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 <hugh@veritas.com> 2003, 2004
  18  */
  19
  20 /*
  21  * Lock ordering in mm:
  22  *
  23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
  24  *   inode->i_alloc_sem (vmtruncate_range)
  25  *   mm->mmap_sem
  26  *     page->flags PG_locked (lock_page)
  27  *       mapping->i_mmap_lock
  28  *         anon_vma->lock
  29  *           mm->page_table_lock or pte_lock
  30  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
  31  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
  32  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
  33  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
  34  *               inode_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
  35  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
  36  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
  37  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
  38  *                           within inode_lock in __sync_single_inode)
  39  */
  40
  41 #include <linux/mm.h>
  42 #include <linux/pagemap.h>
  43 #include <linux/swap.h>
  44 #include <linux/swapops.h>
  45 #include <linux/slab.h>
  46 #include <linux/init.h>
  47 #include <linux/rmap.h>
  48 #include <linux/rcupdate.h>
  49 #include <linux/module.h>
  50 #include <linux/kallsyms.h>
  51 #include <linux/memcontrol.h>
  52
  53 #include <asm/tlbflush.h>
  54
  55 struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
  56
  57 /* This must be called under the mmap_sem. */
  58 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
  59 {
  60         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
  61
  62         might_sleep();
  63         if (unlikely(!anon_vma)) {
  64                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  65                 struct anon_vma *allocated, *locked;
  66
  67                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
  68                 if (anon_vma) {
  69                         allocated = NULL;
  70                         locked = anon_vma;
  71                         spin_lock(&locked->lock);
  72                 } else {
  73                         anon_vma = anon_vma_alloc();
  74                         if (unlikely(!anon_vma))
  75                                 return -ENOMEM;
  76                         allocated = anon_vma;
  77                         locked = NULL;
  78                 }
  79
  80                 /* page_table_lock to protect against threads */
  81                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
  82                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
  83                         vma->anon_vma = anon_vma;
  84                         list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
  85                         allocated = NULL;
  86                 }
  87                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
  88
  89                 if (locked)
  90                         spin_unlock(&locked->lock);
  91                 if (unlikely(allocated))
  92                         anon_vma_free(allocated);
  93         }
  94         return 0;
  95 }
  96
  97 void __anon_vma_merge(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *next)
  98 {
  99         BUG_ON(vma->anon_vma != next->anon_vma);
 100         list_del(&next->anon_vma_node);
 101 }
 102
 103 void __anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
 104 {
 105         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 106
 107         if (anon_vma)
 108                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 109 }
 110
 111 void anon_vma_link(struct vm_area_struct *vma)
 112 {
 113         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 114
 115         if (anon_vma) {
 116                 spin_lock(&anon_vma->lock);
 117                 list_add_tail(&vma->anon_vma_node, &anon_vma->head);
 118                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
 119         }
 120 }
 121
 122 void anon_vma_unlink(struct vm_area_struct *vma)
 123 {
 124         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 125         int empty;
 126
 127         if (!anon_vma)
 128                 return;
 129
 130         spin_lock(&anon_vma->lock);
 131         list_del(&vma->anon_vma_node);
 132
 133         /* We must garbage collect the anon_vma if it's empty */
 134         empty = list_empty(&anon_vma->head);
 135         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 136
 137         if (empty)
 138                 anon_vma_free(anon_vma);
 139 }
 140
 141 static void anon_vma_ctor(struct kmem_cache *cachep, void *data)
 142 {
 143         struct anon_vma *anon_vma = data;
 144
 145         spin_lock_init(&anon_vma->lock);
 146         INIT_LIST_HEAD(&anon_vma->head);
 147 }
 148
 149 void __init anon_vma_init(void)
 150 {
 151         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
 152                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC, anon_vma_ctor);
 153 }
 154
 155 /*
 156  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is
 157  * tricky: page_lock_anon_vma rely on RCU to guard against the races.
 158  */
 159 static struct anon_vma *page_lock_anon_vma(struct page *page)
 160 {
 161         struct anon_vma *anon_vma;
 162         unsigned long anon_mapping;
 163
 164         rcu_read_lock();
 165         anon_mapping = (unsigned long) page->mapping;
 166         if (!(anon_mapping & PAGE_MAPPING_ANON))
 167                 goto out;
 168         if (!page_mapped(page))
 169                 goto out;
 170
 171         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
 172         spin_lock(&anon_vma->lock);
 173         return anon_vma;
 174 out:
 175         rcu_read_unlock();
 176         return NULL;
 177 }
 178
 179 static void page_unlock_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
 180 {
 181         spin_unlock(&anon_vma->lock);
 182         rcu_read_unlock();
 183 }
 184
 185 /*
 186  * At what user virtual address is page expected in @vma?
 187  * Returns virtual address or -EFAULT if page's index/offset is not
 188  * within the range mapped the @vma.
 189  */
 190 static inline unsigned long
 191 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 192 {
 193         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 194         unsigned long address;
 195
 196         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
 197         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)) {
 198                 /* page should be within @vma mapping range */
 199                 return -EFAULT;
 200         }
 201         return address;
 202 }
 203
 204 /*
 205  * At what user virtual address is page expected in vma? checking that the
 206  * page matches the vma: currently only used on anon pages, by unuse_vma;
 207  */
 208 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 209 {
 210         if (PageAnon(page)) {
 211                 if ((void *)vma->anon_vma !=
 212                     (void *)page->mapping - PAGE_MAPPING_ANON)
 213                         return -EFAULT;
 214         } else if (page->mapping && !(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
 215                 if (!vma->vm_file ||
 216                     vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
 217                         return -EFAULT;
 218         } else
 219                 return -EFAULT;
 220         return vma_address(page, vma);
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
 225  *
 226  * On success returns with pte mapped and locked.
 227  */
 228 pte_t *page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 229                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp)
 230 {
 231         pgd_t *pgd;
 232         pud_t *pud;
 233         pmd_t *pmd;
 234         pte_t *pte;
 235         spinlock_t *ptl;
 236
 237         pgd = pgd_offset(mm, address);
 238         if (!pgd_present(*pgd))
 239                 return NULL;
 240
 241         pud = pud_offset(pgd, address);
 242         if (!pud_present(*pud))
 243                 return NULL;
 244
 245         pmd = pmd_offset(pud, address);
 246         if (!pmd_present(*pmd))
 247                 return NULL;
 248
 249         pte = pte_offset_map(pmd, address);
 250         /* Make a quick check before getting the lock */
 251         if (!pte_present(*pte)) {
 252                 pte_unmap(pte);
 253                 return NULL;
 254         }
 255
 256         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 257         spin_lock(ptl);
 258         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
 259                 *ptlp = ptl;
 260                 return pte;
 261         }
 262         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 263         return NULL;
 264 }
 265
 266 /*
 267  * Subfunctions of page_referenced: page_referenced_one called
 268  * repeatedly from either page_referenced_anon or page_referenced_file.
 269  */
 270 static int page_referenced_one(struct page *page,
 271         struct vm_area_struct *vma, unsigned int *mapcount)
 272 {
 273         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 274         unsigned long address;
 275         pte_t *pte;
 276         spinlock_t *ptl;
 277         int referenced = 0;
 278
 279         address = vma_address(page, vma);
 280         if (address == -EFAULT)
 281                 goto out;
 282
 283         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 284         if (!pte)
 285                 goto out;
 286
 287         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
 288                 referenced++;
 289                 *mapcount = 1;  /* break early from loop */
 290         } else if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 291                 referenced++;
 292
 293         /* Pretend the page is referenced if the task has the
 294            swap token and is in the middle of a page fault. */
 295         if (mm != current->mm && has_swap_token(mm) &&
 296                         rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem))
 297                 referenced++;
 298
 299         (*mapcount)--;
 300         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 301 out:
 302         return referenced;
 303 }
 304
 305 static int page_referenced_anon(struct page *page)
 306 {
 307         unsigned int mapcount;
 308         struct anon_vma *anon_vma;
 309         struct vm_area_struct *vma;
 310         int referenced = 0;
 311
 312         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 313         if (!anon_vma)
 314                 return referenced;
 315
 316         mapcount = page_mapcount(page);
 317         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 318                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 319                 if (!mapcount)
 320                         break;
 321         }
 322
 323         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
 324         return referenced;
 325 }
 326
 327 /**
 328  * page_referenced_file - referenced check for object-based rmap
 329  * @page: the page we're checking references on.
 330  *
 331  * For an object-based mapped page, find all the places it is mapped and
 332  * check/clear the referenced flag.  This is done by following the page->mapping
 333  * pointer, then walking the chain of vmas it holds.  It returns the number
 334  * of references it found.
 335  *
 336  * This function is only called from page_referenced for object-based pages.
 337  */
 338 static int page_referenced_file(struct page *page)
 339 {
 340         unsigned int mapcount;
 341         struct address_space *mapping = page->mapping;
 342         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 343         struct vm_area_struct *vma;
 344         struct prio_tree_iter iter;
 345         int referenced = 0;
 346
 347         /*
 348          * The caller's checks on page->mapping and !PageAnon have made
 349          * sure that this is a file page: the check for page->mapping
 350          * excludes the case just before it gets set on an anon page.
 351          */
 352         BUG_ON(PageAnon(page));
 353
 354         /*
 355          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
 356          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
 357          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
 358          * so we can safely take mapping->i_mmap_lock.
 359          */
 360         BUG_ON(!PageLocked(page));
 361
 362         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 363
 364         /*
 365          * i_mmap_lock does not stabilize mapcount at all, but mapcount
 366          * is more likely to be accurate if we note it after spinning.
 367          */
 368         mapcount = page_mapcount(page);
 369
 370         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 371                 if ((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE))
 372                                   == (VM_LOCKED|VM_MAYSHARE)) {
 373                         referenced++;
 374                         break;
 375                 }
 376                 referenced += page_referenced_one(page, vma, &mapcount);
 377                 if (!mapcount)
 378                         break;
 379         }
 380
 381         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 382         return referenced;
 383 }
 384
 385 /**
 386  * page_referenced - test if the page was referenced
 387  * @page: the page to test
 388  * @is_locked: caller holds lock on the page
 389  *
 390  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
 391  * returns the number of ptes which referenced the page.
 392  */
 393 int page_referenced(struct page *page, int is_locked)
 394 {
 395         int referenced = 0;
 396
 397         if (page_test_and_clear_young(page))
 398                 referenced++;
 399
 400         if (TestClearPageReferenced(page))
 401                 referenced++;
 402
 403         if (page_mapped(page) && page->mapping) {
 404                 if (PageAnon(page))
 405                         referenced += page_referenced_anon(page);
 406                 else if (is_locked)
 407                         referenced += page_referenced_file(page);
 408                 else if (TestSetPageLocked(page))
 409                         referenced++;
 410                 else {
 411                         if (page->mapping)
 412                                 referenced += page_referenced_file(page);
 413                         unlock_page(page);
 414                 }
 415         }
 416         return referenced;
 417 }
 418
 419 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 420 {
 421         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 422         unsigned long address;
 423         pte_t *pte;
 424         spinlock_t *ptl;
 425         int ret = 0;
 426
 427         address = vma_address(page, vma);
 428         if (address == -EFAULT)
 429                 goto out;
 430
 431         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 432         if (!pte)
 433                 goto out;
 434
 435         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
 436                 pte_t entry;
 437
 438                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
 439                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 440                 entry = pte_wrprotect(entry);
 441                 entry = pte_mkclean(entry);
 442                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
 443                 ret = 1;
 444         }
 445
 446         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 447 out:
 448         return ret;
 449 }
 450
 451 static int page_mkclean_file(struct address_space *mapping, struct page *page)
 452 {
 453         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 454         struct vm_area_struct *vma;
 455         struct prio_tree_iter iter;
 456         int ret = 0;
 457
 458         BUG_ON(PageAnon(page));
 459
 460         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 461         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 462                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
 463                         ret += page_mkclean_one(page, vma);
 464         }
 465         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 466         return ret;
 467 }
 468
 469 int page_mkclean(struct page *page)
 470 {
 471         int ret = 0;
 472
 473         BUG_ON(!PageLocked(page));
 474
 475         if (page_mapped(page)) {
 476                 struct address_space *mapping = page_mapping(page);
 477                 if (mapping) {
 478                         ret = page_mkclean_file(mapping, page);
 479                         if (page_test_dirty(page)) {
 480                                 page_clear_dirty(page);
 481                                 ret = 1;
 482                         }
 483                 }
 484         }
 485
 486         return ret;
 487 }
 488 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
 489
 490 /**
 491  * page_set_anon_rmap - setup new anonymous rmap
 492  * @page:       the page to add the mapping to
 493  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 494  * @address:    the user virtual address mapped
 495  */
 496 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
 497         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 498 {
 499         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 500
 501         BUG_ON(!anon_vma);
 502         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
 503         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
 504
 505         page->index = linear_page_index(vma, address);
 506
 507         /*
 508          * nr_mapped state can be updated without turning off
 509          * interrupts because it is not modified via interrupt.
 510          */
 511         __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_PAGES);
 512 }
 513
 514 /**
 515  * page_set_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
 516  * @page:       the page to add the mapping to
 517  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 518  * @address:    the user virtual address mapped
 519  */
 520 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
 521         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 522 {
 523 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 524         /*
 525          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
 526          * be set up correctly at this point.
 527          *
 528          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
 529          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
 530          * in which case the page is already known to be setup.
 531          *
 532          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
 533          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
 534          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
 535          */
 536         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
 537         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
 538         BUG_ON(page->mapping != (struct address_space *)anon_vma);
 539         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
 540 #endif
 541 }
 542
 543 /**
 544  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
 545  * @page:       the page to add the mapping to
 546  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 547  * @address:    the user virtual address mapped
 548  *
 549  * The caller needs to hold the pte lock and the page must be locked.
 550  */
 551 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
 552         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 553 {
 554         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
 555         VM_BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
 556         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 557                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 558         else {
 559                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
 560                 /*
 561                  * We unconditionally charged during prepare, we uncharge here
 562                  * This takes care of balancing the reference counts
 563                  */
 564                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
 565         }
 566 }
 567
 568 /*
 569  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
 570  * @page:       the page to add the mapping to
 571  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
 572  * @address:    the user virtual address mapped
 573  *
 574  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
 575  * This means the inc-and-test can be bypassed.
 576  * Page does not have to be locked.
 577  */
 578 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
 579         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 580 {
 581         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
 582         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* elevate count by 1 (starts at -1) */
 583         __page_set_anon_rmap(page, vma, address);
 584 }
 585
 586 /**
 587  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
 588  * @page: the page to add the mapping to
 589  *
 590  * The caller needs to hold the pte lock.
 591  */
 592 void page_add_file_rmap(struct page *page)
 593 {
 594         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
 595                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
 596         else
 597                 /*
 598                  * We unconditionally charged during prepare, we uncharge here
 599                  * This takes care of balancing the reference counts
 600                  */
 601                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
 602 }
 603
 604 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 605 /**
 606  * page_dup_rmap - duplicate pte mapping to a page
 607  * @page:       the page to add the mapping to
 608  *
 609  * For copy_page_range only: minimal extract from page_add_file_rmap /
 610  * page_add_anon_rmap, avoiding unnecessary tests (already checked) so it's
 611  * quicker.
 612  *
 613  * The caller needs to hold the pte lock.
 614  */
 615 void page_dup_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
 616 {
 617         BUG_ON(page_mapcount(page) == 0);
 618         if (PageAnon(page))
 619                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
 620         atomic_inc(&page->_mapcount);
 621 }
 622 #endif
 623
 624 /**
 625  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
 626  * @page: page to remove mapping from
 627  *
 628  * The caller needs to hold the pte lock.
 629  */
 630 void page_remove_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 631 {
 632         if (atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount)) {
 633                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0)) {
 634                         printk (KERN_EMERG "Eeek! page_mapcount(page) went negative! (%d)\n", page_mapcount(page));
 635                         printk (KERN_EMERG "  page pfn = %lx\n", page_to_pfn(page));
 636                         printk (KERN_EMERG "  page->flags = %lx\n", page->flags);
 637                         printk (KERN_EMERG "  page->count = %x\n", page_count(page));
 638                         printk (KERN_EMERG "  page->mapping = %p\n", page->mapping);
 639                         print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops);
 640                         if (vma->vm_ops) {
 641                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->nopage = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->nopage);
 642                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_ops->fault = %s\n", (unsigned long)vma->vm_ops->fault);
 643                         }
 644                         if (vma->vm_file && vma->vm_file->f_op)
 645                                 print_symbol (KERN_EMERG "  vma->vm_file->f_op->mmap = %s\n", (unsigned long)vma->vm_file->f_op->mmap);
 646                         BUG();
 647                 }
 648
 649                 /*
 650                  * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
 651                  * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
 652                  * which increments mapcount after us but sets mapping
 653                  * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
 654                  * and remember that it's only reliable while mapped.
 655                  * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
 656                  * faster for those pages still in swapcache.
 657                  */
 658                 if (page_test_dirty(page)) {
 659                         page_clear_dirty(page);
 660                         set_page_dirty(page);
 661                 }
 662                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
 663
 664                 __dec_zone_page_state(page,
 665                                 PageAnon(page) ? NR_ANON_PAGES : NR_FILE_MAPPED);
 666         }
 667 }
 668
 669 /*
 670  * Subfunctions of try_to_unmap: try_to_unmap_one called
 671  * repeatedly from either try_to_unmap_anon or try_to_unmap_file.
 672  */
 673 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
 674                                 int migration)
 675 {
 676         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 677         unsigned long address;
 678         pte_t *pte;
 679         pte_t pteval;
 680         spinlock_t *ptl;
 681         int ret = SWAP_AGAIN;
 682
 683         address = vma_address(page, vma);
 684         if (address == -EFAULT)
 685                 goto out;
 686
 687         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
 688         if (!pte)
 689                 goto out;
 690
 691         /*
 692          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
 693          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
 694          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
 695          */
 696         if (!migration && ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
 697                         (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte)))) {
 698                 ret = SWAP_FAIL;
 699                 goto out_unmap;
 700         }
 701
 702         /* Nuke the page table entry. */
 703         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
 704         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 705
 706         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 707         if (pte_dirty(pteval))
 708                 set_page_dirty(page);
 709
 710         /* Update high watermark before we lower rss */
 711         update_hiwater_rss(mm);
 712
 713         if (PageAnon(page)) {
 714                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
 715
 716                 if (PageSwapCache(page)) {
 717                         /*
 718                          * Store the swap location in the pte.
 719                          * See handle_pte_fault() ...
 720                          */
 721                         swap_duplicate(entry);
 722                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
 723                                 spin_lock(&mmlist_lock);
 724                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
 725                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
 726                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
 727                         }
 728                         dec_mm_counter(mm, anon_rss);
 729 #ifdef CONFIG_MIGRATION
 730                 } else {
 731                         /*
 732                          * Store the pfn of the page in a special migration
 733                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
 734                          * pte is removed and then restart fault handling.
 735                          */
 736                         BUG_ON(!migration);
 737                         entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
 738 #endif
 739                 }
 740                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
 741                 BUG_ON(pte_file(*pte));
 742         } else
 743 #ifdef CONFIG_MIGRATION
 744         if (migration) {
 745                 /* Establish migration entry for a file page */
 746                 swp_entry_t entry;
 747                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
 748                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_entry_to_pte(entry));
 749         } else
 750 #endif
 751                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 752
 753
 754         page_remove_rmap(page, vma);
 755         page_cache_release(page);
 756
 757 out_unmap:
 758         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 759 out:
 760         return ret;
 761 }
 762
 763 /*
 764  * objrmap doesn't work for nonlinear VMAs because the assumption that
 765  * offset-into-file correlates with offset-into-virtual-addresses does not hold.
 766  * Consequently, given a particular page and its ->index, we cannot locate the
 767  * ptes which are mapping that page without an exhaustive linear search.
 768  *
 769  * So what this code does is a mini "virtual scan" of each nonlinear VMA which
 770  * maps the file to which the target page belongs.  The ->vm_private_data field
 771  * holds the current cursor into that scan.  Successive searches will circulate
 772  * around the vma's virtual address space.
 773  *
 774  * So as more replacement pressure is applied to the pages in a nonlinear VMA,
 775  * more scanning pressure is placed against them as well.   Eventually pages
 776  * will become fully unmapped and are eligible for eviction.
 777  *
 778  * For very sparsely populated VMAs this is a little inefficient - chances are
 779  * there there won't be many ptes located within the scan cluster.  In this case
 780  * maybe we could scan further - to the end of the pte page, perhaps.
 781  */
 782 #define CLUSTER_SIZE    min(32*PAGE_SIZE, PMD_SIZE)
 783 #define CLUSTER_MASK    (~(CLUSTER_SIZE - 1))
 784
 785 static void try_to_unmap_cluster(unsigned long cursor,
 786         unsigned int *mapcount, struct vm_area_struct *vma)
 787 {
 788         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 789         pgd_t *pgd;
 790         pud_t *pud;
 791         pmd_t *pmd;
 792         pte_t *pte;
 793         pte_t pteval;
 794         spinlock_t *ptl;
 795         struct page *page;
 796         unsigned long address;
 797         unsigned long end;
 798
 799         address = (vma->vm_start + cursor) & CLUSTER_MASK;
 800         end = address + CLUSTER_SIZE;
 801         if (address < vma->vm_start)
 802                 address = vma->vm_start;
 803         if (end > vma->vm_end)
 804                 end = vma->vm_end;
 805
 806         pgd = pgd_offset(mm, address);
 807         if (!pgd_present(*pgd))
 808                 return;
 809
 810         pud = pud_offset(pgd, address);
 811         if (!pud_present(*pud))
 812                 return;
 813
 814         pmd = pmd_offset(pud, address);
 815         if (!pmd_present(*pmd))
 816                 return;
 817
 818         pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 819
 820         /* Update high watermark before we lower rss */
 821         update_hiwater_rss(mm);
 822
 823         for (; address < end; pte++, address += PAGE_SIZE) {
 824                 if (!pte_present(*pte))
 825                         continue;
 826                 page = vm_normal_page(vma, address, *pte);
 827                 BUG_ON(!page || PageAnon(page));
 828
 829                 if (ptep_clear_flush_young(vma, address, pte))
 830                         continue;
 831
 832                 /* Nuke the page table entry. */
 833                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
 834                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
 835
 836                 /* If nonlinear, store the file page offset in the pte. */
 837                 if (page->index != linear_page_index(vma, address))
 838                         set_pte_at(mm, address, pte, pgoff_to_pte(page->index));
 839
 840                 /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
 841                 if (pte_dirty(pteval))
 842                         set_page_dirty(page);
 843
 844                 page_remove_rmap(page, vma);
 845                 page_cache_release(page);
 846                 dec_mm_counter(mm, file_rss);
 847                 (*mapcount)--;
 848         }
 849         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
 850 }
 851
 852 static int try_to_unmap_anon(struct page *page, int migration)
 853 {
 854         struct anon_vma *anon_vma;
 855         struct vm_area_struct *vma;
 856         int ret = SWAP_AGAIN;
 857
 858         anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 859         if (!anon_vma)
 860                 return ret;
 861
 862         list_for_each_entry(vma, &anon_vma->head, anon_vma_node) {
 863                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
 864                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 865                         break;
 866         }
 867
 868         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
 869         return ret;
 870 }
 871
 872 /**
 873  * try_to_unmap_file - unmap file page using the object-based rmap method
 874  * @page: the page to unmap
 875  *
 876  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
 877  * contained in the address_space struct it points to.
 878  *
 879  * This function is only called from try_to_unmap for object-based pages.
 880  */
 881 static int try_to_unmap_file(struct page *page, int migration)
 882 {
 883         struct address_space *mapping = page->mapping;
 884         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 885         struct vm_area_struct *vma;
 886         struct prio_tree_iter iter;
 887         int ret = SWAP_AGAIN;
 888         unsigned long cursor;
 889         unsigned long max_nl_cursor = 0;
 890         unsigned long max_nl_size = 0;
 891         unsigned int mapcount;
 892
 893         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 894         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
 895                 ret = try_to_unmap_one(page, vma, migration);
 896                 if (ret == SWAP_FAIL || !page_mapped(page))
 897                         goto out;
 898         }
 899
 900         if (list_empty(&mapping->i_mmap_nonlinear))
 901                 goto out;
 902
 903         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 904                                                 shared.vm_set.list) {
 905                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
 906                         continue;
 907                 cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 908                 if (cursor > max_nl_cursor)
 909                         max_nl_cursor = cursor;
 910                 cursor = vma->vm_end - vma->vm_start;
 911                 if (cursor > max_nl_size)
 912                         max_nl_size = cursor;
 913         }
 914
 915         if (max_nl_size == 0) { /* any nonlinears locked or reserved */
 916                 ret = SWAP_FAIL;
 917                 goto out;
 918         }
 919
 920         /*
 921          * We don't try to search for this page in the nonlinear vmas,
 922          * and page_referenced wouldn't have found it anyway.  Instead
 923          * just walk the nonlinear vmas trying to age and unmap some.
 924          * The mapcount of the page we came in with is irrelevant,
 925          * but even so use it as a guide to how hard we should try?
 926          */
 927         mapcount = page_mapcount(page);
 928         if (!mapcount)
 929                 goto out;
 930         cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 931
 932         max_nl_size = (max_nl_size + CLUSTER_SIZE - 1) & CLUSTER_MASK;
 933         if (max_nl_cursor == 0)
 934                 max_nl_cursor = CLUSTER_SIZE;
 935
 936         do {
 937                 list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear,
 938                                                 shared.vm_set.list) {
 939                         if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) && !migration)
 940                                 continue;
 941                         cursor = (unsigned long) vma->vm_private_data;
 942                         while ( cursor < max_nl_cursor &&
 943                                 cursor < vma->vm_end - vma->vm_start) {
 944                                 try_to_unmap_cluster(cursor, &mapcount, vma);
 945                                 cursor += CLUSTER_SIZE;
 946                                 vma->vm_private_data = (void *) cursor;
 947                                 if ((int)mapcount <= 0)
 948                                         goto out;
 949                         }
 950                         vma->vm_private_data = (void *) max_nl_cursor;
 951                 }
 952                 cond_resched_lock(&mapping->i_mmap_lock);
 953                 max_nl_cursor += CLUSTER_SIZE;
 954         } while (max_nl_cursor <= max_nl_size);
 955
 956         /*
 957          * Don't loop forever (perhaps all the remaining pages are
 958          * in locked vmas).  Reset cursor on all unreserved nonlinear
 959          * vmas, now forgetting on which ones it had fallen behind.
 960          */
 961         list_for_each_entry(vma, &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.vm_set.list)
 962                 vma->vm_private_data = NULL;
 963 out:
 964         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
 965         return ret;
 966 }
 967
 968 /**
 969  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
 970  * @page: the page to get unmapped
 971  *
 972  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
 973  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
 974  * Return values are:
 975  *
 976  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
 977  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
 978  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
 979  */
 980 int try_to_unmap(struct page *page, int migration)
 981 {
 982         int ret;
 983
 984         BUG_ON(!PageLocked(page));
 985
 986         if (PageAnon(page))
 987                 ret = try_to_unmap_anon(page, migration);
 988         else
 989                 ret = try_to_unmap_file(page, migration);
 990
 991         if (!page_mapped(page))
 992                 ret = SWAP_SUCCESS;
 993         return ret;
 994 }
 995