]> Git Repo - linux.git/blob - mm/rmap.c
mm: Make compound_pincount always available
[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  *       page->flags PG_locked (lock_page)   * (see hugetlbfs below)
27  *         hugetlbfs_i_mmap_rwsem_key (in huge_pmd_share)
28  *           mapping->i_mmap_rwsem
29  *             hugetlb_fault_mutex (hugetlbfs specific page fault mutex)
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 __set_page_dirty_buffers)
35  *                     lock_page_memcg move_lock (in __set_page_dirty_buffers)
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() pages take locks in this order:
50  *         mapping->i_mmap_rwsem
51  *           hugetlb_fault_mutex (hugetlbfs specific page fault mutex)
52  *             page->flags PG_locked (lock_page)
53  */
54
55 #include <linux/mm.h>
56 #include <linux/sched/mm.h>
57 #include <linux/sched/task.h>
58 #include <linux/pagemap.h>
59 #include <linux/swap.h>
60 #include <linux/swapops.h>
61 #include <linux/slab.h>
62 #include <linux/init.h>
63 #include <linux/ksm.h>
64 #include <linux/rmap.h>
65 #include <linux/rcupdate.h>
66 #include <linux/export.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/mmu_notifier.h>
69 #include <linux/migrate.h>
70 #include <linux/hugetlb.h>
71 #include <linux/huge_mm.h>
72 #include <linux/backing-dev.h>
73 #include <linux/page_idle.h>
74 #include <linux/memremap.h>
75 #include <linux/userfaultfd_k.h>
76
77 #include <asm/tlbflush.h>
78
79 #include <trace/events/tlb.h>
80
81 #include "internal.h"
82
83 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
84 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
85
86 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
87 {
88         struct anon_vma *anon_vma;
89
90         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
91         if (anon_vma) {
92                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
93                 anon_vma->degree = 1;   /* Reference for first vma */
94                 anon_vma->parent = anon_vma;
95                 /*
96                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
97                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
98                  */
99                 anon_vma->root = anon_vma;
100         }
101
102         return anon_vma;
103 }
104
105 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
106 {
107         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
108
109         /*
110          * Synchronize against page_lock_anon_vma_read() such that
111          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
112          * freed.
113          *
114          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
115          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
116          * down_read_trylock() from page_lock_anon_vma_read(). This orders:
117          *
118          * page_lock_anon_vma_read()    VS      put_anon_vma()
119          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
120          *   LOCK                                 MB
121          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
122          *
123          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
124          * happen _before_ what follows.
125          */
126         might_sleep();
127         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
128                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
129                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
130         }
131
132         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
133 }
134
135 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
136 {
137         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
138 }
139
140 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
141 {
142         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
143 }
144
145 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
146                                 struct anon_vma_chain *avc,
147                                 struct anon_vma *anon_vma)
148 {
149         avc->vma = vma;
150         avc->anon_vma = anon_vma;
151         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
152         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
153 }
154
155 /**
156  * __anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
157  * @vma: the memory region in question
158  *
159  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
160  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
161  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
162  *
163  * The common case will be that we already have one, which
164  * is handled inline by anon_vma_prepare(). But if
165  * not we either need to find an adjacent mapping that we
166  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
167  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
168  * allocate a new one.
169  *
170  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
171  * optimistically looked up an anon_vma in page_lock_anon_vma_read()
172  * and that may actually touch the rwsem even in the newly
173  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
174  * anon_vma isn't actually destroyed).
175  *
176  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
177  * for the new allocation. At the same time, we do not want
178  * to do any locking for the common case of already having
179  * an anon_vma.
180  *
181  * This must be called with the mmap_lock held for reading.
182  */
183 int __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
184 {
185         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
186         struct anon_vma *anon_vma, *allocated;
187         struct anon_vma_chain *avc;
188
189         might_sleep();
190
191         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
192         if (!avc)
193                 goto out_enomem;
194
195         anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
196         allocated = NULL;
197         if (!anon_vma) {
198                 anon_vma = anon_vma_alloc();
199                 if (unlikely(!anon_vma))
200                         goto out_enomem_free_avc;
201                 allocated = anon_vma;
202         }
203
204         anon_vma_lock_write(anon_vma);
205         /* page_table_lock to protect against threads */
206         spin_lock(&mm->page_table_lock);
207         if (likely(!vma->anon_vma)) {
208                 vma->anon_vma = anon_vma;
209                 anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
210                 /* vma reference or self-parent link for new root */
211                 anon_vma->degree++;
212                 allocated = NULL;
213                 avc = NULL;
214         }
215         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
216         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
217
218         if (unlikely(allocated))
219                 put_anon_vma(allocated);
220         if (unlikely(avc))
221                 anon_vma_chain_free(avc);
222
223         return 0;
224
225  out_enomem_free_avc:
226         anon_vma_chain_free(avc);
227  out_enomem:
228         return -ENOMEM;
229 }
230
231 /*
232  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
233  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
234  * have the same vma.
235  *
236  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
237  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
238  */
239 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
240 {
241         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
242         if (new_root != root) {
243                 if (WARN_ON_ONCE(root))
244                         up_write(&root->rwsem);
245                 root = new_root;
246                 down_write(&root->rwsem);
247         }
248         return root;
249 }
250
251 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
252 {
253         if (root)
254                 up_write(&root->rwsem);
255 }
256
257 /*
258  * Attach the anon_vmas from src to dst.
259  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
260  *
261  * anon_vma_clone() is called by __vma_adjust(), __split_vma(), copy_vma() and
262  * anon_vma_fork(). The first three want an exact copy of src, while the last
263  * one, anon_vma_fork(), may try to reuse an existing anon_vma to prevent
264  * endless growth of anon_vma. Since dst->anon_vma is set to NULL before call,
265  * we can identify this case by checking (!dst->anon_vma && src->anon_vma).
266  *
267  * If (!dst->anon_vma && src->anon_vma) is true, this function tries to find
268  * and reuse existing anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma.
269  * This prevents degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in
270  * case of constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more
271  * than one child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap
272  * walker has a good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it
273  * searches where page is mapped.
274  */
275 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
276 {
277         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
278         struct anon_vma *root = NULL;
279
280         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
281                 struct anon_vma *anon_vma;
282
283                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
284                 if (unlikely(!avc)) {
285                         unlock_anon_vma_root(root);
286                         root = NULL;
287                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
288                         if (!avc)
289                                 goto enomem_failure;
290                 }
291                 anon_vma = pavc->anon_vma;
292                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
293                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
294
295                 /*
296                  * Reuse existing anon_vma if its degree lower than two,
297                  * that means it has no vma and only one anon_vma child.
298                  *
299                  * Do not chose parent anon_vma, otherwise first child
300                  * will always reuse it. Root anon_vma is never reused:
301                  * it has self-parent reference and at least one child.
302                  */
303                 if (!dst->anon_vma && src->anon_vma &&
304                     anon_vma != src->anon_vma && anon_vma->degree < 2)
305                         dst->anon_vma = anon_vma;
306         }
307         if (dst->anon_vma)
308                 dst->anon_vma->degree++;
309         unlock_anon_vma_root(root);
310         return 0;
311
312  enomem_failure:
313         /*
314          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its degree can be incorrectly
315          * decremented in unlink_anon_vmas().
316          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
317          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
318          */
319         dst->anon_vma = NULL;
320         unlink_anon_vmas(dst);
321         return -ENOMEM;
322 }
323
324 /*
325  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
326  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
327  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
328  */
329 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
330 {
331         struct anon_vma_chain *avc;
332         struct anon_vma *anon_vma;
333         int error;
334
335         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
336         if (!pvma->anon_vma)
337                 return 0;
338
339         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
340         vma->anon_vma = NULL;
341
342         /*
343          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
344          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
345          */
346         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
347         if (error)
348                 return error;
349
350         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
351         if (vma->anon_vma)
352                 return 0;
353
354         /* Then add our own anon_vma. */
355         anon_vma = anon_vma_alloc();
356         if (!anon_vma)
357                 goto out_error;
358         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
359         if (!avc)
360                 goto out_error_free_anon_vma;
361
362         /*
363          * The root anon_vma's rwsem is the lock actually used when we
364          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
365          */
366         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
367         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
368         /*
369          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
370          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
371          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
372          */
373         get_anon_vma(anon_vma->root);
374         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
375         vma->anon_vma = anon_vma;
376         anon_vma_lock_write(anon_vma);
377         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
378         anon_vma->parent->degree++;
379         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
380
381         return 0;
382
383  out_error_free_anon_vma:
384         put_anon_vma(anon_vma);
385  out_error:
386         unlink_anon_vmas(vma);
387         return -ENOMEM;
388 }
389
390 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
391 {
392         struct anon_vma_chain *avc, *next;
393         struct anon_vma *root = NULL;
394
395         /*
396          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
397          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
398          */
399         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
400                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
401
402                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
403                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
404
405                 /*
406                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
407                  * to free them outside the lock.
408                  */
409                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root.rb_root)) {
410                         anon_vma->parent->degree--;
411                         continue;
412                 }
413
414                 list_del(&avc->same_vma);
415                 anon_vma_chain_free(avc);
416         }
417         if (vma->anon_vma) {
418                 vma->anon_vma->degree--;
419
420                 /*
421                  * vma would still be needed after unlink, and anon_vma will be prepared
422                  * when handle fault.
423                  */
424                 vma->anon_vma = NULL;
425         }
426         unlock_anon_vma_root(root);
427
428         /*
429          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
430          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
431          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
432          */
433         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
434                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
435
436                 VM_WARN_ON(anon_vma->degree);
437                 put_anon_vma(anon_vma);
438
439                 list_del(&avc->same_vma);
440                 anon_vma_chain_free(avc);
441         }
442 }
443
444 static void anon_vma_ctor(void *data)
445 {
446         struct anon_vma *anon_vma = data;
447
448         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
449         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
450         anon_vma->rb_root = RB_ROOT_CACHED;
451 }
452
453 void __init anon_vma_init(void)
454 {
455         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
456                         0, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
457                         anon_vma_ctor);
458         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
459                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
460 }
461
462 /*
463  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
464  *
465  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
466  * the best this function can do is return a refcount increased anon_vma
467  * that might have been relevant to this page.
468  *
469  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
470  * returned may already be freed (and even reused).
471  *
472  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
473  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
474  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
475  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
476  *
477  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
478  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
479  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
480  *
481  * Since anon_vma's slab is SLAB_TYPESAFE_BY_RCU and we know from
482  * page_remove_rmap() that the anon_vma pointer from page->mapping is valid
483  * if there is a mapcount, we can dereference the anon_vma after observing
484  * those.
485  */
486 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page)
487 {
488         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
489         unsigned long anon_mapping;
490
491         rcu_read_lock();
492         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
493         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
494                 goto out;
495         if (!page_mapped(page))
496                 goto out;
497
498         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
499         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
500                 anon_vma = NULL;
501                 goto out;
502         }
503
504         /*
505          * If this page is still mapped, then its anon_vma cannot have been
506          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
507          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
508          * SLAB_TYPESAFE_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
509          * above cannot corrupt).
510          */
511         if (!page_mapped(page)) {
512                 rcu_read_unlock();
513                 put_anon_vma(anon_vma);
514                 return NULL;
515         }
516 out:
517         rcu_read_unlock();
518
519         return anon_vma;
520 }
521
522 /*
523  * Similar to page_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
524  *
525  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
526  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
527  * reference like with page_get_anon_vma() and then block on the mutex.
528  */
529 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page)
530 {
531         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
532         struct anon_vma *root_anon_vma;
533         unsigned long anon_mapping;
534
535         rcu_read_lock();
536         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(page->mapping);
537         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
538                 goto out;
539         if (!page_mapped(page))
540                 goto out;
541
542         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
543         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
544         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
545                 /*
546                  * If the page is still mapped, then this anon_vma is still
547                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
548                  * not go away, see anon_vma_free().
549                  */
550                 if (!page_mapped(page)) {
551                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
552                         anon_vma = NULL;
553                 }
554                 goto out;
555         }
556
557         /* trylock failed, we got to sleep */
558         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
559                 anon_vma = NULL;
560                 goto out;
561         }
562
563         if (!page_mapped(page)) {
564                 rcu_read_unlock();
565                 put_anon_vma(anon_vma);
566                 return NULL;
567         }
568
569         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
570         rcu_read_unlock();
571         anon_vma_lock_read(anon_vma);
572
573         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
574                 /*
575                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
576                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
577                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
578                  */
579                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
580                 __put_anon_vma(anon_vma);
581                 anon_vma = NULL;
582         }
583
584         return anon_vma;
585
586 out:
587         rcu_read_unlock();
588         return anon_vma;
589 }
590
591 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma)
592 {
593         anon_vma_unlock_read(anon_vma);
594 }
595
596 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
597 /*
598  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
599  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
600  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
601  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
602  */
603 void try_to_unmap_flush(void)
604 {
605         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
606
607         if (!tlb_ubc->flush_required)
608                 return;
609
610         arch_tlbbatch_flush(&tlb_ubc->arch);
611         tlb_ubc->flush_required = false;
612         tlb_ubc->writable = false;
613 }
614
615 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
616 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
617 {
618         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
619
620         if (tlb_ubc->writable)
621                 try_to_unmap_flush();
622 }
623
624 /*
625  * Bits 0-14 of mm->tlb_flush_batched record pending generations.
626  * Bits 16-30 of mm->tlb_flush_batched bit record flushed generations.
627  */
628 #define TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT   16
629 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK                    \
630         ((1 << (TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT - 1)) - 1)
631 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE                   \
632         (TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK / 2)
633
634 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
635 {
636         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
637         int batch, nbatch;
638
639         arch_tlbbatch_add_mm(&tlb_ubc->arch, mm);
640         tlb_ubc->flush_required = true;
641
642         /*
643          * Ensure compiler does not re-order the setting of tlb_flush_batched
644          * before the PTE is cleared.
645          */
646         barrier();
647         batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
648 retry:
649         if ((batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK) > TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE) {
650                 /*
651                  * Prevent `pending' from catching up with `flushed' because of
652                  * overflow.  Reset `pending' and `flushed' to be 1 and 0 if
653                  * `pending' becomes large.
654                  */
655                 nbatch = atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch, 1);
656                 if (nbatch != batch) {
657                         batch = nbatch;
658                         goto retry;
659                 }
660         } else {
661                 atomic_inc(&mm->tlb_flush_batched);
662         }
663
664         /*
665          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
666          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
667          * before the page is queued for IO.
668          */
669         if (writable)
670                 tlb_ubc->writable = true;
671 }
672
673 /*
674  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
675  * unmap operations to reduce IPIs.
676  */
677 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
678 {
679         bool should_defer = false;
680
681         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
682                 return false;
683
684         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
685         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
686                 should_defer = true;
687         put_cpu();
688
689         return should_defer;
690 }
691
692 /*
693  * Reclaim unmaps pages under the PTL but do not flush the TLB prior to
694  * releasing the PTL if TLB flushes are batched. It's possible for a parallel
695  * operation such as mprotect or munmap to race between reclaim unmapping
696  * the page and flushing the page. If this race occurs, it potentially allows
697  * access to data via a stale TLB entry. Tracking all mm's that have TLB
698  * batching in flight would be expensive during reclaim so instead track
699  * whether TLB batching occurred in the past and if so then do a flush here
700  * if required. This will cost one additional flush per reclaim cycle paid
701  * by the first operation at risk such as mprotect and mumap.
702  *
703  * This must be called under the PTL so that an access to tlb_flush_batched
704  * that is potentially a "reclaim vs mprotect/munmap/etc" race will synchronise
705  * via the PTL.
706  */
707 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
708 {
709         int batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
710         int pending = batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK;
711         int flushed = batch >> TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT;
712
713         if (pending != flushed) {
714                 flush_tlb_mm(mm);
715                 /*
716                  * If the new TLB flushing is pending during flushing, leave
717                  * mm->tlb_flush_batched as is, to avoid losing flushing.
718                  */
719                 atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch,
720                                pending | (pending << TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT));
721         }
722 }
723 #else
724 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
725 {
726 }
727
728 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
729 {
730         return false;
731 }
732 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
733
734 /*
735  * At what user virtual address is page expected in vma?
736  * Caller should check the page is actually part of the vma.
737  */
738 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
739 {
740         if (PageAnon(page)) {
741                 struct anon_vma *page__anon_vma = page_anon_vma(page);
742                 /*
743                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
744                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
745                  */
746                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
747                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
748                         return -EFAULT;
749         } else if (!vma->vm_file) {
750                 return -EFAULT;
751         } else if (vma->vm_file->f_mapping != compound_head(page)->mapping) {
752                 return -EFAULT;
753         }
754
755         return vma_address(page, vma);
756 }
757
758 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
759 {
760         pgd_t *pgd;
761         p4d_t *p4d;
762         pud_t *pud;
763         pmd_t *pmd = NULL;
764         pmd_t pmde;
765
766         pgd = pgd_offset(mm, address);
767         if (!pgd_present(*pgd))
768                 goto out;
769
770         p4d = p4d_offset(pgd, address);
771         if (!p4d_present(*p4d))
772                 goto out;
773
774         pud = pud_offset(p4d, address);
775         if (!pud_present(*pud))
776                 goto out;
777
778         pmd = pmd_offset(pud, address);
779         /*
780          * Some THP functions use the sequence pmdp_huge_clear_flush(), set_pmd_at()
781          * without holding anon_vma lock for write.  So when looking for a
782          * genuine pmde (in which to find pte), test present and !THP together.
783          */
784         pmde = *pmd;
785         barrier();
786         if (!pmd_present(pmde) || pmd_trans_huge(pmde))
787                 pmd = NULL;
788 out:
789         return pmd;
790 }
791
792 struct page_referenced_arg {
793         int mapcount;
794         int referenced;
795         unsigned long vm_flags;
796         struct mem_cgroup *memcg;
797 };
798 /*
799  * arg: page_referenced_arg will be passed
800  */
801 static bool page_referenced_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
802                         unsigned long address, void *arg)
803 {
804         struct page_referenced_arg *pra = arg;
805         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
806                 .page = page,
807                 .vma = vma,
808                 .address = address,
809         };
810         int referenced = 0;
811
812         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
813                 address = pvmw.address;
814
815                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
816                     (!PageTransCompound(page) || !pvmw.pte)) {
817                         /* Restore the mlock which got missed */
818                         mlock_vma_page(page, vma, !pvmw.pte);
819                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
820                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
821                         return false; /* To break the loop */
822                 }
823
824                 if (pvmw.pte) {
825                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
826                                                 pvmw.pte)) {
827                                 /*
828                                  * Don't treat a reference through
829                                  * a sequentially read mapping as such.
830                                  * If the page has been used in another mapping,
831                                  * we will catch it; if this other mapping is
832                                  * already gone, the unmap path will have set
833                                  * PG_referenced or activated the page.
834                                  */
835                                 if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
836                                         referenced++;
837                         }
838                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
839                         if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address,
840                                                 pvmw.pmd))
841                                 referenced++;
842                 } else {
843                         /* unexpected pmd-mapped page? */
844                         WARN_ON_ONCE(1);
845                 }
846
847                 pra->mapcount--;
848         }
849
850         if (referenced)
851                 clear_page_idle(page);
852         if (test_and_clear_page_young(page))
853                 referenced++;
854
855         if (referenced) {
856                 pra->referenced++;
857                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags & ~VM_LOCKED;
858         }
859
860         if (!pra->mapcount)
861                 return false; /* To break the loop */
862
863         return true;
864 }
865
866 static bool invalid_page_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
867 {
868         struct page_referenced_arg *pra = arg;
869         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
870
871         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
872                 return true;
873
874         return false;
875 }
876
877 /**
878  * page_referenced - test if the page was referenced
879  * @page: the page to test
880  * @is_locked: caller holds lock on the page
881  * @memcg: target memory cgroup
882  * @vm_flags: collect encountered vma->vm_flags who actually referenced the page
883  *
884  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings to a page,
885  * returns the number of ptes which referenced the page.
886  */
887 int page_referenced(struct page *page,
888                     int is_locked,
889                     struct mem_cgroup *memcg,
890                     unsigned long *vm_flags)
891 {
892         int we_locked = 0;
893         struct page_referenced_arg pra = {
894                 .mapcount = total_mapcount(page),
895                 .memcg = memcg,
896         };
897         struct rmap_walk_control rwc = {
898                 .rmap_one = page_referenced_one,
899                 .arg = (void *)&pra,
900                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
901         };
902
903         *vm_flags = 0;
904         if (!pra.mapcount)
905                 return 0;
906
907         if (!page_rmapping(page))
908                 return 0;
909
910         if (!is_locked && (!PageAnon(page) || PageKsm(page))) {
911                 we_locked = trylock_page(page);
912                 if (!we_locked)
913                         return 1;
914         }
915
916         /*
917          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
918          * counting on behalf of references from different
919          * cgroups
920          */
921         if (memcg) {
922                 rwc.invalid_vma = invalid_page_referenced_vma;
923         }
924
925         rmap_walk(page, &rwc);
926         *vm_flags = pra.vm_flags;
927
928         if (we_locked)
929                 unlock_page(page);
930
931         return pra.referenced;
932 }
933
934 static bool page_mkclean_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
935                             unsigned long address, void *arg)
936 {
937         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
938                 .page = page,
939                 .vma = vma,
940                 .address = address,
941                 .flags = PVMW_SYNC,
942         };
943         struct mmu_notifier_range range;
944         int *cleaned = arg;
945
946         /*
947          * We have to assume the worse case ie pmd for invalidation. Note that
948          * the page can not be free from this function.
949          */
950         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE,
951                                 0, vma, vma->vm_mm, address,
952                                 vma_address_end(page, vma));
953         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
954
955         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
956                 int ret = 0;
957
958                 address = pvmw.address;
959                 if (pvmw.pte) {
960                         pte_t entry;
961                         pte_t *pte = pvmw.pte;
962
963                         if (!pte_dirty(*pte) && !pte_write(*pte))
964                                 continue;
965
966                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
967                         entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
968                         entry = pte_wrprotect(entry);
969                         entry = pte_mkclean(entry);
970                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
971                         ret = 1;
972                 } else {
973 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
974                         pmd_t *pmd = pvmw.pmd;
975                         pmd_t entry;
976
977                         if (!pmd_dirty(*pmd) && !pmd_write(*pmd))
978                                 continue;
979
980                         flush_cache_page(vma, address, page_to_pfn(page));
981                         entry = pmdp_invalidate(vma, address, pmd);
982                         entry = pmd_wrprotect(entry);
983                         entry = pmd_mkclean(entry);
984                         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmd, entry);
985                         ret = 1;
986 #else
987                         /* unexpected pmd-mapped page? */
988                         WARN_ON_ONCE(1);
989 #endif
990                 }
991
992                 /*
993                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() as we are
994                  * downgrading page table protection not changing it to point
995                  * to a new page.
996                  *
997                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
998                  */
999                 if (ret)
1000                         (*cleaned)++;
1001         }
1002
1003         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1004
1005         return true;
1006 }
1007
1008 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1009 {
1010         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
1011                 return false;
1012
1013         return true;
1014 }
1015
1016 int folio_mkclean(struct folio *folio)
1017 {
1018         int cleaned = 0;
1019         struct address_space *mapping;
1020         struct rmap_walk_control rwc = {
1021                 .arg = (void *)&cleaned,
1022                 .rmap_one = page_mkclean_one,
1023                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
1024         };
1025
1026         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
1027
1028         if (!folio_mapped(folio))
1029                 return 0;
1030
1031         mapping = folio_mapping(folio);
1032         if (!mapping)
1033                 return 0;
1034
1035         rmap_walk(&folio->page, &rwc);
1036
1037         return cleaned;
1038 }
1039 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_mkclean);
1040
1041 /**
1042  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
1043  * @page:       the page to move to our anon_vma
1044  * @vma:        the vma the page belongs to
1045  *
1046  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
1047  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1048  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1049  * processes.
1050  */
1051 void page_move_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
1052 {
1053         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1054
1055         page = compound_head(page);
1056
1057         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1058         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1059
1060         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1061         /*
1062          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1063          * simultaneously, so a concurrent reader (eg page_referenced()'s
1064          * PageAnon()) will not see one without the other.
1065          */
1066         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1067 }
1068
1069 /**
1070  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1071  * @page:       Page or Hugepage to add to rmap
1072  * @vma:        VM area to add page to.
1073  * @address:    User virtual address of the mapping     
1074  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1075  */
1076 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1077         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1078 {
1079         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1080
1081         BUG_ON(!anon_vma);
1082
1083         if (PageAnon(page))
1084                 return;
1085
1086         /*
1087          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1088          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1089          * page mapping!
1090          */
1091         if (!exclusive)
1092                 anon_vma = anon_vma->root;
1093
1094         /*
1095          * page_idle does a lockless/optimistic rmap scan on page->mapping.
1096          * Make sure the compiler doesn't split the stores of anon_vma and
1097          * the PAGE_MAPPING_ANON type identifier, otherwise the rmap code
1098          * could mistake the mapping for a struct address_space and crash.
1099          */
1100         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1101         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1102         page->index = linear_page_index(vma, address);
1103 }
1104
1105 /**
1106  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1107  * @page:       the page to add the mapping to
1108  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1109  * @address:    the user virtual address mapped
1110  */
1111 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1112         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1113 {
1114         /*
1115          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1116          * be set up correctly at this point.
1117          *
1118          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1119          * always holds the page locked.
1120          *
1121          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1122          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1123          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1124          */
1125         VM_BUG_ON_PAGE(page_anon_vma(page)->root != vma->anon_vma->root, page);
1126         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address),
1127                        page);
1128 }
1129
1130 /**
1131  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1132  * @page:       the page to add the mapping to
1133  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1134  * @address:    the user virtual address mapped
1135  * @compound:   charge the page as compound or small page
1136  *
1137  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1138  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1139  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1140  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1141  */
1142 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1143         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1144 {
1145         do_page_add_anon_rmap(page, vma, address, compound ? RMAP_COMPOUND : 0);
1146 }
1147
1148 /*
1149  * Special version of the above for do_swap_page, which often runs
1150  * into pages that are exclusively owned by the current process.
1151  * Everybody else should continue to use page_add_anon_rmap above.
1152  */
1153 void do_page_add_anon_rmap(struct page *page,
1154         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int flags)
1155 {
1156         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1157         bool first;
1158
1159         if (unlikely(PageKsm(page)))
1160                 lock_page_memcg(page);
1161         else
1162                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1163
1164         if (compound) {
1165                 atomic_t *mapcount;
1166                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
1167                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1168                 mapcount = compound_mapcount_ptr(page);
1169                 first = atomic_inc_and_test(mapcount);
1170         } else {
1171                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1172         }
1173
1174         if (first) {
1175                 int nr = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
1176                 /*
1177                  * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1178                  * these counters are not modified in interrupt context, and
1179                  * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption
1180                  * disabled.
1181                  */
1182                 if (compound)
1183                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, nr);
1184                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, nr);
1185         }
1186
1187         if (unlikely(PageKsm(page)))
1188                 unlock_page_memcg(page);
1189
1190         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1191         else if (first)
1192                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
1193                                 flags & RMAP_EXCLUSIVE);
1194         else
1195                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1196
1197         mlock_vma_page(page, vma, compound);
1198 }
1199
1200 /**
1201  * page_add_new_anon_rmap - add pte mapping to a new anonymous page
1202  * @page:       the page to add the mapping to
1203  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1204  * @address:    the user virtual address mapped
1205  * @compound:   charge the page as compound or small page
1206  *
1207  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1208  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1209  * Page does not have to be locked.
1210  */
1211 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1212         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, bool compound)
1213 {
1214         int nr = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
1215
1216         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1217         __SetPageSwapBacked(page);
1218         if (compound) {
1219                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1220                 /* increment count (starts at -1) */
1221                 atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1222                 atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
1223
1224                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, nr);
1225         } else {
1226                 /* Anon THP always mapped first with PMD */
1227                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransCompound(page), page);
1228                 /* increment count (starts at -1) */
1229                 atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1230         }
1231         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, nr);
1232         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1233 }
1234
1235 /**
1236  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1237  * @page:       the page to add the mapping to
1238  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1239  * @compound:   charge the page as compound or small page
1240  *
1241  * The caller needs to hold the pte lock.
1242  */
1243 void page_add_file_rmap(struct page *page,
1244         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
1245 {
1246         int i, nr = 1;
1247
1248         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageTransHuge(page), page);
1249         lock_page_memcg(page);
1250         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1251                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
1252
1253                 for (i = 0, nr = 0; i < nr_pages; i++) {
1254                         if (atomic_inc_and_test(&page[i]._mapcount))
1255                                 nr++;
1256                 }
1257                 if (!atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page)))
1258                         goto out;
1259                 if (PageSwapBacked(page))
1260                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED,
1261                                                 nr_pages);
1262                 else
1263                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PMDMAPPED,
1264                                                 nr_pages);
1265         } else {
1266                 if (PageTransCompound(page) && page_mapping(page)) {
1267                         VM_WARN_ON_ONCE(!PageLocked(page));
1268                         SetPageDoubleMap(compound_head(page));
1269                 }
1270                 if (!atomic_inc_and_test(&page->_mapcount))
1271                         goto out;
1272         }
1273         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, nr);
1274 out:
1275         unlock_page_memcg(page);
1276
1277         mlock_vma_page(page, vma, compound);
1278 }
1279
1280 static void page_remove_file_rmap(struct page *page, bool compound)
1281 {
1282         int i, nr = 1;
1283
1284         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHead(page), page);
1285
1286         /* Hugepages are not counted in NR_FILE_MAPPED for now. */
1287         if (unlikely(PageHuge(page))) {
1288                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1289                 atomic_dec(compound_mapcount_ptr(page));
1290                 return;
1291         }
1292
1293         /* page still mapped by someone else? */
1294         if (compound && PageTransHuge(page)) {
1295                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
1296
1297                 for (i = 0, nr = 0; i < nr_pages; i++) {
1298                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1299                                 nr++;
1300                 }
1301                 if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1302                         return;
1303                 if (PageSwapBacked(page))
1304                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_SHMEM_PMDMAPPED,
1305                                                 -nr_pages);
1306                 else
1307                         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_PMDMAPPED,
1308                                                 -nr_pages);
1309         } else {
1310                 if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1311                         return;
1312         }
1313
1314         /*
1315          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_lruvec_page_state because
1316          * these counters are not modified in interrupt context, and
1317          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1318          */
1319         __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, -nr);
1320 }
1321
1322 static void page_remove_anon_compound_rmap(struct page *page)
1323 {
1324         int i, nr;
1325
1326         if (!atomic_add_negative(-1, compound_mapcount_ptr(page)))
1327                 return;
1328
1329         /* Hugepages are not counted in NR_ANON_PAGES for now. */
1330         if (unlikely(PageHuge(page)))
1331                 return;
1332
1333         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
1334                 return;
1335
1336         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, -thp_nr_pages(page));
1337
1338         if (TestClearPageDoubleMap(page)) {
1339                 /*
1340                  * Subpages can be mapped with PTEs too. Check how many of
1341                  * them are still mapped.
1342                  */
1343                 for (i = 0, nr = 0; i < thp_nr_pages(page); i++) {
1344                         if (atomic_add_negative(-1, &page[i]._mapcount))
1345                                 nr++;
1346                 }
1347
1348                 /*
1349                  * Queue the page for deferred split if at least one small
1350                  * page of the compound page is unmapped, but at least one
1351                  * small page is still mapped.
1352                  */
1353                 if (nr && nr < thp_nr_pages(page))
1354                         deferred_split_huge_page(page);
1355         } else {
1356                 nr = thp_nr_pages(page);
1357         }
1358
1359         if (nr)
1360                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, -nr);
1361 }
1362
1363 /**
1364  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1365  * @page:       page to remove mapping from
1366  * @vma:        the vm area from which the mapping is removed
1367  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1368  *
1369  * The caller needs to hold the pte lock.
1370  */
1371 void page_remove_rmap(struct page *page,
1372         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
1373 {
1374         lock_page_memcg(page);
1375
1376         if (!PageAnon(page)) {
1377                 page_remove_file_rmap(page, compound);
1378                 goto out;
1379         }
1380
1381         if (compound) {
1382                 page_remove_anon_compound_rmap(page);
1383                 goto out;
1384         }
1385
1386         /* page still mapped by someone else? */
1387         if (!atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount))
1388                 goto out;
1389
1390         /*
1391          * We use the irq-unsafe __{inc|mod}_zone_page_stat because
1392          * these counters are not modified in interrupt context, and
1393          * pte lock(a spinlock) is held, which implies preemption disabled.
1394          */
1395         __dec_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED);
1396
1397         if (PageTransCompound(page))
1398                 deferred_split_huge_page(compound_head(page));
1399
1400         /*
1401          * It would be tidy to reset the PageAnon mapping here,
1402          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1403          * which increments mapcount after us but sets mapping
1404          * before us: so leave the reset to free_unref_page,
1405          * and remember that it's only reliable while mapped.
1406          * Leaving it set also helps swapoff to reinstate ptes
1407          * faster for those pages still in swapcache.
1408          */
1409 out:
1410         unlock_page_memcg(page);
1411
1412         munlock_vma_page(page, vma, compound);
1413 }
1414
1415 /*
1416  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1417  */
1418 static bool try_to_unmap_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1419                      unsigned long address, void *arg)
1420 {
1421         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1422         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
1423                 .page = page,
1424                 .vma = vma,
1425                 .address = address,
1426         };
1427         pte_t pteval;
1428         struct page *subpage;
1429         bool ret = true;
1430         struct mmu_notifier_range range;
1431         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1432
1433         /*
1434          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1435          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1436          * try_to_unmap() may return before page_mapped() has become false,
1437          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1438          */
1439         if (flags & TTU_SYNC)
1440                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1441
1442         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1443                 split_huge_pmd_address(vma, address, false, page);
1444
1445         /*
1446          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1447          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1448          * invalidation in the case of pmd sharing.
1449          *
1450          * Note that the page can not be free in this function as call of
1451          * try_to_unmap() must hold a reference on the page.
1452          */
1453         range.end = PageKsm(page) ?
1454                         address + PAGE_SIZE : vma_address_end(page, vma);
1455         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, vma->vm_mm,
1456                                 address, range.end);
1457         if (PageHuge(page)) {
1458                 /*
1459                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1460                  * accordingly.
1461                  */
1462                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1463                                                      &range.end);
1464         }
1465         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1466
1467         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1468                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1469                 VM_BUG_ON_PAGE(!pvmw.pte, page);
1470
1471                 /*
1472                  * If the page is in an mlock()d vma, we must not swap it out.
1473                  */
1474                 if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK) &&
1475                     (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
1476                         /* Restore the mlock which got missed */
1477                         mlock_vma_page(page, vma, false);
1478                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1479                         ret = false;
1480                         break;
1481                 }
1482
1483                 subpage = page - page_to_pfn(page) + pte_pfn(*pvmw.pte);
1484                 address = pvmw.address;
1485
1486                 if (PageHuge(page) && !PageAnon(page)) {
1487                         /*
1488                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1489                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1490                          * do this outside rmap routines.
1491                          */
1492                         VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1493                         if (huge_pmd_unshare(mm, vma, &address, pvmw.pte)) {
1494                                 /*
1495                                  * huge_pmd_unshare unmapped an entire PMD
1496                                  * page.  There is no way of knowing exactly
1497                                  * which PMDs may be cached for this mm, so
1498                                  * we must flush them all.  start/end were
1499                                  * already adjusted above to cover this range.
1500                                  */
1501                                 flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1502                                 flush_tlb_range(vma, range.start, range.end);
1503                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start,
1504                                                               range.end);
1505
1506                                 /*
1507                                  * The ref count of the PMD page was dropped
1508                                  * which is part of the way map counting
1509                                  * is done for shared PMDs.  Return 'true'
1510                                  * here.  When there is no other sharing,
1511                                  * huge_pmd_unshare returns false and we will
1512                                  * unmap the actual page and drop map count
1513                                  * to zero.
1514                                  */
1515                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1516                                 break;
1517                         }
1518                 }
1519
1520                 /* Nuke the page table entry. */
1521                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1522                 if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1523                         /*
1524                          * We clear the PTE but do not flush so potentially
1525                          * a remote CPU could still be writing to the page.
1526                          * If the entry was previously clean then the
1527                          * architecture must guarantee that a clear->dirty
1528                          * transition on a cached TLB entry is written through
1529                          * and traps if the PTE is unmapped.
1530                          */
1531                         pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
1532
1533                         set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pte_dirty(pteval));
1534                 } else {
1535                         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1536                 }
1537
1538                 /* Move the dirty bit to the page. Now the pte is gone. */
1539                 if (pte_dirty(pteval))
1540                         set_page_dirty(page);
1541
1542                 /* Update high watermark before we lower rss */
1543                 update_hiwater_rss(mm);
1544
1545                 if (PageHWPoison(page) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1546                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1547                         if (PageHuge(page)) {
1548                                 hugetlb_count_sub(compound_nr(page), mm);
1549                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address,
1550                                                      pvmw.pte, pteval,
1551                                                      vma_mmu_pagesize(vma));
1552                         } else {
1553                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1554                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1555                         }
1556
1557                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1558                         /*
1559                          * The guest indicated that the page content is of no
1560                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1561                          * will take care of the rest.
1562                          * A future reference will then fault in a new zero
1563                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1564                          * this page though, as its main user (postcopy
1565                          * migration) will not expect userfaults on already
1566                          * copied pages.
1567                          */
1568                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1569                         /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1570                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1571                                                       address + PAGE_SIZE);
1572                 } else if (PageAnon(page)) {
1573                         swp_entry_t entry = { .val = page_private(subpage) };
1574                         pte_t swp_pte;
1575                         /*
1576                          * Store the swap location in the pte.
1577                          * See handle_pte_fault() ...
1578                          */
1579                         if (unlikely(PageSwapBacked(page) != PageSwapCache(page))) {
1580                                 WARN_ON_ONCE(1);
1581                                 ret = false;
1582                                 /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1583                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1584                                                         address + PAGE_SIZE);
1585                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1586                                 break;
1587                         }
1588
1589                         /* MADV_FREE page check */
1590                         if (!PageSwapBacked(page)) {
1591                                 if (!PageDirty(page)) {
1592                                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1593                                         mmu_notifier_invalidate_range(mm,
1594                                                 address, address + PAGE_SIZE);
1595                                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1596                                         goto discard;
1597                                 }
1598
1599                                 /*
1600                                  * If the page was redirtied, it cannot be
1601                                  * discarded. Remap the page to page table.
1602                                  */
1603                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1604                                 SetPageSwapBacked(page);
1605                                 ret = false;
1606                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1607                                 break;
1608                         }
1609
1610                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1611                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1612                                 ret = false;
1613                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1614                                 break;
1615                         }
1616                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1617                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1618                                 ret = false;
1619                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1620                                 break;
1621                         }
1622                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1623                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1624                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1625                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1626                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1627                         }
1628                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1629                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1630                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1631                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1632                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1633                         if (pte_uffd_wp(pteval))
1634                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1635                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1636                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1637                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1638                                                       address + PAGE_SIZE);
1639                 } else {
1640                         /*
1641                          * This is a locked file-backed page, thus it cannot
1642                          * be removed from the page cache and replaced by a new
1643                          * page before mmu_notifier_invalidate_range_end, so no
1644                          * concurrent thread might update its page table to
1645                          * point at new page while a device still is using this
1646                          * page.
1647                          *
1648                          * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1649                          */
1650                         dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(page));
1651                 }
1652 discard:
1653                 /*
1654                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() it has be
1655                  * done above for all cases requiring it to happen under page
1656                  * table lock before mmu_notifier_invalidate_range_end()
1657                  *
1658                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1659                  */
1660                 page_remove_rmap(subpage, vma, PageHuge(page));
1661                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1662                         mlock_page_drain(smp_processor_id());
1663                 put_page(page);
1664         }
1665
1666         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1667
1668         return ret;
1669 }
1670
1671 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1672 {
1673         return vma_is_temporary_stack(vma);
1674 }
1675
1676 static int page_not_mapped(struct page *page)
1677 {
1678         return !page_mapped(page);
1679 }
1680
1681 /**
1682  * try_to_unmap - try to remove all page table mappings to a page
1683  * @page: the page to get unmapped
1684  * @flags: action and flags
1685  *
1686  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1687  * page, used in the pageout path.  Caller must hold the page lock.
1688  *
1689  * It is the caller's responsibility to check if the page is still
1690  * mapped when needed (use TTU_SYNC to prevent accounting races).
1691  */
1692 void try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1693 {
1694         struct rmap_walk_control rwc = {
1695                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1696                 .arg = (void *)flags,
1697                 .done = page_not_mapped,
1698                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1699         };
1700
1701         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1702                 rmap_walk_locked(page, &rwc);
1703         else
1704                 rmap_walk(page, &rwc);
1705 }
1706
1707 /*
1708  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument.
1709  *
1710  * If TTU_SPLIT_HUGE_PMD is specified any PMD mappings will be split into PTEs
1711  * containing migration entries.
1712  */
1713 static bool try_to_migrate_one(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1714                      unsigned long address, void *arg)
1715 {
1716         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1717         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
1718                 .page = page,
1719                 .vma = vma,
1720                 .address = address,
1721         };
1722         pte_t pteval;
1723         struct page *subpage;
1724         bool ret = true;
1725         struct mmu_notifier_range range;
1726         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1727
1728         /*
1729          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1730          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1731          * try_to_migrate() may return before page_mapped() has become false,
1732          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1733          */
1734         if (flags & TTU_SYNC)
1735                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1736
1737         /*
1738          * unmap_page() in mm/huge_memory.c is the only user of migration with
1739          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and it wants to freeze.
1740          */
1741         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1742                 split_huge_pmd_address(vma, address, true, page);
1743
1744         /*
1745          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1746          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1747          * invalidation in the case of pmd sharing.
1748          *
1749          * Note that the page can not be free in this function as call of
1750          * try_to_unmap() must hold a reference on the page.
1751          */
1752         range.end = PageKsm(page) ?
1753                         address + PAGE_SIZE : vma_address_end(page, vma);
1754         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, vma->vm_mm,
1755                                 address, range.end);
1756         if (PageHuge(page)) {
1757                 /*
1758                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1759                  * accordingly.
1760                  */
1761                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1762                                                      &range.end);
1763         }
1764         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1765
1766         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1767 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
1768                 /* PMD-mapped THP migration entry */
1769                 if (!pvmw.pte) {
1770                         VM_BUG_ON_PAGE(PageHuge(page) ||
1771                                        !PageTransCompound(page), page);
1772
1773                         set_pmd_migration_entry(&pvmw, page);
1774                         continue;
1775                 }
1776 #endif
1777
1778                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1779                 VM_BUG_ON_PAGE(!pvmw.pte, page);
1780
1781                 subpage = page - page_to_pfn(page) + pte_pfn(*pvmw.pte);
1782                 address = pvmw.address;
1783
1784                 if (PageHuge(page) && !PageAnon(page)) {
1785                         /*
1786                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1787                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1788                          * do this outside rmap routines.
1789                          */
1790                         VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1791                         if (huge_pmd_unshare(mm, vma, &address, pvmw.pte)) {
1792                                 /*
1793                                  * huge_pmd_unshare unmapped an entire PMD
1794                                  * page.  There is no way of knowing exactly
1795                                  * which PMDs may be cached for this mm, so
1796                                  * we must flush them all.  start/end were
1797                                  * already adjusted above to cover this range.
1798                                  */
1799                                 flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1800                                 flush_tlb_range(vma, range.start, range.end);
1801                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start,
1802                                                               range.end);
1803
1804                                 /*
1805                                  * The ref count of the PMD page was dropped
1806                                  * which is part of the way map counting
1807                                  * is done for shared PMDs.  Return 'true'
1808                                  * here.  When there is no other sharing,
1809                                  * huge_pmd_unshare returns false and we will
1810                                  * unmap the actual page and drop map count
1811                                  * to zero.
1812                                  */
1813                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1814                                 break;
1815                         }
1816                 }
1817
1818                 /* Nuke the page table entry. */
1819                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1820                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1821
1822                 /* Move the dirty bit to the page. Now the pte is gone. */
1823                 if (pte_dirty(pteval))
1824                         set_page_dirty(page);
1825
1826                 /* Update high watermark before we lower rss */
1827                 update_hiwater_rss(mm);
1828
1829                 if (is_zone_device_page(page)) {
1830                         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1831                         swp_entry_t entry;
1832                         pte_t swp_pte;
1833
1834                         /*
1835                          * Store the pfn of the page in a special migration
1836                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1837                          * pte is removed and then restart fault handling.
1838                          */
1839                         entry = pte_to_swp_entry(pteval);
1840                         if (is_writable_device_private_entry(entry))
1841                                 entry = make_writable_migration_entry(pfn);
1842                         else
1843                                 entry = make_readable_migration_entry(pfn);
1844                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1845
1846                         /*
1847                          * pteval maps a zone device page and is therefore
1848                          * a swap pte.
1849                          */
1850                         if (pte_swp_soft_dirty(pteval))
1851                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1852                         if (pte_swp_uffd_wp(pteval))
1853                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1854                         set_pte_at(mm, pvmw.address, pvmw.pte, swp_pte);
1855                         /*
1856                          * No need to invalidate here it will synchronize on
1857                          * against the special swap migration pte.
1858                          *
1859                          * The assignment to subpage above was computed from a
1860                          * swap PTE which results in an invalid pointer.
1861                          * Since only PAGE_SIZE pages can currently be
1862                          * migrated, just set it to page. This will need to be
1863                          * changed when hugepage migrations to device private
1864                          * memory are supported.
1865                          */
1866                         subpage = page;
1867                 } else if (PageHWPoison(page)) {
1868                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1869                         if (PageHuge(page)) {
1870                                 hugetlb_count_sub(compound_nr(page), mm);
1871                                 set_huge_swap_pte_at(mm, address,
1872                                                      pvmw.pte, pteval,
1873                                                      vma_mmu_pagesize(vma));
1874                         } else {
1875                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1876                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1877                         }
1878
1879                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1880                         /*
1881                          * The guest indicated that the page content is of no
1882                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1883                          * will take care of the rest.
1884                          * A future reference will then fault in a new zero
1885                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1886                          * this page though, as its main user (postcopy
1887                          * migration) will not expect userfaults on already
1888                          * copied pages.
1889                          */
1890                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
1891                         /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1892                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1893                                                       address + PAGE_SIZE);
1894                 } else {
1895                         swp_entry_t entry;
1896                         pte_t swp_pte;
1897
1898                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1899                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1900                                 ret = false;
1901                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1902                                 break;
1903                         }
1904
1905                         /*
1906                          * Store the pfn of the page in a special migration
1907                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
1908                          * pte is removed and then restart fault handling.
1909                          */
1910                         if (pte_write(pteval))
1911                                 entry = make_writable_migration_entry(
1912                                                         page_to_pfn(subpage));
1913                         else
1914                                 entry = make_readable_migration_entry(
1915                                                         page_to_pfn(subpage));
1916
1917                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1918                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1919                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1920                         if (pte_uffd_wp(pteval))
1921                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1922                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1923                         /*
1924                          * No need to invalidate here it will synchronize on
1925                          * against the special swap migration pte.
1926                          */
1927                 }
1928
1929                 /*
1930                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() it has be
1931                  * done above for all cases requiring it to happen under page
1932                  * table lock before mmu_notifier_invalidate_range_end()
1933                  *
1934                  * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
1935                  */
1936                 page_remove_rmap(subpage, vma, PageHuge(page));
1937                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1938                         mlock_page_drain(smp_processor_id());
1939                 put_page(page);
1940         }
1941
1942         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1943
1944         return ret;
1945 }
1946
1947 /**
1948  * try_to_migrate - try to replace all page table mappings with swap entries
1949  * @page: the page to replace page table entries for
1950  * @flags: action and flags
1951  *
1952  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this page and
1953  * replace them with special swap entries. Caller must hold the page lock.
1954  */
1955 void try_to_migrate(struct page *page, enum ttu_flags flags)
1956 {
1957         struct rmap_walk_control rwc = {
1958                 .rmap_one = try_to_migrate_one,
1959                 .arg = (void *)flags,
1960                 .done = page_not_mapped,
1961                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
1962         };
1963
1964         /*
1965          * Migration always ignores mlock and only supports TTU_RMAP_LOCKED and
1966          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and TTU_SYNC flags.
1967          */
1968         if (WARN_ON_ONCE(flags & ~(TTU_RMAP_LOCKED | TTU_SPLIT_HUGE_PMD |
1969                                         TTU_SYNC)))
1970                 return;
1971
1972         if (is_zone_device_page(page) && !is_device_private_page(page))
1973                 return;
1974
1975         /*
1976          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
1977          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
1978          * page tables leading to a race where migration cannot
1979          * find the migration ptes. Rather than increasing the
1980          * locking requirements of exec(), migration skips
1981          * temporary VMAs until after exec() completes.
1982          */
1983         if (!PageKsm(page) && PageAnon(page))
1984                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
1985
1986         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1987                 rmap_walk_locked(page, &rwc);
1988         else
1989                 rmap_walk(page, &rwc);
1990 }
1991
1992 #ifdef CONFIG_DEVICE_PRIVATE
1993 struct make_exclusive_args {
1994         struct mm_struct *mm;
1995         unsigned long address;
1996         void *owner;
1997         bool valid;
1998 };
1999
2000 static bool page_make_device_exclusive_one(struct page *page,
2001                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *priv)
2002 {
2003         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2004         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
2005                 .page = page,
2006                 .vma = vma,
2007                 .address = address,
2008         };
2009         struct make_exclusive_args *args = priv;
2010         pte_t pteval;
2011         struct page *subpage;
2012         bool ret = true;
2013         struct mmu_notifier_range range;
2014         swp_entry_t entry;
2015         pte_t swp_pte;
2016
2017         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0, vma,
2018                                       vma->vm_mm, address, min(vma->vm_end,
2019                                       address + page_size(page)), args->owner);
2020         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2021
2022         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
2023                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
2024                 VM_BUG_ON_PAGE(!pvmw.pte, page);
2025
2026                 if (!pte_present(*pvmw.pte)) {
2027                         ret = false;
2028                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2029                         break;
2030                 }
2031
2032                 subpage = page - page_to_pfn(page) + pte_pfn(*pvmw.pte);
2033                 address = pvmw.address;
2034
2035                 /* Nuke the page table entry. */
2036                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
2037                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2038
2039                 /* Move the dirty bit to the page. Now the pte is gone. */
2040                 if (pte_dirty(pteval))
2041                         set_page_dirty(page);
2042
2043                 /*
2044                  * Check that our target page is still mapped at the expected
2045                  * address.
2046                  */
2047                 if (args->mm == mm && args->address == address &&
2048                     pte_write(pteval))
2049                         args->valid = true;
2050
2051                 /*
2052                  * Store the pfn of the page in a special migration
2053                  * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2054                  * pte is removed and then restart fault handling.
2055                  */
2056                 if (pte_write(pteval))
2057                         entry = make_writable_device_exclusive_entry(
2058                                                         page_to_pfn(subpage));
2059                 else
2060                         entry = make_readable_device_exclusive_entry(
2061                                                         page_to_pfn(subpage));
2062                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2063                 if (pte_soft_dirty(pteval))
2064                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2065                 if (pte_uffd_wp(pteval))
2066                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2067
2068                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2069
2070                 /*
2071                  * There is a reference on the page for the swap entry which has
2072                  * been removed, so shouldn't take another.
2073                  */
2074                 page_remove_rmap(subpage, vma, false);
2075         }
2076
2077         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2078
2079         return ret;
2080 }
2081
2082 /**
2083  * page_make_device_exclusive - mark the page exclusively owned by a device
2084  * @page: the page to replace page table entries for
2085  * @mm: the mm_struct where the page is expected to be mapped
2086  * @address: address where the page is expected to be mapped
2087  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier callbacks
2088  *
2089  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this page and
2090  * replace them with special device exclusive swap entries to grant a device
2091  * exclusive access to the page. Caller must hold the page lock.
2092  *
2093  * Returns false if the page is still mapped, or if it could not be unmapped
2094  * from the expected address. Otherwise returns true (success).
2095  */
2096 static bool page_make_device_exclusive(struct page *page, struct mm_struct *mm,
2097                                 unsigned long address, void *owner)
2098 {
2099         struct make_exclusive_args args = {
2100                 .mm = mm,
2101                 .address = address,
2102                 .owner = owner,
2103                 .valid = false,
2104         };
2105         struct rmap_walk_control rwc = {
2106                 .rmap_one = page_make_device_exclusive_one,
2107                 .done = page_not_mapped,
2108                 .anon_lock = page_lock_anon_vma_read,
2109                 .arg = &args,
2110         };
2111
2112         /*
2113          * Restrict to anonymous pages for now to avoid potential writeback
2114          * issues. Also tail pages shouldn't be passed to rmap_walk so skip
2115          * those.
2116          */
2117         if (!PageAnon(page) || PageTail(page))
2118                 return false;
2119
2120         rmap_walk(page, &rwc);
2121
2122         return args.valid && !page_mapcount(page);
2123 }
2124
2125 /**
2126  * make_device_exclusive_range() - Mark a range for exclusive use by a device
2127  * @mm: mm_struct of assoicated target process
2128  * @start: start of the region to mark for exclusive device access
2129  * @end: end address of region
2130  * @pages: returns the pages which were successfully marked for exclusive access
2131  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier to allow filtering
2132  *
2133  * Returns: number of pages found in the range by GUP. A page is marked for
2134  * exclusive access only if the page pointer is non-NULL.
2135  *
2136  * This function finds ptes mapping page(s) to the given address range, locks
2137  * them and replaces mappings with special swap entries preventing userspace CPU
2138  * access. On fault these entries are replaced with the original mapping after
2139  * calling MMU notifiers.
2140  *
2141  * A driver using this to program access from a device must use a mmu notifier
2142  * critical section to hold a device specific lock during programming. Once
2143  * programming is complete it should drop the page lock and reference after
2144  * which point CPU access to the page will revoke the exclusive access.
2145  */
2146 int make_device_exclusive_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
2147                                 unsigned long end, struct page **pages,
2148                                 void *owner)
2149 {
2150         long npages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2151         long i;
2152
2153         npages = get_user_pages_remote(mm, start, npages,
2154                                        FOLL_GET | FOLL_WRITE | FOLL_SPLIT_PMD,
2155                                        pages, NULL, NULL);
2156         if (npages < 0)
2157                 return npages;
2158
2159         for (i = 0; i < npages; i++, start += PAGE_SIZE) {
2160                 if (!trylock_page(pages[i])) {
2161                         put_page(pages[i]);
2162                         pages[i] = NULL;
2163                         continue;
2164                 }
2165
2166                 if (!page_make_device_exclusive(pages[i], mm, start, owner)) {
2167                         unlock_page(pages[i]);
2168                         put_page(pages[i]);
2169                         pages[i] = NULL;
2170                 }
2171         }
2172
2173         return npages;
2174 }
2175 EXPORT_SYMBOL_GPL(make_device_exclusive_range);
2176 #endif
2177
2178 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
2179 {
2180         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
2181
2182         anon_vma_free(anon_vma);
2183         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
2184                 anon_vma_free(root);
2185 }
2186
2187 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct page *page,
2188                                         struct rmap_walk_control *rwc)
2189 {
2190         struct anon_vma *anon_vma;
2191
2192         if (rwc->anon_lock)
2193                 return rwc->anon_lock(page);
2194
2195         /*
2196          * Note: remove_migration_ptes() cannot use page_lock_anon_vma_read()
2197          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
2198          * are holding mmap_lock. Users without mmap_lock are required to
2199          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
2200          */
2201         anon_vma = page_anon_vma(page);
2202         if (!anon_vma)
2203                 return NULL;
2204
2205         anon_vma_lock_read(anon_vma);
2206         return anon_vma;
2207 }
2208
2209 /*
2210  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
2211  * rmap method
2212  * @page: the page to be handled
2213  * @rwc: control variable according to each walk type
2214  *
2215  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
2216  * contained in the anon_vma struct it points to.
2217  */
2218 static void rmap_walk_anon(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
2219                 bool locked)
2220 {
2221         struct anon_vma *anon_vma;
2222         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2223         struct anon_vma_chain *avc;
2224
2225         if (locked) {
2226                 anon_vma = page_anon_vma(page);
2227                 /* anon_vma disappear under us? */
2228                 VM_BUG_ON_PAGE(!anon_vma, page);
2229         } else {
2230                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(page, rwc);
2231         }
2232         if (!anon_vma)
2233                 return;
2234
2235         pgoff_start = page_to_pgoff(page);
2236         pgoff_end = pgoff_start + thp_nr_pages(page) - 1;
2237         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root,
2238                         pgoff_start, pgoff_end) {
2239                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
2240                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
2241
2242                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2243                 cond_resched();
2244
2245                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2246                         continue;
2247
2248                 if (!rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg))
2249                         break;
2250                 if (rwc->done && rwc->done(page))
2251                         break;
2252         }
2253
2254         if (!locked)
2255                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
2256 }
2257
2258 /*
2259  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
2260  * @page: the page to be handled
2261  * @rwc: control variable according to each walk type
2262  *
2263  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
2264  * contained in the address_space struct it points to.
2265  */
2266 static void rmap_walk_file(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc,
2267                 bool locked)
2268 {
2269         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
2270         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2271         struct vm_area_struct *vma;
2272
2273         /*
2274          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
2275          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
2276          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
2277          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
2278          */
2279         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
2280
2281         if (!mapping)
2282                 return;
2283
2284         pgoff_start = page_to_pgoff(page);
2285         pgoff_end = pgoff_start + thp_nr_pages(page) - 1;
2286         if (!locked)
2287                 i_mmap_lock_read(mapping);
2288         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap,
2289                         pgoff_start, pgoff_end) {
2290                 unsigned long address = vma_address(page, vma);
2291
2292                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2293                 cond_resched();
2294
2295                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2296                         continue;
2297
2298                 if (!rwc->rmap_one(page, vma, address, rwc->arg))
2299                         goto done;
2300                 if (rwc->done && rwc->done(page))
2301                         goto done;
2302         }
2303
2304 done:
2305         if (!locked)
2306                 i_mmap_unlock_read(mapping);
2307 }
2308
2309 void rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
2310 {
2311         if (unlikely(PageKsm(page)))
2312                 rmap_walk_ksm(page, rwc);
2313         else if (PageAnon(page))
2314                 rmap_walk_anon(page, rwc, false);
2315         else
2316                 rmap_walk_file(page, rwc, false);
2317 }
2318
2319 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
2320 void rmap_walk_locked(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc)
2321 {
2322         /* no ksm support for now */
2323         VM_BUG_ON_PAGE(PageKsm(page), page);
2324         if (PageAnon(page))
2325                 rmap_walk_anon(page, rwc, true);
2326         else
2327                 rmap_walk_file(page, rwc, true);
2328 }
2329
2330 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
2331 /*
2332  * The following two functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
2333  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
2334  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
2335  */
2336 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page,
2337                             struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
2338 {
2339         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
2340         int first;
2341
2342         BUG_ON(!PageLocked(page));
2343         BUG_ON(!anon_vma);
2344         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
2345         first = atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page));
2346         if (first)
2347                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 0);
2348 }
2349
2350 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
2351                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
2352 {
2353         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
2354         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
2355         atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
2356
2357         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
2358 }
2359 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
This page took 0.156991 seconds and 4 git commands to generate.