Merge tag 'docs-4.5' of git://git.lwn.net/linux
[linux-drm-fsl-dcu.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_mutex       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_sem
25  *     page->flags PG_locked (lock_page)
26  *       mapping->i_mmap_rwsem
27  *         anon_vma->rwsem
28  *           mm->page_table_lock or pte_lock
29  *             zone->lru_lock (in mark_page_accessed, isolate_lru_page)
30  *             swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
31  *               mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
32  *               mapping->private_lock (in __set_page_dirty_buffers)
33  *                 mem_cgroup_{begin,end}_page_stat (memcg->move_lock)
34  *                   mapping->tree_lock (widely used)
35  *               inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
36  *               bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
37  *                 sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
38  *                 mapping->tree_lock (widely used, in set_page_dirty,
39  *                           in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
40  *                           within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
41  *
42  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mutex      (memory_failure, collect_procs_anon)
43  *   ->tasklist_lock
44  *     pte map lock
45  */
46
47 #include <linux/mm.h>
48 #include <linux/pagemap.h>
49 #include <linux/swap.h>
50 #include <linux/swapops.h>
51 #include <linux/slab.h>
52 #include <linux/init.h>
53 #include <linux/ksm.h>
54 #include <linux/rmap.h>
55 #include <linux/rcupdate.h>
56 #include <linux/export.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/mmu_notifier.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/backing-dev.h>
62 #include <linux/page_idle.h>
63
64 #include <asm/tlbflush.h>
65
66 #include <trace/events/tlb.h>
67
68 #include "internal.h"
69
70 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
71 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
72
73 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
74 {
75         struct anon_vma *anon_vma;
76
77         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
78         if (anon_vma) {
79                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
80                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
81                 anon_vma->parent = anon_vma;
82                 /*
83                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
84                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
85                  */
86                 anon_vma->root = anon_vma;
87         }
88
89         return anon_vma;
90 }
91
92 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
93 {
94         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
95
96         /*
97          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
98          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
99          * freed.
100          *
101          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
102          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
103          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
104          *
105          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
106          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
107          *   LOCK                                 MB
108          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
109          *
110          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
111          * happen _before_ what follows.
112          */
113         might_sleep();
114         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
115                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
116                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
117         }
118
119         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
120 }
121
122 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
123 {
124         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
125 }
126
127 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
128 {
129         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
130 }
131
132 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
133                                 struct anon_vma_chain *avc,
134                                 struct anon_vma *anon_vma)
135 {
136         avc->vma = vma;
137         avc->anon_vma = anon_vma;
138         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
139         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
140 }
141
142 /**
143  * anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
144  * @vma: the memory region in question
145  *
146  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
147  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
148  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
149  *
150  * The common case will be that we already have one, but if
151  * not we either need to find an adjacent mapping that we
152  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
153  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
154  * allocate a new one.
155  *
156  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
157  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
158  * and that may actually touch the spinlock even in the newly
159  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
160  * anon_vma isn't actually destroyed).
161  *
162  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
163  * for the new allocation. At the same time, we do not want
164  * to do any locking for the common case of already having
165  * an anon_vma.
166  *
167  * This must be called with the mmap_sem held for reading.
168  */
169 int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
170 {
171         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
172         struct anon_vma_chain *avc;
173
174         might_sleep();
175         if (unlikely(!anon_vma)) {
176                 struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
177                 struct anon_vma *allocated;
178
179                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
180                 if (!avc)
181                         goto out_enomem;
182
183                 anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
184                 allocated = NULL;
185                 if (!anon_vma) {
186                         anon_vma = anon_vma_alloc();
187                         if (unlikely(!anon_vma))
188                                 goto out_enomem_free_avc;
189                         allocated = anon_vma;
190                 }
191
192                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
193                 /* page_table_lock to protect against threads */
194                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
195                 if (likely(!vma->anon_vma)) {
196                         vma->anon_vma = anon_vma;
197                         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
198                         /* vma reference or self-parent link for new root */
199                         anon_vma->degree++;
200                         allocated = NULL;
201                         avc = NULL;
202                 }
203                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
204                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
205
206                 if (unlikely(allocated))
207                         put_anon_vma(allocated);
208                 if (unlikely(avc))
209                         anon_vma_chain_free(avc);
210         }
211         return 0;
212
213  out_enomem_free_avc:
214         anon_vma_chain_free(avc);
215  out_enomem:
216         return -ENOMEM;
217 }
218
219 /*
220  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
221  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
222  * have the same vma.
223  *
224  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
225  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
226  */
227 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
228 {
229         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
230         if (new_root != root) {
231                 if (WARN_ON_ONCE(root))
232                         up_write(&root->rwsem);
233                 root = new_root;
234                 down_write(&root->rwsem);
235         }
236         return root;
237 }
238
239 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
240 {
241         if (root)
242                 up_write(&root->rwsem);
243 }
244
245 /*
246  * Attach the anon_vmas from src to dst.
247  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
248  *
249  * If dst->anon_vma is NULL this function tries to find and reuse existing
250  * anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma. This prevents
251  * degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in case of
252  * constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more than one
253  * child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap walker has a
254  * good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it searches where
255  * page is mapped.
256  */
257 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
258 {
259         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
260         struct anon_vma *root = NULL;
261
262         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
263                 struct anon_vma *anon_vma;
264
265                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
266                 if (unlikely(!avc)) {
267                         unlock_anon_vma_root(root);
268                         root = NULL;
269                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
270                         if (!avc)
271                                 goto enomem_failure;
272                 }
273                 anon_vma = pavc->anon_vma;
274                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
275                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
276
277                 /*
278                  * Reuse existing anon_vma if its degree lower than two,
279                  * that means it has no vma and only one anon_vma child.
280                  *
281                  * Do not chose parent anon_vma, otherwise first child
282                  * will always reuse it. Root anon_vma is never reused:
283                  * it has self-parent reference and at least one child.
284                  */
285                 if (!dst->anon_vma && anon_vma != src->anon_vma &&
286                                 anon_vma->degree < 2)
287                         dst->anon_vma = anon_vma;
288         }
289         if (dst->anon_vma)
290                 dst->anon_vma->degree++;
291         unlock_anon_vma_root(root);
292         return 0;
293
294  enomem_failure:
295         /*
296          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its degree can be incorrectly
297          * decremented in unlink_anon_vmas().
298          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
299          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
300          */
301         dst->anon_vma = NULL;
302         unlink_anon_vmas(dst);
303         return -ENOMEM;
304 }
305
306 /*
307  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
308  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
309  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
310  */
311 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
312 {
313         struct anon_vma_chain *avc;
314         struct anon_vma *anon_vma;
315         int error;
316
317         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
318         if (!pvma->anon_vma)
319                 return 0;
320
321         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
322         vma->anon_vma = NULL;
323
324         /*
325          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
326          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
327          */
328         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
329         if (error)
330                 return error;
331
332         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
333         if (vma->anon_vma)
334                 return 0;
335
336         /* Then add our own anon_vma. */
337         anon_vma = anon_vma_alloc();
338         if (!anon_vma)
339                 goto out_error;
340         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
341         if (!avc)
342                 goto out_error_free_anon_vma;
343
344         /*
345          * The root anon_vma's spinlock is the lock actually used when we
346          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
347          */
348         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
349         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
350         /*
351          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
352          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
353          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
354          */
355         get_anon_vma(anon_vma->root);
356         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
357         vma->anon_vma = anon_vma;
358         anon_vma_lock_write(anon_vma);
359         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
360         anon_vma->parent->degree++;
361         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
362
363         return 0;
364
365  out_error_free_anon_vma:
366         put_anon_vma(anon_vma);
367  out_error:
368         unlink_anon_vmas(vma);
369         return -ENOMEM;
370 }
371
372 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
373 {
374         struct anon_vma_chain *avc, *next;
375         struct anon_vma *root = NULL;
376
377         /*
378          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
379          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
380          */
381         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
382                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
383
384                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
385                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
386
387                 /*
388                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
389                  * to free them outside the lock.
390                  */
391                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root)) {
392                         anon_vma->parent->degree--;
393                         continue;
394                 }
395
396                 list_del(&avc->same_vma);
397                 anon_vma_chain_free(avc);
398         }
399         if (vma->anon_vma)
400                 vma->anon_vma->degree--;
401         unlock_anon_vma_root(root);
402
403         /*
404          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
405          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
406          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
407          */
408         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
409                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
410
411                 BUG_ON(anon_vma->degree);
412                 put_anon_vma(anon_vma);
413
414                 list_del(&avc->same_vma);
415                 anon_vma_chain_free(avc);
416         }
417 }
418
419 static void anon_vma_ctor(void *data)
420 {
421         struct anon_vma *anon_vma = data;
422
423         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
424         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
425         anon_vma->rb_root = RB_ROOT;
426 }
427
428 void __init anon_vma_init(void)
429 {
430         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
431                         0, SLAB_DESTROY_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
432                         anon_vma_ctor);
433         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
434                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
435 }
436
437 /*
438  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
439  *
440  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
441  * the best this function can do is return a locked anon_vma that might
442  * have been relevant to this page.
443  *
444  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
445  * returned may already be freed (and even reused).
446  *
447  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
448  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
449  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
450  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
451  *
452  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
453  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
454  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
455  *
456  * Since anon_vma's slab is DESTROY_BY_RCU and we know from page_remove_rmap()
457  * that the anon_vma pointer from page->mapping is valid if there is a
458  * mapcount, we can dereference the anon_vma after observing those.
459  */
460 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
461 {
462         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
463         unsigned long anon_mapping;
464
465         rcu_read_lock();
466         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
467         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
468                 goto out;
469         if (!page_mapped(page))
470                 goto out;
471
472         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
473         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
474                 anon_vma = NULL;
475                 goto out;
476         }
477
478         /*
479          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
480          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
481          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
482          * SLAB_DESTROY_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
483          * above cannot corrupt).
484          */
485         if (!page_mapped(page)) {
486                 rcu_read_unlock();
487                 put_anon_vma(anon_vma);
488                 return NULL;
489         }
490 out:
491         rcu_read_unlock();
492
493         return anon_vma;
494 }
495
496 /*
497  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
498  *
499  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
500  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
501  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
502  */
503 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
504 {
505         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
506         struct anon_vma *root_anon_vma;
507         unsigned long anon_mapping;
508
509         rcu_read_lock();
510         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
511         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
512                 goto out;
513         if (!page_mapped(page))
514                 goto out;
515
516         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
517         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
518         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
519                 /*
520                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
521                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
522                  * not go away, see anon_vma_free().
523                  */
524                 if (!page_mapped(page)) {
525                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
526                         anon_vma = NULL;
527                 }
528                 goto out;
529         }
530
531         /* trylock failed, we got to sleep */
532         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
533                 anon_vma = NULL;
534                 goto out;
535         }
536
537         if (!page_mapped(page)) {
538                 rcu_read_unlock();
539                 put_anon_vma(anon_vma);
540                 return NULL;
541         }
542
543         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
544         rcu_read_unlock();
545         anon_vma_lock_read(anon_vma);
546
547         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
548                 /*
549                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
550                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
551                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
552                  */
553                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
554                 __put_anon_vma(anon_vma);
555                 anon_vma = NULL;
556         }
557
558         return anon_vma;
559
560 out:
561         rcu_read_unlock();
562         return anon_vma;
563 }
564
565 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
566 {
567         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
568 }
569
570 /*
571  * At what user virtual address is page expected in @vma?
572  */
573 static inline unsigned long
574 __vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
575 {
576         pgoff_t pgoff = page_to_pgoff(page);
577         return vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
578 }
579
580 inline unsigned long
581 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
582 {
583         unsigned long address = __vma_address(page, vma);
584
585         /* page should be within @vma mapping range */
586         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
587
588         return address;
589 }
590
591 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
592 static void percpu_flush_tlb_batch_pages(void *data)
593 {
594         /*
595          * All TLB entries are flushed on the assumption that it is
596          * cheaper to flush all TLBs and let them be refilled than
597          * flushing individual PFNs. Note that we do not track mm's
598          * to flush as that might simply be multiple full TLB flushes
599          * for no gain.
600          */
601         count_vm_tlb_event(NR_TLB_REMOTE_FLUSH_RECEIVED);
602         flush_tlb_local();
603 }
604
605 /*
606  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
607  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
608  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
609  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
610  */
611 void try_to_unmap_flush(void)
612 {
613         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
614         int cpu;
615
616         if (!tlb_ubc->flush_required)
617                 return;
618
619         cpu = get_cpu();
620
621         trace_tlb_flush(TLB_REMOTE_SHOOTDOWN, -1UL);
622
623         if (cpumask_test_cpu(cpu, &tlb_ubc->cpumask))
624                 percpu_flush_tlb_batch_pages(&tlb_ubc->cpumask);
625
626         if (cpumask_any_but(&tlb_ubc->cpumask, cpu) < nr_cpu_ids) {
627                 smp_call_function_many(&tlb_ubc->cpumask,
628                         percpu_flush_tlb_batch_pages, (void *)tlb_ubc, true);
629         }
630         cpumask_clear(&tlb_ubc->cpumask);
631         tlb_ubc->flush_required = false;
632         tlb_ubc->writable = false;
633         put_cpu();
634 }
635
636 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
637 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
638 {
639         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
640
641         if (tlb_ubc->writable)
642                 try_to_unmap_flush();
643 }
644
645 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm,
646                 struct page *page, bool writable)
647 {
648         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
649
650         cpumask_or(&tlb_ubc->cpumask, &tlb_ubc->cpumask, mm_cpumask(mm));
651         tlb_ubc->flush_required = true;
652
653         /*
654          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
655          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
656          * before the page is queued for IO.
657          */
658         if (writable)
659                 tlb_ubc->writable = true;
660 }
661
662 /*
663  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
664  * unmap operations to reduce IPIs.
665  */
666 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
667 {
668         bool should_defer = false;
669
670         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
671                 return false;
672
673         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
674         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
675                 should_defer = true;
676         put_cpu();
677
678         return should_defer;
679 }
680 #else
681 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm,
682                 struct page *page, bool writable)
683 {
684 }
685
686 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
687 {
688         return false;
689 }
690 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
691
692 /*
693  * At what user virtual address is page expected in vma?
694  * Caller should check the page is actually part of the vma.
695  */
696 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
697 {
698         unsigned long address;
699         if (PageAnon(page)) {
700                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
701                 /*
702                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
703                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
704                  */
705                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
706                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
707                         return -EFAULT;
708         } else if (page->mapping) {
709                 if (!vma->vm_file || vma->vm_file->f_mapping != page->mapping)
710                         return -EFAULT;
711         } else
712                 return -EFAULT;
713         address = __vma_address(page, vma);
714         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
715                 return -EFAULT;
716         return address;
717 }
718
719 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
720 {
721         pgd_t *pgd;
722         pud_t *pud;
723         pmd_t *pmd = NULL;
724         pmd_t pmde;
725
726         pgd = pgd_offset(mm, address);
727         if (!pgd_present(*pgd))
728                 goto out;
729
730         pud = pud_offset(pgd, address);
731         if (!pud_present(*pud))
732                 goto out;
733
734         pmd = pmd_offset(pud, address);
735         /*
736          * Some THP functions use the sequence pmdp_huge_clear_flush(), set_pmd_at()
737          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
738          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
739          */
740         pmde = *pmd;
741         barrier();
742         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
743                 pmd = NULL;
744 out:
745         return pmd;
746 }
747
748 /*
749  * Check that @page is mapped at @address into @mm.
750  *
751  * If @sync is false, page_check_address may perform a racy check to avoid
752  * the page table lock when the pte is not present (helpful when reclaiming
753  * highly shared pages).
754  *
755  * On success returns with pte mapped and locked.
756  */
757 pte_t *__page_check_address(struct page *page, struct mm_struct *mm,
758                           unsigned long address, spinlock_t **ptlp, int sync)
759 {
760         pmd_t *pmd;
761         pte_t *pte;
762         spinlock_t *ptl;
763
764         if (unlikely(PageHuge(page))) {
765                 /* when pud is not present, pte will be NULL */
766                 pte = huge_pte_offset(mm, address);
767                 if (!pte)
768                         return NULL;
769
770                 ptl = huge_pte_lockptr(page_hstate(page), mm, pte);
771                 goto check;
772         }
773
774         pmd = mm_find_pmd(mm, address);
775         if (!pmd)
776                 return NULL;
777
778         pte = pte_offset_map(pmd, address);
779         /* Make a quick check before getting the lock */
780         if (!sync && !pte_present(*pte)) {
781                 pte_unmap(pte);
782                 return NULL;
783         }
784
785         ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
786 check:
787         spin_lock(ptl);
788         if (pte_present(*pte) && page_to_pfn(page) == pte_pfn(*pte)) {
789                 *ptlp = ptl;
790                 return pte;
791         }
792         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
793         return NULL;
794 }
795
796 /**
797  * page_mapped_in_vma - check whether a page is really mapped in a VMA
798  * @page: the page to test
799  * @vma: the VMA to test
800  *
801  * Returns 1 if the page is mapped into the page tables of the VMA, 0
802  * if the page is not mapped into the page tables of this VMA.  Only
803  * valid for normal file or anonymous VMAs.
804  */
805 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
806 {
807         unsigned long address;
808         pte_t *pte;
809         spinlock_t *ptl;
810
811         address = __vma_address(page, vma);
812         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
813                 return 0;
814         pte = page_check_address(page, vma->vm_mm, address, &ptl, 1);
815         if (!pte)                       /* the page is not in this mm */
816                 return 0;
817         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
818
819         return 1;
820 }
821
822 struct page_referenced_arg {
823         int mapcount;
824         int referenced;
825         unsigned long vm_flags;
826         struct mem_cgroup *memcg;
827 };
828 /*
829  * arg: page_referenced_arg will be passed
830  */
831 static int page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
832                         unsigned long address, void *arg)
833 {
834         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
835         spinlock_t *ptl;
836         int referenced = 0;
837         struct page_referenced_arg *pra = arg;
838
839         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
840                 pmd_t *pmd;
841
842                 /*
843                  * rmap might return false positives; we must filter
844                  * these out using page_check_address_pmd().
845                  */
846                 pmd = page_check_address_pmd(page, mm, address,
847                                              PAGE_CHECK_ADDRESS_PMD_FLAG, &ptl);
848                 if (!pmd)
849                         return SWAP_AGAIN;
850
851                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
852                         spin_unlock(ptl);
853                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
854                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
855                 }
856
857                 /* go ahead even if the pmd is pmd_trans_splitting() */
858                 if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address, pmd))
859                         referenced++;
860                 spin_unlock(ptl);
861         } else {
862                 pte_t *pte;
863
864                 /*
865                  * rmap might return false positives; we must filter
866                  * these out using page_check_address().
867                  */
868                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
869                 if (!pte)
870                         return SWAP_AGAIN;
871
872                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
873                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
874                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
875                         return SWAP_FAIL; /* To break the loop */
876                 }
877
878                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
879                         /*
880                          * Don't treat a reference through a sequentially read
881                          * mapping as such.  If the page has been used in
882                          * another mapping, we will catch it; if this other
883                          * mapping is already gone, the unmap path will have
884                          * set PG_referenced or activated the page.
885                          */
886                         if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
887                                 referenced++;
888                 }
889                 pte_unmap_unlock(pte, ptl);
890         }
891
892         if (referenced)
893                 clear_page_idle(page);
894         if (test_and_clear_page_young(page))
895                 referenced++;
896
897         if (referenced) {
898                 pra->referenced++;
899                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags;
900         }
901
902         pra->mapcount--;
903         if (!pra->mapcount)
904                 return SWAP_SUCCESS; /* To break the loop */
905
906         return SWAP_AGAIN;
907 }
908
909 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
910 {
911         struct page_referenced_arg *pra = arg;
912         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
913
914         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
915                 return true;
916
917         return false;
918 }
919
920 /**
921  * page_referenced - test if the page was referenced
922  * @page: the page to test
923  * @is_locked: caller holds lock on the page
924  * @memcg: target memory cgroup
925  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
926  *
927  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
928  * returns the number of ptes which referenced the page.
929  */
930 int page_referenced(struct page *page,
931                     int is_locked,
932                     struct mem_cgroup *memcg,
933                     unsigned long *vm_flags)
934 {
935         int ret;
936         int we_locked = 0;
937         struct page_referenced_arg pra = {
938                 .mapcount = page_mapcount(page),
939                 .memcg = memcg,
940         };
941         struct rmap_walk_control rwc = {
942                 .rmap_one = page_referenced_one,
943                 .arg = (void *)&pra,
944                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
945         };
946
947         *vm_flags = 0;
948         if (!page_mapped(page))
949                 return 0;
950
951         if (!page_rmapping(page))
952                 return 0;
953
954         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
955                 we_locked = trylock_page(page);
956                 if (!we_locked)
957                         return 1;
958         }
959
960         /*
961          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
962          * counting on behalf of references from different
963          * cgroups
964          */
965         if (memcg) {
966                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
967         }
968
969         ret = rmap_walk(page, &rwc);
970         *vm_flags = pra.vm_flags;
971
972         if (we_locked)
973                 unlock_page(page);
974
975         return pra.referenced;
976 }
977
978 static int page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
979                             unsigned long address, void *arg)
980 {
981         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
982         pte_t *pte;
983         spinlock_t *ptl;
984         int ret = 0;
985         int *cleaned = arg;
986
987         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 1);
988         if (!pte)
989                 goto out;
990
991         if (pte_dirty(*pte) || pte_write(*pte)) {
992                 pte_t entry;
993
994                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
995                 entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
996                 entry = pte_wrprotect(entry);
997                 entry = pte_mkclean(entry);
998                 set_pte_at(mm, address, pte, entry);
999                 ret = 1;
1000         }
1001
1002         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1003
1004         if (ret) {
1005                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1006                 (*cleaned)++;
1007         }
1008 out:
1009         return SWAP_AGAIN;
1010 }
1011
1012 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1013 {
1014         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
1015                 return false;
1016
1017         return true;
1018 }
1019
1020 int page_mkclean(struct page *page)
1021 {
1022         int cleaned = 0;
1023         struct address_space *mapping;
1024         struct rmap_walk_control rwc = {
1025                 .arg = (void *)&cleaned,
1026                 .rmap_one = page_mkclean_one,
1027                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
1028         };
1029
1030         BUG_ON(!PageLocked(page));
1031
1032         if (!page_mapped(page))
1033                 return 0;
1034
1035         mapping = page_mapping(page);
1036         if (!mapping)
1037                 return 0;
1038
1039         rmap_walk(page, &rwc);
1040
1041         return cleaned;
1042 }
1043 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_mkclean);
1044
1045 /**
1046  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
1047  * @page:       the page to move to our anon_vma
1048  * @vma:        the vma the page belongs to
1049  * @address:    the user virtual address mapped
1050  *
1051  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
1052  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1053  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1054  * processes.
1055  */
1056 void page_move_anon_rmap(struct page *page,
1057         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1058 {
1059         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1060
1061         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1062         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1063         VM_BUG_ON_PAGE(page->index != linear_page_index(vma, address), page);
1064
1065         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1066         /*
1067          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1068          * simultaneously, so a concurrent reader (eg page_referenced()'s
1069          * PageAnon()) will not see one without the other.
1070          */
1071         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1072 }
1073
1074 /**
1075  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1076  * @page:       Page to add to rmap     
1077  * @vma:        VM area to add page to.
1078  * @address:    User virtual address of the mapping     
1079  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1080  */
1081 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1082         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1083 {
1084         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1085
1086         BUG_ON(!anon_vma);
1087
1088         if (PageAnon(page))
1089                 return;
1090
1091         /*
1092          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1093          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1094          * page mapping!
1095          */
1096         if (!exclusive)
1097                 anon_vma = anon_vma->root;
1098
1099         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1100         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1101         page->index = linear_page_index(vma, address);
1102 }
1103
1104 /**
1105  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1106  * @page:       the page to add the mapping to
1107  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1108  * @address:    the user virtual address mapped
1109  */
1110 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1111         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1112 {
1113 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1114         /*
1115          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1116          * be set up correctly at this point.
1117          *
1118          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1119          * always holds the page locked, except if called from page_dup_rmap,
1120          * in which case the page is already known to be setup.
1121          *
1122          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1123          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1124          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1125          */
1126         BUG_ON(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root);
1127         BUG_ON(page->index != linear_page_index(vma, address));
1128 #endif
1129 }
1130
1131 /**
1132  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1133  * @page:       the page to add the mapping to
1134  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1135  * @address:    the user virtual address mapped
1136  *
1137  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1138  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1139  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1140  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1141  */
1142 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1143         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1144 {
1145         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1146 }
1147
1148 /*
1149  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1150  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1151  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1152  */
1153 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1154         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1155 {
1156         int first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1157         if (first) {
1158                 /*
1159                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1160                  * these counters are not modified in interrupt context, and
1161                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
1162                  * disabled.
1163                  */
1164                 if (PageTransHuge(page))
1165                         __inc_zone_page_state(page,
1166                                               NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1167                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1168                                 hpage_nr_pages(page));
1169         }
1170         if (unlikely(PageKsm(page)))
1171                 return;
1172
1173         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1174         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1175         if (first)
1176                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, exclusive);
1177         else
1178                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1179 }
1180
1181 /**
1182  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1183  * @page:       the page to add the mapping to
1184  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1185  * @address:    the user virtual address mapped
1186  *
1187  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1188  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1189  * Page does not have to be locked.
1190  */
1191 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1192         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1193 {
1194         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1195         SetPageSwapBacked(page);
1196         atomic_set(&page->_mapcount, 0); /* increment count (starts at -1) */
1197         if (PageTransHuge(page))
1198                 __inc_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1199         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1200                         hpage_nr_pages(page));
1201         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1202 }
1203
1204 /**
1205  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1206  * @page: the page to add the mapping to
1207  *
1208  * The caller needs to hold the pte lock.
1209  */
1210 void page_add_file_rmap(struct page *page)
1211 {
1212         struct mem_cgroup *memcg;
1213
1214         memcg = mem_cgroup_begin_page_stat(page);
1215         if (atomic_inc_and_test(&page->_mapcount)) {
1216                 __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1217                 mem_cgroup_inc_page_stat(memcg, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1218         }
1219         mem_cgroup_end_page_stat(memcg);
1220 }
1221
1222 static void page_remove_file_rmap(struct page *page)
1223 {
1224         struct mem_cgroup *memcg;
1225
1226         memcg = mem_cgroup_begin_page_stat(page);
1227
1228         /* page still mapped by someone else? */
1229         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1230                 goto out;
1231
1232         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1233         if (unlikely(PageHuge(page)))
1234                 goto out;
1235
1236         /*
1237          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1238          * these counters are not modified in interrupt context, and
1239          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1240          */
1241         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_MAPPED);
1242         mem_cgroup_dec_page_stat(memcg, MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED);
1243
1244         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1245                 clear_page_mlock(page);
1246 out:
1247         mem_cgroup_end_page_stat(memcg);
1248 }
1249
1250 /**
1251  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1252  * @page: page to remove mapping from
1253  *
1254  * The caller needs to hold the pte lock.
1255  */
1256 void page_remove_rmap(struct page *page)
1257 {
1258         if (!PageAnon(page)) {
1259                 page_remove_file_rmap(page);
1260                 return;
1261         }
1262
1263         /* page still mapped by someone else? */
1264         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1265                 return;
1266
1267         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1268         if (unlikely(PageHuge(page)))
1269                 return;
1270
1271         /*
1272          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1273          * these counters are not modified in interrupt context, and
1274          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1275          */
1276         if (PageTransHuge(page))
1277                 __dec_zone_page_state(page, NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES);
1278
1279         __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ANON_PAGES,
1280                               -hpage_nr_pages(page));
1281
1282         if (unlikely(PageMlocked(page)))
1283                 clear_page_mlock(page);
1284
1285         /*
1286          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1287          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1288          * which increments mapcount after us but sets mapping
1289          * before us: so leave the reset to free_hot_cold_page,
1290          * and remember that it's only reliable while mapped.
1291          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1292          * faster for those pages still in swapcache.
1293          */
1294 }
1295
1296 /*
1297  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1298  */
1299 static int try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1300                      unsigned long address, void *arg)
1301 {
1302         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1303         pte_t *pte;
1304         pte_t pteval;
1305         spinlock_t *ptl;
1306         int ret = SWAP_AGAIN;
1307         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)arg;
1308
1309         /* munlock has nothing to gain from examining un-locked vmas */
1310         if ((flags & TTU_MUNLOCK) && !(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1311                 goto out;
1312
1313         pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl, 0);
1314         if (!pte)
1315                 goto out;
1316
1317         /*
1318          * If the page is mlock()d, we cannot swap it out.
1319          * If it's recently referenced (perhaps page_referenced
1320          * skipped over this mm) then we should reactivate it.
1321          */
1322         if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK)) {
1323                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
1324                         /* Holding pte lock, we do *not* need mmap_sem here */
1325                         mlock_vma_page(page);
1326                         ret = SWAP_MLOCK;
1327                         goto out_unmap;
1328                 }
1329                 if (flags & TTU_MUNLOCK)
1330                         goto out_unmap;
1331         }
1332         if (!(flags & TTU_IGNORE_ACCESS)) {
1333                 if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address, pte)) {
1334                         ret = SWAP_FAIL;
1335                         goto out_unmap;
1336                 }
1337         }
1338
1339         /* Nuke the page table entry. */
1340         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
1341         if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1342                 /*
1343                  * We clear the PTE but do not flush so potentially a remote
1344                  * CPU could still be writing to the page. If the entry was
1345                  * previously clean then the architecture must guarantee that
1346                  * a clear->dirty transition on a cached TLB entry is written
1347                  * through and traps if the PTE is unmapped.
1348                  */
1349                 pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pte);
1350
1351                 set_tlb_ubc_flush_pending(mm, page, pte_dirty(pteval));
1352         } else {
1353                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1354         }
1355
1356         /* Move the dirty bit to the physical page now the pte is gone. */
1357         if (pte_dirty(pteval))
1358                 set_page_dirty(page);
1359
1360         /* Update high watermark before we lower rss */
1361         update_hiwater_rss(mm);
1362
1363         if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1364                 if (PageHuge(page)) {
1365                         hugetlb_count_sub(1 << compound_order(page), mm);
1366                 } else {
1367                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1368                 }
1369                 set_pte_at(mm, address, pte,
1370                            swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(page)));
1371         } else if (pte_unused(pteval)) {
1372                 /*
1373                  * The guest indicated that the page content is of no
1374                  * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1375                  * will take care of the rest.
1376                  */
1377                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1378         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_MIGRATION) && (flags & TTU_MIGRATION)) {
1379                 swp_entry_t entry;
1380                 pte_t swp_pte;
1381                 /*
1382                  * Store the pfn of the page in a special migration
1383                  * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1384                  * pte is removed and then restart fault handling.
1385                  */
1386                 entry = make_migration_entry(page, pte_write(pteval));
1387                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1388                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1389                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1390                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1391         } else if (PageAnon(page)) {
1392                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
1393                 pte_t swp_pte;
1394                 /*
1395                  * Store the swap location in the pte.
1396                  * See handle_pte_fault() ...
1397                  */
1398                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapCache(page), page);
1399                 if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1400                         set_pte_at(mm, address, pte, pteval);
1401                         ret = SWAP_FAIL;
1402                         goto out_unmap;
1403                 }
1404                 if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1405                         spin_lock(&mmlist_lock);
1406                         if (list_empty(&mm->mmlist))
1407                                 list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1408                         spin_unlock(&mmlist_lock);
1409                 }
1410                 dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1411                 inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1412                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1413                 if (pte_soft_dirty(pteval))
1414                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1415                 set_pte_at(mm, address, pte, swp_pte);
1416         } else
1417                 dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(page));
1418
1419         page_remove_rmap(page);
1420         page_cache_release(page);
1421
1422 out_unmap:
1423         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1424         if (ret != SWAP_FAIL && ret != SWAP_MLOCK && !(flags & TTU_MUNLOCK))
1425                 mmu_notifier_invalidate_page(mm, address);
1426 out:
1427         return ret;
1428 }
1429
1430 bool is_vma_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
1431 {
1432         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
1433
1434         if (!maybe_stack)
1435                 return false;
1436
1437         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
1438                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
1439                 return true;
1440
1441         return false;
1442 }
1443
1444 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1445 {
1446         return is_vma_temporary_stack(vma);
1447 }
1448
1449 static int page_not_mapped(struct page *page)
1450 {
1451         return !page_mapped(page);
1452 };
1453
1454 /**
1455  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1456  * @page: the page to get unmapped
1457  * @flags: action and flags
1458  *
1459  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1460  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1461  * Return values are:
1462  *
1463  * SWAP_SUCCESS - we succeeded in removing all mappings
1464  * SWAP_AGAIN   - we missed a mapping, try again later
1465  * SWAP_FAIL    - the page is unswappable
1466  * SWAP_MLOCK   - page is mlocked.
1467  */
1468 int try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1469 {
1470         int ret;
1471         struct rmap_walk_control rwc = {
1472                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1473                 .arg = (void *)flags,
1474                 .done = page_not_mapped,
1475                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1476         };
1477
1478         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHuge(page) && PageTransHuge(page), page);
1479
1480         /*
1481          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1482          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1483          * page tables leading to a race where migration cannot
1484          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1485          * locking requirements of exec(), migration skips
1486          * temporary VMAs until after exec() completes.
1487          */
1488         if ((flags & TTU_MIGRATION) && !PageKsm(page) && PageAnon(page))
1489                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1490
1491         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1492
1493         if (ret != SWAP_MLOCK && !page_mapped(page))
1494                 ret = SWAP_SUCCESS;
1495         return ret;
1496 }
1497
1498 /**
1499  * try_to_munlock - try to munlock a page
1500  * @page: the page to be munlocked
1501  *
1502  * Called from munlock code.  Checks all of the VMAs mapping the page
1503  * to make sure nobody else has this page mlocked. The page will be
1504  * returned with PG_mlocked cleared if no other vmas have it mlocked.
1505  *
1506  * Return values are:
1507  *
1508  * SWAP_AGAIN   - no vma is holding page mlocked, or,
1509  * SWAP_AGAIN   - page mapped in mlocked vma -- couldn't acquire mmap sem
1510  * SWAP_FAIL    - page cannot be located at present
1511  * SWAP_MLOCK   - page is now mlocked.
1512  */
1513 int try_to_munlock(struct page *page)
1514 {
1515         int ret;
1516         struct rmap_walk_control rwc = {
1517                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1518                 .arg = (void *)TTU_MUNLOCK,
1519                 .done = page_not_mapped,
1520                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1521
1522         };
1523
1524         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page) || PageLRU(page), page);
1525
1526         ret = rmap_walk(page, &rwc);
1527         return ret;
1528 }
1529
1530 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
1531 {
1532         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
1533
1534         anon_vma_free(anon_vma);
1535         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
1536                 anon_vma_free(root);
1537 }
1538
1539 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
1540                                         struct rmap_walk_control *rwc)
1541 {
1542         struct anon_vma *anon_vma;
1543
1544         if (rwc->anon_lock)
1545                 return rwc->anon_lock(page);
1546
1547         /*
1548          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
1549          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
1550          * are holding mmap_sem. Users without mmap_sem are required to
1551          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
1552          */
1553         anon_vma = page_anon_vma(page);
1554         if (!anon_vma)
1555                 return NULL;
1556
1557         anon_vma_lock_read(anon_vma);
1558         return anon_vma;
1559 }
1560
1561 /*
1562  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
1563  * rmap method
1564  * @page: the page to be handled
1565  * @rwc: control variable according to each walk type
1566  *
1567  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1568  * contained in the anon_vma struct it points to.
1569  *
1570  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1571  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1572  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1573  * LOCKED.
1574  */
1575 static int rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1576 {
1577         struct anon_vma *anon_vma;
1578         pgoff_t pgoff;
1579         struct anon_vma_chain *avc;
1580         int ret = SWAP_AGAIN;
1581
1582         anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
1583         if (!anon_vma)
1584                 return ret;
1585
1586         pgoff = page_to_pgoff(page);
1587         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root, pgoff, pgoff) {
1588                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
1589                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1590
1591                 cond_resched();
1592
1593                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1594                         continue;
1595
1596                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1597                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1598                         break;
1599                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1600                         break;
1601         }
1602         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
1603         return ret;
1604 }
1605
1606 /*
1607  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
1608  * @page: the page to be handled
1609  * @rwc: control variable according to each walk type
1610  *
1611  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
1612  * contained in the address_space struct it points to.
1613  *
1614  * When called from try_to_munlock(), the mmap_sem of the mm containing the vma
1615  * where the page was found will be held for write.  So, we won't recheck
1616  * vm_flags for that VMA.  That should be OK, because that vma shouldn't be
1617  * LOCKED.
1618  */
1619 static int rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1620 {
1621         struct address_space *mapping = page->mapping;
1622         pgoff_t pgoff;
1623         struct vm_area_struct *vma;
1624         int ret = SWAP_AGAIN;
1625
1626         /*
1627          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
1628          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
1629          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
1630          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
1631          */
1632         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1633
1634         if (!mapping)
1635                 return ret;
1636
1637         pgoff = page_to_pgoff(page);
1638         i_mmap_lock_read(mapping);
1639         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
1640                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
1641
1642                 cond_resched();
1643
1644                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
1645                         continue;
1646
1647                 ret = rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg);
1648                 if (ret != SWAP_AGAIN)
1649                         goto done;
1650                 if (rwc->done && rwc->done(page))
1651                         goto done;
1652         }
1653
1654 done:
1655         i_mmap_unlock_read(mapping);
1656         return ret;
1657 }
1658
1659 int rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
1660 {
1661         if (unlikely(PageKsm(page)))
1662                 return rmap_walk_ksm(page, rwc);
1663         else if (PageAnon(page))
1664                 return rmap_walk_anon(page, rwc);
1665         else
1666                 return rmap_walk_file(page, rwc);
1667 }
1668
1669 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1670 /*
1671  * The following three functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
1672  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
1673  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
1674  */
1675 static void __hugepage_set_anon_rmap(struct page *page,
1676         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1677 {
1678         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1679
1680         BUG_ON(!anon_vma);
1681
1682         if (PageAnon(page))
1683                 return;
1684         if (!exclusive)
1685                 anon_vma = anon_vma->root;
1686
1687         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1688         page->mapping = (struct address_space *) anon_vma;
1689         page->index = linear_page_index(vma, address);
1690 }
1691
1692 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
1693                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1694 {
1695         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1696         int first;
1697
1698         BUG_ON(!PageLocked(page));
1699         BUG_ON(!anon_vma);
1700         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1701         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1702         if (first)
1703                 __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
1704 }
1705
1706 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1707                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1708 {
1709         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
1710         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1711         __hugepage_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1712 }
1713 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */