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