
1825                 return ret;
1826
1827         pgoff = page_to_pgoff(page);
1828         if (!locked)
1829                 i_mmap_lock_read(mapping);
1830         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1831                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1832
1833                 cond_resched();
1834
1835                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1836                         continue;
1837
1838                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1839                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1840                         goto done;
1841                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1842                         goto done;
1843         }
1844
1845 done:
1846         if (!locked)
1847                 i_mmap_unlock_read(mapping);
1848         return ret;
1849 }
1850
1851 int rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1852 {
1853         if (unlikely(PageKsm(page)))
1854                 return rmap_walk_ksm(page, rwc);
1855         else if (PageAnon(page))
1856                 return rmap_walk_anon(page, rwc, false);
1857         else
1858                 return rmap_walk_file(page, rwc, false);
1859 }
1860
1861 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
1862 int rmap_walk_locked(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1863 {
1864         /* no ksm support for now */
1865         VM_BUG_ON_PAGE(PageKsm(page), page);
1866         if (PageAnon(page))
1867                 return rmap_walk_anon(page, rwc, true);
1868         else
1869                 return rmap_walk_file(page, rwc, true);
1870 }
1871
1872 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1873 /*
1874  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1875  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1876  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1877  */
1878 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1879         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1880 {
1881         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1882
1883         BUG_ON(!anon_vma);
1884
1885         if (PageAnon(page))
1886                 return;
1887         if (!exclusive)
1888                 anon_vma = anon_vma->root;
1889
1890         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1891         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1892         page->index = linear_page_index(vma, address);
1893 }
1894
1895 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1896                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1897 {
1898         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1899         int first;
1900
1901         BUG_ON(!PageLocked(page));
1902         BUG_ON(!anon_vma);
1903         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1904         first = atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page));
1905         if (first)
1906                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1907 }
1908
1909 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1910                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1911 {
1912         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1913         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1914         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1915 }
1916 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */