]> Git Repo - linux.git/blob - mm/rmap.c
Merge tag 'bitmap-for-6.10v2' of https://github.com/norov/linux
[linux.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <[email protected]>
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 <[email protected]> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <[email protected]> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <[email protected]> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_rwsem       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_lock
25  *     mapping->invalidate_lock (in filemap_fault)
26  *       folio_lock
27  *         hugetlbfs_i_mmap_rwsem_key (in huge_pmd_share, see hugetlbfs below)
28  *           vma_start_write
29  *             mapping->i_mmap_rwsem
30  *               anon_vma->rwsem
31  *                 mm->page_table_lock or pte_lock
32  *                   swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
33  *                     mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
34  *                     mapping->private_lock (in block_dirty_folio)
35  *                       folio_lock_memcg move_lock (in block_dirty_folio)
36  *                         i_pages lock (widely used)
37  *                           lruvec->lru_lock (in folio_lruvec_lock_irq)
38  *                     inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
39  *                     bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
40  *                       sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
41  *                       i_pages lock (widely used, in set_page_dirty,
42  *                                 in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
43  *                                 within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
44  *
45  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mmap_rwsem   (memory_failure, collect_procs_anon)
46  *   ->tasklist_lock
47  *     pte map lock
48  *
49  * hugetlbfs PageHuge() take locks in this order:
50  *   hugetlb_fault_mutex (hugetlbfs specific page fault mutex)
51  *     vma_lock (hugetlb specific lock for pmd_sharing)
52  *       mapping->i_mmap_rwsem (also used for hugetlb pmd sharing)
53  *         folio_lock
54  */
55
56 #include <linux/mm.h>
57 #include <linux/sched/mm.h>
58 #include <linux/sched/task.h>
59 #include <linux/pagemap.h>
60 #include <linux/swap.h>
61 #include <linux/swapops.h>
62 #include <linux/slab.h>
63 #include <linux/init.h>
64 #include <linux/ksm.h>
65 #include <linux/rmap.h>
66 #include <linux/rcupdate.h>
67 #include <linux/export.h>
68 #include <linux/memcontrol.h>
69 #include <linux/mmu_notifier.h>
70 #include <linux/migrate.h>
71 #include <linux/hugetlb.h>
72 #include <linux/huge_mm.h>
73 #include <linux/backing-dev.h>
74 #include <linux/page_idle.h>
75 #include <linux/memremap.h>
76 #include <linux/userfaultfd_k.h>
77 #include <linux/mm_inline.h>
78
79 #include <asm/tlbflush.h>
80
81 #define CREATE_TRACE_POINTS
82 #include <trace/events/tlb.h>
83 #include <trace/events/migrate.h>
84
85 #include "internal.h"
86
87 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
88 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
89
90 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
91 {
92         struct anon_vma *anon_vma;
93
94         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
95         if (anon_vma) {
96                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
97                 anon_vma->num_children = 0;
98                 anon_vma->num_active_vmas = 0;
99                 anon_vma->parent = anon_vma;
100                 /*
101                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
102                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
103                  */
104                 anon_vma->root = anon_vma;
105         }
106
107         return anon_vma;
108 }
109
110 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
111 {
112         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
113
114         /*
115          * Synchronize against folio_lock_anon_vma_read() such that
116          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
117          * freed.
118          *
119          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
120          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
121          * down_read_trylock() from folio_lock_anon_vma_read(). This orders:
122          *
123          * folio_lock_anon_vma_read()   VS      put_anon_vma()
124          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
125          *   LOCK                                 MB
126          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
127          *
128          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
129          * happen _before_ what follows.
130          */
131         might_sleep();
132         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
133                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
134                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
135         }
136
137         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
138 }
139
140 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
141 {
142         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
143 }
144
145 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
146 {
147         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
148 }
149
150 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
151                                 struct anon_vma_chain *avc,
152                                 struct anon_vma *anon_vma)
153 {
154         avc->vma = vma;
155         avc->anon_vma = anon_vma;
156         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
157         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
158 }
159
160 /**
161  * __anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
162  * @vma: the memory region in question
163  *
164  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
165  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
166  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
167  *
168  * The common case will be that we already have one, which
169  * is handled inline by anon_vma_prepare(). But if
170  * not we either need to find an adjacent mapping that we
171  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
172  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
173  * allocate a new one.
174  *
175  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
176  * optimistically looked up an anon_vma in folio_lock_anon_vma_read()
177  * and that may actually touch the rwsem even in the newly
178  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
179  * anon_vma isn't actually destroyed).
180  *
181  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
182  * for the new allocation. At the same time, we do not want
183  * to do any locking for the common case of already having
184  * an anon_vma.
185  */
186 int __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
187 {
188         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
189         struct anon_vma *anon_vma, *allocated;
190         struct anon_vma_chain *avc;
191
192         mmap_assert_locked(mm);
193         might_sleep();
194
195         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
196         if (!avc)
197                 goto out_enomem;
198
199         anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
200         allocated = NULL;
201         if (!anon_vma) {
202                 anon_vma = anon_vma_alloc();
203                 if (unlikely(!anon_vma))
204                         goto out_enomem_free_avc;
205                 anon_vma->num_children++; /* self-parent link for new root */
206                 allocated = anon_vma;
207         }
208
209         anon_vma_lock_write(anon_vma);
210         /* page_table_lock to protect against threads */
211         spin_lock(&mm->page_table_lock);
212         if (likely(!vma->anon_vma)) {
213                 vma->anon_vma = anon_vma;
214                 anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
215                 anon_vma->num_active_vmas++;
216                 allocated = NULL;
217                 avc = NULL;
218         }
219         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
220         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
221
222         if (unlikely(allocated))
223                 put_anon_vma(allocated);
224         if (unlikely(avc))
225                 anon_vma_chain_free(avc);
226
227         return 0;
228
229  out_enomem_free_avc:
230         anon_vma_chain_free(avc);
231  out_enomem:
232         return -ENOMEM;
233 }
234
235 /*
236  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
237  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
238  * have the same vma.
239  *
240  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
241  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
242  */
243 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
244 {
245         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
246         if (new_root != root) {
247                 if (WARN_ON_ONCE(root))
248                         up_write(&root->rwsem);
249                 root = new_root;
250                 down_write(&root->rwsem);
251         }
252         return root;
253 }
254
255 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
256 {
257         if (root)
258                 up_write(&root->rwsem);
259 }
260
261 /*
262  * Attach the anon_vmas from src to dst.
263  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
264  *
265  * anon_vma_clone() is called by vma_expand(), vma_merge(), __split_vma(),
266  * copy_vma() and anon_vma_fork(). The first four want an exact copy of src,
267  * while the last one, anon_vma_fork(), may try to reuse an existing anon_vma to
268  * prevent endless growth of anon_vma. Since dst->anon_vma is set to NULL before
269  * call, we can identify this case by checking (!dst->anon_vma &&
270  * src->anon_vma).
271  *
272  * If (!dst->anon_vma && src->anon_vma) is true, this function tries to find
273  * and reuse existing anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma.
274  * This prevents degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in
275  * case of constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more
276  * than one child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap
277  * walker has a good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it
278  * searches where page is mapped.
279  */
280 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
281 {
282         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
283         struct anon_vma *root = NULL;
284
285         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
286                 struct anon_vma *anon_vma;
287
288                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
289                 if (unlikely(!avc)) {
290                         unlock_anon_vma_root(root);
291                         root = NULL;
292                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
293                         if (!avc)
294                                 goto enomem_failure;
295                 }
296                 anon_vma = pavc->anon_vma;
297                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
298                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
299
300                 /*
301                  * Reuse existing anon_vma if it has no vma and only one
302                  * anon_vma child.
303                  *
304                  * Root anon_vma is never reused:
305                  * it has self-parent reference and at least one child.
306                  */
307                 if (!dst->anon_vma && src->anon_vma &&
308                     anon_vma->num_children < 2 &&
309                     anon_vma->num_active_vmas == 0)
310                         dst->anon_vma = anon_vma;
311         }
312         if (dst->anon_vma)
313                 dst->anon_vma->num_active_vmas++;
314         unlock_anon_vma_root(root);
315         return 0;
316
317  enomem_failure:
318         /*
319          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its num_active_vmas can
320          * be incorrectly decremented in unlink_anon_vmas().
321          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
322          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
323          */
324         dst->anon_vma = NULL;
325         unlink_anon_vmas(dst);
326         return -ENOMEM;
327 }
328
329 /*
330  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
331  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
332  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
333  */
334 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
335 {
336         struct anon_vma_chain *avc;
337         struct anon_vma *anon_vma;
338         int error;
339
340         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
341         if (!pvma->anon_vma)
342                 return 0;
343
344         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
345         vma->anon_vma = NULL;
346
347         /*
348          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
349          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
350          */
351         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
352         if (error)
353                 return error;
354
355         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
356         if (vma->anon_vma)
357                 return 0;
358
359         /* Then add our own anon_vma. */
360         anon_vma = anon_vma_alloc();
361         if (!anon_vma)
362                 goto out_error;
363         anon_vma->num_active_vmas++;
364         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
365         if (!avc)
366                 goto out_error_free_anon_vma;
367
368         /*
369          * The root anon_vma's rwsem is the lock actually used when we
370          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
371          */
372         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
373         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
374         /*
375          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
376          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
377          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
378          */
379         get_anon_vma(anon_vma->root);
380         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
381         vma->anon_vma = anon_vma;
382         anon_vma_lock_write(anon_vma);
383         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
384         anon_vma->parent->num_children++;
385         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
386
387         return 0;
388
389  out_error_free_anon_vma:
390         put_anon_vma(anon_vma);
391  out_error:
392         unlink_anon_vmas(vma);
393         return -ENOMEM;
394 }
395
396 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
397 {
398         struct anon_vma_chain *avc, *next;
399         struct anon_vma *root = NULL;
400
401         /*
402          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
403          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
404          */
405         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
406                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
407
408                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
409                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
410
411                 /*
412                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
413                  * to free them outside the lock.
414                  */
415                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root.rb_root)) {
416                         anon_vma->parent->num_children--;
417                         continue;
418                 }
419
420                 list_del(&avc->same_vma);
421                 anon_vma_chain_free(avc);
422         }
423         if (vma->anon_vma) {
424                 vma->anon_vma->num_active_vmas--;
425
426                 /*
427                  * vma would still be needed after unlink, and anon_vma will be prepared
428                  * when handle fault.
429                  */
430                 vma->anon_vma = NULL;
431         }
432         unlock_anon_vma_root(root);
433
434         /*
435          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
436          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
437          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
438          */
439         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
440                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
441
442                 VM_WARN_ON(anon_vma->num_children);
443                 VM_WARN_ON(anon_vma->num_active_vmas);
444                 put_anon_vma(anon_vma);
445
446                 list_del(&avc->same_vma);
447                 anon_vma_chain_free(avc);
448         }
449 }
450
451 static void anon_vma_ctor(void *data)
452 {
453         struct anon_vma *anon_vma = data;
454
455         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
456         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
457         anon_vma->rb_root = RB_ROOT_CACHED;
458 }
459
460 void __init anon_vma_init(void)
461 {
462         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
463                         0, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
464                         anon_vma_ctor);
465         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
466                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
467 }
468
469 /*
470  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
471  *
472  * Since there is no serialization what so ever against folio_remove_rmap_*()
473  * the best this function can do is return a refcount increased anon_vma
474  * that might have been relevant to this page.
475  *
476  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
477  * returned may already be freed (and even reused).
478  *
479  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
480  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
481  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
482  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
483  *
484  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
485  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
486  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
487  *
488  * Since anon_vma's slab is SLAB_TYPESAFE_BY_RCU and we know from
489  * folio_remove_rmap_*() that the anon_vma pointer from page->mapping is valid
490  * if there is a mapcount, we can dereference the anon_vma after observing
491  * those.
492  *
493  * NOTE: the caller should normally hold folio lock when calling this.  If
494  * not, the caller needs to double check the anon_vma didn't change after
495  * taking the anon_vma lock for either read or write (UFFDIO_MOVE can modify it
496  * concurrently without folio lock protection). See folio_lock_anon_vma_read()
497  * which has already covered that, and comment above remap_pages().
498  */
499 struct anon_vma *folio_get_anon_vma(struct folio *folio)
500 {
501         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
502         unsigned long anon_mapping;
503
504         rcu_read_lock();
505         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(folio->mapping);
506         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
507                 goto out;
508         if (!folio_mapped(folio))
509                 goto out;
510
511         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
512         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
513                 anon_vma = NULL;
514                 goto out;
515         }
516
517         /*
518          * If this folio is still mapped, then its anon_vma cannot have been
519          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
520          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
521          * SLAB_TYPESAFE_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
522          * above cannot corrupt).
523          */
524         if (!folio_mapped(folio)) {
525                 rcu_read_unlock();
526                 put_anon_vma(anon_vma);
527                 return NULL;
528         }
529 out:
530         rcu_read_unlock();
531
532         return anon_vma;
533 }
534
535 /*
536  * Similar to folio_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
537  *
538  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
539  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
540  * reference like with folio_get_anon_vma() and then block on the mutex
541  * on !rwc->try_lock case.
542  */
543 struct anon_vma *folio_lock_anon_vma_read(struct folio *folio,
544                                           struct rmap_walk_control *rwc)
545 {
546         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
547         struct anon_vma *root_anon_vma;
548         unsigned long anon_mapping;
549
550 retry:
551         rcu_read_lock();
552         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(folio->mapping);
553         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
554                 goto out;
555         if (!folio_mapped(folio))
556                 goto out;
557
558         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
559         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
560         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
561                 /*
562                  * folio_move_anon_rmap() might have changed the anon_vma as we
563                  * might not hold the folio lock here.
564                  */
565                 if (unlikely((unsigned long)READ_ONCE(folio->mapping) !=
566                              anon_mapping)) {
567                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
568                         rcu_read_unlock();
569                         goto retry;
570                 }
571
572                 /*
573                  * If the folio is still mapped, then this anon_vma is still
574                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
575                  * not go away, see anon_vma_free().
576                  */
577                 if (!folio_mapped(folio)) {
578                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
579                         anon_vma = NULL;
580                 }
581                 goto out;
582         }
583
584         if (rwc && rwc->try_lock) {
585                 anon_vma = NULL;
586                 rwc->contended = true;
587                 goto out;
588         }
589
590         /* trylock failed, we got to sleep */
591         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
592                 anon_vma = NULL;
593                 goto out;
594         }
595
596         if (!folio_mapped(folio)) {
597                 rcu_read_unlock();
598                 put_anon_vma(anon_vma);
599                 return NULL;
600         }
601
602         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
603         rcu_read_unlock();
604         anon_vma_lock_read(anon_vma);
605
606         /*
607          * folio_move_anon_rmap() might have changed the anon_vma as we might
608          * not hold the folio lock here.
609          */
610         if (unlikely((unsigned long)READ_ONCE(folio->mapping) !=
611                      anon_mapping)) {
612                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
613                 put_anon_vma(anon_vma);
614                 anon_vma = NULL;
615                 goto retry;
616         }
617
618         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
619                 /*
620                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
621                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
622                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
623                  */
624                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
625                 __put_anon_vma(anon_vma);
626                 anon_vma = NULL;
627         }
628
629         return anon_vma;
630
631 out:
632         rcu_read_unlock();
633         return anon_vma;
634 }
635
636 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
637 /*
638  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
639  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
640  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
641  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
642  */
643 void try_to_unmap_flush(void)
644 {
645         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
646
647         if (!tlb_ubc->flush_required)
648                 return;
649
650         arch_tlbbatch_flush(&tlb_ubc->arch);
651         tlb_ubc->flush_required = false;
652         tlb_ubc->writable = false;
653 }
654
655 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
656 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
657 {
658         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
659
660         if (tlb_ubc->writable)
661                 try_to_unmap_flush();
662 }
663
664 /*
665  * Bits 0-14 of mm->tlb_flush_batched record pending generations.
666  * Bits 16-30 of mm->tlb_flush_batched bit record flushed generations.
667  */
668 #define TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT   16
669 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK                    \
670         ((1 << (TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT - 1)) - 1)
671 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE                   \
672         (TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK / 2)
673
674 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, pte_t pteval,
675                                       unsigned long uaddr)
676 {
677         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
678         int batch;
679         bool writable = pte_dirty(pteval);
680
681         if (!pte_accessible(mm, pteval))
682                 return;
683
684         arch_tlbbatch_add_pending(&tlb_ubc->arch, mm, uaddr);
685         tlb_ubc->flush_required = true;
686
687         /*
688          * Ensure compiler does not re-order the setting of tlb_flush_batched
689          * before the PTE is cleared.
690          */
691         barrier();
692         batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
693 retry:
694         if ((batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK) > TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE) {
695                 /*
696                  * Prevent `pending' from catching up with `flushed' because of
697                  * overflow.  Reset `pending' and `flushed' to be 1 and 0 if
698                  * `pending' becomes large.
699                  */
700                 if (!atomic_try_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, &batch, 1))
701                         goto retry;
702         } else {
703                 atomic_inc(&mm->tlb_flush_batched);
704         }
705
706         /*
707          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
708          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
709          * before the page is queued for IO.
710          */
711         if (writable)
712                 tlb_ubc->writable = true;
713 }
714
715 /*
716  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
717  * unmap operations to reduce IPIs.
718  */
719 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
720 {
721         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
722                 return false;
723
724         return arch_tlbbatch_should_defer(mm);
725 }
726
727 /*
728  * Reclaim unmaps pages under the PTL but do not flush the TLB prior to
729  * releasing the PTL if TLB flushes are batched. It's possible for a parallel
730  * operation such as mprotect or munmap to race between reclaim unmapping
731  * the page and flushing the page. If this race occurs, it potentially allows
732  * access to data via a stale TLB entry. Tracking all mm's that have TLB
733  * batching in flight would be expensive during reclaim so instead track
734  * whether TLB batching occurred in the past and if so then do a flush here
735  * if required. This will cost one additional flush per reclaim cycle paid
736  * by the first operation at risk such as mprotect and mumap.
737  *
738  * This must be called under the PTL so that an access to tlb_flush_batched
739  * that is potentially a "reclaim vs mprotect/munmap/etc" race will synchronise
740  * via the PTL.
741  */
742 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
743 {
744         int batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
745         int pending = batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK;
746         int flushed = batch >> TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT;
747
748         if (pending != flushed) {
749                 arch_flush_tlb_batched_pending(mm);
750                 /*
751                  * If the new TLB flushing is pending during flushing, leave
752                  * mm->tlb_flush_batched as is, to avoid losing flushing.
753                  */
754                 atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch,
755                                pending | (pending << TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT));
756         }
757 }
758 #else
759 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, pte_t pteval,
760                                       unsigned long uaddr)
761 {
762 }
763
764 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
765 {
766         return false;
767 }
768 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
769
770 /*
771  * At what user virtual address is page expected in vma?
772  * Caller should check the page is actually part of the vma.
773  */
774 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
775 {
776         struct folio *folio = page_folio(page);
777         pgoff_t pgoff;
778
779         if (folio_test_anon(folio)) {
780                 struct anon_vma *page__anon_vma = folio_anon_vma(folio);
781                 /*
782                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
783                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
784                  */
785                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
786                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
787                         return -EFAULT;
788         } else if (!vma->vm_file) {
789                 return -EFAULT;
790         } else if (vma->vm_file->f_mapping != folio->mapping) {
791                 return -EFAULT;
792         }
793
794         /* The !page__anon_vma above handles KSM folios */
795         pgoff = folio->index + folio_page_idx(folio, page);
796         return vma_address(vma, pgoff, 1);
797 }
798
799 /*
800  * Returns the actual pmd_t* where we expect 'address' to be mapped from, or
801  * NULL if it doesn't exist.  No guarantees / checks on what the pmd_t*
802  * represents.
803  */
804 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
805 {
806         pgd_t *pgd;
807         p4d_t *p4d;
808         pud_t *pud;
809         pmd_t *pmd = NULL;
810
811         pgd = pgd_offset(mm, address);
812         if (!pgd_present(*pgd))
813                 goto out;
814
815         p4d = p4d_offset(pgd, address);
816         if (!p4d_present(*p4d))
817                 goto out;
818
819         pud = pud_offset(p4d, address);
820         if (!pud_present(*pud))
821                 goto out;
822
823         pmd = pmd_offset(pud, address);
824 out:
825         return pmd;
826 }
827
828 struct folio_referenced_arg {
829         int mapcount;
830         int referenced;
831         unsigned long vm_flags;
832         struct mem_cgroup *memcg;
833 };
834
835 /*
836  * arg: folio_referenced_arg will be passed
837  */
838 static bool folio_referenced_one(struct folio *folio,
839                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *arg)
840 {
841         struct folio_referenced_arg *pra = arg;
842         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
843         int referenced = 0;
844         unsigned long start = address, ptes = 0;
845
846         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
847                 address = pvmw.address;
848
849                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
850                         if (!folio_test_large(folio) || !pvmw.pte) {
851                                 /* Restore the mlock which got missed */
852                                 mlock_vma_folio(folio, vma);
853                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
854                                 pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
855                                 return false; /* To break the loop */
856                         }
857                         /*
858                          * For large folio fully mapped to VMA, will
859                          * be handled after the pvmw loop.
860                          *
861                          * For large folio cross VMA boundaries, it's
862                          * expected to be picked  by page reclaim. But
863                          * should skip reference of pages which are in
864                          * the range of VM_LOCKED vma. As page reclaim
865                          * should just count the reference of pages out
866                          * the range of VM_LOCKED vma.
867                          */
868                         ptes++;
869                         pra->mapcount--;
870                         continue;
871                 }
872
873                 if (pvmw.pte) {
874                         if (lru_gen_enabled() &&
875                             pte_young(ptep_get(pvmw.pte))) {
876                                 lru_gen_look_around(&pvmw);
877                                 referenced++;
878                         }
879
880                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
881                                                 pvmw.pte))
882                                 referenced++;
883                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
884                         if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address,
885                                                 pvmw.pmd))
886                                 referenced++;
887                 } else {
888                         /* unexpected pmd-mapped folio? */
889                         WARN_ON_ONCE(1);
890                 }
891
892                 pra->mapcount--;
893         }
894
895         if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
896                         folio_test_large(folio) &&
897                         folio_within_vma(folio, vma)) {
898                 unsigned long s_align, e_align;
899
900                 s_align = ALIGN_DOWN(start, PMD_SIZE);
901                 e_align = ALIGN_DOWN(start + folio_size(folio) - 1, PMD_SIZE);
902
903                 /* folio doesn't cross page table boundary and fully mapped */
904                 if ((s_align == e_align) && (ptes == folio_nr_pages(folio))) {
905                         /* Restore the mlock which got missed */
906                         mlock_vma_folio(folio, vma);
907                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
908                         return false; /* To break the loop */
909                 }
910         }
911
912         if (referenced)
913                 folio_clear_idle(folio);
914         if (folio_test_clear_young(folio))
915                 referenced++;
916
917         if (referenced) {
918                 pra->referenced++;
919                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags & ~VM_LOCKED;
920         }
921
922         if (!pra->mapcount)
923                 return false; /* To break the loop */
924
925         return true;
926 }
927
928 static bool invalid_folio_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
929 {
930         struct folio_referenced_arg *pra = arg;
931         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
932
933         /*
934          * Ignore references from this mapping if it has no recency. If the
935          * folio has been used in another mapping, we will catch it; if this
936          * other mapping is already gone, the unmap path will have set the
937          * referenced flag or activated the folio in zap_pte_range().
938          */
939         if (!vma_has_recency(vma))
940                 return true;
941
942         /*
943          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip counting on behalf
944          * of references from different cgroups.
945          */
946         if (memcg && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
947                 return true;
948
949         return false;
950 }
951
952 /**
953  * folio_referenced() - Test if the folio was referenced.
954  * @folio: The folio to test.
955  * @is_locked: Caller holds lock on the folio.
956  * @memcg: target memory cgroup
957  * @vm_flags: A combination of all the vma->vm_flags which referenced the folio.
958  *
959  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings of a folio,
960  *
961  * Return: The number of mappings which referenced the folio. Return -1 if
962  * the function bailed out due to rmap lock contention.
963  */
964 int folio_referenced(struct folio *folio, int is_locked,
965                      struct mem_cgroup *memcg, unsigned long *vm_flags)
966 {
967         bool we_locked = false;
968         struct folio_referenced_arg pra = {
969                 .mapcount = folio_mapcount(folio),
970                 .memcg = memcg,
971         };
972         struct rmap_walk_control rwc = {
973                 .rmap_one = folio_referenced_one,
974                 .arg = (void *)&pra,
975                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
976                 .try_lock = true,
977                 .invalid_vma = invalid_folio_referenced_vma,
978         };
979
980         *vm_flags = 0;
981         if (!pra.mapcount)
982                 return 0;
983
984         if (!folio_raw_mapping(folio))
985                 return 0;
986
987         if (!is_locked && (!folio_test_anon(folio) || folio_test_ksm(folio))) {
988                 we_locked = folio_trylock(folio);
989                 if (!we_locked)
990                         return 1;
991         }
992
993         rmap_walk(folio, &rwc);
994         *vm_flags = pra.vm_flags;
995
996         if (we_locked)
997                 folio_unlock(folio);
998
999         return rwc.contended ? -1 : pra.referenced;
1000 }
1001
1002 static int page_vma_mkclean_one(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
1003 {
1004         int cleaned = 0;
1005         struct vm_area_struct *vma = pvmw->vma;
1006         struct mmu_notifier_range range;
1007         unsigned long address = pvmw->address;
1008
1009         /*
1010          * We have to assume the worse case ie pmd for invalidation. Note that
1011          * the folio can not be freed from this function.
1012          */
1013         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE, 0,
1014                                 vma->vm_mm, address, vma_address_end(pvmw));
1015         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1016
1017         while (page_vma_mapped_walk(pvmw)) {
1018                 int ret = 0;
1019
1020                 address = pvmw->address;
1021                 if (pvmw->pte) {
1022                         pte_t *pte = pvmw->pte;
1023                         pte_t entry = ptep_get(pte);
1024
1025                         if (!pte_dirty(entry) && !pte_write(entry))
1026                                 continue;
1027
1028                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(entry));
1029                         entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
1030                         entry = pte_wrprotect(entry);
1031                         entry = pte_mkclean(entry);
1032                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
1033                         ret = 1;
1034                 } else {
1035 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1036                         pmd_t *pmd = pvmw->pmd;
1037                         pmd_t entry;
1038
1039                         if (!pmd_dirty(*pmd) && !pmd_write(*pmd))
1040                                 continue;
1041
1042                         flush_cache_range(vma, address,
1043                                           address + HPAGE_PMD_SIZE);
1044                         entry = pmdp_invalidate(vma, address, pmd);
1045                         entry = pmd_wrprotect(entry);
1046                         entry = pmd_mkclean(entry);
1047                         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmd, entry);
1048                         ret = 1;
1049 #else
1050                         /* unexpected pmd-mapped folio? */
1051                         WARN_ON_ONCE(1);
1052 #endif
1053                 }
1054
1055                 if (ret)
1056                         cleaned++;
1057         }
1058
1059         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1060
1061         return cleaned;
1062 }
1063
1064 static bool page_mkclean_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1065                              unsigned long address, void *arg)
1066 {
1067         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, PVMW_SYNC);
1068         int *cleaned = arg;
1069
1070         *cleaned += page_vma_mkclean_one(&pvmw);
1071
1072         return true;
1073 }
1074
1075 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1076 {
1077         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
1078                 return false;
1079
1080         return true;
1081 }
1082
1083 int folio_mkclean(struct folio *folio)
1084 {
1085         int cleaned = 0;
1086         struct address_space *mapping;
1087         struct rmap_walk_control rwc = {
1088                 .arg = (void *)&cleaned,
1089                 .rmap_one = page_mkclean_one,
1090                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
1091         };
1092
1093         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
1094
1095         if (!folio_mapped(folio))
1096                 return 0;
1097
1098         mapping = folio_mapping(folio);
1099         if (!mapping)
1100                 return 0;
1101
1102         rmap_walk(folio, &rwc);
1103
1104         return cleaned;
1105 }
1106 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_mkclean);
1107
1108 /**
1109  * pfn_mkclean_range - Cleans the PTEs (including PMDs) mapped with range of
1110  *                     [@pfn, @pfn + @nr_pages) at the specific offset (@pgoff)
1111  *                     within the @vma of shared mappings. And since clean PTEs
1112  *                     should also be readonly, write protects them too.
1113  * @pfn: start pfn.
1114  * @nr_pages: number of physically contiguous pages srarting with @pfn.
1115  * @pgoff: page offset that the @pfn mapped with.
1116  * @vma: vma that @pfn mapped within.
1117  *
1118  * Returns the number of cleaned PTEs (including PMDs).
1119  */
1120 int pfn_mkclean_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages, pgoff_t pgoff,
1121                       struct vm_area_struct *vma)
1122 {
1123         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
1124                 .pfn            = pfn,
1125                 .nr_pages       = nr_pages,
1126                 .pgoff          = pgoff,
1127                 .vma            = vma,
1128                 .flags          = PVMW_SYNC,
1129         };
1130
1131         if (invalid_mkclean_vma(vma, NULL))
1132                 return 0;
1133
1134         pvmw.address = vma_address(vma, pgoff, nr_pages);
1135         VM_BUG_ON_VMA(pvmw.address == -EFAULT, vma);
1136
1137         return page_vma_mkclean_one(&pvmw);
1138 }
1139
1140 static __always_inline unsigned int __folio_add_rmap(struct folio *folio,
1141                 struct page *page, int nr_pages, enum rmap_level level,
1142                 int *nr_pmdmapped)
1143 {
1144         atomic_t *mapped = &folio->_nr_pages_mapped;
1145         const int orig_nr_pages = nr_pages;
1146         int first, nr = 0;
1147
1148         __folio_rmap_sanity_checks(folio, page, nr_pages, level);
1149
1150         switch (level) {
1151         case RMAP_LEVEL_PTE:
1152                 if (!folio_test_large(folio)) {
1153                         nr = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1154                         break;
1155                 }
1156
1157                 do {
1158                         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1159                         if (first) {
1160                                 first = atomic_inc_return_relaxed(mapped);
1161                                 if (first < ENTIRELY_MAPPED)
1162                                         nr++;
1163                         }
1164                 } while (page++, --nr_pages > 0);
1165                 atomic_add(orig_nr_pages, &folio->_large_mapcount);
1166                 break;
1167         case RMAP_LEVEL_PMD:
1168                 first = atomic_inc_and_test(&folio->_entire_mapcount);
1169                 if (first) {
1170                         nr = atomic_add_return_relaxed(ENTIRELY_MAPPED, mapped);
1171                         if (likely(nr < ENTIRELY_MAPPED + ENTIRELY_MAPPED)) {
1172                                 *nr_pmdmapped = folio_nr_pages(folio);
1173                                 nr = *nr_pmdmapped - (nr & FOLIO_PAGES_MAPPED);
1174                                 /* Raced ahead of a remove and another add? */
1175                                 if (unlikely(nr < 0))
1176                                         nr = 0;
1177                         } else {
1178                                 /* Raced ahead of a remove of ENTIRELY_MAPPED */
1179                                 nr = 0;
1180                         }
1181                 }
1182                 atomic_inc(&folio->_large_mapcount);
1183                 break;
1184         }
1185         return nr;
1186 }
1187
1188 /**
1189  * folio_move_anon_rmap - move a folio to our anon_vma
1190  * @folio:      The folio to move to our anon_vma
1191  * @vma:        The vma the folio belongs to
1192  *
1193  * When a folio belongs exclusively to one process after a COW event,
1194  * that folio can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1195  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling processes.
1196  */
1197 void folio_move_anon_rmap(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma)
1198 {
1199         void *anon_vma = vma->anon_vma;
1200
1201         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
1202         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1203
1204         anon_vma += PAGE_MAPPING_ANON;
1205         /*
1206          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1207          * simultaneously, so a concurrent reader (eg folio_referenced()'s
1208          * folio_test_anon()) will not see one without the other.
1209          */
1210         WRITE_ONCE(folio->mapping, anon_vma);
1211 }
1212
1213 /**
1214  * __folio_set_anon - set up a new anonymous rmap for a folio
1215  * @folio:      The folio to set up the new anonymous rmap for.
1216  * @vma:        VM area to add the folio to.
1217  * @address:    User virtual address of the mapping
1218  * @exclusive:  Whether the folio is exclusive to the process.
1219  */
1220 static void __folio_set_anon(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1221                              unsigned long address, bool exclusive)
1222 {
1223         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1224
1225         BUG_ON(!anon_vma);
1226
1227         /*
1228          * If the folio isn't exclusive to this vma, we must use the _oldest_
1229          * possible anon_vma for the folio mapping!
1230          */
1231         if (!exclusive)
1232                 anon_vma = anon_vma->root;
1233
1234         /*
1235          * page_idle does a lockless/optimistic rmap scan on folio->mapping.
1236          * Make sure the compiler doesn't split the stores of anon_vma and
1237          * the PAGE_MAPPING_ANON type identifier, otherwise the rmap code
1238          * could mistake the mapping for a struct address_space and crash.
1239          */
1240         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1241         WRITE_ONCE(folio->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1242         folio->index = linear_page_index(vma, address);
1243 }
1244
1245 /**
1246  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1247  * @folio:      The folio containing @page.
1248  * @page:       the page to check the mapping of
1249  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1250  * @address:    the user virtual address mapped
1251  */
1252 static void __page_check_anon_rmap(struct folio *folio, struct page *page,
1253         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1254 {
1255         /*
1256          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1257          * be set up correctly at this point.
1258          *
1259          * We have exclusion against folio_add_anon_rmap_*() because the caller
1260          * always holds the page locked.
1261          *
1262          * We have exclusion against folio_add_new_anon_rmap because those pages
1263          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1264          * over the call to folio_add_new_anon_rmap.
1265          */
1266         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_anon_vma(folio)->root != vma->anon_vma->root,
1267                         folio);
1268         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address),
1269                        page);
1270 }
1271
1272 static __always_inline void __folio_add_anon_rmap(struct folio *folio,
1273                 struct page *page, int nr_pages, struct vm_area_struct *vma,
1274                 unsigned long address, rmap_t flags, enum rmap_level level)
1275 {
1276         int i, nr, nr_pmdmapped = 0;
1277
1278         nr = __folio_add_rmap(folio, page, nr_pages, level, &nr_pmdmapped);
1279         if (nr_pmdmapped)
1280                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_ANON_THPS, nr_pmdmapped);
1281         if (nr)
1282                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_ANON_MAPPED, nr);
1283
1284         if (unlikely(!folio_test_anon(folio))) {
1285                 VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
1286                 /*
1287                  * For a PTE-mapped large folio, we only know that the single
1288                  * PTE is exclusive. Further, __folio_set_anon() might not get
1289                  * folio->index right when not given the address of the head
1290                  * page.
1291                  */
1292                 VM_WARN_ON_FOLIO(folio_test_large(folio) &&
1293                                  level != RMAP_LEVEL_PMD, folio);
1294                 __folio_set_anon(folio, vma, address,
1295                                  !!(flags & RMAP_EXCLUSIVE));
1296         } else if (likely(!folio_test_ksm(folio))) {
1297                 __page_check_anon_rmap(folio, page, vma, address);
1298         }
1299
1300         if (flags & RMAP_EXCLUSIVE) {
1301                 switch (level) {
1302                 case RMAP_LEVEL_PTE:
1303                         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1304                                 SetPageAnonExclusive(page + i);
1305                         break;
1306                 case RMAP_LEVEL_PMD:
1307                         SetPageAnonExclusive(page);
1308                         break;
1309                 }
1310         }
1311         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1312                 struct page *cur_page = page + i;
1313
1314                 /* While PTE-mapping a THP we have a PMD and a PTE mapping. */
1315                 VM_WARN_ON_FOLIO((atomic_read(&cur_page->_mapcount) > 0 ||
1316                                   (folio_test_large(folio) &&
1317                                    folio_entire_mapcount(folio) > 1)) &&
1318                                  PageAnonExclusive(cur_page), folio);
1319         }
1320
1321         /*
1322          * For large folio, only mlock it if it's fully mapped to VMA. It's
1323          * not easy to check whether the large folio is fully mapped to VMA
1324          * here. Only mlock normal 4K folio and leave page reclaim to handle
1325          * large folio.
1326          */
1327         if (!folio_test_large(folio))
1328                 mlock_vma_folio(folio, vma);
1329 }
1330
1331 /**
1332  * folio_add_anon_rmap_ptes - add PTE mappings to a page range of an anon folio
1333  * @folio:      The folio to add the mappings to
1334  * @page:       The first page to add
1335  * @nr_pages:   The number of pages which will be mapped
1336  * @vma:        The vm area in which the mappings are added
1337  * @address:    The user virtual address of the first page to map
1338  * @flags:      The rmap flags
1339  *
1340  * The page range of folio is defined by [first_page, first_page + nr_pages)
1341  *
1342  * The caller needs to hold the page table lock, and the page must be locked in
1343  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1344  * and to ensure that an anon folio is not being upgraded racily to a KSM folio
1345  * (but KSM folios are never downgraded).
1346  */
1347 void folio_add_anon_rmap_ptes(struct folio *folio, struct page *page,
1348                 int nr_pages, struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1349                 rmap_t flags)
1350 {
1351         __folio_add_anon_rmap(folio, page, nr_pages, vma, address, flags,
1352                               RMAP_LEVEL_PTE);
1353 }
1354
1355 /**
1356  * folio_add_anon_rmap_pmd - add a PMD mapping to a page range of an anon folio
1357  * @folio:      The folio to add the mapping to
1358  * @page:       The first page to add
1359  * @vma:        The vm area in which the mapping is added
1360  * @address:    The user virtual address of the first page to map
1361  * @flags:      The rmap flags
1362  *
1363  * The page range of folio is defined by [first_page, first_page + HPAGE_PMD_NR)
1364  *
1365  * The caller needs to hold the page table lock, and the page must be locked in
1366  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting.
1367  */
1368 void folio_add_anon_rmap_pmd(struct folio *folio, struct page *page,
1369                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, rmap_t flags)
1370 {
1371 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1372         __folio_add_anon_rmap(folio, page, HPAGE_PMD_NR, vma, address, flags,
1373                               RMAP_LEVEL_PMD);
1374 #else
1375         WARN_ON_ONCE(true);
1376 #endif
1377 }
1378
1379 /**
1380  * folio_add_new_anon_rmap - Add mapping to a new anonymous folio.
1381  * @folio:      The folio to add the mapping to.
1382  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1383  * @address:    the user virtual address mapped
1384  *
1385  * Like folio_add_anon_rmap_*() but must only be called on *new* folios.
1386  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1387  * The folio does not have to be locked.
1388  *
1389  * If the folio is pmd-mappable, it is accounted as a THP.  As the folio
1390  * is new, it's assumed to be mapped exclusively by a single process.
1391  */
1392 void folio_add_new_anon_rmap(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1393                 unsigned long address)
1394 {
1395         int nr = folio_nr_pages(folio);
1396
1397         VM_WARN_ON_FOLIO(folio_test_hugetlb(folio), folio);
1398         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start ||
1399                         address + (nr << PAGE_SHIFT) > vma->vm_end, vma);
1400         __folio_set_swapbacked(folio);
1401         __folio_set_anon(folio, vma, address, true);
1402
1403         if (likely(!folio_test_large(folio))) {
1404                 /* increment count (starts at -1) */
1405                 atomic_set(&folio->_mapcount, 0);
1406                 SetPageAnonExclusive(&folio->page);
1407         } else if (!folio_test_pmd_mappable(folio)) {
1408                 int i;
1409
1410                 for (i = 0; i < nr; i++) {
1411                         struct page *page = folio_page(folio, i);
1412
1413                         /* increment count (starts at -1) */
1414                         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1415                         SetPageAnonExclusive(page);
1416                 }
1417
1418                 /* increment count (starts at -1) */
1419                 atomic_set(&folio->_large_mapcount, nr - 1);
1420                 atomic_set(&folio->_nr_pages_mapped, nr);
1421         } else {
1422                 /* increment count (starts at -1) */
1423                 atomic_set(&folio->_entire_mapcount, 0);
1424                 /* increment count (starts at -1) */
1425                 atomic_set(&folio->_large_mapcount, 0);
1426                 atomic_set(&folio->_nr_pages_mapped, ENTIRELY_MAPPED);
1427                 SetPageAnonExclusive(&folio->page);
1428                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_ANON_THPS, nr);
1429         }
1430
1431         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_ANON_MAPPED, nr);
1432 }
1433
1434 static __always_inline void __folio_add_file_rmap(struct folio *folio,
1435                 struct page *page, int nr_pages, struct vm_area_struct *vma,
1436                 enum rmap_level level)
1437 {
1438         pg_data_t *pgdat = folio_pgdat(folio);
1439         int nr, nr_pmdmapped = 0;
1440
1441         VM_WARN_ON_FOLIO(folio_test_anon(folio), folio);
1442
1443         nr = __folio_add_rmap(folio, page, nr_pages, level, &nr_pmdmapped);
1444         if (nr_pmdmapped)
1445                 __mod_node_page_state(pgdat, folio_test_swapbacked(folio) ?
1446                         NR_SHMEM_PMDMAPPED : NR_FILE_PMDMAPPED, nr_pmdmapped);
1447         if (nr)
1448                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_MAPPED, nr);
1449
1450         /* See comments in folio_add_anon_rmap_*() */
1451         if (!folio_test_large(folio))
1452                 mlock_vma_folio(folio, vma);
1453 }
1454
1455 /**
1456  * folio_add_file_rmap_ptes - add PTE mappings to a page range of a folio
1457  * @folio:      The folio to add the mappings to
1458  * @page:       The first page to add
1459  * @nr_pages:   The number of pages that will be mapped using PTEs
1460  * @vma:        The vm area in which the mappings are added
1461  *
1462  * The page range of the folio is defined by [page, page + nr_pages)
1463  *
1464  * The caller needs to hold the page table lock.
1465  */
1466 void folio_add_file_rmap_ptes(struct folio *folio, struct page *page,
1467                 int nr_pages, struct vm_area_struct *vma)
1468 {
1469         __folio_add_file_rmap(folio, page, nr_pages, vma, RMAP_LEVEL_PTE);
1470 }
1471
1472 /**
1473  * folio_add_file_rmap_pmd - add a PMD mapping to a page range of a folio
1474  * @folio:      The folio to add the mapping to
1475  * @page:       The first page to add
1476  * @vma:        The vm area in which the mapping is added
1477  *
1478  * The page range of the folio is defined by [page, page + HPAGE_PMD_NR)
1479  *
1480  * The caller needs to hold the page table lock.
1481  */
1482 void folio_add_file_rmap_pmd(struct folio *folio, struct page *page,
1483                 struct vm_area_struct *vma)
1484 {
1485 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1486         __folio_add_file_rmap(folio, page, HPAGE_PMD_NR, vma, RMAP_LEVEL_PMD);
1487 #else
1488         WARN_ON_ONCE(true);
1489 #endif
1490 }
1491
1492 static __always_inline void __folio_remove_rmap(struct folio *folio,
1493                 struct page *page, int nr_pages, struct vm_area_struct *vma,
1494                 enum rmap_level level)
1495 {
1496         atomic_t *mapped = &folio->_nr_pages_mapped;
1497         pg_data_t *pgdat = folio_pgdat(folio);
1498         int last, nr = 0, nr_pmdmapped = 0;
1499         bool partially_mapped = false;
1500         enum node_stat_item idx;
1501
1502         __folio_rmap_sanity_checks(folio, page, nr_pages, level);
1503
1504         switch (level) {
1505         case RMAP_LEVEL_PTE:
1506                 if (!folio_test_large(folio)) {
1507                         nr = atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount);
1508                         break;
1509                 }
1510
1511                 atomic_sub(nr_pages, &folio->_large_mapcount);
1512                 do {
1513                         last = atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount);
1514                         if (last) {
1515                                 last = atomic_dec_return_relaxed(mapped);
1516                                 if (last < ENTIRELY_MAPPED)
1517                                         nr++;
1518                         }
1519                 } while (page++, --nr_pages > 0);
1520
1521                 partially_mapped = nr && atomic_read(mapped);
1522                 break;
1523         case RMAP_LEVEL_PMD:
1524                 atomic_dec(&folio->_large_mapcount);
1525                 last = atomic_add_negative(-1, &folio->_entire_mapcount);
1526                 if (last) {
1527                         nr = atomic_sub_return_relaxed(ENTIRELY_MAPPED, mapped);
1528                         if (likely(nr < ENTIRELY_MAPPED)) {
1529                                 nr_pmdmapped = folio_nr_pages(folio);
1530                                 nr = nr_pmdmapped - (nr & FOLIO_PAGES_MAPPED);
1531                                 /* Raced ahead of another remove and an add? */
1532                                 if (unlikely(nr < 0))
1533                                         nr = 0;
1534                         } else {
1535                                 /* An add of ENTIRELY_MAPPED raced ahead */
1536                                 nr = 0;
1537                         }
1538                 }
1539
1540                 partially_mapped = nr < nr_pmdmapped;
1541                 break;
1542         }
1543
1544         if (nr_pmdmapped) {
1545                 /* NR_{FILE/SHMEM}_PMDMAPPED are not maintained per-memcg */
1546                 if (folio_test_anon(folio))
1547                         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_ANON_THPS, -nr_pmdmapped);
1548                 else
1549                         __mod_node_page_state(pgdat,
1550                                         folio_test_swapbacked(folio) ?
1551                                         NR_SHMEM_PMDMAPPED : NR_FILE_PMDMAPPED,
1552                                         -nr_pmdmapped);
1553         }
1554         if (nr) {
1555                 idx = folio_test_anon(folio) ? NR_ANON_MAPPED : NR_FILE_MAPPED;
1556                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, idx, -nr);
1557
1558                 /*
1559                  * Queue anon large folio for deferred split if at least one
1560                  * page of the folio is unmapped and at least one page
1561                  * is still mapped.
1562                  *
1563                  * Check partially_mapped first to ensure it is a large folio.
1564                  */
1565                 if (folio_test_anon(folio) && partially_mapped &&
1566                     list_empty(&folio->_deferred_list))
1567                         deferred_split_folio(folio);
1568         }
1569
1570         /*
1571          * It would be tidy to reset folio_test_anon mapping when fully
1572          * unmapped, but that might overwrite a racing folio_add_anon_rmap_*()
1573          * which increments mapcount after us but sets mapping before us:
1574          * so leave the reset to free_pages_prepare, and remember that
1575          * it's only reliable while mapped.
1576          */
1577
1578         munlock_vma_folio(folio, vma);
1579 }
1580
1581 /**
1582  * folio_remove_rmap_ptes - remove PTE mappings from a page range of a folio
1583  * @folio:      The folio to remove the mappings from
1584  * @page:       The first page to remove
1585  * @nr_pages:   The number of pages that will be removed from the mapping
1586  * @vma:        The vm area from which the mappings are removed
1587  *
1588  * The page range of the folio is defined by [page, page + nr_pages)
1589  *
1590  * The caller needs to hold the page table lock.
1591  */
1592 void folio_remove_rmap_ptes(struct folio *folio, struct page *page,
1593                 int nr_pages, struct vm_area_struct *vma)
1594 {
1595         __folio_remove_rmap(folio, page, nr_pages, vma, RMAP_LEVEL_PTE);
1596 }
1597
1598 /**
1599  * folio_remove_rmap_pmd - remove a PMD mapping from a page range of a folio
1600  * @folio:      The folio to remove the mapping from
1601  * @page:       The first page to remove
1602  * @vma:        The vm area from which the mapping is removed
1603  *
1604  * The page range of the folio is defined by [page, page + HPAGE_PMD_NR)
1605  *
1606  * The caller needs to hold the page table lock.
1607  */
1608 void folio_remove_rmap_pmd(struct folio *folio, struct page *page,
1609                 struct vm_area_struct *vma)
1610 {
1611 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1612         __folio_remove_rmap(folio, page, HPAGE_PMD_NR, vma, RMAP_LEVEL_PMD);
1613 #else
1614         WARN_ON_ONCE(true);
1615 #endif
1616 }
1617
1618 /*
1619  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1620  */
1621 static bool try_to_unmap_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1622                      unsigned long address, void *arg)
1623 {
1624         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1625         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
1626         pte_t pteval;
1627         struct page *subpage;
1628         bool anon_exclusive, ret = true;
1629         struct mmu_notifier_range range;
1630         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1631         unsigned long pfn;
1632         unsigned long hsz = 0;
1633
1634         /*
1635          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1636          * in between its ptep_get_and_clear_full() and folio_remove_rmap_*(),
1637          * try_to_unmap() may return before page_mapped() has become false,
1638          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1639          */
1640         if (flags & TTU_SYNC)
1641                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1642
1643         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1644                 split_huge_pmd_address(vma, address, false, folio);
1645
1646         /*
1647          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1648          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1649          * invalidation in the case of pmd sharing.
1650          *
1651          * Note that the folio can not be freed in this function as call of
1652          * try_to_unmap() must hold a reference on the folio.
1653          */
1654         range.end = vma_address_end(&pvmw);
1655         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm,
1656                                 address, range.end);
1657         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1658                 /*
1659                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1660                  * accordingly.
1661                  */
1662                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1663                                                      &range.end);
1664
1665                 /* We need the huge page size for set_huge_pte_at() */
1666                 hsz = huge_page_size(hstate_vma(vma));
1667         }
1668         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1669
1670         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1671                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1672                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
1673
1674                 /*
1675                  * If the folio is in an mlock()d vma, we must not swap it out.
1676                  */
1677                 if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK) &&
1678                     (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
1679                         /* Restore the mlock which got missed */
1680                         if (!folio_test_large(folio))
1681                                 mlock_vma_folio(folio, vma);
1682                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1683                         ret = false;
1684                         break;
1685                 }
1686
1687                 pfn = pte_pfn(ptep_get(pvmw.pte));
1688                 subpage = folio_page(folio, pfn - folio_pfn(folio));
1689                 address = pvmw.address;
1690                 anon_exclusive = folio_test_anon(folio) &&
1691                                  PageAnonExclusive(subpage);
1692
1693                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1694                         bool anon = folio_test_anon(folio);
1695
1696                         /*
1697                          * The try_to_unmap() is only passed a hugetlb page
1698                          * in the case where the hugetlb page is poisoned.
1699                          */
1700                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHWPoison(subpage), subpage);
1701                         /*
1702                          * huge_pmd_unshare may unmap an entire PMD page.
1703                          * There is no way of knowing exactly which PMDs may
1704                          * be cached for this mm, so we must flush them all.
1705                          * start/end were already adjusted above to cover this
1706                          * range.
1707                          */
1708                         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1709
1710                         /*
1711                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1712                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1713                          * do this outside rmap routines.
1714                          *
1715                          * We also must hold hugetlb vma_lock in write mode.
1716                          * Lock order dictates acquiring vma_lock BEFORE
1717                          * i_mmap_rwsem.  We can only try lock here and fail
1718                          * if unsuccessful.
1719                          */
1720                         if (!anon) {
1721                                 VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1722                                 if (!hugetlb_vma_trylock_write(vma)) {
1723                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1724                                         ret = false;
1725                                         break;
1726                                 }
1727                                 if (huge_pmd_unshare(mm, vma, address, pvmw.pte)) {
1728                                         hugetlb_vma_unlock_write(vma);
1729                                         flush_tlb_range(vma,
1730                                                 range.start, range.end);
1731                                         /*
1732                                          * The ref count of the PMD page was
1733                                          * dropped which is part of the way map
1734                                          * counting is done for shared PMDs.
1735                                          * Return 'true' here.  When there is
1736                                          * no other sharing, huge_pmd_unshare
1737                                          * returns false and we will unmap the
1738                                          * actual page and drop map count
1739                                          * to zero.
1740                                          */
1741                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1742                                         break;
1743                                 }
1744                                 hugetlb_vma_unlock_write(vma);
1745                         }
1746                         pteval = huge_ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1747                 } else {
1748                         flush_cache_page(vma, address, pfn);
1749                         /* Nuke the page table entry. */
1750                         if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1751                                 /*
1752                                  * We clear the PTE but do not flush so potentially
1753                                  * a remote CPU could still be writing to the folio.
1754                                  * If the entry was previously clean then the
1755                                  * architecture must guarantee that a clear->dirty
1756                                  * transition on a cached TLB entry is written through
1757                                  * and traps if the PTE is unmapped.
1758                                  */
1759                                 pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
1760
1761                                 set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pteval, address);
1762                         } else {
1763                                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1764                         }
1765                 }
1766
1767                 /*
1768                  * Now the pte is cleared. If this pte was uffd-wp armed,
1769                  * we may want to replace a none pte with a marker pte if
1770                  * it's file-backed, so we don't lose the tracking info.
1771                  */
1772                 pte_install_uffd_wp_if_needed(vma, address, pvmw.pte, pteval);
1773
1774                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
1775                 if (pte_dirty(pteval))
1776                         folio_mark_dirty(folio);
1777
1778                 /* Update high watermark before we lower rss */
1779                 update_hiwater_rss(mm);
1780
1781                 if (PageHWPoison(subpage) && (flags & TTU_HWPOISON)) {
1782                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1783                         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1784                                 hugetlb_count_sub(folio_nr_pages(folio), mm);
1785                                 set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval,
1786                                                 hsz);
1787                         } else {
1788                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(folio));
1789                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1790                         }
1791
1792                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1793                         /*
1794                          * The guest indicated that the page content is of no
1795                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1796                          * will take care of the rest.
1797                          * A future reference will then fault in a new zero
1798                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1799                          * this page though, as its main user (postcopy
1800                          * migration) will not expect userfaults on already
1801                          * copied pages.
1802                          */
1803                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(folio));
1804                 } else if (folio_test_anon(folio)) {
1805                         swp_entry_t entry = page_swap_entry(subpage);
1806                         pte_t swp_pte;
1807                         /*
1808                          * Store the swap location in the pte.
1809                          * See handle_pte_fault() ...
1810                          */
1811                         if (unlikely(folio_test_swapbacked(folio) !=
1812                                         folio_test_swapcache(folio))) {
1813                                 WARN_ON_ONCE(1);
1814                                 ret = false;
1815                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1816                                 break;
1817                         }
1818
1819                         /* MADV_FREE page check */
1820                         if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1821                                 int ref_count, map_count;
1822
1823                                 /*
1824                                  * Synchronize with gup_pte_range():
1825                                  * - clear PTE; barrier; read refcount
1826                                  * - inc refcount; barrier; read PTE
1827                                  */
1828                                 smp_mb();
1829
1830                                 ref_count = folio_ref_count(folio);
1831                                 map_count = folio_mapcount(folio);
1832
1833                                 /*
1834                                  * Order reads for page refcount and dirty flag
1835                                  * (see comments in __remove_mapping()).
1836                                  */
1837                                 smp_rmb();
1838
1839                                 /*
1840                                  * The only page refs must be one from isolation
1841                                  * plus the rmap(s) (dropped by discard:).
1842                                  */
1843                                 if (ref_count == 1 + map_count &&
1844                                     !folio_test_dirty(folio)) {
1845                                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1846                                         goto discard;
1847                                 }
1848
1849                                 /*
1850                                  * If the folio was redirtied, it cannot be
1851                                  * discarded. Remap the page to page table.
1852                                  */
1853                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1854                                 folio_set_swapbacked(folio);
1855                                 ret = false;
1856                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1857                                 break;
1858                         }
1859
1860                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1861                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1862                                 ret = false;
1863                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1864                                 break;
1865                         }
1866                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1867                                 swap_free(entry);
1868                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1869                                 ret = false;
1870                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1871                                 break;
1872                         }
1873
1874                         /* See folio_try_share_anon_rmap(): clear PTE first. */
1875                         if (anon_exclusive &&
1876                             folio_try_share_anon_rmap_pte(folio, subpage)) {
1877                                 swap_free(entry);
1878                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1879                                 ret = false;
1880                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1881                                 break;
1882                         }
1883                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1884                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1885                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1886                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1887                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1888                         }
1889                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1890                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1891                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1892                         if (anon_exclusive)
1893                                 swp_pte = pte_swp_mkexclusive(swp_pte);
1894                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1895                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1896                         if (pte_uffd_wp(pteval))
1897                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1898                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1899                 } else {
1900                         /*
1901                          * This is a locked file-backed folio,
1902                          * so it cannot be removed from the page
1903                          * cache and replaced by a new folio before
1904                          * mmu_notifier_invalidate_range_end, so no
1905                          * concurrent thread might update its page table
1906                          * to point at a new folio while a device is
1907                          * still using this folio.
1908                          *
1909                          * See Documentation/mm/mmu_notifier.rst
1910                          */
1911                         dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(folio));
1912                 }
1913 discard:
1914                 if (unlikely(folio_test_hugetlb(folio)))
1915                         hugetlb_remove_rmap(folio);
1916                 else
1917                         folio_remove_rmap_pte(folio, subpage, vma);
1918                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1919                         mlock_drain_local();
1920                 folio_put(folio);
1921         }
1922
1923         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1924
1925         return ret;
1926 }
1927
1928 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1929 {
1930         return vma_is_temporary_stack(vma);
1931 }
1932
1933 static int folio_not_mapped(struct folio *folio)
1934 {
1935         return !folio_mapped(folio);
1936 }
1937
1938 /**
1939  * try_to_unmap - Try to remove all page table mappings to a folio.
1940  * @folio: The folio to unmap.
1941  * @flags: action and flags
1942  *
1943  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1944  * folio.  It is the caller's responsibility to check if the folio is
1945  * still mapped if needed (use TTU_SYNC to prevent accounting races).
1946  *
1947  * Context: Caller must hold the folio lock.
1948  */
1949 void try_to_unmap(struct folio *folio, enum ttu_flags flags)
1950 {
1951         struct rmap_walk_control rwc = {
1952                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1953                 .arg = (void *)flags,
1954                 .done = folio_not_mapped,
1955                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
1956         };
1957
1958         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1959                 rmap_walk_locked(folio, &rwc);
1960         else
1961                 rmap_walk(folio, &rwc);
1962 }
1963
1964 /*
1965  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument.
1966  *
1967  * If TTU_SPLIT_HUGE_PMD is specified any PMD mappings will be split into PTEs
1968  * containing migration entries.
1969  */
1970 static bool try_to_migrate_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1971                      unsigned long address, void *arg)
1972 {
1973         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1974         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
1975         pte_t pteval;
1976         struct page *subpage;
1977         bool anon_exclusive, ret = true;
1978         struct mmu_notifier_range range;
1979         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1980         unsigned long pfn;
1981         unsigned long hsz = 0;
1982
1983         /*
1984          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1985          * in between its ptep_get_and_clear_full() and folio_remove_rmap_*(),
1986          * try_to_migrate() may return before page_mapped() has become false,
1987          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1988          */
1989         if (flags & TTU_SYNC)
1990                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1991
1992         /*
1993          * unmap_page() in mm/huge_memory.c is the only user of migration with
1994          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and it wants to freeze.
1995          */
1996         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1997                 split_huge_pmd_address(vma, address, true, folio);
1998
1999         /*
2000          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
2001          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
2002          * invalidation in the case of pmd sharing.
2003          *
2004          * Note that the page can not be free in this function as call of
2005          * try_to_unmap() must hold a reference on the page.
2006          */
2007         range.end = vma_address_end(&pvmw);
2008         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm,
2009                                 address, range.end);
2010         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2011                 /*
2012                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
2013                  * accordingly.
2014                  */
2015                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
2016                                                      &range.end);
2017
2018                 /* We need the huge page size for set_huge_pte_at() */
2019                 hsz = huge_page_size(hstate_vma(vma));
2020         }
2021         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2022
2023         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
2024 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
2025                 /* PMD-mapped THP migration entry */
2026                 if (!pvmw.pte) {
2027                         subpage = folio_page(folio,
2028                                 pmd_pfn(*pvmw.pmd) - folio_pfn(folio));
2029                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_hugetlb(folio) ||
2030                                         !folio_test_pmd_mappable(folio), folio);
2031
2032                         if (set_pmd_migration_entry(&pvmw, subpage)) {
2033                                 ret = false;
2034                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2035                                 break;
2036                         }
2037                         continue;
2038                 }
2039 #endif
2040
2041                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
2042                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
2043
2044                 pfn = pte_pfn(ptep_get(pvmw.pte));
2045
2046                 if (folio_is_zone_device(folio)) {
2047                         /*
2048                          * Our PTE is a non-present device exclusive entry and
2049                          * calculating the subpage as for the common case would
2050                          * result in an invalid pointer.
2051                          *
2052                          * Since only PAGE_SIZE pages can currently be
2053                          * migrated, just set it to page. This will need to be
2054                          * changed when hugepage migrations to device private
2055                          * memory are supported.
2056                          */
2057                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_nr_pages(folio) > 1, folio);
2058                         subpage = &folio->page;
2059                 } else {
2060                         subpage = folio_page(folio, pfn - folio_pfn(folio));
2061                 }
2062                 address = pvmw.address;
2063                 anon_exclusive = folio_test_anon(folio) &&
2064                                  PageAnonExclusive(subpage);
2065
2066                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2067                         bool anon = folio_test_anon(folio);
2068
2069                         /*
2070                          * huge_pmd_unshare may unmap an entire PMD page.
2071                          * There is no way of knowing exactly which PMDs may
2072                          * be cached for this mm, so we must flush them all.
2073                          * start/end were already adjusted above to cover this
2074                          * range.
2075                          */
2076                         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
2077
2078                         /*
2079                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
2080                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
2081                          * do this outside rmap routines.
2082                          *
2083                          * We also must hold hugetlb vma_lock in write mode.
2084                          * Lock order dictates acquiring vma_lock BEFORE
2085                          * i_mmap_rwsem.  We can only try lock here and
2086                          * fail if unsuccessful.
2087                          */
2088                         if (!anon) {
2089                                 VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
2090                                 if (!hugetlb_vma_trylock_write(vma)) {
2091                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2092                                         ret = false;
2093                                         break;
2094                                 }
2095                                 if (huge_pmd_unshare(mm, vma, address, pvmw.pte)) {
2096                                         hugetlb_vma_unlock_write(vma);
2097                                         flush_tlb_range(vma,
2098                                                 range.start, range.end);
2099
2100                                         /*
2101                                          * The ref count of the PMD page was
2102                                          * dropped which is part of the way map
2103                                          * counting is done for shared PMDs.
2104                                          * Return 'true' here.  When there is
2105                                          * no other sharing, huge_pmd_unshare
2106                                          * returns false and we will unmap the
2107                                          * actual page and drop map count
2108                                          * to zero.
2109                                          */
2110                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2111                                         break;
2112                                 }
2113                                 hugetlb_vma_unlock_write(vma);
2114                         }
2115                         /* Nuke the hugetlb page table entry */
2116                         pteval = huge_ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2117                 } else {
2118                         flush_cache_page(vma, address, pfn);
2119                         /* Nuke the page table entry. */
2120                         if (should_defer_flush(mm, flags)) {
2121                                 /*
2122                                  * We clear the PTE but do not flush so potentially
2123                                  * a remote CPU could still be writing to the folio.
2124                                  * If the entry was previously clean then the
2125                                  * architecture must guarantee that a clear->dirty
2126                                  * transition on a cached TLB entry is written through
2127                                  * and traps if the PTE is unmapped.
2128                                  */
2129                                 pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
2130
2131                                 set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pteval, address);
2132                         } else {
2133                                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2134                         }
2135                 }
2136
2137                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
2138                 if (pte_dirty(pteval))
2139                         folio_mark_dirty(folio);
2140
2141                 /* Update high watermark before we lower rss */
2142                 update_hiwater_rss(mm);
2143
2144                 if (folio_is_device_private(folio)) {
2145                         unsigned long pfn = folio_pfn(folio);
2146                         swp_entry_t entry;
2147                         pte_t swp_pte;
2148
2149                         if (anon_exclusive)
2150                                 WARN_ON_ONCE(folio_try_share_anon_rmap_pte(folio,
2151                                                                            subpage));
2152
2153                         /*
2154                          * Store the pfn of the page in a special migration
2155                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2156                          * pte is removed and then restart fault handling.
2157                          */
2158                         entry = pte_to_swp_entry(pteval);
2159                         if (is_writable_device_private_entry(entry))
2160                                 entry = make_writable_migration_entry(pfn);
2161                         else if (anon_exclusive)
2162                                 entry = make_readable_exclusive_migration_entry(pfn);
2163                         else
2164                                 entry = make_readable_migration_entry(pfn);
2165                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2166
2167                         /*
2168                          * pteval maps a zone device page and is therefore
2169                          * a swap pte.
2170                          */
2171                         if (pte_swp_soft_dirty(pteval))
2172                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2173                         if (pte_swp_uffd_wp(pteval))
2174                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2175                         set_pte_at(mm, pvmw.address, pvmw.pte, swp_pte);
2176                         trace_set_migration_pte(pvmw.address, pte_val(swp_pte),
2177                                                 folio_order(folio));
2178                         /*
2179                          * No need to invalidate here it will synchronize on
2180                          * against the special swap migration pte.
2181                          */
2182                 } else if (PageHWPoison(subpage)) {
2183                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
2184                         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2185                                 hugetlb_count_sub(folio_nr_pages(folio), mm);
2186                                 set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval,
2187                                                 hsz);
2188                         } else {
2189                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(folio));
2190                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2191                         }
2192
2193                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
2194                         /*
2195                          * The guest indicated that the page content is of no
2196                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
2197                          * will take care of the rest.
2198                          * A future reference will then fault in a new zero
2199                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
2200                          * this page though, as its main user (postcopy
2201                          * migration) will not expect userfaults on already
2202                          * copied pages.
2203                          */
2204                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(folio));
2205                 } else {
2206                         swp_entry_t entry;
2207                         pte_t swp_pte;
2208
2209                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
2210                                 if (folio_test_hugetlb(folio))
2211                                         set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte,
2212                                                         pteval, hsz);
2213                                 else
2214                                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2215                                 ret = false;
2216                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2217                                 break;
2218                         }
2219                         VM_BUG_ON_PAGE(pte_write(pteval) && folio_test_anon(folio) &&
2220                                        !anon_exclusive, subpage);
2221
2222                         /* See folio_try_share_anon_rmap_pte(): clear PTE first. */
2223                         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2224                                 if (anon_exclusive &&
2225                                     hugetlb_try_share_anon_rmap(folio)) {
2226                                         set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte,
2227                                                         pteval, hsz);
2228                                         ret = false;
2229                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2230                                         break;
2231                                 }
2232                         } else if (anon_exclusive &&
2233                                    folio_try_share_anon_rmap_pte(folio, subpage)) {
2234                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2235                                 ret = false;
2236                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2237                                 break;
2238                         }
2239
2240                         /*
2241                          * Store the pfn of the page in a special migration
2242                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2243                          * pte is removed and then restart fault handling.
2244                          */
2245                         if (pte_write(pteval))
2246                                 entry = make_writable_migration_entry(
2247                                                         page_to_pfn(subpage));
2248                         else if (anon_exclusive)
2249                                 entry = make_readable_exclusive_migration_entry(
2250                                                         page_to_pfn(subpage));
2251                         else
2252                                 entry = make_readable_migration_entry(
2253                                                         page_to_pfn(subpage));
2254                         if (pte_young(pteval))
2255                                 entry = make_migration_entry_young(entry);
2256                         if (pte_dirty(pteval))
2257                                 entry = make_migration_entry_dirty(entry);
2258                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2259                         if (pte_soft_dirty(pteval))
2260                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2261                         if (pte_uffd_wp(pteval))
2262                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2263                         if (folio_test_hugetlb(folio))
2264                                 set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte,
2265                                                 hsz);
2266                         else
2267                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2268                         trace_set_migration_pte(address, pte_val(swp_pte),
2269                                                 folio_order(folio));
2270                         /*
2271                          * No need to invalidate here it will synchronize on
2272                          * against the special swap migration pte.
2273                          */
2274                 }
2275
2276                 if (unlikely(folio_test_hugetlb(folio)))
2277                         hugetlb_remove_rmap(folio);
2278                 else
2279                         folio_remove_rmap_pte(folio, subpage, vma);
2280                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
2281                         mlock_drain_local();
2282                 folio_put(folio);
2283         }
2284
2285         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2286
2287         return ret;
2288 }
2289
2290 /**
2291  * try_to_migrate - try to replace all page table mappings with swap entries
2292  * @folio: the folio to replace page table entries for
2293  * @flags: action and flags
2294  *
2295  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this folio and
2296  * replace them with special swap entries. Caller must hold the folio lock.
2297  */
2298 void try_to_migrate(struct folio *folio, enum ttu_flags flags)
2299 {
2300         struct rmap_walk_control rwc = {
2301                 .rmap_one = try_to_migrate_one,
2302                 .arg = (void *)flags,
2303                 .done = folio_not_mapped,
2304                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
2305         };
2306
2307         /*
2308          * Migration always ignores mlock and only supports TTU_RMAP_LOCKED and
2309          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD, TTU_SYNC, and TTU_BATCH_FLUSH flags.
2310          */
2311         if (WARN_ON_ONCE(flags & ~(TTU_RMAP_LOCKED | TTU_SPLIT_HUGE_PMD |
2312                                         TTU_SYNC | TTU_BATCH_FLUSH)))
2313                 return;
2314
2315         if (folio_is_zone_device(folio) &&
2316             (!folio_is_device_private(folio) && !folio_is_device_coherent(folio)))
2317                 return;
2318
2319         /*
2320          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
2321          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
2322          * page tables leading to a race where migration cannot
2323          * find the migration ptes. Rather than increasing the
2324          * locking requirements of exec(), migration skips
2325          * temporary VMAs until after exec() completes.
2326          */
2327         if (!folio_test_ksm(folio) && folio_test_anon(folio))
2328                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
2329
2330         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
2331                 rmap_walk_locked(folio, &rwc);
2332         else
2333                 rmap_walk(folio, &rwc);
2334 }
2335
2336 #ifdef CONFIG_DEVICE_PRIVATE
2337 struct make_exclusive_args {
2338         struct mm_struct *mm;
2339         unsigned long address;
2340         void *owner;
2341         bool valid;
2342 };
2343
2344 static bool page_make_device_exclusive_one(struct folio *folio,
2345                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *priv)
2346 {
2347         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2348         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
2349         struct make_exclusive_args *args = priv;
2350         pte_t pteval;
2351         struct page *subpage;
2352         bool ret = true;
2353         struct mmu_notifier_range range;
2354         swp_entry_t entry;
2355         pte_t swp_pte;
2356         pte_t ptent;
2357
2358         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0,
2359                                       vma->vm_mm, address, min(vma->vm_end,
2360                                       address + folio_size(folio)),
2361                                       args->owner);
2362         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2363
2364         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
2365                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
2366                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
2367
2368                 ptent = ptep_get(pvmw.pte);
2369                 if (!pte_present(ptent)) {
2370                         ret = false;
2371                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2372                         break;
2373                 }
2374
2375                 subpage = folio_page(folio,
2376                                 pte_pfn(ptent) - folio_pfn(folio));
2377                 address = pvmw.address;
2378
2379                 /* Nuke the page table entry. */
2380                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(ptent));
2381                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2382
2383                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
2384                 if (pte_dirty(pteval))
2385                         folio_mark_dirty(folio);
2386
2387                 /*
2388                  * Check that our target page is still mapped at the expected
2389                  * address.
2390                  */
2391                 if (args->mm == mm && args->address == address &&
2392                     pte_write(pteval))
2393                         args->valid = true;
2394
2395                 /*
2396                  * Store the pfn of the page in a special migration
2397                  * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2398                  * pte is removed and then restart fault handling.
2399                  */
2400                 if (pte_write(pteval))
2401                         entry = make_writable_device_exclusive_entry(
2402                                                         page_to_pfn(subpage));
2403                 else
2404                         entry = make_readable_device_exclusive_entry(
2405                                                         page_to_pfn(subpage));
2406                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2407                 if (pte_soft_dirty(pteval))
2408                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2409                 if (pte_uffd_wp(pteval))
2410                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2411
2412                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2413
2414                 /*
2415                  * There is a reference on the page for the swap entry which has
2416                  * been removed, so shouldn't take another.
2417                  */
2418                 folio_remove_rmap_pte(folio, subpage, vma);
2419         }
2420
2421         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2422
2423         return ret;
2424 }
2425
2426 /**
2427  * folio_make_device_exclusive - Mark the folio exclusively owned by a device.
2428  * @folio: The folio to replace page table entries for.
2429  * @mm: The mm_struct where the folio is expected to be mapped.
2430  * @address: Address where the folio is expected to be mapped.
2431  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier callbacks
2432  *
2433  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
2434  * folio and replace them with special device exclusive swap entries to
2435  * grant a device exclusive access to the folio.
2436  *
2437  * Context: Caller must hold the folio lock.
2438  * Return: false if the page is still mapped, or if it could not be unmapped
2439  * from the expected address. Otherwise returns true (success).
2440  */
2441 static bool folio_make_device_exclusive(struct folio *folio,
2442                 struct mm_struct *mm, unsigned long address, void *owner)
2443 {
2444         struct make_exclusive_args args = {
2445                 .mm = mm,
2446                 .address = address,
2447                 .owner = owner,
2448                 .valid = false,
2449         };
2450         struct rmap_walk_control rwc = {
2451                 .rmap_one = page_make_device_exclusive_one,
2452                 .done = folio_not_mapped,
2453                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
2454                 .arg = &args,
2455         };
2456
2457         /*
2458          * Restrict to anonymous folios for now to avoid potential writeback
2459          * issues.
2460          */
2461         if (!folio_test_anon(folio))
2462                 return false;
2463
2464         rmap_walk(folio, &rwc);
2465
2466         return args.valid && !folio_mapcount(folio);
2467 }
2468
2469 /**
2470  * make_device_exclusive_range() - Mark a range for exclusive use by a device
2471  * @mm: mm_struct of associated target process
2472  * @start: start of the region to mark for exclusive device access
2473  * @end: end address of region
2474  * @pages: returns the pages which were successfully marked for exclusive access
2475  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier to allow filtering
2476  *
2477  * Returns: number of pages found in the range by GUP. A page is marked for
2478  * exclusive access only if the page pointer is non-NULL.
2479  *
2480  * This function finds ptes mapping page(s) to the given address range, locks
2481  * them and replaces mappings with special swap entries preventing userspace CPU
2482  * access. On fault these entries are replaced with the original mapping after
2483  * calling MMU notifiers.
2484  *
2485  * A driver using this to program access from a device must use a mmu notifier
2486  * critical section to hold a device specific lock during programming. Once
2487  * programming is complete it should drop the page lock and reference after
2488  * which point CPU access to the page will revoke the exclusive access.
2489  */
2490 int make_device_exclusive_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
2491                                 unsigned long end, struct page **pages,
2492                                 void *owner)
2493 {
2494         long npages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2495         long i;
2496
2497         npages = get_user_pages_remote(mm, start, npages,
2498                                        FOLL_GET | FOLL_WRITE | FOLL_SPLIT_PMD,
2499                                        pages, NULL);
2500         if (npages < 0)
2501                 return npages;
2502
2503         for (i = 0; i < npages; i++, start += PAGE_SIZE) {
2504                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2505                 if (PageTail(pages[i]) || !folio_trylock(folio)) {
2506                         folio_put(folio);
2507                         pages[i] = NULL;
2508                         continue;
2509                 }
2510
2511                 if (!folio_make_device_exclusive(folio, mm, start, owner)) {
2512                         folio_unlock(folio);
2513                         folio_put(folio);
2514                         pages[i] = NULL;
2515                 }
2516         }
2517
2518         return npages;
2519 }
2520 EXPORT_SYMBOL_GPL(make_device_exclusive_range);
2521 #endif
2522
2523 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
2524 {
2525         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
2526
2527         anon_vma_free(anon_vma);
2528         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
2529                 anon_vma_free(root);
2530 }
2531
2532 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct folio *folio,
2533                                             struct rmap_walk_control *rwc)
2534 {
2535         struct anon_vma *anon_vma;
2536
2537         if (rwc->anon_lock)
2538                 return rwc->anon_lock(folio, rwc);
2539
2540         /*
2541          * Note: remove_migration_ptes() cannot use folio_lock_anon_vma_read()
2542          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
2543          * are holding mmap_lock. Users without mmap_lock are required to
2544          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
2545          */
2546         anon_vma = folio_anon_vma(folio);
2547         if (!anon_vma)
2548                 return NULL;
2549
2550         if (anon_vma_trylock_read(anon_vma))
2551                 goto out;
2552
2553         if (rwc->try_lock) {
2554                 anon_vma = NULL;
2555                 rwc->contended = true;
2556                 goto out;
2557         }
2558
2559         anon_vma_lock_read(anon_vma);
2560 out:
2561         return anon_vma;
2562 }
2563
2564 /*
2565  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
2566  * rmap method
2567  * @folio: the folio to be handled
2568  * @rwc: control variable according to each walk type
2569  * @locked: caller holds relevant rmap lock
2570  *
2571  * Find all the mappings of a folio using the mapping pointer and the vma
2572  * chains contained in the anon_vma struct it points to.
2573  */
2574 static void rmap_walk_anon(struct folio *folio,
2575                 struct rmap_walk_control *rwc, bool locked)
2576 {
2577         struct anon_vma *anon_vma;
2578         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2579         struct anon_vma_chain *avc;
2580
2581         if (locked) {
2582                 anon_vma = folio_anon_vma(folio);
2583                 /* anon_vma disappear under us? */
2584                 VM_BUG_ON_FOLIO(!anon_vma, folio);
2585         } else {
2586                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(folio, rwc);
2587         }
2588         if (!anon_vma)
2589                 return;
2590
2591         pgoff_start = folio_pgoff(folio);
2592         pgoff_end = pgoff_start + folio_nr_pages(folio) - 1;
2593         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root,
2594                         pgoff_start, pgoff_end) {
2595                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
2596                 unsigned long address = vma_address(vma, pgoff_start,
2597                                 folio_nr_pages(folio));
2598
2599                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2600                 cond_resched();
2601
2602                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2603                         continue;
2604
2605                 if (!rwc->rmap_one(folio, vma, address, rwc->arg))
2606                         break;
2607                 if (rwc->done && rwc->done(folio))
2608                         break;
2609         }
2610
2611         if (!locked)
2612                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
2613 }
2614
2615 /*
2616  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
2617  * @folio: the folio to be handled
2618  * @rwc: control variable according to each walk type
2619  * @locked: caller holds relevant rmap lock
2620  *
2621  * Find all the mappings of a folio using the mapping pointer and the vma chains
2622  * contained in the address_space struct it points to.
2623  */
2624 static void rmap_walk_file(struct folio *folio,
2625                 struct rmap_walk_control *rwc, bool locked)
2626 {
2627         struct address_space *mapping = folio_mapping(folio);
2628         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2629         struct vm_area_struct *vma;
2630
2631         /*
2632          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
2633          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
2634          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
2635          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
2636          */
2637         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
2638
2639         if (!mapping)
2640                 return;
2641
2642         pgoff_start = folio_pgoff(folio);
2643         pgoff_end = pgoff_start + folio_nr_pages(folio) - 1;
2644         if (!locked) {
2645                 if (i_mmap_trylock_read(mapping))
2646                         goto lookup;
2647
2648                 if (rwc->try_lock) {
2649                         rwc->contended = true;
2650                         return;
2651                 }
2652
2653                 i_mmap_lock_read(mapping);
2654         }
2655 lookup:
2656         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap,
2657                         pgoff_start, pgoff_end) {
2658                 unsigned long address = vma_address(vma, pgoff_start,
2659                                folio_nr_pages(folio));
2660
2661                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2662                 cond_resched();
2663
2664                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2665                         continue;
2666
2667                 if (!rwc->rmap_one(folio, vma, address, rwc->arg))
2668                         goto done;
2669                 if (rwc->done && rwc->done(folio))
2670                         goto done;
2671         }
2672
2673 done:
2674         if (!locked)
2675                 i_mmap_unlock_read(mapping);
2676 }
2677
2678 void rmap_walk(struct folio *folio, struct rmap_walk_control *rwc)
2679 {
2680         if (unlikely(folio_test_ksm(folio)))
2681                 rmap_walk_ksm(folio, rwc);
2682         else if (folio_test_anon(folio))
2683                 rmap_walk_anon(folio, rwc, false);
2684         else
2685                 rmap_walk_file(folio, rwc, false);
2686 }
2687
2688 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
2689 void rmap_walk_locked(struct folio *folio, struct rmap_walk_control *rwc)
2690 {
2691         /* no ksm support for now */
2692         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_ksm(folio), folio);
2693         if (folio_test_anon(folio))
2694                 rmap_walk_anon(folio, rwc, true);
2695         else
2696                 rmap_walk_file(folio, rwc, true);
2697 }
2698
2699 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
2700 /*
2701  * The following two functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
2702  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
2703  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
2704  */
2705 void hugetlb_add_anon_rmap(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
2706                 unsigned long address, rmap_t flags)
2707 {
2708         VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_hugetlb(folio), folio);
2709         VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_anon(folio), folio);
2710
2711         atomic_inc(&folio->_entire_mapcount);
2712         atomic_inc(&folio->_large_mapcount);
2713         if (flags & RMAP_EXCLUSIVE)
2714                 SetPageAnonExclusive(&folio->page);
2715         VM_WARN_ON_FOLIO(folio_entire_mapcount(folio) > 1 &&
2716                          PageAnonExclusive(&folio->page), folio);
2717 }
2718
2719 void hugetlb_add_new_anon_rmap(struct folio *folio,
2720                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
2721 {
2722         VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_hugetlb(folio), folio);
2723
2724         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
2725         /* increment count (starts at -1) */
2726         atomic_set(&folio->_entire_mapcount, 0);
2727         atomic_set(&folio->_large_mapcount, 0);
2728         folio_clear_hugetlb_restore_reserve(folio);
2729         __folio_set_anon(folio, vma, address, true);
2730         SetPageAnonExclusive(&folio->page);
2731 }
2732 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
This page took 0.187639 seconds and 4 git commands to generate.