Merge tag 'upstream-4.2-rc1' of git://git.infradead.org/linux-ubifs
[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  *   mm->mmap_sem
25  *     page->flags PG_locked (lock_page)
26  *       mapping->i_mmap_rwsem
27  *         anon_vma->rwsem
28  *           mm->page_table_lock or pte_lock
29  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
30  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
31  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
32  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
33  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
34  *               bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
38  *                           within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
39  *
40  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
41  *   ->tasklist_lock
42  *     pte map lock
43  */
44
45 #include <linux/mm.h>
46 #include <linux/pagemap.h>
47 #include <linux/swap.h>
48 #include <linux/swapops.h>
49 #include <linux/slab.h>
50 #include <linux/init.h>
51 #include <linux/ksm.h>
52 #include <linux/rmap.h>
53 #include <linux/rcupdate.h>
54 #include <linux/export.h>
55 #include <linux/memcontrol.h>
56 #include <linux/mmu_notifier.h>
57 #include <linux/migrate.h>
58 #include <linux/hugetlb.h>
59 #include <linux/backing-dev.h>
60
61 #include <asm/tlbflush.h>
62
63 #include "internal.h"
64
65 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
66 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
67
68 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
69 {
70         struct anon_vma *anon_vma;
71
72         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
73         if (anon_vma) {
74                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
75                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
76                 anon_vma->parent = anon_vma;
77                 /*
78                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
79                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
80                  */
81                 anon_vma->root = anon_vma;
82         }
83
84         return anon_vma;
85 }
86
87 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
88 {
89         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
90
91         /*
92          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
93          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
94          * freed.
95          *
96          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
97          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
98          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
99          *
100          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
101          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
102          *   LOCK                                 MB
103          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
104          *
105          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
106          * happen _before_ what follows.
107          */
108         might_sleep();
109         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
110                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
111                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
112         }
113
114         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
115 }
116
117 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
118 {
119         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
120 }
121
122 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
123 {
124         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
125 }
126
127 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
128                                 struct anon_vma_chain *avc,
129                                 struct anon_vma *anon_vma)
130 {
131         avc->vma = vma;
132         avc->anon_vma = anon_vma;
133         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
134         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
135 }
136
137 /**
138  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
139  * @vma: the memory region in question
140  *
141  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
142  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
143  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
144  *
145  * The common case will be that we already have one, but if
146  * not we either need to find an adjacent mapping that we
147  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
148  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
149  * allocate a new one.
150  *
151  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
152  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
153  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
154  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
155  * anon_vma isn't actually destroyed).
156  *
157  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
158  * for the new allocation. At the same time, we do not want
159  * to do any locking for the common case of already having
160  * an anon_vma.
161  *
162  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
163  */
164 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
165 {
166         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
167         struct anon_vma_chain *avc;
168
169         might_sleep();
170         if (unlikely(!anon_vma)) {
171                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
172                 struct anon_vma *allocated;
173
174                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
175                 if (!avc)
176                         goto out_enomem;
177
178                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
179                 allocated = NULL;
180                 if (!anon_vma) {
181                         anon_vma = anon_vma_alloc();
182                         if (unlikely(!anon_vma))
183                                 goto out_enomem_free_avc;
184                         allocated = anon_vma;
185                 }
186
187                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
188                 /* page_table_lock to protect against threads */
189                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
190                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
191                         vma->anon_vma = anon_vma;
192                         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
193                         /* vma reference or self-parent link for new root */
194                         anon_vma->degree++;
195                         allocated = NULL;
196                         avc = NULL;
197                 }
198                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
199                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
200
201                 if (unlikely(allocated))
202                         put_anon_vma(allocated);
203                 if (unlikely(avc))
204                         anon_vma_chain_free(avc);
205         }
206         return 0;
207
208  out_enomem_free_avc:
209         anon_vma_chain_free(avc);
210  out_enomem:
211         return -ENOMEM;
212 }
213
214 /*
215  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
216  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
217  * have the same vma.
218  *
219  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
220  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
221  */
222 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
223 {
224         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
225         if (new_root != root) {
226                 if (WARN_ON_ONCE(root))
227                         up_write(&root->rwsem);
228                 root = new_root;
229                 down_write(&root->rwsem);
230         }
231         return root;
232 }
233
234 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
235 {
236         if (root)
237                 up_write(&root->rwsem);
238 }
239
240 /*
241  * Attach the anon_vmas from src to dst.
242  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
243  *
244  * If dst->anon_vma is NULL this function tries to find and reuse existing
245  * anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma. This prevents
246  * degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in case of
247  * constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more than one
248  * child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap walker has a
249  * good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it searches where
250  * page is mapped.
251  */
252 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
253 {
254         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
255         struct anon_vma *root = NULL;
256
257         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
258                 struct anon_vma *anon_vma;
259
260                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
261                 if (unlikely(!avc)) {
262                         unlock_anon_vma_root(root);
263                         root = NULL;
264                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
265                         if (!avc)
266                                 goto enomem_failure;
267                 }
268                 anon_vma = pavc->anon_vma;
269                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
270                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
271
272                 /*
273                  * Reuse existing anon_vma if its degree lower than two,
274                  * that means it has no vma and only one anon_vma child.
275                  *
276                  * Do not chose parent anon_vma, otherwise first child
277                  * will always reuse it. Root anon_vma is never reused:
278                  * it has self-parent reference and at least one child.
279                  */
280                 if (!dst->anon_vma && anon_vma != src->anon_vma &&
281                                 anon_vma->degree < 2)
282                         dst->anon_vma = anon_vma;
283         }
284         if (dst->anon_vma)
285                 dst->anon_vma->degree++;
286         unlock_anon_vma_root(root);
287         return 0;
288
289  enomem_failure:
290         /*
291          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its degree can be incorrectly
292          * decremented in unlink_anon_vmas().
293          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
294          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
295          */
296         dst->anon_vma = NULL;
297         unlink_anon_vmas(dst);
298         return -ENOMEM;
299 }
300
301 /*
302  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
303  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
304  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
305  */
306 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
307 {
308         struct anon_vma_chain *avc;
309         struct anon_vma *anon_vma;
310         int error;
311
312         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
313         if (!pvma->anon_vma)
314                 return 0;
315
316         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
317         vma->anon_vma = NULL;
318
319         /*
320          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
321          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
322          */
323         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
324         if (error)
325                 return error;
326
327         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
328         if (vma->anon_vma)
329                 return 0;
330
331         /* Then add our own anon_vma. */
332         anon_vma = anon_vma_alloc();
333         if (!anon_vma)
334                 goto out_error;
335         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
336         if (!avc)
337                 goto out_error_free_anon_vma;
338
339         /*
340          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
341          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
342          */
343         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
344         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
345         /*
346          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
347          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
348          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
349          */
350         get_anon_vma(anon_vma->root);
351         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
352         vma->anon_vma = anon_vma;
353         anon_vma_lock_write(anon_vma);
354         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
355         anon_vma->parent->degree++;
356         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
357
358         return 0;
359
360  out_error_free_anon_vma:
361         put_anon_vma(anon_vma);
362  out_error:
363         unlink_anon_vmas(vma);
364         return -ENOMEM;
365 }
366
367 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
368 {
369         struct anon_vma_chain *avc, *next;
370         struct anon_vma *root = NULL;
371
372         /*
373          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
374          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
375          */
376         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
377                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
378
379                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
380                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
381
382                 /*
383                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
384                  * to free them outside the lock.
385                  */
386                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root)) {
387                         anon_vma->parent->degree--;
388                         continue;
389                 }
390
391                 list_del(&avc->same_vma);
392                 anon_vma_chain_free(avc);
393         }
394         if (vma->anon_vma)
395                 vma->anon_vma->degree--;
396         unlock_anon_vma_root(root);
397
398         /*
399          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
400          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
401          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
402          */
403         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
404                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
405
406                 BUG_ON(anon_vma->degree);
407                 put_anon_vma(anon_vma);
408
409                 list_del(&avc->same_vma);
410                 anon_vma_chain_free(avc);
411         }
412 }
413
414 static void anon_vma_ctor(void *data)
415 {
416         struct anon_vma *anon_vma = data;
417
418         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
419         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
420         anon_vma->rb_root = RB_ROOT;
421 }
422
423 void __init anon_vma_init(void)
424 {
425         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
426                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
427         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain, SLAB_PANIC);
428 }
429
430 /*
431  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
432  *
433  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
434  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
435  * have been relevant to this page.
436  *
437  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
438  * returned may already be freed (and even reused).
439  *
440  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
441  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
442  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
443  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
444  *
445  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
446  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
447  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
448  *
449  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
450  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
451  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
452  */
453 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
454 {
455         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
456         unsigned long anon_mapping;
457
458         rcu_read_lock();
459         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
460         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
461                 goto out;
462         if (!page_mapped(page))
463                 goto out;
464
465         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
466         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
467                 anon_vma = NULL;
468                 goto out;
469         }
470
471         /*
472          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
473          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
474          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
475          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
476          * above cannot corrupt).
477          */
478         if (!page_mapped(page)) {
479                 rcu_read_unlock();
480                 put_anon_vma(anon_vma);
481                 return NULL;
482         }
483 out:
484         rcu_read_unlock();
485
486         return anon_vma;
487 }
488
489 /*
490  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
491  *
492  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
493  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
494  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
495  */
496 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
497 {
498         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
499         struct anon_vma *root_anon_vma;
500         unsigned long anon_mapping;
501
502         rcu_read_lock();
503         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
504         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
505                 goto out;
506         if (!page_mapped(page))
507                 goto out;
508
509         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
510         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
511         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
512                 /*
513                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
514                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
515                  * not go away, see anon_vma_free().
516                  */
517                 if (!page_mapped(page)) {
518                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
519                         anon_vma = NULL;
520                 }
521                 goto out;
522         }
523
524         /* trylock failed, we got to sleep */
525         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
526                 anon_vma = NULL;
527                 goto out;
528         }
529
530         if (!page_mapped(page)) {
531                 rcu_read_unlock();
532                 put_anon_vma(anon_vma);
533                 return NULL;
534         }
535
536         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
537         rcu_read_unlock();
538         anon_vma_lock_read(anon_vma);
539
540         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
541                 /*
542                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
543                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
544                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
545                  */
546                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
547                 __put_anon_vma(anon_vma);
548                 anon_vma = NULL;
549         }
550
551         return anon_vma;
552
553 out:
554         rcu_read_unlock();
555         return anon_vma;
556 }
557
558 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
559 {
560         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
561 }
562
563 /*
564  * At what user virtual address is page expected in @vma?
565  */
566 static inline unsigned long
567 __vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
568 {
569         pgoff_t pgoff = page_to_pgoff(page);
570         return vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
571 }
572
573 inline unsigned long
574 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
575 {
576         unsigned long address = __vma_address(page, vma);
577
578         /* page should be within @vma mapping range */
579         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
580
581         return address;
582 }
583
584 /*
585  * At what user virtual address is page expected in vma?
586  * Caller should check the page is actually part of the vma.
587  */
588 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
589 {
590         unsigned long address;
591         if (PageAnon(page)) {
592                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
593                 /*
594                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
595                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
596                  */
597                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
598                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
599                         return -EFAULT;
600         } else if (page->mapping) {
601                 if (!vma->vm_file || vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
602                         return -EFAULT;
603         } else
604                 return -EFAULT;
605         address = __vma_address(page, vma);
606         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
607                 return -EFAULT;
608         return address;
609 }
610
611 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
612 {
613         pgd_t *pgd;
614         pud_t *pud;
615         pmd_t *pmd = NULL;
616         pmd_t pmde;
617
618         pgd = pgd_offset(mm, address);
619         if (!pgd_present(*pgd))
620                 goto out;
621
622         pud = pud_offset(pgd, address);
623         if (!pud_present(*pud))
624                 goto out;
625
626         pmd = pmd_offset(pud, address);
627         /*
628          * Some THP functions use the sequence pmdp_huge_clear_flush(), set_pmd_at()
629          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
630          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
631          */
632         pmde = *pmd;
633         barrier();
634         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
635                 pmd = NULL;
636 out:
637         return pmd;
638 }
639
640 /*
641  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
642  *
643  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
644  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
645  * highly shared pages).
646  *
647  * On success returns with pte mapped and locked.
648  */
649 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
650                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
651 {
652         pmd_t *pmd;
653         pte_t *pte;
654         spinlock_t *ptl;
655
656         if (unlikely(PageHuge(page))) {
657                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
658                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
659                 if (!pte)
660                         return NULL;
661
662                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
663                 goto check;
664         }
665
666         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
667         if (!pmd)
668                 return NULL;
669
670         pte = pte_offset_map(pmd, address);
671         /* Make a quick check before getting the lock */
672         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
673                 pte_unmap(pte);
674                 return NULL;
675         }
676
677         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
678 check:
679         spin_lock(ptl);
680         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
681                 *ptlp = ptl;
682                 return pte;
683         }
684         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
685         return NULL;
686 }
687
688 /**
689  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
690  * @page: the page to test
691  * @vma: the VMA to test
692  *
693  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
694  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
695  * valid for normal file or anonymous VMAs.
696  */
697 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
698 {
699         unsigned long address;
700         pte_t *pte;
701         spinlock_t *ptl;
702
703         address = __vma_address(page, vma);
704         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
705                 return 0;
706         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
707         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
708                 return 0;
709         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
710
711         return 1;
712 }
713
714 struct page_referenced_arg {
715         int mapcount;
716         int referenced;
717         unsigned long vm_flags;
718         struct mem_cgroup *memcg;
719 };
720 /*
721  * arg: page_referenced_arg will be passed
722  */
723 static int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
724                         unsigned long address, void *arg)
725 {
726         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
727         spinlock_t *ptl;
728         int referenced = 0;
729         struct page_referenced_arg *pra = arg;
730
731         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
732                 pmd_t *pmd;
733
734                 /*
735                  * rmap might return false positives; we must filter
736                  * these out using page_check_address_pmd().
737                  */
738                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
739                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG, &ptl);
740                 if (!pmd)
741                         return SWAP_AGAIN;
742
743                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
744                         spin_unlock(ptl);
745                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
746                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
747                 }
748
749                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
750                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
751                         referenced++;
752                 spin_unlock(ptl);
753         } else {
754                 pte_t *pte;
755
756                 /*
757                  * rmap might return false positives; we must filter
758                  * these out using page_check_address().
759                  */
760                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
761                 if (!pte)
762                         return SWAP_AGAIN;
763
764                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
765                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
766                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
767                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
768                 }
769
770                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
771                         /*
772                          * Don't treat a reference through a sequentially read
773                          * mapping as such.  If the page has been used in
774                          * another mapping, we will catch it; if this other
775                          * mapping is already gone, the unmap path will have
776                          * set PG_referenced or activated the page.
777                          */
778                         if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
779                                 referenced++;
780                 }
781                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
782         }
783
784         if (referenced) {
785                 pra->referenced++;
786                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
787         }
788
789         pra->mapcount--;
790         if (!pra->mapcount)
791                 return SWAP_SUCCESS; /* To break the loop */
792
793         return SWAP_AGAIN;
794 }
795
796 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
797 {
798         struct page_referenced_arg *pra = arg;
799         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
800
801         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
802                 return true;
803
804         return false;
805 }
806
807 /**
808  * page_referenced - test if the page was referenced
809  * @page: the page to test
810  * @is_locked: caller holds lock on the page
811  * @memcg: target memory cgroup
812  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
813  *
814  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
815  * returns the number of ptes which referenced the page.
816  */
817 int page_referenced(struct page *page,
818                     int is_locked,
819                     struct mem_cgroup *memcg,
820                     unsigned long *vm_flags)
821 {
822         int ret;
823         int we_locked = 0;
824         struct page_referenced_arg pra = {
825                 .mapcount = page_mapcount(page),
826                 .memcg = memcg,
827         };
828         struct rmap_walk_control rwc = {
829                 .rmap_one = page_referenced_one,
830                 .arg = (void *)&pra,
831                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
832         };
833
834         *vm_flags = 0;
835         if (!page_mapped(page))
836                 return 0;
837
838         if (!page_rmapping(page))
839                 return 0;
840
841         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
842                 we_locked = trylock_page(page);
843                 if (!we_locked)
844                         return 1;
845         }
846
847         /*
848          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
849          * counting on behalf of references from different
850          * cgroups
851          */
852         if (memcg) {
853                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
854         }
855
856         ret = rmap_walk(page, &rwc);
857         *vm_flags = pra.vm_flags;
858
859         if (we_locked)
860                 unlock_page(page);
861
862         return pra.referenced;
863 }
864
865 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
866                             unsigned long address, void *arg)
867 {
868         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
869         pte_t *pte;
870         spinlock_t *ptl;
871         int ret = 0;
872         int *cleaned = arg;
873
874         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
875         if (!pte)
876                 goto out;
877
878         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
879                 pte_t entry;
880
881                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
882                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
883                 entry = pte_wrprotect(entry);
884                 entry = pte_mkclean(entry);
885                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
886                 ret = 1;
887         }
888
889         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
890
891         if (ret) {
892                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
893                 (*cleaned)++;
894         }
895 out:
896         return SWAP_AGAIN;
897 }
898
899 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
900 {
901         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
902                 return false;
903
904         return true;
905 }
906
907 int page_mkclean(struct page *page)
908 {
909         int cleaned = 0;
910         struct address_space *mapping;
911         struct rmap_walk_control rwc = {
912                 .arg = (void *)&cleaned,
913                 .rmap_one = page_mkclean_one,
914                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
915         };
916
917         BUG_ON(!PageLocked(page));
918
919         if (!page_mapped(page))
920                 return 0;
921
922         mapping = page_mapping(page);
923         if (!mapping)
924                 return 0;
925
926         rmap_walk(page, &rwc);
927
928         return cleaned;
929 }
930 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
931
932 /**
933  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
934  * @page:       the page to move to our anon_vma
935  * @vma:        the vma the page belongs to
936  * @address:    the user virtual address mapped
937  *
938  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
939  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
940  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
941  * processes.
942  */
943 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
944         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
945 {
946         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
947
948         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
949         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
950         VM_BUG_ON_PAGE(page->index != linear_page_index(vma, address), page);
951
952         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
953         /*
954          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
955          * simultaneously, so a concurrent reader (eg page_referenced()'s
956          * PageAnon()) will not see one without the other.
957          */
958         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
959 }
960
961 /**
962  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
963  * @page:       Page to add to rmap     
964  * @vma:        VM area to add page to.
965  * @address:    User virtual address of the mapping     
966  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
967  */
968 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
969         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
970 {
971         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
972
973         BUG_ON(!anon_vma);
974
975         if (PageAnon(page))
976                 return;
977
978         /*
979          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
980          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
981          * page mapping!
982          */
983         if (!exclusive)
984                 anon_vma = anon_vma->root;
985
986         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
987         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
988         page->index = linear_page_index(vma, address);
989 }
990
991 /**
992  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
993  * @page:       the page to add the mapping to
994  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
995  * @address:    the user virtual address mapped
996  */
997 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
998         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
999 {
1000 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1001         /*
1002          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1003          * be set up correctly at this point.
1004          *
1005          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1006          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1007          * in which case the page is already known to be setup.
1008          *
1009          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1010          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1011          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1012          */
1013         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1014         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
1015 #endif
1016 }
1017
1018 /**
1019  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1020  * @page:       the page to add the mapping to
1021  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1022  * @address:    the user virtual address mapped
1023  *
1024  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1025  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1026  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1027  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1028  */
1029 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1030         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1031 {
1032         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1033 }
1034
1035 /*
1036  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1037  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1038  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1039  */
1040 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1041         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1042 {
1043         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1044         if (first) {
1045                 /*
1046                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1047                  * these counters are not modified in interrupt context, and
1048                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
1049                  * disabled.
1050                  */
1051                 if (PageTransHuge(page))
1052                         __inc_zone_page_state(page,
1053                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1054                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1055                                 hpage_nr_pages(page));
1056         }
1057         if (unlikely(PageKsm(page)))
1058                 return;
1059
1060         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1061         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1062         if (first)
1063                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1064         else
1065                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1066 }
1067
1068 /**
1069  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1070  * @page:       the page to add the mapping to
1071  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1072  * @address:    the user virtual address mapped
1073  *
1074  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1075  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1076  * Page does not have to be locked.
1077  */
1078 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1079         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1080 {
1081         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1082         SetPageSwapBacked(page);
1083         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1084         if (PageTransHuge(page))
1085                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1086         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1087                         hpage_nr_pages(page));
1088         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1089 }
1090
1091 /**
1092  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1093  * @page: the page to add the mapping to
1094  *
1095  * The caller needs to hold the pte lock.
1096  */
1097 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1098 {
1099         struct mem_cgroup *memcg;
1100
1101         memcg = mem_cgroup_begin_page_stat(page);
1102         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1103                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1104                 mem_cgroup_inc_page_stat(memcg, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1105         }
1106         mem_cgroup_end_page_stat(memcg);
1107 }
1108
1109 static void page_remove_file_rmap(struct page *page)
1110 {
1111         struct mem_cgroup *memcg;
1112
1113         memcg = mem_cgroup_begin_page_stat(page);
1114
1115         /* page still mapped by someone else? */
1116         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1117                 goto out;
1118
1119         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1120         if (unlikely(PageHuge(page)))
1121                 goto out;
1122
1123         /*
1124          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1125          * these counters are not modified in interrupt context, and
1126          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1127          */
1128         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1129         mem_cgroup_dec_page_stat(memcg, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1130
1131         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1132                 clear_page_mlock(page);
1133 out:
1134         mem_cgroup_end_page_stat(memcg);
1135 }
1136
1137 /**
1138  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1139  * @page: page to remove mapping from
1140  *
1141  * The caller needs to hold the pte lock.
1142  */
1143 void page_remove_rmap(struct page *page)
1144 {
1145         if (!PageAnon(page)) {
1146                 page_remove_file_rmap(page);
1147                 return;
1148         }
1149
1150         /* page still mapped by someone else? */
1151         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1152                 return;
1153
1154         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1155         if (unlikely(PageHuge(page)))
1156                 return;
1157
1158         /*
1159          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1160          * these counters are not modified in interrupt context, and
1161          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1162          */
1163         if (PageTransHuge(page))
1164                 __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1165
1166         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1167                               -hpage_nr_pages(page));
1168
1169         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1170                 clear_page_mlock(page);
1171
1172         /*
1173          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1174          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1175          * which increments mapcount after us but sets mapping
1176          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1177          * and remember that it's only reliable while mapped.
1178          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1179          * faster for those pages still in swapcache.
1180          */
1181 }
1182
1183 /*
1184  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1185  */
1186 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1187                      unsigned long address, void *arg)
1188 {
1189         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1190         pte_t *pte;
1191         pte_t pteval;
1192         spinlock_t *ptl;
1193         int ret = SWAP_AGAIN;
1194         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)arg;
1195
1196         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1197         if (!pte)
1198                 goto out;
1199
1200         /*
1201          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1202          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1203          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1204          */
1205         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1206                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1207                         goto out_mlock;
1208
1209                 if (flags & TTU_MUNLOCK)
1210                         goto out_unmap;
1211         }
1212         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1213                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1214                         ret = SWAP_FAIL;
1215                         goto out_unmap;
1216                 }
1217         }
1218
1219         /* Nuke the page table entry. */
1220         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1221         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1222
1223         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1224         if (pte_dirty(pteval))
1225                 set_page_dirty(page);
1226
1227         /* Update high watermark before we lower rss */
1228         update_hiwater_rss(mm);
1229
1230         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1231                 if (!PageHuge(page)) {
1232                         if (PageAnon(page))
1233                                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1234                         else
1235                                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1236                 }
1237                 set_pte_at(mm, address, pte,
1238                            swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1239         } else if (pte_unused(pteval)) {
1240                 /*
1241                  * The guest indicated that the page content is of no
1242                  * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1243                  * will take care of the rest.
1244                  */
1245                 if (PageAnon(page))
1246                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1247                 else
1248                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1249         } else if (PageAnon(page)) {
1250                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1251                 pte_t swp_pte;
1252
1253                 if (PageSwapCache(page)) {
1254                         /*
1255                          * Store the swap location in the pte.
1256                          * See handle_pte_fault() ...
1257                          */
1258                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1259                                 set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1260                                 ret = SWAP_FAIL;
1261                                 goto out_unmap;
1262                         }
1263                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1264                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1265                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1266                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1267                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1268                         }
1269                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1270                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1271                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION)) {
1272                         /*
1273                          * Store the pfn of the page in a special migration
1274                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1275                          * pte is removed and then restart fault handling.
1276                          */
1277                         BUG_ON(!(flags & TTU_MIGRATION));
1278                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1279                 }
1280                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1281                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1282                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1283                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1284         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) &&
1285                    (flags & TTU_MIGRATION)) {
1286                 /* Establish migration entry for a file page */
1287                 swp_entry_t entry;
1288                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1289                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
1290         } else
1291                 dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
1292
1293         page_remove_rmap(page);
1294         page_cache_release(page);
1295
1296 out_unmap:
1297         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1298         if (ret != SWAP_FAIL && !(flags & TTU_MUNLOCK))
1299                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1300 out:
1301         return ret;
1302
1303 out_mlock:
1304         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1305
1306
1307         /*
1308          * We need mmap_sem locking, Otherwise VM_LOCKED check makes
1309          * unstable result and race. Plus, We can't wait here because
1310          * we now hold anon_vma->rwsem or mapping->i_mmap_rwsem.
1311          * if trylock failed, the page remain in evictable lru and later
1312          * vmscan could retry to move the page to unevictable lru if the
1313          * page is actually mlocked.
1314          */
1315         if (down_read_trylock(&vma->vm_mm->mmap_sem)) {
1316                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1317                         mlock_vma_page(page);
1318                         ret = SWAP_MLOCK;
1319                 }
1320                 up_read(&vma->vm_mm->mmap_sem);
1321         }
1322         return ret;
1323 }
1324
1325 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1326 {
1327         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1328
1329         if (!maybe_stack)
1330                 return false;
1331
1332         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1333                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1334                 return true;
1335
1336         return false;
1337 }
1338
1339 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1340 {
1341         return is_vma_temporary_stack(vma);
1342 }
1343
1344 static int page_not_mapped(struct page *page)
1345 {
1346         return !page_mapped(page);
1347 };
1348
1349 /**
1350  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1351  * @page: the page to get unmapped
1352  * @flags: action and flags
1353  *
1354  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1355  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1356  * Return values are:
1357  *
1358  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1359  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1360  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1361  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1362  */
1363 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1364 {
1365         int ret;
1366         struct rmap_walk_control rwc = {
1367                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1368                 .arg = (void *)flags,
1369                 .done = page_not_mapped,
1370                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1371         };
1372
1373         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page), page);
1374
1375         /*
1376          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1377          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1378          * page tables leading to a race where migration cannot
1379          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1380          * locking requirements of exec(), migration skips
1381          * temporary VMAs until after exec() completes.
1382          */
1383         if ((flags & TTU_MIGRATION) && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1384                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1385
1386         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1387
1388         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1389                 ret = SWAP_SUCCESS;
1390         return ret;
1391 }
1392
1393 /**
1394  * try_to_munlock - try to munlock a page
1395  * @page: the page to be munlocked
1396  *
1397  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1398  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1399  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1400  *
1401  * Return values are:
1402  *
1403  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1404  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1405  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1406  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1407  */
1408 int try_to_munlock(struct page *page)
1409 {
1410         int ret;
1411         struct rmap_walk_control rwc = {
1412                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1413                 .arg = (void *)TTU_MUNLOCK,
1414                 .done = page_not_mapped,
1415                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1416
1417         };
1418
1419         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1420
1421         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1422         return ret;
1423 }
1424
1425 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1426 {
1427         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1428
1429         anon_vma_free(anon_vma);
1430         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1431                 anon_vma_free(root);
1432 }
1433
1434 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1435                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1436 {
1437         struct anon_vma *anon_vma;
1438
1439         if (rwc->anon_lock)
1440                 return rwc->anon_lock(page);
1441
1442         /*
1443          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1444          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1445          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1446          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1447          */
1448         anon_vma = page_anon_vma(page);
1449         if (!anon_vma)
1450                 return NULL;
1451
1452         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1453         return anon_vma;
1454 }
1455
1456 /*
1457  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1458  * rmap method
1459  * @page: the page to be handled
1460  * @rwc: control variable according to each walk type
1461  *
1462  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1463  * contained in the anon_vma struct it points to.
1464  *
1465  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1466  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1467  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1468  * LOCKED.
1469  */
1470 static int rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1471 {
1472         struct anon_vma *anon_vma;
1473         pgoff_t pgoff;
1474         struct anon_vma_chain *avc;
1475         int ret = SWAP_AGAIN;
1476
1477         anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1478         if (!anon_vma)
1479                 return ret;
1480
1481         pgoff = page_to_pgoff(page);
1482         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1483                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1484                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1485
1486                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1487                         continue;
1488
1489                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1490                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1491                         break;
1492                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1493                         break;
1494         }
1495         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1496         return ret;
1497 }
1498
1499 /*
1500  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1501  * @page: the page to be handled
1502  * @rwc: control variable according to each walk type
1503  *
1504  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1505  * contained in the address_space struct it points to.
1506  *
1507  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1508  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1509  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1510  * LOCKED.
1511  */
1512 static int rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1513 {
1514         struct address_space *mapping = page->mapping;
1515         pgoff_t pgoff;
1516         struct vm_area_struct *vma;
1517         int ret = SWAP_AGAIN;
1518
1519         /*
1520          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1521          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1522          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1523          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
1524          */
1525         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1526
1527         if (!mapping)
1528                 return ret;
1529
1530         pgoff = page_to_pgoff(page);
1531         i_mmap_lock_read(mapping);
1532         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1533                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1534
1535                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1536                         continue;
1537
1538                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1539                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1540                         goto done;
1541                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1542                         goto done;
1543         }
1544
1545 done:
1546         i_mmap_unlock_read(mapping);
1547         return ret;
1548 }
1549
1550 int rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1551 {
1552         if (unlikely(PageKsm(page)))
1553                 return rmap_walk_ksm(page, rwc);
1554         else if (PageAnon(page))
1555                 return rmap_walk_anon(page, rwc);
1556         else
1557                 return rmap_walk_file(page, rwc);
1558 }
1559
1560 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1561 /*
1562  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1563  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1564  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1565  */
1566 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1567         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1568 {
1569         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1570
1571         BUG_ON(!anon_vma);
1572
1573         if (PageAnon(page))
1574                 return;
1575         if (!exclusive)
1576                 anon_vma = anon_vma->root;
1577
1578         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1579         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1580         page->index = linear_page_index(vma, address);
1581 }
1582
1583 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1584                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1585 {
1586         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1587         int first;
1588
1589         BUG_ON(!PageLocked(page));
1590         BUG_ON(!anon_vma);
1591         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1592         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1593         if (first)
1594                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1595 }
1596
1597 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1598                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1599 {
1600         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1601         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1602         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1603 }
1604 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */