Revert "netfilter: xt_qtaguid: Allow tracking loopback"
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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  *   inode->i_alloc_sem (vmtruncate_range)
25  *   mm->mmap_sem
26  *     page->flags PG_locked (lock_page)
27  *       mapping->i_mmap_mutex
28  *         anon_vma->mutex
29  *           mm->page_table_lock or pte_lock
30  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
31  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
32  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
33  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
34  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *               inode_wb_list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
36  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
37  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
38  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
39  *                           within inode_wb_list_lock in __sync_single_inode)
40  *
41  * anon_vma->mutex,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
42  *   ->tasklist_lock
43  *     pte map lock
44  */
45
46 #include <linux/mm.h>
47 #include <linux/pagemap.h>
48 #include <linux/swap.h>
49 #include <linux/swapops.h>
50 #include <linux/slab.h>
51 #include <linux/init.h>
52 #include <linux/ksm.h>
53 #include <linux/rmap.h>
54 #include <linux/rcupdate.h>
55 #include <linux/module.h>
56 #include <linux/memcontrol.h>
57 #include <linux/mmu_notifier.h>
58 #include <linux/migrate.h>
59 #include <linux/hugetlb.h>
60 #include <linux/backing-dev.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63
64 #include "internal.h"
65
66 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
67 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
68
69 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
70 {
71         struct anon_vma *anon_vma;
72
73         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
74         if (anon_vma) {
75                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
76                 /*
77                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
78                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
79                  */
80                 anon_vma->root = anon_vma;
81         }
82
83         return anon_vma;
84 }
85
86 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
87 {
88         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
89
90         /*
91          * Synchronize against page_lock_anon_vma() such that
92          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
93          * freed.
94          *
95          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
96          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
97          * mutex_trylock() from page_lock_anon_vma(). This orders:
98          *
99          * page_lock_anon_vma()         VS      put_anon_vma()
100          *   mutex_trylock()                      atomic_dec_and_test()
101          *   LOCK                                 MB
102          *   atomic_read()                        mutex_is_locked()
103          *
104          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
105          * happen _before_ what follows.
106          */
107         if (mutex_is_locked(&anon_vma->root->mutex)) {
108                 anon_vma_lock(anon_vma);
109                 anon_vma_unlock(anon_vma);
110         }
111
112         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
113 }
114
115 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
116 {
117         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
118 }
119
120 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
121 {
122         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
123 }
124
125 /**
126  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
127  * @vma: the memory region in question
128  *
129  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
130  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
131  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
132  *
133  * The common case will be that we already have one, but if
134  * not we either need to find an adjacent mapping that we
135  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
136  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
137  * allocate a new one.
138  *
139  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
140  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma()
141  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
142  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
143  * anon_vma isn't actually destroyed).
144  *
145  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
146  * for the new allocation. At the same time, we do not want
147  * to do any locking for the common case of already having
148  * an anon_vma.
149  *
150  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
151  */
152 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
153 {
154         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
155         struct anon_vma_chain *avc;
156
157         might_sleep();
158         if (unlikely(!anon_vma)) {
159                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
160                 struct anon_vma *allocated;
161
162                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
163                 if (!avc)
164                         goto out_enomem;
165
166                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
167                 allocated = NULL;
168                 if (!anon_vma) {
169                         anon_vma = anon_vma_alloc();
170                         if (unlikely(!anon_vma))
171                                 goto out_enomem_free_avc;
172                         allocated = anon_vma;
173                 }
174
175                 anon_vma_lock(anon_vma);
176                 /* page_table_lock to protect against threads */
177                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
178                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
179                         vma->anon_vma = anon_vma;
180                         avc->anon_vma = anon_vma;
181                         avc->vma = vma;
182                         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
183                         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
184                         allocated = NULL;
185                         avc = NULL;
186                 }
187                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
188                 anon_vma_unlock(anon_vma);
189
190                 if (unlikely(allocated))
191                         put_anon_vma(allocated);
192                 if (unlikely(avc))
193                         anon_vma_chain_free(avc);
194         }
195         return 0;
196
197  out_enomem_free_avc:
198         anon_vma_chain_free(avc);
199  out_enomem:
200         return -ENOMEM;
201 }
202
203 /*
204  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
205  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
206  * have the same vma.
207  *
208  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
209  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
210  */
211 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
212 {
213         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
214         if (new_root != root) {
215                 if (WARN_ON_ONCE(root))
216                         mutex_unlock(&root->mutex);
217                 root = new_root;
218                 mutex_lock(&root->mutex);
219         }
220         return root;
221 }
222
223 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
224 {
225         if (root)
226                 mutex_unlock(&root->mutex);
227 }
228
229 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
230                                 struct anon_vma_chain *avc,
231                                 struct anon_vma *anon_vma)
232 {
233         avc->vma = vma;
234         avc->anon_vma = anon_vma;
235         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
236
237         /*
238          * It's critical to add new vmas to the tail of the anon_vma,
239          * see comment in huge_memory.c:__split_huge_page().
240          */
241         list_add_tail(&avc->same_anon_vma, &anon_vma->head);
242 }
243
244 /*
245  * Attach the anon_vmas from src to dst.
246  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
247  */
248 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
249 {
250         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
251         struct anon_vma *root = NULL;
252
253         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
254                 struct anon_vma *anon_vma;
255
256                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
257                 if (unlikely(!avc)) {
258                         unlock_anon_vma_root(root);
259                         root = NULL;
260                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
261                         if (!avc)
262                                 goto enomem_failure;
263                 }
264                 anon_vma = pavc->anon_vma;
265                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
266                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
267         }
268         unlock_anon_vma_root(root);
269         return 0;
270
271  enomem_failure:
272         unlink_anon_vmas(dst);
273         return -ENOMEM;
274 }
275
276 /*
277  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
278  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
279  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
280  */
281 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
282 {
283         struct anon_vma_chain *avc;
284         struct anon_vma *anon_vma;
285
286         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
287         if (!pvma->anon_vma)
288                 return 0;
289
290         /*
291          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
292          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
293          */
294         if (anon_vma_clone(vma, pvma))
295                 return -ENOMEM;
296
297         /* Then add our own anon_vma. */
298         anon_vma = anon_vma_alloc();
299         if (!anon_vma)
300                 goto out_error;
301         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
302         if (!avc)
303                 goto out_error_free_anon_vma;
304
305         /*
306          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
307          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
308          */
309         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
310         /*
311          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
312          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
313          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
314          */
315         get_anon_vma(anon_vma->root);
316         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
317         vma->anon_vma = anon_vma;
318         anon_vma_lock(anon_vma);
319         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
320         anon_vma_unlock(anon_vma);
321
322         return 0;
323
324  out_error_free_anon_vma:
325         put_anon_vma(anon_vma);
326  out_error:
327         unlink_anon_vmas(vma);
328         return -ENOMEM;
329 }
330
331 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
332 {
333         struct anon_vma_chain *avc, *next;
334         struct anon_vma *root = NULL;
335
336         /*
337          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
338          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
339          */
340         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
341                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
342
343                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
344                 list_del(&avc->same_anon_vma);
345
346                 /*
347                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
348                  * to free them outside the lock.
349                  */
350                 if (list_empty(&anon_vma->head))
351                         continue;
352
353                 list_del(&avc->same_vma);
354                 anon_vma_chain_free(avc);
355         }
356         unlock_anon_vma_root(root);
357
358         /*
359          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
360          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
361          * needing to acquire the anon_vma->root->mutex.
362          */
363         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
364                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
365
366                 put_anon_vma(anon_vma);
367
368                 list_del(&avc->same_vma);
369                 anon_vma_chain_free(avc);
370         }
371 }
372
373 static void anon_vma_ctor(void *data)
374 {
375         struct anon_vma *anon_vma = data;
376
377         mutex_init(&anon_vma->mutex);
378         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
379         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
380 }
381
382 void __init anon_vma_init(void)
383 {
384         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
385                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
386         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
387 }
388
389 /*
390  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
391  *
392  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
393  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
394  * have been relevant to this page.
395  *
396  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
397  * returned may already be freed (and even reused).
398  *
399  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
400  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
401  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
402  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
403  *
404  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
405  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
406  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
407  *
408  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
409  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
410  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
411  */
412 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
413 {
414         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
415         unsigned long anon_mapping;
416
417         rcu_read_lock();
418         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
419         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
420                 goto out;
421         if (!page_mapped(page))
422                 goto out;
423
424         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
425         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
426                 anon_vma = NULL;
427                 goto out;
428         }
429
430         /*
431          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
432          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
433          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
434          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
435          * above cannot corrupt).
436          */
437         if (!page_mapped(page)) {
438                 put_anon_vma(anon_vma);
439                 anon_vma = NULL;
440         }
441 out:
442         rcu_read_unlock();
443
444         return anon_vma;
445 }
446
447 /*
448  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
449  *
450  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
451  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
452  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
453  */
454 struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
455 {
456         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
457         struct anon_vma *root_anon_vma;
458         unsigned long anon_mapping;
459
460         rcu_read_lock();
461         anon_mapping = (unsigned long) ACCESS_ONCE(page->mapping);
462         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
463                 goto out;
464         if (!page_mapped(page))
465                 goto out;
466
467         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
468         root_anon_vma = ACCESS_ONCE(anon_vma->root);
469         if (mutex_trylock(&root_anon_vma->mutex)) {
470                 /*
471                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
472                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
473                  * not go away, see anon_vma_free().
474                  */
475                 if (!page_mapped(page)) {
476                         mutex_unlock(&root_anon_vma->mutex);
477                         anon_vma = NULL;
478                 }
479                 goto out;
480         }
481
482         /* trylock failed, we got to sleep */
483         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
484                 anon_vma = NULL;
485                 goto out;
486         }
487
488         if (!page_mapped(page)) {
489                 put_anon_vma(anon_vma);
490                 anon_vma = NULL;
491                 goto out;
492         }
493
494         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
495         rcu_read_unlock();
496         anon_vma_lock(anon_vma);
497
498         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
499                 /*
500                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
501                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
502                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock() recursion.
503                  */
504                 anon_vma_unlock(anon_vma);
505                 __put_anon_vma(anon_vma);
506                 anon_vma = NULL;
507         }
508
509         return anon_vma;
510
511 out:
512         rcu_read_unlock();
513         return anon_vma;
514 }
515
516 void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
517 {
518         anon_vma_unlock(anon_vma);
519 }
520
521 /*
522  * At what user virtual address is page expected in @vma?
523  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
524  * within the range mapped the @vma.
525  */
526 inline unsigned long
527 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
528 {
529         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
530         unsigned long address;
531
532         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
533                 pgoff = page->index << huge_page_order(page_hstate(page));
534         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
535         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
536                 /* page should be within @vma mapping range */
537                 return -EFAULT;
538         }
539         return address;
540 }
541
542 /*
543  * At what user virtual address is page expected in vma?
544  * Caller should check the page is actually part of the vma.
545  */
546 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
547 {
548         if (PageAnon(page)) {
549                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
550                 /*
551                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
552                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
553                  */
554                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
555                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
556                         return -EFAULT;
557         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
558                 if (!vma->vm_file ||
559                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
560                         return -EFAULT;
561         } else
562                 return -EFAULT;
563         return vma_address(page, vma);
564 }
565
566 /*
567  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
568  *
569  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
570  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
571  * highly shared pages).
572  *
573  * On success returns with pte mapped and locked.
574  */
575 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
576                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
577 {
578         pgd_t *pgd;
579         pud_t *pud;
580         pmd_t *pmd;
581         pte_t *pte;
582         spinlock_t *ptl;
583
584         if (unlikely(PageHuge(page))) {
585                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
586                 ptl = &mm->page_table_lock;
587                 goto check;
588         }
589
590         pgd = pgd_offset(mm, address);
591         if (!pgd_present(*pgd))
592                 return NULL;
593
594         pud = pud_offset(pgd, address);
595         if (!pud_present(*pud))
596                 return NULL;
597
598         pmd = pmd_offset(pud, address);
599         if (!pmd_present(*pmd))
600                 return NULL;
601         if (pmd_trans_huge(*pmd))
602                 return NULL;
603
604         pte = pte_offset_map(pmd, address);
605         /* Make a quick check before getting the lock */
606         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
607                 pte_unmap(pte);
608                 return NULL;
609         }
610
611         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
612 check:
613         spin_lock(ptl);
614         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
615                 *ptlp = ptl;
616                 return pte;
617         }
618         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
619         return NULL;
620 }
621
622 /**
623  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
624  * @page: the page to test
625  * @vma: the VMA to test
626  *
627  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
628  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
629  * valid for normal file or anonymous VMAs.
630  */
631 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
632 {
633         unsigned long address;
634         pte_t *pte;
635         spinlock_t *ptl;
636
637         address = vma_address(page, vma);
638         if (address == -EFAULT)         /* out of vma range */
639                 return 0;
640         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
641         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
642                 return 0;
643         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
644
645         return 1;
646 }
647
648 /*
649  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
650  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
651  */
652 int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
653                         unsigned long address, unsigned int *mapcount,
654                         unsigned long *vm_flags)
655 {
656         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
657         int referenced = 0;
658
659         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
660                 pmd_t *pmd;
661
662                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
663                 /*
664                  * rmap might return false positives; we must filter
665                  * these out using page_check_address_pmd().
666                  */
667                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
668                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG);
669                 if (!pmd) {
670                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
671                         goto out;
672                 }
673
674                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
675                         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
676                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
677                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
678                         goto out;
679                 }
680
681                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
682                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
683                         referenced++;
684                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
685         } else {
686                 pte_t *pte;
687                 spinlock_t *ptl;
688
689                 /*
690                  * rmap might return false positives; we must filter
691                  * these out using page_check_address().
692                  */
693                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
694                 if (!pte)
695                         goto out;
696
697                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
698                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
699                         *mapcount = 0;  /* break early from loop */
700                         *vm_flags |= VM_LOCKED;
701                         goto out;
702                 }
703
704                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
705                         /*
706                          * Don't treat a reference through a sequentially read
707                          * mapping as such.  If the page has been used in
708                          * another mapping, we will catch it; if this other
709                          * mapping is already gone, the unmap path will have
710                          * set PG_referenced or activated the page.
711                          */
712                         if (likely(!VM_SequentialReadHint(vma)))
713                                 referenced++;
714                 }
715                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
716         }
717
718         /* Pretend the page is referenced if the task has the
719            swap token and is in the middle of a page fault. */
720         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
721                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
722                 referenced++;
723
724         (*mapcount)--;
725
726         if (referenced)
727                 *vm_flags |= vma->vm_flags;
728 out:
729         return referenced;
730 }
731
732 static int page_referenced_anon(struct page *page,
733                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
734                                 unsigned long *vm_flags)
735 {
736         unsigned int mapcount;
737         struct anon_vma *anon_vma;
738         struct anon_vma_chain *avc;
739         int referenced = 0;
740
741         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
742         if (!anon_vma)
743                 return referenced;
744
745         mapcount = page_mapcount(page);
746         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
747                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
748                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
749                 if (address == -EFAULT)
750                         continue;
751                 /*
752                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
753                  * counting on behalf of references from different
754                  * cgroups
755                  */
756                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
757                         continue;
758                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
759                                                   &mapcount, vm_flags);
760                 if (!mapcount)
761                         break;
762         }
763
764         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
765         return referenced;
766 }
767
768 /**
769  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
770  * @page: the page we're checking references on.
771  * @mem_cont: target memory controller
772  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
773  *
774  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
775  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
776  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
777  * of references it found.
778  *
779  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
780  */
781 static int page_referenced_file(struct page *page,
782                                 struct mem_cgroup *mem_cont,
783                                 unsigned long *vm_flags)
784 {
785         unsigned int mapcount;
786         struct address_space *mapping = page->mapping;
787         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
788         struct vm_area_struct *vma;
789         struct prio_tree_iter iter;
790         int referenced = 0;
791
792         /*
793          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
794          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
795          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
796          */
797         BUG_ON(PageAnon(page));
798
799         /*
800          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
801          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
802          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
803          * so we can safely take mapping->i_mmap_mutex.
804          */
805         BUG_ON(!PageLocked(page));
806
807         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
808
809         /*
810          * i_mmap_mutex does not stabilize mapcount at all, but mapcount
811          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
812          */
813         mapcount = page_mapcount(page);
814
815         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
816                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
817                 if (address == -EFAULT)
818                         continue;
819                 /*
820                  * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
821                  * counting on behalf of references from different
822                  * cgroups
823                  */
824                 if (mem_cont && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, mem_cont))
825                         continue;
826                 referenced += page_referenced_one(page, vma, address,
827                                                   &mapcount, vm_flags);
828                 if (!mapcount)
829                         break;
830         }
831
832         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
833         return referenced;
834 }
835
836 /**
837  * page_referenced - test if the page was referenced
838  * @page: the page to test
839  * @is_locked: caller holds lock on the page
840  * @mem_cont: target memory controller
841  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
842  *
843  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
844  * returns the number of ptes which referenced the page.
845  */
846 int page_referenced(struct page *page,
847                     int is_locked,
848                     struct mem_cgroup *mem_cont,
849                     unsigned long *vm_flags)
850 {
851         int referenced = 0;
852         int we_locked = 0;
853
854         *vm_flags = 0;
855         if (page_mapped(page) && page_rmapping(page)) {
856                 if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
857                         we_locked = trylock_page(page);
858                         if (!we_locked) {
859                                 referenced++;
860                                 goto out;
861                         }
862                 }
863                 if (unlikely(PageKsm(page)))
864                         referenced += page_referenced_ksm(page, mem_cont,
865                                                                 vm_flags);
866                 else if (PageAnon(page))
867                         referenced += page_referenced_anon(page, mem_cont,
868                                                                 vm_flags);
869                 else if (page->mapping)
870                         referenced += page_referenced_file(page, mem_cont,
871                                                                 vm_flags);
872                 if (we_locked)
873                         unlock_page(page);
874         }
875 out:
876         if (page_test_and_clear_young(page_to_pfn(page)))
877                 referenced++;
878
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_notify(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 out:
907         return ret;
908 }
909
910 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
911 {
912         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
913         struct vm_area_struct *vma;
914         struct prio_tree_iter iter;
915         int ret = 0;
916
917         BUG_ON(PageAnon(page));
918
919         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
920         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
921                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED) {
922                         unsigned long address = vma_address(page, vma);
923                         if (address == -EFAULT)
924                                 continue;
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, NR_ANON_PAGES);
1058                 else
1059                         __inc_zone_page_state(page,
1060                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
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_PAGES);
1091         else
1092                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1093         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1094         if (page_evictable(page, vma))
1095                 lru_cache_add_lru(page, LRU_ACTIVE_ANON);
1096         else
1097                 add_page_to_unevictable_list(page);
1098 }
1099
1100 /**
1101  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1102  * @page: the page to add the mapping to
1103  *
1104  * The caller needs to hold the pte lock.
1105  */
1106 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1107 {
1108         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1109                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1110                 mem_cgroup_inc_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1111         }
1112 }
1113
1114 /**
1115  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1116  * @page: page to remove mapping from
1117  *
1118  * The caller needs to hold the pte lock.
1119  */
1120 void page_remove_rmap(struct page *page)
1121 {
1122         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
1123
1124         /* page still mapped by someone else? */
1125         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1126                 return;
1127
1128         /*
1129          * Now that the last pte has gone, s390 must transfer dirty
1130          * flag from storage key to struct page.  We can usually skip
1131          * this if the page is anon, so about to be freed; but perhaps
1132          * not if it's in swapcache - there might be another pte slot
1133          * containing the swap entry, but page not yet written to swap.
1134          *
1135          * And we can skip it on file pages, so long as the filesystem
1136          * participates in dirty tracking; but need to catch shm and tmpfs
1137          * and ramfs pages which have been modified since creation by read
1138          * fault.
1139          *
1140          * Note that mapping must be decided above, before decrementing
1141          * mapcount (which luckily provides a barrier): once page is unmapped,
1142          * it could be truncated and page->mapping reset to NULL at any moment.
1143          * Note also that we are relying on page_mapping(page) to set mapping
1144          * to &swapper_space when PageSwapCache(page).
1145          */
1146         if (mapping && !mapping_cap_account_dirty(mapping) &&
1147             page_test_and_clear_dirty(page_to_pfn(page), 1))
1148                 set_page_dirty(page);
1149         /*
1150          * Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES nor NR_FILE_MAPPED
1151          * and not charged by memcg for now.
1152          */
1153         if (unlikely(PageHuge(page)))
1154                 return;
1155         if (PageAnon(page)) {
1156                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
1157                 if (!PageTransHuge(page))
1158                         __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
1159                 else
1160                         __dec_zone_page_state(page,
1161                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1162         } else {
1163                 __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1164                 mem_cgroup_dec_page_stat(page, MEMCG_NR_FILE_MAPPED);
1165         }
1166         /*
1167          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1168          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1169          * which increments mapcount after us but sets mapping
1170          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1171          * and remember that it's only reliable while mapped.
1172          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1173          * faster for those pages still in swapcache.
1174          */
1175 }
1176
1177 /*
1178  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
1179  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
1180  */
1181 int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1182                      unsigned long address, enum ttu_flags flags)
1183 {
1184         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1185         pte_t *pte;
1186         pte_t pteval;
1187         spinlock_t *ptl;
1188         int ret = SWAP_AGAIN;
1189
1190         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1191         if (!pte)
1192                 goto out;
1193
1194         /*
1195          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1196          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1197          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1198          */
1199         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1200                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1201                         goto out_mlock;
1202
1203                 if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1204                         goto out_unmap;
1205         }
1206         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1207                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1208                         ret = SWAP_FAIL;
1209                         goto out_unmap;
1210                 }
1211         }
1212
1213         /* Nuke the page table entry. */
1214         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1215         pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1216
1217         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1218         if (pte_dirty(pteval))
1219                 set_page_dirty(page);
1220
1221         /* Update high watermark before we lower rss */
1222         update_hiwater_rss(mm);
1223
1224         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1225                 if (PageAnon(page))
1226                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1227                 else
1228                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1229                 set_pte_at(mm, address, pte,
1230                                 swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1231         } else if (PageAnon(page)) {
1232                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1233
1234                 if (PageSwapCache(page)) {
1235                         /*
1236                          * Store the swap location in the pte.
1237                          * See handle_pte_fault() ...
1238                          */
1239                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1240                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1241                                 ret = SWAP_FAIL;
1242                                 goto out_unmap;
1243                         }
1244                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1245                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1246                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1247                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1248                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1249                         }
1250                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1251                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1252                 } else if (PAGE_MIGRATION) {
1253                         /*
1254                          * Store the pfn of the page in a special migration
1255                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1256                          * pte is removed and then restart fault handling.
1257                          */
1258                         BUG_ON(TTU_ACTION(flags) != TTU_MIGRATION);
1259                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1260                 }
1261                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1262                 BUG_ON(pte_file(*pte));
1263         } else if (PAGE_MIGRATION && (TTU_ACTION(flags) == TTU_MIGRATION)) {
1264                 /* Establish migration entry for a file page */
1265                 swp_entry_t entry;
1266                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1267                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1268         } else
1269                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1270
1271         page_remove_rmap(page);
1272         page_cache_release(page);
1273
1274 out_unmap:
1275         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1276 out:
1277         return ret;
1278
1279 out_mlock:
1280         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1281
1282
1283         /*
1284          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1285          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1286          * we now hold anon_vma->mutex or mapping->i_mmap_mutex.
1287          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1288          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1289          * page is actually mlocked.
1290          */
1291         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1292                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1293                         mlock_vma_page(page);
1294                         ret = SWAP_MLOCK;
1295                 }
1296                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1297         }
1298         return ret;
1299 }
1300
1301 /*
1302  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
1303  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
1304  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
1305  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
1306  *
1307  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
1308  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
1309  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
1310  * around the vma's virtual address space.
1311  *
1312  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
1313  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
1314  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
1315  *
1316  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
1317  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
1318  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
1319  *
1320  * Mlocked pages:  check VM_LOCKED under mmap_sem held for read, if we can
1321  * acquire it without blocking.  If vma locked, mlock the pages in the cluster,
1322  * rather than unmapping them.  If we encounter the "check_page" that vmscan is
1323  * trying to unmap, return SWAP_MLOCK, else default SWAP_AGAIN.
1324  */
1325 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
1326 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
1327
1328 static int try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor, unsigned int *mapcount,
1329                 struct vm_area_struct *vma, struct page *check_page)
1330 {
1331         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1332         pgd_t *pgd;
1333         pud_t *pud;
1334         pmd_t *pmd;
1335         pte_t *pte;
1336         pte_t pteval;
1337         spinlock_t *ptl;
1338         struct page *page;
1339         unsigned long address;
1340         unsigned long end;
1341         int ret = SWAP_AGAIN;
1342         int locked_vma = 0;
1343
1344         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
1345         end = address + CLUSTER_SIZE;
1346         if (address < vma->vm_start)
1347                 address = vma->vm_start;
1348         if (end > vma->vm_end)
1349                 end = vma->vm_end;
1350
1351         pgd = pgd_offset(mm, address);
1352         if (!pgd_present(*pgd))
1353                 return ret;
1354
1355         pud = pud_offset(pgd, address);
1356         if (!pud_present(*pud))
1357                 return ret;
1358
1359         pmd = pmd_offset(pud, address);
1360         if (!pmd_present(*pmd))
1361                 return ret;
1362
1363         /*
1364          * If we can acquire the mmap_sem for read, and vma is VM_LOCKED,
1365          * keep the sem while scanning the cluster for mlocking pages.
1366          */
1367         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1368                 locked_vma = (vma->vm_flags & VM_LOCKED);
1369                 if (!locked_vma)
1370                         up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem); /* don't need it */
1371         }
1372
1373         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
1374
1375         /* Update high watermark before we lower rss */
1376         update_hiwater_rss(mm);
1377
1378         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
1379                 if (!pte_present(*pte))
1380                         continue;
1381                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
1382                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
1383
1384                 if (locked_vma) {
1385                         mlock_vma_page(page);   /* no-op if already mlocked */
1386                         if (page == check_page)
1387                                 ret = SWAP_MLOCK;
1388                         continue;       /* don't unmap */
1389                 }
1390
1391                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte))
1392                         continue;
1393
1394                 /* Nuke the page table entry. */
1395                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
1396                 pteval = ptep_clear_flush_notify(vma, address, pte);
1397
1398                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
1399                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
1400                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
1401
1402                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1403                 if (pte_dirty(pteval))
1404                         set_page_dirty(page);
1405
1406                 page_remove_rmap(page);
1407                 page_cache_release(page);
1408                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1409                 (*mapcount)--;
1410         }
1411         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
1412         if (locked_vma)
1413                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1414         return ret;
1415 }
1416
1417 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1418 {
1419         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1420
1421         if (!maybe_stack)
1422                 return false;
1423
1424         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1425                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1426                 return true;
1427
1428         return false;
1429 }
1430
1431 /**
1432  * try_to_unmap_anon - unmap or unlock anonymous page using the object-based
1433  * rmap method
1434  * @page: the page to unmap/unlock
1435  * @flags: action and flags
1436  *
1437  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1438  * contained in the anon_vma struct it points to.
1439  *
1440  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1441  * anonymous pages.
1442  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1443  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1444  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1445  * 'LOCKED.
1446  */
1447 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1448 {
1449         struct anon_vma *anon_vma;
1450         struct anon_vma_chain *avc;
1451         int ret = SWAP_AGAIN;
1452
1453         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
1454         if (!anon_vma)
1455                 return ret;
1456
1457         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1458                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1459                 unsigned long address;
1460
1461                 /*
1462                  * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1463                  * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1464                  * page tables leading to a race where migration cannot
1465                  * find the migration ptes. Rather than increasing the
1466                  * locking requirements of exec(), migration skips
1467                  * temporary VMAs until after exec() completes.
1468                  */
1469                 if (PAGE_MIGRATION && (flags & TTU_MIGRATION) &&
1470                                 is_vma_temporary_stack(vma))
1471                         continue;
1472
1473                 address = vma_address(page, vma);
1474                 if (address == -EFAULT)
1475                         continue;
1476                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1477                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1478                         break;
1479         }
1480
1481         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
1482         return ret;
1483 }
1484
1485 /**
1486  * try_to_unmap_file - unmap/unlock file page using the object-based rmap method
1487  * @page: the page to unmap/unlock
1488  * @flags: action and flags
1489  *
1490  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1491  * contained in the address_space struct it points to.
1492  *
1493  * This function is only called from try_to_unmap/try_to_munlock for
1494  * object-based pages.
1495  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1496  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1497  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1498  * 'LOCKED.
1499  */
1500 static int try_to_unmap_file(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1501 {
1502         struct address_space *mapping = page->mapping;
1503         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1504         struct vm_area_struct *vma;
1505         struct prio_tree_iter iter;
1506         int ret = SWAP_AGAIN;
1507         unsigned long cursor;
1508         unsigned long max_nl_cursor = 0;
1509         unsigned long max_nl_size = 0;
1510         unsigned int mapcount;
1511
1512         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1513         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1514                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1515                 if (address == -EFAULT)
1516                         continue;
1517                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, address, flags);
1518                 if (ret != SWAP_AGAIN || !page_mapped(page))
1519                         goto out;
1520         }
1521
1522         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
1523                 goto out;
1524
1525         /*
1526          * We don't bother to try to find the munlocked page in nonlinears.
1527          * It's costly. Instead, later, page reclaim logic may call
1528          * try_to_unmap(TTU_MUNLOCK) and recover PG_mlocked lazily.
1529          */
1530         if (TTU_ACTION(flags) == TTU_MUNLOCK)
1531                 goto out;
1532
1533         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1534                                                 shared.vm_set.list) {
1535                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1536                 if (cursor > max_nl_cursor)
1537                         max_nl_cursor = cursor;
1538                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
1539                 if (cursor > max_nl_size)
1540                         max_nl_size = cursor;
1541         }
1542
1543         if (max_nl_size == 0) { /* all nonlinears locked or reserved ? */
1544                 ret = SWAP_FAIL;
1545                 goto out;
1546         }
1547
1548         /*
1549          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
1550          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
1551          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
1552          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
1553          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
1554          */
1555         mapcount = page_mapcount(page);
1556         if (!mapcount)
1557                 goto out;
1558         cond_resched();
1559
1560         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
1561         if (max_nl_cursor == 0)
1562                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
1563
1564         do {
1565                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
1566                                                 shared.vm_set.list) {
1567                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
1568                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
1569                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
1570                                 if (try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount,
1571                                                 vma, page) == SWAP_MLOCK)
1572                                         ret = SWAP_MLOCK;
1573                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
1574                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
1575                                 if ((int)mapcount <= 0)
1576                                         goto out;
1577                         }
1578                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
1579                 }
1580                 cond_resched();
1581                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
1582         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
1583
1584         /*
1585          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
1586          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
1587          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
1588          */
1589         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
1590                 vma->vm_private_data = NULL;
1591 out:
1592         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1593         return ret;
1594 }
1595
1596 /**
1597  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1598  * @page: the page to get unmapped
1599  * @flags: action and flags
1600  *
1601  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1602  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1603  * Return values are:
1604  *
1605  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1606  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1607  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1608  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1609  */
1610 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1611 {
1612         int ret;
1613
1614         BUG_ON(!PageLocked(page));
1615         VM_BUG_ON(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page));
1616
1617         if (unlikely(PageKsm(page)))
1618                 ret = try_to_unmap_ksm(page, flags);
1619         else if (PageAnon(page))
1620                 ret = try_to_unmap_anon(page, flags);
1621         else
1622                 ret = try_to_unmap_file(page, flags);
1623         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1624                 ret = SWAP_SUCCESS;
1625         return ret;
1626 }
1627
1628 /**
1629  * try_to_munlock - try to munlock a page
1630  * @page: the page to be munlocked
1631  *
1632  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1633  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1634  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1635  *
1636  * Return values are:
1637  *
1638  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1639  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1640  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1641  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1642  */
1643 int try_to_munlock(struct page *page)
1644 {
1645         VM_BUG_ON(!PageLocked(page) || PageLRU(page));
1646
1647         if (unlikely(PageKsm(page)))
1648                 return try_to_unmap_ksm(page, TTU_MUNLOCK);
1649         else if (PageAnon(page))
1650                 return try_to_unmap_anon(page, TTU_MUNLOCK);
1651         else
1652                 return try_to_unmap_file(page, TTU_MUNLOCK);
1653 }
1654
1655 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1656 {
1657         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1658
1659         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1660                 anon_vma_free(root);
1661
1662         anon_vma_free(anon_vma);
1663 }
1664
1665 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1666 /*
1667  * rmap_walk() and its helpers rmap_walk_anon() and rmap_walk_file():
1668  * Called by migrate.c to remove migration ptes, but might be used more later.
1669  */
1670 static int rmap_walk_anon(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1671                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1672 {
1673         struct anon_vma *anon_vma;
1674         struct anon_vma_chain *avc;
1675         int ret = SWAP_AGAIN;
1676
1677         /*
1678          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma()
1679          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1680          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1681          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1682          */
1683         anon_vma = page_anon_vma(page);
1684         if (!anon_vma)
1685                 return ret;
1686         anon_vma_lock(anon_vma);
1687         list_for_each_entry(avc, &anon_vma->head, same_anon_vma) {
1688                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1689                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1690                 if (address == -EFAULT)
1691                         continue;
1692                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1693                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1694                         break;
1695         }
1696         anon_vma_unlock(anon_vma);
1697         return ret;
1698 }
1699
1700 static int rmap_walk_file(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1701                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1702 {
1703         struct address_space *mapping = page->mapping;
1704         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1705         struct vm_area_struct *vma;
1706         struct prio_tree_iter iter;
1707         int ret = SWAP_AGAIN;
1708
1709         if (!mapping)
1710                 return ret;
1711         mutex_lock(&mapping->i_mmap_mutex);
1712         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1713                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1714                 if (address == -EFAULT)
1715                         continue;
1716                 ret = rmap_one(page, vma, address, arg);
1717                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1718                         break;
1719         }
1720         /*
1721          * No nonlinear handling: being always shared, nonlinear vmas
1722          * never contain migration ptes.  Decide what to do about this
1723          * limitation to linear when we need rmap_walk() on nonlinear.
1724          */
1725         mutex_unlock(&mapping->i_mmap_mutex);
1726         return ret;
1727 }
1728
1729 int rmap_walk(struct page *page, int (*rmap_one)(struct page *,
1730                 struct vm_area_struct *, unsigned long, void *), void *arg)
1731 {
1732         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
1733
1734         if (unlikely(PageKsm(page)))
1735                 return rmap_walk_ksm(page, rmap_one, arg);
1736         else if (PageAnon(page))
1737                 return rmap_walk_anon(page, rmap_one, arg);
1738         else
1739                 return rmap_walk_file(page, rmap_one, arg);
1740 }
1741 #endif /* CONFIG_MIGRATION */
1742
1743 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1744 /*
1745  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1746  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1747  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1748  */
1749 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1750         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1751 {
1752         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1753
1754         BUG_ON(!anon_vma);
1755
1756         if (PageAnon(page))
1757                 return;
1758         if (!exclusive)
1759                 anon_vma = anon_vma->root;
1760
1761         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1762         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1763         page->index = linear_page_index(vma, address);
1764 }
1765
1766 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1767                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1768 {
1769         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1770         int first;
1771
1772         BUG_ON(!PageLocked(page));
1773         BUG_ON(!anon_vma);
1774         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1775         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1776         if (first)
1777                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1778 }
1779
1780 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1781                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1782 {
1783         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1784         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1785         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1786 }
1787 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */