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