blk-throttle: fix lockdep warning of "cgroup_mutex or RCU read lock required!"
[linux-block.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_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)
27  *         hugetlbfs_i_mmap_rwsem_key (in huge_pmd_share, see hugetlbfs below)
28  *           vma_start_write
29  *             mapping->i_mmap_rwsem
30  *               anon_vma->rwsem
31  *                 mm->page_table_lock or pte_lock
32  *                   swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
33  *                     mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
34  *                     mapping->private_lock (in block_dirty_folio)
35  *                       folio_lock_memcg move_lock (in block_dirty_folio)
36  *                         i_pages lock (widely used)
37  *                           lruvec->lru_lock (in folio_lruvec_lock_irq)
38  *                     inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
39  *                     bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
40  *                       sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
41  *                       i_pages lock (widely used, in set_page_dirty,
42  *                                 in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
43  *                                 within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
44  *
45  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mmap_rwsem   (memory_failure, collect_procs_anon)
46  *   ->tasklist_lock
47  *     pte map lock
48  *
49  * hugetlbfs PageHuge() take locks in this order:
50  *   hugetlb_fault_mutex (hugetlbfs specific page fault mutex)
51  *     vma_lock (hugetlb specific lock for pmd_sharing)
52  *       mapping->i_mmap_rwsem (also used for hugetlb pmd sharing)
53  *         page->flags PG_locked (lock_page)
54  */
55
56 #include <linux/mm.h>
57 #include <linux/sched/mm.h>
58 #include <linux/sched/task.h>
59 #include <linux/pagemap.h>
60 #include <linux/swap.h>
61 #include <linux/swapops.h>
62 #include <linux/slab.h>
63 #include <linux/init.h>
64 #include <linux/ksm.h>
65 #include <linux/rmap.h>
66 #include <linux/rcupdate.h>
67 #include <linux/export.h>
68 #include <linux/memcontrol.h>
69 #include <linux/mmu_notifier.h>
70 #include <linux/migrate.h>
71 #include <linux/hugetlb.h>
72 #include <linux/huge_mm.h>
73 #include <linux/backing-dev.h>
74 #include <linux/page_idle.h>
75 #include <linux/memremap.h>
76 #include <linux/userfaultfd_k.h>
77 #include <linux/mm_inline.h>
78
79 #include <asm/tlbflush.h>
80
81 #define CREATE_TRACE_POINTS
82 #include <trace/events/tlb.h>
83 #include <trace/events/migrate.h>
84
85 #include "internal.h"
86
87 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
88 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
89
90 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
91 {
92         struct anon_vma *anon_vma;
93
94         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
95         if (anon_vma) {
96                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
97                 anon_vma->num_children = 0;
98                 anon_vma->num_active_vmas = 0;
99                 anon_vma->parent = anon_vma;
100                 /*
101                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
102                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
103                  */
104                 anon_vma->root = anon_vma;
105         }
106
107         return anon_vma;
108 }
109
110 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
111 {
112         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
113
114         /*
115          * Synchronize against folio_lock_anon_vma_read() such that
116          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
117          * freed.
118          *
119          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
120          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
121          * down_read_trylock() from folio_lock_anon_vma_read(). This orders:
122          *
123          * folio_lock_anon_vma_read()   VS      put_anon_vma()
124          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
125          *   LOCK                                 MB
126          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
127          *
128          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
129          * happen _before_ what follows.
130          */
131         might_sleep();
132         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
133                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
134                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
135         }
136
137         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
138 }
139
140 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
141 {
142         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
143 }
144
145 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
146 {
147         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
148 }
149
150 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
151                                 struct anon_vma_chain *avc,
152                                 struct anon_vma *anon_vma)
153 {
154         avc->vma = vma;
155         avc->anon_vma = anon_vma;
156         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
157         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
158 }
159
160 /**
161  * __anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
162  * @vma: the memory region in question
163  *
164  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
165  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
166  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
167  *
168  * The common case will be that we already have one, which
169  * is handled inline by anon_vma_prepare(). But if
170  * not we either need to find an adjacent mapping that we
171  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
172  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
173  * allocate a new one.
174  *
175  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
176  * optimistically looked up an anon_vma in folio_lock_anon_vma_read()
177  * and that may actually touch the rwsem even in the newly
178  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
179  * anon_vma isn't actually destroyed).
180  *
181  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
182  * for the new allocation. At the same time, we do not want
183  * to do any locking for the common case of already having
184  * an anon_vma.
185  *
186  * This must be called with the mmap_lock held for reading.
187  */
188 int __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
189 {
190         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
191         struct anon_vma *anon_vma, *allocated;
192         struct anon_vma_chain *avc;
193
194         might_sleep();
195
196         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
197         if (!avc)
198                 goto out_enomem;
199
200         anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
201         allocated = NULL;
202         if (!anon_vma) {
203                 anon_vma = anon_vma_alloc();
204                 if (unlikely(!anon_vma))
205                         goto out_enomem_free_avc;
206                 anon_vma->num_children++; /* self-parent link for new root */
207                 allocated = anon_vma;
208         }
209
210         anon_vma_lock_write(anon_vma);
211         /* page_table_lock to protect against threads */
212         spin_lock(&mm->page_table_lock);
213         if (likely(!vma->anon_vma)) {
214                 vma->anon_vma = anon_vma;
215                 anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
216                 anon_vma->num_active_vmas++;
217                 allocated = NULL;
218                 avc = NULL;
219         }
220         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
221         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
222
223         if (unlikely(allocated))
224                 put_anon_vma(allocated);
225         if (unlikely(avc))
226                 anon_vma_chain_free(avc);
227
228         return 0;
229
230  out_enomem_free_avc:
231         anon_vma_chain_free(avc);
232  out_enomem:
233         return -ENOMEM;
234 }
235
236 /*
237  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
238  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
239  * have the same vma.
240  *
241  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
242  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
243  */
244 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
245 {
246         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
247         if (new_root != root) {
248                 if (WARN_ON_ONCE(root))
249                         up_write(&root->rwsem);
250                 root = new_root;
251                 down_write(&root->rwsem);
252         }
253         return root;
254 }
255
256 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
257 {
258         if (root)
259                 up_write(&root->rwsem);
260 }
261
262 /*
263  * Attach the anon_vmas from src to dst.
264  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
265  *
266  * anon_vma_clone() is called by vma_expand(), vma_merge(), __split_vma(),
267  * copy_vma() and anon_vma_fork(). The first four want an exact copy of src,
268  * while the last one, anon_vma_fork(), may try to reuse an existing anon_vma to
269  * prevent endless growth of anon_vma. Since dst->anon_vma is set to NULL before
270  * call, we can identify this case by checking (!dst->anon_vma &&
271  * src->anon_vma).
272  *
273  * If (!dst->anon_vma && src->anon_vma) is true, this function tries to find
274  * and reuse existing anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma.
275  * This prevents degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in
276  * case of constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more
277  * than one child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap
278  * walker has a good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it
279  * searches where page is mapped.
280  */
281 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
282 {
283         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
284         struct anon_vma *root = NULL;
285
286         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
287                 struct anon_vma *anon_vma;
288
289                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
290                 if (unlikely(!avc)) {
291                         unlock_anon_vma_root(root);
292                         root = NULL;
293                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
294                         if (!avc)
295                                 goto enomem_failure;
296                 }
297                 anon_vma = pavc->anon_vma;
298                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
299                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
300
301                 /*
302                  * Reuse existing anon_vma if it has no vma and only one
303                  * anon_vma child.
304                  *
305                  * Root anon_vma is never reused:
306                  * it has self-parent reference and at least one child.
307                  */
308                 if (!dst->anon_vma && src->anon_vma &&
309                     anon_vma->num_children < 2 &&
310                     anon_vma->num_active_vmas == 0)
311                         dst->anon_vma = anon_vma;
312         }
313         if (dst->anon_vma)
314                 dst->anon_vma->num_active_vmas++;
315         unlock_anon_vma_root(root);
316         return 0;
317
318  enomem_failure:
319         /*
320          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its num_active_vmas can
321          * be incorrectly decremented in unlink_anon_vmas().
322          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
323          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
324          */
325         dst->anon_vma = NULL;
326         unlink_anon_vmas(dst);
327         return -ENOMEM;
328 }
329
330 /*
331  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
332  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
333  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
334  */
335 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
336 {
337         struct anon_vma_chain *avc;
338         struct anon_vma *anon_vma;
339         int error;
340
341         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
342         if (!pvma->anon_vma)
343                 return 0;
344
345         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
346         vma->anon_vma = NULL;
347
348         /*
349          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
350          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
351          */
352         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
353         if (error)
354                 return error;
355
356         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
357         if (vma->anon_vma)
358                 return 0;
359
360         /* Then add our own anon_vma. */
361         anon_vma = anon_vma_alloc();
362         if (!anon_vma)
363                 goto out_error;
364         anon_vma->num_active_vmas++;
365         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
366         if (!avc)
367                 goto out_error_free_anon_vma;
368
369         /*
370          * The root anon_vma's rwsem is the lock actually used when we
371          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
372          */
373         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
374         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
375         /*
376          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
377          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
378          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
379          */
380         get_anon_vma(anon_vma->root);
381         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
382         vma->anon_vma = anon_vma;
383         anon_vma_lock_write(anon_vma);
384         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
385         anon_vma->parent->num_children++;
386         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
387
388         return 0;
389
390  out_error_free_anon_vma:
391         put_anon_vma(anon_vma);
392  out_error:
393         unlink_anon_vmas(vma);
394         return -ENOMEM;
395 }
396
397 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
398 {
399         struct anon_vma_chain *avc, *next;
400         struct anon_vma *root = NULL;
401
402         /*
403          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
404          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
405          */
406         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
407                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
408
409                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
410                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
411
412                 /*
413                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
414                  * to free them outside the lock.
415                  */
416                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root.rb_root)) {
417                         anon_vma->parent->num_children--;
418                         continue;
419                 }
420
421                 list_del(&avc->same_vma);
422                 anon_vma_chain_free(avc);
423         }
424         if (vma->anon_vma) {
425                 vma->anon_vma->num_active_vmas--;
426
427                 /*
428                  * vma would still be needed after unlink, and anon_vma will be prepared
429                  * when handle fault.
430                  */
431                 vma->anon_vma = NULL;
432         }
433         unlock_anon_vma_root(root);
434
435         /*
436          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
437          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
438          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
439          */
440         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
441                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
442
443                 VM_WARN_ON(anon_vma->num_children);
444                 VM_WARN_ON(anon_vma->num_active_vmas);
445                 put_anon_vma(anon_vma);
446
447                 list_del(&avc->same_vma);
448                 anon_vma_chain_free(avc);
449         }
450 }
451
452 static void anon_vma_ctor(void *data)
453 {
454         struct anon_vma *anon_vma = data;
455
456         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
457         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
458         anon_vma->rb_root = RB_ROOT_CACHED;
459 }
460
461 void __init anon_vma_init(void)
462 {
463         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
464                         0, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
465                         anon_vma_ctor);
466         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
467                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
468 }
469
470 /*
471  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
472  *
473  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
474  * the best this function can do is return a refcount increased anon_vma
475  * that might have been relevant to this page.
476  *
477  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
478  * returned may already be freed (and even reused).
479  *
480  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
481  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
482  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
483  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
484  *
485  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
486  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
487  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
488  *
489  * Since anon_vma's slab is SLAB_TYPESAFE_BY_RCU and we know from
490  * page_remove_rmap() that the anon_vma pointer from page->mapping is valid
491  * if there is a mapcount, we can dereference the anon_vma after observing
492  * those.
493  */
494 struct anon_vma *folio_get_anon_vma(struct folio *folio)
495 {
496         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
497         unsigned long anon_mapping;
498
499         rcu_read_lock();
500         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(folio->mapping);
501         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
502                 goto out;
503         if (!folio_mapped(folio))
504                 goto out;
505
506         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
507         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
508                 anon_vma = NULL;
509                 goto out;
510         }
511
512         /*
513          * If this folio is still mapped, then its anon_vma cannot have been
514          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
515          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
516          * SLAB_TYPESAFE_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
517          * above cannot corrupt).
518          */
519         if (!folio_mapped(folio)) {
520                 rcu_read_unlock();
521                 put_anon_vma(anon_vma);
522                 return NULL;
523         }
524 out:
525         rcu_read_unlock();
526
527         return anon_vma;
528 }
529
530 /*
531  * Similar to folio_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
532  *
533  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
534  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
535  * reference like with folio_get_anon_vma() and then block on the mutex
536  * on !rwc->try_lock case.
537  */
538 struct anon_vma *folio_lock_anon_vma_read(struct folio *folio,
539                                           struct rmap_walk_control *rwc)
540 {
541         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
542         struct anon_vma *root_anon_vma;
543         unsigned long anon_mapping;
544
545         rcu_read_lock();
546         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(folio->mapping);
547         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
548                 goto out;
549         if (!folio_mapped(folio))
550                 goto out;
551
552         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
553         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
554         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
555                 /*
556                  * If the folio is still mapped, then this anon_vma is still
557                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
558                  * not go away, see anon_vma_free().
559                  */
560                 if (!folio_mapped(folio)) {
561                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
562                         anon_vma = NULL;
563                 }
564                 goto out;
565         }
566
567         if (rwc && rwc->try_lock) {
568                 anon_vma = NULL;
569                 rwc->contended = true;
570                 goto out;
571         }
572
573         /* trylock failed, we got to sleep */
574         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
575                 anon_vma = NULL;
576                 goto out;
577         }
578
579         if (!folio_mapped(folio)) {
580                 rcu_read_unlock();
581                 put_anon_vma(anon_vma);
582                 return NULL;
583         }
584
585         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
586         rcu_read_unlock();
587         anon_vma_lock_read(anon_vma);
588
589         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
590                 /*
591                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
592                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
593                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
594                  */
595                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
596                 __put_anon_vma(anon_vma);
597                 anon_vma = NULL;
598         }
599
600         return anon_vma;
601
602 out:
603         rcu_read_unlock();
604         return anon_vma;
605 }
606
607 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
608 /*
609  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
610  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
611  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
612  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
613  */
614 void try_to_unmap_flush(void)
615 {
616         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
617
618         if (!tlb_ubc->flush_required)
619                 return;
620
621         arch_tlbbatch_flush(&tlb_ubc->arch);
622         tlb_ubc->flush_required = false;
623         tlb_ubc->writable = false;
624 }
625
626 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
627 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
628 {
629         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
630
631         if (tlb_ubc->writable)
632                 try_to_unmap_flush();
633 }
634
635 /*
636  * Bits 0-14 of mm->tlb_flush_batched record pending generations.
637  * Bits 16-30 of mm->tlb_flush_batched bit record flushed generations.
638  */
639 #define TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT   16
640 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK                    \
641         ((1 << (TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT - 1)) - 1)
642 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE                   \
643         (TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK / 2)
644
645 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, pte_t pteval,
646                                       unsigned long uaddr)
647 {
648         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
649         int batch;
650         bool writable = pte_dirty(pteval);
651
652         if (!pte_accessible(mm, pteval))
653                 return;
654
655         arch_tlbbatch_add_pending(&tlb_ubc->arch, mm, uaddr);
656         tlb_ubc->flush_required = true;
657
658         /*
659          * Ensure compiler does not re-order the setting of tlb_flush_batched
660          * before the PTE is cleared.
661          */
662         barrier();
663         batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
664 retry:
665         if ((batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK) > TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE) {
666                 /*
667                  * Prevent `pending' from catching up with `flushed' because of
668                  * overflow.  Reset `pending' and `flushed' to be 1 and 0 if
669                  * `pending' becomes large.
670                  */
671                 if (!atomic_try_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, &batch, 1))
672                         goto retry;
673         } else {
674                 atomic_inc(&mm->tlb_flush_batched);
675         }
676
677         /*
678          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
679          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
680          * before the page is queued for IO.
681          */
682         if (writable)
683                 tlb_ubc->writable = true;
684 }
685
686 /*
687  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
688  * unmap operations to reduce IPIs.
689  */
690 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
691 {
692         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
693                 return false;
694
695         return arch_tlbbatch_should_defer(mm);
696 }
697
698 /*
699  * Reclaim unmaps pages under the PTL but do not flush the TLB prior to
700  * releasing the PTL if TLB flushes are batched. It's possible for a parallel
701  * operation such as mprotect or munmap to race between reclaim unmapping
702  * the page and flushing the page. If this race occurs, it potentially allows
703  * access to data via a stale TLB entry. Tracking all mm's that have TLB
704  * batching in flight would be expensive during reclaim so instead track
705  * whether TLB batching occurred in the past and if so then do a flush here
706  * if required. This will cost one additional flush per reclaim cycle paid
707  * by the first operation at risk such as mprotect and mumap.
708  *
709  * This must be called under the PTL so that an access to tlb_flush_batched
710  * that is potentially a "reclaim vs mprotect/munmap/etc" race will synchronise
711  * via the PTL.
712  */
713 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
714 {
715         int batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
716         int pending = batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK;
717         int flushed = batch >> TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT;
718
719         if (pending != flushed) {
720                 arch_flush_tlb_batched_pending(mm);
721                 /*
722                  * If the new TLB flushing is pending during flushing, leave
723                  * mm->tlb_flush_batched as is, to avoid losing flushing.
724                  */
725                 atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch,
726                                pending | (pending << TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT));
727         }
728 }
729 #else
730 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, pte_t pteval,
731                                       unsigned long uaddr)
732 {
733 }
734
735 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
736 {
737         return false;
738 }
739 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
740
741 /*
742  * At what user virtual address is page expected in vma?
743  * Caller should check the page is actually part of the vma.
744  */
745 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
746 {
747         struct folio *folio = page_folio(page);
748         if (folio_test_anon(folio)) {
749                 struct anon_vma *page__anon_vma = folio_anon_vma(folio);
750                 /*
751                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
752                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
753                  */
754                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
755                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
756                         return -EFAULT;
757         } else if (!vma->vm_file) {
758                 return -EFAULT;
759         } else if (vma->vm_file->f_mapping != folio->mapping) {
760                 return -EFAULT;
761         }
762
763         return vma_address(page, vma);
764 }
765
766 /*
767  * Returns the actual pmd_t* where we expect 'address' to be mapped from, or
768  * NULL if it doesn't exist.  No guarantees / checks on what the pmd_t*
769  * represents.
770  */
771 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
772 {
773         pgd_t *pgd;
774         p4d_t *p4d;
775         pud_t *pud;
776         pmd_t *pmd = NULL;
777
778         pgd = pgd_offset(mm, address);
779         if (!pgd_present(*pgd))
780                 goto out;
781
782         p4d = p4d_offset(pgd, address);
783         if (!p4d_present(*p4d))
784                 goto out;
785
786         pud = pud_offset(p4d, address);
787         if (!pud_present(*pud))
788                 goto out;
789
790         pmd = pmd_offset(pud, address);
791 out:
792         return pmd;
793 }
794
795 struct folio_referenced_arg {
796         int mapcount;
797         int referenced;
798         unsigned long vm_flags;
799         struct mem_cgroup *memcg;
800 };
801
802 /*
803  * arg: folio_referenced_arg will be passed
804  */
805 static bool folio_referenced_one(struct folio *folio,
806                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *arg)
807 {
808         struct folio_referenced_arg *pra = arg;
809         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
810         int referenced = 0;
811         unsigned long start = address, ptes = 0;
812
813         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
814                 address = pvmw.address;
815
816                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
817                         if (!folio_test_large(folio) || !pvmw.pte) {
818                                 /* Restore the mlock which got missed */
819                                 mlock_vma_folio(folio, vma);
820                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
821                                 pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
822                                 return false; /* To break the loop */
823                         }
824                         /*
825                          * For large folio fully mapped to VMA, will
826                          * be handled after the pvmw loop.
827                          *
828                          * For large folio cross VMA boundaries, it's
829                          * expected to be picked  by page reclaim. But
830                          * should skip reference of pages which are in
831                          * the range of VM_LOCKED vma. As page reclaim
832                          * should just count the reference of pages out
833                          * the range of VM_LOCKED vma.
834                          */
835                         ptes++;
836                         pra->mapcount--;
837                         continue;
838                 }
839
840                 if (pvmw.pte) {
841                         if (lru_gen_enabled() &&
842                             pte_young(ptep_get(pvmw.pte))) {
843                                 lru_gen_look_around(&pvmw);
844                                 referenced++;
845                         }
846
847                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
848                                                 pvmw.pte))
849                                 referenced++;
850                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
851                         if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address,
852                                                 pvmw.pmd))
853                                 referenced++;
854                 } else {
855                         /* unexpected pmd-mapped folio? */
856                         WARN_ON_ONCE(1);
857                 }
858
859                 pra->mapcount--;
860         }
861
862         if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
863                         folio_test_large(folio) &&
864                         folio_within_vma(folio, vma)) {
865                 unsigned long s_align, e_align;
866
867                 s_align = ALIGN_DOWN(start, PMD_SIZE);
868                 e_align = ALIGN_DOWN(start + folio_size(folio) - 1, PMD_SIZE);
869
870                 /* folio doesn't cross page table boundary and fully mapped */
871                 if ((s_align == e_align) && (ptes == folio_nr_pages(folio))) {
872                         /* Restore the mlock which got missed */
873                         mlock_vma_folio(folio, vma);
874                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
875                         return false; /* To break the loop */
876                 }
877         }
878
879         if (referenced)
880                 folio_clear_idle(folio);
881         if (folio_test_clear_young(folio))
882                 referenced++;
883
884         if (referenced) {
885                 pra->referenced++;
886                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags & ~VM_LOCKED;
887         }
888
889         if (!pra->mapcount)
890                 return false; /* To break the loop */
891
892         return true;
893 }
894
895 static bool invalid_folio_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
896 {
897         struct folio_referenced_arg *pra = arg;
898         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
899
900         /*
901          * Ignore references from this mapping if it has no recency. If the
902          * folio has been used in another mapping, we will catch it; if this
903          * other mapping is already gone, the unmap path will have set the
904          * referenced flag or activated the folio in zap_pte_range().
905          */
906         if (!vma_has_recency(vma))
907                 return true;
908
909         /*
910          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip counting on behalf
911          * of references from different cgroups.
912          */
913         if (memcg && !mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
914                 return true;
915
916         return false;
917 }
918
919 /**
920  * folio_referenced() - Test if the folio was referenced.
921  * @folio: The folio to test.
922  * @is_locked: Caller holds lock on the folio.
923  * @memcg: target memory cgroup
924  * @vm_flags: A combination of all the vma->vm_flags which referenced the folio.
925  *
926  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings of a folio,
927  *
928  * Return: The number of mappings which referenced the folio. Return -1 if
929  * the function bailed out due to rmap lock contention.
930  */
931 int folio_referenced(struct folio *folio, int is_locked,
932                      struct mem_cgroup *memcg, unsigned long *vm_flags)
933 {
934         int we_locked = 0;
935         struct folio_referenced_arg pra = {
936                 .mapcount = folio_mapcount(folio),
937                 .memcg = memcg,
938         };
939         struct rmap_walk_control rwc = {
940                 .rmap_one = folio_referenced_one,
941                 .arg = (void *)&pra,
942                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
943                 .try_lock = true,
944                 .invalid_vma = invalid_folio_referenced_vma,
945         };
946
947         *vm_flags = 0;
948         if (!pra.mapcount)
949                 return 0;
950
951         if (!folio_raw_mapping(folio))
952                 return 0;
953
954         if (!is_locked && (!folio_test_anon(folio) || folio_test_ksm(folio))) {
955                 we_locked = folio_trylock(folio);
956                 if (!we_locked)
957                         return 1;
958         }
959
960         rmap_walk(folio, &rwc);
961         *vm_flags = pra.vm_flags;
962
963         if (we_locked)
964                 folio_unlock(folio);
965
966         return rwc.contended ? -1 : pra.referenced;
967 }
968
969 static int page_vma_mkclean_one(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
970 {
971         int cleaned = 0;
972         struct vm_area_struct *vma = pvmw->vma;
973         struct mmu_notifier_range range;
974         unsigned long address = pvmw->address;
975
976         /*
977          * We have to assume the worse case ie pmd for invalidation. Note that
978          * the folio can not be freed from this function.
979          */
980         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE, 0,
981                                 vma->vm_mm, address, vma_address_end(pvmw));
982         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
983
984         while (page_vma_mapped_walk(pvmw)) {
985                 int ret = 0;
986
987                 address = pvmw->address;
988                 if (pvmw->pte) {
989                         pte_t *pte = pvmw->pte;
990                         pte_t entry = ptep_get(pte);
991
992                         if (!pte_dirty(entry) && !pte_write(entry))
993                                 continue;
994
995                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(entry));
996                         entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
997                         entry = pte_wrprotect(entry);
998                         entry = pte_mkclean(entry);
999                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
1000                         ret = 1;
1001                 } else {
1002 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1003                         pmd_t *pmd = pvmw->pmd;
1004                         pmd_t entry;
1005
1006                         if (!pmd_dirty(*pmd) && !pmd_write(*pmd))
1007                                 continue;
1008
1009                         flush_cache_range(vma, address,
1010                                           address + HPAGE_PMD_SIZE);
1011                         entry = pmdp_invalidate(vma, address, pmd);
1012                         entry = pmd_wrprotect(entry);
1013                         entry = pmd_mkclean(entry);
1014                         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmd, entry);
1015                         ret = 1;
1016 #else
1017                         /* unexpected pmd-mapped folio? */
1018                         WARN_ON_ONCE(1);
1019 #endif
1020                 }
1021
1022                 if (ret)
1023                         cleaned++;
1024         }
1025
1026         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1027
1028         return cleaned;
1029 }
1030
1031 static bool page_mkclean_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1032                              unsigned long address, void *arg)
1033 {
1034         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, PVMW_SYNC);
1035         int *cleaned = arg;
1036
1037         *cleaned += page_vma_mkclean_one(&pvmw);
1038
1039         return true;
1040 }
1041
1042 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1043 {
1044         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
1045                 return false;
1046
1047         return true;
1048 }
1049
1050 int folio_mkclean(struct folio *folio)
1051 {
1052         int cleaned = 0;
1053         struct address_space *mapping;
1054         struct rmap_walk_control rwc = {
1055                 .arg = (void *)&cleaned,
1056                 .rmap_one = page_mkclean_one,
1057                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
1058         };
1059
1060         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
1061
1062         if (!folio_mapped(folio))
1063                 return 0;
1064
1065         mapping = folio_mapping(folio);
1066         if (!mapping)
1067                 return 0;
1068
1069         rmap_walk(folio, &rwc);
1070
1071         return cleaned;
1072 }
1073 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_mkclean);
1074
1075 /**
1076  * pfn_mkclean_range - Cleans the PTEs (including PMDs) mapped with range of
1077  *                     [@pfn, @pfn + @nr_pages) at the specific offset (@pgoff)
1078  *                     within the @vma of shared mappings. And since clean PTEs
1079  *                     should also be readonly, write protects them too.
1080  * @pfn: start pfn.
1081  * @nr_pages: number of physically contiguous pages srarting with @pfn.
1082  * @pgoff: page offset that the @pfn mapped with.
1083  * @vma: vma that @pfn mapped within.
1084  *
1085  * Returns the number of cleaned PTEs (including PMDs).
1086  */
1087 int pfn_mkclean_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages, pgoff_t pgoff,
1088                       struct vm_area_struct *vma)
1089 {
1090         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
1091                 .pfn            = pfn,
1092                 .nr_pages       = nr_pages,
1093                 .pgoff          = pgoff,
1094                 .vma            = vma,
1095                 .flags          = PVMW_SYNC,
1096         };
1097
1098         if (invalid_mkclean_vma(vma, NULL))
1099                 return 0;
1100
1101         pvmw.address = vma_pgoff_address(pgoff, nr_pages, vma);
1102         VM_BUG_ON_VMA(pvmw.address == -EFAULT, vma);
1103
1104         return page_vma_mkclean_one(&pvmw);
1105 }
1106
1107 int folio_total_mapcount(struct folio *folio)
1108 {
1109         int mapcount = folio_entire_mapcount(folio);
1110         int nr_pages;
1111         int i;
1112
1113         /* In the common case, avoid the loop when no pages mapped by PTE */
1114         if (folio_nr_pages_mapped(folio) == 0)
1115                 return mapcount;
1116         /*
1117          * Add all the PTE mappings of those pages mapped by PTE.
1118          * Limit the loop to folio_nr_pages_mapped()?
1119          * Perhaps: given all the raciness, that may be a good or a bad idea.
1120          */
1121         nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1122         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1123                 mapcount += atomic_read(&folio_page(folio, i)->_mapcount);
1124
1125         /* But each of those _mapcounts was based on -1 */
1126         mapcount += nr_pages;
1127         return mapcount;
1128 }
1129
1130 /**
1131  * folio_move_anon_rmap - move a folio to our anon_vma
1132  * @folio:      The folio to move to our anon_vma
1133  * @vma:        The vma the folio belongs to
1134  *
1135  * When a folio belongs exclusively to one process after a COW event,
1136  * that folio can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1137  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling processes.
1138  */
1139 void folio_move_anon_rmap(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma)
1140 {
1141         void *anon_vma = vma->anon_vma;
1142
1143         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
1144         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1145
1146         anon_vma += PAGE_MAPPING_ANON;
1147         /*
1148          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1149          * simultaneously, so a concurrent reader (eg folio_referenced()'s
1150          * folio_test_anon()) will not see one without the other.
1151          */
1152         WRITE_ONCE(folio->mapping, anon_vma);
1153 }
1154
1155 /**
1156  * __folio_set_anon - set up a new anonymous rmap for a folio
1157  * @folio:      The folio to set up the new anonymous rmap for.
1158  * @vma:        VM area to add the folio to.
1159  * @address:    User virtual address of the mapping
1160  * @exclusive:  Whether the folio is exclusive to the process.
1161  */
1162 static void __folio_set_anon(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1163                              unsigned long address, bool exclusive)
1164 {
1165         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1166
1167         BUG_ON(!anon_vma);
1168
1169         /*
1170          * If the folio isn't exclusive to this vma, we must use the _oldest_
1171          * possible anon_vma for the folio mapping!
1172          */
1173         if (!exclusive)
1174                 anon_vma = anon_vma->root;
1175
1176         /*
1177          * page_idle does a lockless/optimistic rmap scan on folio->mapping.
1178          * Make sure the compiler doesn't split the stores of anon_vma and
1179          * the PAGE_MAPPING_ANON type identifier, otherwise the rmap code
1180          * could mistake the mapping for a struct address_space and crash.
1181          */
1182         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1183         WRITE_ONCE(folio->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1184         folio->index = linear_page_index(vma, address);
1185 }
1186
1187 /**
1188  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1189  * @folio:      The folio containing @page.
1190  * @page:       the page to check the mapping of
1191  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1192  * @address:    the user virtual address mapped
1193  */
1194 static void __page_check_anon_rmap(struct folio *folio, struct page *page,
1195         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1196 {
1197         /*
1198          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1199          * be set up correctly at this point.
1200          *
1201          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1202          * always holds the page locked.
1203          *
1204          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1205          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1206          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1207          */
1208         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_anon_vma(folio)->root != vma->anon_vma->root,
1209                         folio);
1210         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address),
1211                        page);
1212 }
1213
1214 /**
1215  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1216  * @page:       the page to add the mapping to
1217  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1218  * @address:    the user virtual address mapped
1219  * @flags:      the rmap flags
1220  *
1221  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1222  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1223  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1224  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1225  */
1226 void page_add_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1227                 unsigned long address, rmap_t flags)
1228 {
1229         struct folio *folio = page_folio(page);
1230         atomic_t *mapped = &folio->_nr_pages_mapped;
1231         int nr = 0, nr_pmdmapped = 0;
1232         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1233         bool first;
1234
1235         /* Is page being mapped by PTE? Is this its first map to be added? */
1236         if (likely(!compound)) {
1237                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1238                 nr = first;
1239                 if (first && folio_test_large(folio)) {
1240                         nr = atomic_inc_return_relaxed(mapped);
1241                         nr = (nr < COMPOUND_MAPPED);
1242                 }
1243         } else if (folio_test_pmd_mappable(folio)) {
1244                 /* That test is redundant: it's for safety or to optimize out */
1245
1246                 first = atomic_inc_and_test(&folio->_entire_mapcount);
1247                 if (first) {
1248                         nr = atomic_add_return_relaxed(COMPOUND_MAPPED, mapped);
1249                         if (likely(nr < COMPOUND_MAPPED + COMPOUND_MAPPED)) {
1250                                 nr_pmdmapped = folio_nr_pages(folio);
1251                                 nr = nr_pmdmapped - (nr & FOLIO_PAGES_MAPPED);
1252                                 /* Raced ahead of a remove and another add? */
1253                                 if (unlikely(nr < 0))
1254                                         nr = 0;
1255                         } else {
1256                                 /* Raced ahead of a remove of COMPOUND_MAPPED */
1257                                 nr = 0;
1258                         }
1259                 }
1260         }
1261
1262         if (nr_pmdmapped)
1263                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_ANON_THPS, nr_pmdmapped);
1264         if (nr)
1265                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_ANON_MAPPED, nr);
1266
1267         if (unlikely(!folio_test_anon(folio))) {
1268                 VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
1269                 /*
1270                  * For a PTE-mapped large folio, we only know that the single
1271                  * PTE is exclusive. Further, __folio_set_anon() might not get
1272                  * folio->index right when not given the address of the head
1273                  * page.
1274                  */
1275                 VM_WARN_ON_FOLIO(folio_test_large(folio) && !compound, folio);
1276                 __folio_set_anon(folio, vma, address,
1277                                  !!(flags & RMAP_EXCLUSIVE));
1278         } else if (likely(!folio_test_ksm(folio))) {
1279                 __page_check_anon_rmap(folio, page, vma, address);
1280         }
1281         if (flags & RMAP_EXCLUSIVE)
1282                 SetPageAnonExclusive(page);
1283         /* While PTE-mapping a THP we have a PMD and a PTE mapping. */
1284         VM_WARN_ON_FOLIO((atomic_read(&page->_mapcount) > 0 ||
1285                           (folio_test_large(folio) && folio_entire_mapcount(folio) > 1)) &&
1286                          PageAnonExclusive(page), folio);
1287
1288         /*
1289          * For large folio, only mlock it if it's fully mapped to VMA. It's
1290          * not easy to check whether the large folio is fully mapped to VMA
1291          * here. Only mlock normal 4K folio and leave page reclaim to handle
1292          * large folio.
1293          */
1294         if (!folio_test_large(folio))
1295                 mlock_vma_folio(folio, vma);
1296 }
1297
1298 /**
1299  * folio_add_new_anon_rmap - Add mapping to a new anonymous folio.
1300  * @folio:      The folio to add the mapping to.
1301  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1302  * @address:    the user virtual address mapped
1303  *
1304  * Like page_add_anon_rmap() but must only be called on *new* folios.
1305  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1306  * The folio does not have to be locked.
1307  *
1308  * If the folio is large, it is accounted as a THP.  As the folio
1309  * is new, it's assumed to be mapped exclusively by a single process.
1310  */
1311 void folio_add_new_anon_rmap(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1312                 unsigned long address)
1313 {
1314         int nr;
1315
1316         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1317         __folio_set_swapbacked(folio);
1318
1319         if (likely(!folio_test_pmd_mappable(folio))) {
1320                 /* increment count (starts at -1) */
1321                 atomic_set(&folio->_mapcount, 0);
1322                 nr = 1;
1323         } else {
1324                 /* increment count (starts at -1) */
1325                 atomic_set(&folio->_entire_mapcount, 0);
1326                 atomic_set(&folio->_nr_pages_mapped, COMPOUND_MAPPED);
1327                 nr = folio_nr_pages(folio);
1328                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_ANON_THPS, nr);
1329         }
1330
1331         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_ANON_MAPPED, nr);
1332         __folio_set_anon(folio, vma, address, true);
1333         SetPageAnonExclusive(&folio->page);
1334 }
1335
1336 /**
1337  * folio_add_file_rmap_range - add pte mapping to page range of a folio
1338  * @folio:      The folio to add the mapping to
1339  * @page:       The first page to add
1340  * @nr_pages:   The number of pages which will be mapped
1341  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1342  * @compound:   charge the page as compound or small page
1343  *
1344  * The page range of folio is defined by [first_page, first_page + nr_pages)
1345  *
1346  * The caller needs to hold the pte lock.
1347  */
1348 void folio_add_file_rmap_range(struct folio *folio, struct page *page,
1349                         unsigned int nr_pages, struct vm_area_struct *vma,
1350                         bool compound)
1351 {
1352         atomic_t *mapped = &folio->_nr_pages_mapped;
1353         unsigned int nr_pmdmapped = 0, first;
1354         int nr = 0;
1355
1356         VM_WARN_ON_FOLIO(compound && !folio_test_pmd_mappable(folio), folio);
1357
1358         /* Is page being mapped by PTE? Is this its first map to be added? */
1359         if (likely(!compound)) {
1360                 do {
1361                         first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1362                         if (first && folio_test_large(folio)) {
1363                                 first = atomic_inc_return_relaxed(mapped);
1364                                 first = (first < COMPOUND_MAPPED);
1365                         }
1366
1367                         if (first)
1368                                 nr++;
1369                 } while (page++, --nr_pages > 0);
1370         } else if (folio_test_pmd_mappable(folio)) {
1371                 /* That test is redundant: it's for safety or to optimize out */
1372
1373                 first = atomic_inc_and_test(&folio->_entire_mapcount);
1374                 if (first) {
1375                         nr = atomic_add_return_relaxed(COMPOUND_MAPPED, mapped);
1376                         if (likely(nr < COMPOUND_MAPPED + COMPOUND_MAPPED)) {
1377                                 nr_pmdmapped = folio_nr_pages(folio);
1378                                 nr = nr_pmdmapped - (nr & FOLIO_PAGES_MAPPED);
1379                                 /* Raced ahead of a remove and another add? */
1380                                 if (unlikely(nr < 0))
1381                                         nr = 0;
1382                         } else {
1383                                 /* Raced ahead of a remove of COMPOUND_MAPPED */
1384                                 nr = 0;
1385                         }
1386                 }
1387         }
1388
1389         if (nr_pmdmapped)
1390                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, folio_test_swapbacked(folio) ?
1391                         NR_SHMEM_PMDMAPPED : NR_FILE_PMDMAPPED, nr_pmdmapped);
1392         if (nr)
1393                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_MAPPED, nr);
1394
1395         /* See comments in page_add_anon_rmap() */
1396         if (!folio_test_large(folio))
1397                 mlock_vma_folio(folio, vma);
1398 }
1399
1400 /**
1401  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1402  * @page:       the page to add the mapping to
1403  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1404  * @compound:   charge the page as compound or small page
1405  *
1406  * The caller needs to hold the pte lock.
1407  */
1408 void page_add_file_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1409                 bool compound)
1410 {
1411         struct folio *folio = page_folio(page);
1412         unsigned int nr_pages;
1413
1414         VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(compound && !PageTransHuge(page), page);
1415
1416         if (likely(!compound))
1417                 nr_pages = 1;
1418         else
1419                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1420
1421         folio_add_file_rmap_range(folio, page, nr_pages, vma, compound);
1422 }
1423
1424 /**
1425  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1426  * @page:       page to remove mapping from
1427  * @vma:        the vm area from which the mapping is removed
1428  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1429  *
1430  * The caller needs to hold the pte lock.
1431  */
1432 void page_remove_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1433                 bool compound)
1434 {
1435         struct folio *folio = page_folio(page);
1436         atomic_t *mapped = &folio->_nr_pages_mapped;
1437         int nr = 0, nr_pmdmapped = 0;
1438         bool last;
1439         enum node_stat_item idx;
1440
1441         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHead(page), page);
1442
1443         /* Hugetlb pages are not counted in NR_*MAPPED */
1444         if (unlikely(folio_test_hugetlb(folio))) {
1445                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1446                 atomic_dec(&folio->_entire_mapcount);
1447                 return;
1448         }
1449
1450         /* Is page being unmapped by PTE? Is this its last map to be removed? */
1451         if (likely(!compound)) {
1452                 last = atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount);
1453                 nr = last;
1454                 if (last && folio_test_large(folio)) {
1455                         nr = atomic_dec_return_relaxed(mapped);
1456                         nr = (nr < COMPOUND_MAPPED);
1457                 }
1458         } else if (folio_test_pmd_mappable(folio)) {
1459                 /* That test is redundant: it's for safety or to optimize out */
1460
1461                 last = atomic_add_negative(-1, &folio->_entire_mapcount);
1462                 if (last) {
1463                         nr = atomic_sub_return_relaxed(COMPOUND_MAPPED, mapped);
1464                         if (likely(nr < COMPOUND_MAPPED)) {
1465                                 nr_pmdmapped = folio_nr_pages(folio);
1466                                 nr = nr_pmdmapped - (nr & FOLIO_PAGES_MAPPED);
1467                                 /* Raced ahead of another remove and an add? */
1468                                 if (unlikely(nr < 0))
1469                                         nr = 0;
1470                         } else {
1471                                 /* An add of COMPOUND_MAPPED raced ahead */
1472                                 nr = 0;
1473                         }
1474                 }
1475         }
1476
1477         if (nr_pmdmapped) {
1478                 if (folio_test_anon(folio))
1479                         idx = NR_ANON_THPS;
1480                 else if (folio_test_swapbacked(folio))
1481                         idx = NR_SHMEM_PMDMAPPED;
1482                 else
1483                         idx = NR_FILE_PMDMAPPED;
1484                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, idx, -nr_pmdmapped);
1485         }
1486         if (nr) {
1487                 idx = folio_test_anon(folio) ? NR_ANON_MAPPED : NR_FILE_MAPPED;
1488                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, idx, -nr);
1489
1490                 /*
1491                  * Queue anon THP for deferred split if at least one
1492                  * page of the folio is unmapped and at least one page
1493                  * is still mapped.
1494                  */
1495                 if (folio_test_pmd_mappable(folio) && folio_test_anon(folio))
1496                         if (!compound || nr < nr_pmdmapped)
1497                                 deferred_split_folio(folio);
1498         }
1499
1500         /*
1501          * It would be tidy to reset folio_test_anon mapping when fully
1502          * unmapped, but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1503          * which increments mapcount after us but sets mapping before us:
1504          * so leave the reset to free_pages_prepare, and remember that
1505          * it's only reliable while mapped.
1506          */
1507
1508         munlock_vma_folio(folio, vma);
1509 }
1510
1511 /*
1512  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1513  */
1514 static bool try_to_unmap_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1515                      unsigned long address, void *arg)
1516 {
1517         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1518         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
1519         pte_t pteval;
1520         struct page *subpage;
1521         bool anon_exclusive, ret = true;
1522         struct mmu_notifier_range range;
1523         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1524         unsigned long pfn;
1525         unsigned long hsz = 0;
1526
1527         /*
1528          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1529          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1530          * try_to_unmap() may return before page_mapped() has become false,
1531          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1532          */
1533         if (flags & TTU_SYNC)
1534                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1535
1536         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1537                 split_huge_pmd_address(vma, address, false, folio);
1538
1539         /*
1540          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1541          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1542          * invalidation in the case of pmd sharing.
1543          *
1544          * Note that the folio can not be freed in this function as call of
1545          * try_to_unmap() must hold a reference on the folio.
1546          */
1547         range.end = vma_address_end(&pvmw);
1548         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm,
1549                                 address, range.end);
1550         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1551                 /*
1552                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1553                  * accordingly.
1554                  */
1555                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1556                                                      &range.end);
1557
1558                 /* We need the huge page size for set_huge_pte_at() */
1559                 hsz = huge_page_size(hstate_vma(vma));
1560         }
1561         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1562
1563         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1564                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1565                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
1566
1567                 /*
1568                  * If the folio is in an mlock()d vma, we must not swap it out.
1569                  */
1570                 if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK) &&
1571                     (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
1572                         /* Restore the mlock which got missed */
1573                         if (!folio_test_large(folio))
1574                                 mlock_vma_folio(folio, vma);
1575                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1576                         ret = false;
1577                         break;
1578                 }
1579
1580                 pfn = pte_pfn(ptep_get(pvmw.pte));
1581                 subpage = folio_page(folio, pfn - folio_pfn(folio));
1582                 address = pvmw.address;
1583                 anon_exclusive = folio_test_anon(folio) &&
1584                                  PageAnonExclusive(subpage);
1585
1586                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1587                         bool anon = folio_test_anon(folio);
1588
1589                         /*
1590                          * The try_to_unmap() is only passed a hugetlb page
1591                          * in the case where the hugetlb page is poisoned.
1592                          */
1593                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHWPoison(subpage), subpage);
1594                         /*
1595                          * huge_pmd_unshare may unmap an entire PMD page.
1596                          * There is no way of knowing exactly which PMDs may
1597                          * be cached for this mm, so we must flush them all.
1598                          * start/end were already adjusted above to cover this
1599                          * range.
1600                          */
1601                         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1602
1603                         /*
1604                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1605                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1606                          * do this outside rmap routines.
1607                          *
1608                          * We also must hold hugetlb vma_lock in write mode.
1609                          * Lock order dictates acquiring vma_lock BEFORE
1610                          * i_mmap_rwsem.  We can only try lock here and fail
1611                          * if unsuccessful.
1612                          */
1613                         if (!anon) {
1614                                 VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1615                                 if (!hugetlb_vma_trylock_write(vma)) {
1616                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1617                                         ret = false;
1618                                         break;
1619                                 }
1620                                 if (huge_pmd_unshare(mm, vma, address, pvmw.pte)) {
1621                                         hugetlb_vma_unlock_write(vma);
1622                                         flush_tlb_range(vma,
1623                                                 range.start, range.end);
1624                                         /*
1625                                          * The ref count of the PMD page was
1626                                          * dropped which is part of the way map
1627                                          * counting is done for shared PMDs.
1628                                          * Return 'true' here.  When there is
1629                                          * no other sharing, huge_pmd_unshare
1630                                          * returns false and we will unmap the
1631                                          * actual page and drop map count
1632                                          * to zero.
1633                                          */
1634                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1635                                         break;
1636                                 }
1637                                 hugetlb_vma_unlock_write(vma);
1638                         }
1639                         pteval = huge_ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1640                 } else {
1641                         flush_cache_page(vma, address, pfn);
1642                         /* Nuke the page table entry. */
1643                         if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1644                                 /*
1645                                  * We clear the PTE but do not flush so potentially
1646                                  * a remote CPU could still be writing to the folio.
1647                                  * If the entry was previously clean then the
1648                                  * architecture must guarantee that a clear->dirty
1649                                  * transition on a cached TLB entry is written through
1650                                  * and traps if the PTE is unmapped.
1651                                  */
1652                                 pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
1653
1654                                 set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pteval, address);
1655                         } else {
1656                                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1657                         }
1658                 }
1659
1660                 /*
1661                  * Now the pte is cleared. If this pte was uffd-wp armed,
1662                  * we may want to replace a none pte with a marker pte if
1663                  * it's file-backed, so we don't lose the tracking info.
1664                  */
1665                 pte_install_uffd_wp_if_needed(vma, address, pvmw.pte, pteval);
1666
1667                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
1668                 if (pte_dirty(pteval))
1669                         folio_mark_dirty(folio);
1670
1671                 /* Update high watermark before we lower rss */
1672                 update_hiwater_rss(mm);
1673
1674                 if (PageHWPoison(subpage) && (flags & TTU_HWPOISON)) {
1675                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1676                         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1677                                 hugetlb_count_sub(folio_nr_pages(folio), mm);
1678                                 set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval,
1679                                                 hsz);
1680                         } else {
1681                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1682                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1683                         }
1684
1685                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1686                         /*
1687                          * The guest indicated that the page content is of no
1688                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1689                          * will take care of the rest.
1690                          * A future reference will then fault in a new zero
1691                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1692                          * this page though, as its main user (postcopy
1693                          * migration) will not expect userfaults on already
1694                          * copied pages.
1695                          */
1696                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1697                 } else if (folio_test_anon(folio)) {
1698                         swp_entry_t entry = page_swap_entry(subpage);
1699                         pte_t swp_pte;
1700                         /*
1701                          * Store the swap location in the pte.
1702                          * See handle_pte_fault() ...
1703                          */
1704                         if (unlikely(folio_test_swapbacked(folio) !=
1705                                         folio_test_swapcache(folio))) {
1706                                 WARN_ON_ONCE(1);
1707                                 ret = false;
1708                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1709                                 break;
1710                         }
1711
1712                         /* MADV_FREE page check */
1713                         if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1714                                 int ref_count, map_count;
1715
1716                                 /*
1717                                  * Synchronize with gup_pte_range():
1718                                  * - clear PTE; barrier; read refcount
1719                                  * - inc refcount; barrier; read PTE
1720                                  */
1721                                 smp_mb();
1722
1723                                 ref_count = folio_ref_count(folio);
1724                                 map_count = folio_mapcount(folio);
1725
1726                                 /*
1727                                  * Order reads for page refcount and dirty flag
1728                                  * (see comments in __remove_mapping()).
1729                                  */
1730                                 smp_rmb();
1731
1732                                 /*
1733                                  * The only page refs must be one from isolation
1734                                  * plus the rmap(s) (dropped by discard:).
1735                                  */
1736                                 if (ref_count == 1 + map_count &&
1737                                     !folio_test_dirty(folio)) {
1738                                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1739                                         goto discard;
1740                                 }
1741
1742                                 /*
1743                                  * If the folio was redirtied, it cannot be
1744                                  * discarded. Remap the page to page table.
1745                                  */
1746                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1747                                 folio_set_swapbacked(folio);
1748                                 ret = false;
1749                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1750                                 break;
1751                         }
1752
1753                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1754                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1755                                 ret = false;
1756                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1757                                 break;
1758                         }
1759                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1760                                 swap_free(entry);
1761                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1762                                 ret = false;
1763                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1764                                 break;
1765                         }
1766
1767                         /* See page_try_share_anon_rmap(): clear PTE first. */
1768                         if (anon_exclusive &&
1769                             page_try_share_anon_rmap(subpage)) {
1770                                 swap_free(entry);
1771                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1772                                 ret = false;
1773                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1774                                 break;
1775                         }
1776                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1777                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1778                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1779                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1780                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1781                         }
1782                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1783                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1784                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1785                         if (anon_exclusive)
1786                                 swp_pte = pte_swp_mkexclusive(swp_pte);
1787                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1788                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1789                         if (pte_uffd_wp(pteval))
1790                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1791                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1792                 } else {
1793                         /*
1794                          * This is a locked file-backed folio,
1795                          * so it cannot be removed from the page
1796                          * cache and replaced by a new folio before
1797                          * mmu_notifier_invalidate_range_end, so no
1798                          * concurrent thread might update its page table
1799                          * to point at a new folio while a device is
1800                          * still using this folio.
1801                          *
1802                          * See Documentation/mm/mmu_notifier.rst
1803                          */
1804                         dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(&folio->page));
1805                 }
1806 discard:
1807                 page_remove_rmap(subpage, vma, folio_test_hugetlb(folio));
1808                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1809                         mlock_drain_local();
1810                 folio_put(folio);
1811         }
1812
1813         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1814
1815         return ret;
1816 }
1817
1818 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1819 {
1820         return vma_is_temporary_stack(vma);
1821 }
1822
1823 static int folio_not_mapped(struct folio *folio)
1824 {
1825         return !folio_mapped(folio);
1826 }
1827
1828 /**
1829  * try_to_unmap - Try to remove all page table mappings to a folio.
1830  * @folio: The folio to unmap.
1831  * @flags: action and flags
1832  *
1833  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1834  * folio.  It is the caller's responsibility to check if the folio is
1835  * still mapped if needed (use TTU_SYNC to prevent accounting races).
1836  *
1837  * Context: Caller must hold the folio lock.
1838  */
1839 void try_to_unmap(struct folio *folio, enum ttu_flags flags)
1840 {
1841         struct rmap_walk_control rwc = {
1842                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1843                 .arg = (void *)flags,
1844                 .done = folio_not_mapped,
1845                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
1846         };
1847
1848         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1849                 rmap_walk_locked(folio, &rwc);
1850         else
1851                 rmap_walk(folio, &rwc);
1852 }
1853
1854 /*
1855  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument.
1856  *
1857  * If TTU_SPLIT_HUGE_PMD is specified any PMD mappings will be split into PTEs
1858  * containing migration entries.
1859  */
1860 static bool try_to_migrate_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1861                      unsigned long address, void *arg)
1862 {
1863         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1864         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
1865         pte_t pteval;
1866         struct page *subpage;
1867         bool anon_exclusive, ret = true;
1868         struct mmu_notifier_range range;
1869         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1870         unsigned long pfn;
1871         unsigned long hsz = 0;
1872
1873         /*
1874          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1875          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1876          * try_to_migrate() may return before page_mapped() has become false,
1877          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1878          */
1879         if (flags & TTU_SYNC)
1880                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1881
1882         /*
1883          * unmap_page() in mm/huge_memory.c is the only user of migration with
1884          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and it wants to freeze.
1885          */
1886         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1887                 split_huge_pmd_address(vma, address, true, folio);
1888
1889         /*
1890          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1891          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1892          * invalidation in the case of pmd sharing.
1893          *
1894          * Note that the page can not be free in this function as call of
1895          * try_to_unmap() must hold a reference on the page.
1896          */
1897         range.end = vma_address_end(&pvmw);
1898         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm,
1899                                 address, range.end);
1900         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1901                 /*
1902                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1903                  * accordingly.
1904                  */
1905                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1906                                                      &range.end);
1907
1908                 /* We need the huge page size for set_huge_pte_at() */
1909                 hsz = huge_page_size(hstate_vma(vma));
1910         }
1911         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1912
1913         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1914 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
1915                 /* PMD-mapped THP migration entry */
1916                 if (!pvmw.pte) {
1917                         subpage = folio_page(folio,
1918                                 pmd_pfn(*pvmw.pmd) - folio_pfn(folio));
1919                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_hugetlb(folio) ||
1920                                         !folio_test_pmd_mappable(folio), folio);
1921
1922                         if (set_pmd_migration_entry(&pvmw, subpage)) {
1923                                 ret = false;
1924                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1925                                 break;
1926                         }
1927                         continue;
1928                 }
1929 #endif
1930
1931                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1932                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
1933
1934                 pfn = pte_pfn(ptep_get(pvmw.pte));
1935
1936                 if (folio_is_zone_device(folio)) {
1937                         /*
1938                          * Our PTE is a non-present device exclusive entry and
1939                          * calculating the subpage as for the common case would
1940                          * result in an invalid pointer.
1941                          *
1942                          * Since only PAGE_SIZE pages can currently be
1943                          * migrated, just set it to page. This will need to be
1944                          * changed when hugepage migrations to device private
1945                          * memory are supported.
1946                          */
1947                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_nr_pages(folio) > 1, folio);
1948                         subpage = &folio->page;
1949                 } else {
1950                         subpage = folio_page(folio, pfn - folio_pfn(folio));
1951                 }
1952                 address = pvmw.address;
1953                 anon_exclusive = folio_test_anon(folio) &&
1954                                  PageAnonExclusive(subpage);
1955
1956                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1957                         bool anon = folio_test_anon(folio);
1958
1959                         /*
1960                          * huge_pmd_unshare may unmap an entire PMD page.
1961                          * There is no way of knowing exactly which PMDs may
1962                          * be cached for this mm, so we must flush them all.
1963                          * start/end were already adjusted above to cover this
1964                          * range.
1965                          */
1966                         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1967
1968                         /*
1969                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1970                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1971                          * do this outside rmap routines.
1972                          *
1973                          * We also must hold hugetlb vma_lock in write mode.
1974                          * Lock order dictates acquiring vma_lock BEFORE
1975                          * i_mmap_rwsem.  We can only try lock here and
1976                          * fail if unsuccessful.
1977                          */
1978                         if (!anon) {
1979                                 VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1980                                 if (!hugetlb_vma_trylock_write(vma)) {
1981                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1982                                         ret = false;
1983                                         break;
1984                                 }
1985                                 if (huge_pmd_unshare(mm, vma, address, pvmw.pte)) {
1986                                         hugetlb_vma_unlock_write(vma);
1987                                         flush_tlb_range(vma,
1988                                                 range.start, range.end);
1989
1990                                         /*
1991                                          * The ref count of the PMD page was
1992                                          * dropped which is part of the way map
1993                                          * counting is done for shared PMDs.
1994                                          * Return 'true' here.  When there is
1995                                          * no other sharing, huge_pmd_unshare
1996                                          * returns false and we will unmap the
1997                                          * actual page and drop map count
1998                                          * to zero.
1999                                          */
2000                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2001                                         break;
2002                                 }
2003                                 hugetlb_vma_unlock_write(vma);
2004                         }
2005                         /* Nuke the hugetlb page table entry */
2006                         pteval = huge_ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2007                 } else {
2008                         flush_cache_page(vma, address, pfn);
2009                         /* Nuke the page table entry. */
2010                         if (should_defer_flush(mm, flags)) {
2011                                 /*
2012                                  * We clear the PTE but do not flush so potentially
2013                                  * a remote CPU could still be writing to the folio.
2014                                  * If the entry was previously clean then the
2015                                  * architecture must guarantee that a clear->dirty
2016                                  * transition on a cached TLB entry is written through
2017                                  * and traps if the PTE is unmapped.
2018                                  */
2019                                 pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
2020
2021                                 set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pteval, address);
2022                         } else {
2023                                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2024                         }
2025                 }
2026
2027                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
2028                 if (pte_dirty(pteval))
2029                         folio_mark_dirty(folio);
2030
2031                 /* Update high watermark before we lower rss */
2032                 update_hiwater_rss(mm);
2033
2034                 if (folio_is_device_private(folio)) {
2035                         unsigned long pfn = folio_pfn(folio);
2036                         swp_entry_t entry;
2037                         pte_t swp_pte;
2038
2039                         if (anon_exclusive)
2040                                 BUG_ON(page_try_share_anon_rmap(subpage));
2041
2042                         /*
2043                          * Store the pfn of the page in a special migration
2044                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2045                          * pte is removed and then restart fault handling.
2046                          */
2047                         entry = pte_to_swp_entry(pteval);
2048                         if (is_writable_device_private_entry(entry))
2049                                 entry = make_writable_migration_entry(pfn);
2050                         else if (anon_exclusive)
2051                                 entry = make_readable_exclusive_migration_entry(pfn);
2052                         else
2053                                 entry = make_readable_migration_entry(pfn);
2054                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2055
2056                         /*
2057                          * pteval maps a zone device page and is therefore
2058                          * a swap pte.
2059                          */
2060                         if (pte_swp_soft_dirty(pteval))
2061                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2062                         if (pte_swp_uffd_wp(pteval))
2063                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2064                         set_pte_at(mm, pvmw.address, pvmw.pte, swp_pte);
2065                         trace_set_migration_pte(pvmw.address, pte_val(swp_pte),
2066                                                 compound_order(&folio->page));
2067                         /*
2068                          * No need to invalidate here it will synchronize on
2069                          * against the special swap migration pte.
2070                          */
2071                 } else if (PageHWPoison(subpage)) {
2072                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
2073                         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2074                                 hugetlb_count_sub(folio_nr_pages(folio), mm);
2075                                 set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval,
2076                                                 hsz);
2077                         } else {
2078                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
2079                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2080                         }
2081
2082                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
2083                         /*
2084                          * The guest indicated that the page content is of no
2085                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
2086                          * will take care of the rest.
2087                          * A future reference will then fault in a new zero
2088                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
2089                          * this page though, as its main user (postcopy
2090                          * migration) will not expect userfaults on already
2091                          * copied pages.
2092                          */
2093                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
2094                 } else {
2095                         swp_entry_t entry;
2096                         pte_t swp_pte;
2097
2098                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
2099                                 if (folio_test_hugetlb(folio))
2100                                         set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte,
2101                                                         pteval, hsz);
2102                                 else
2103                                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2104                                 ret = false;
2105                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2106                                 break;
2107                         }
2108                         VM_BUG_ON_PAGE(pte_write(pteval) && folio_test_anon(folio) &&
2109                                        !anon_exclusive, subpage);
2110
2111                         /* See page_try_share_anon_rmap(): clear PTE first. */
2112                         if (anon_exclusive &&
2113                             page_try_share_anon_rmap(subpage)) {
2114                                 if (folio_test_hugetlb(folio))
2115                                         set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte,
2116                                                         pteval, hsz);
2117                                 else
2118                                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2119                                 ret = false;
2120                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2121                                 break;
2122                         }
2123
2124                         /*
2125                          * Store the pfn of the page in a special migration
2126                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2127                          * pte is removed and then restart fault handling.
2128                          */
2129                         if (pte_write(pteval))
2130                                 entry = make_writable_migration_entry(
2131                                                         page_to_pfn(subpage));
2132                         else if (anon_exclusive)
2133                                 entry = make_readable_exclusive_migration_entry(
2134                                                         page_to_pfn(subpage));
2135                         else
2136                                 entry = make_readable_migration_entry(
2137                                                         page_to_pfn(subpage));
2138                         if (pte_young(pteval))
2139                                 entry = make_migration_entry_young(entry);
2140                         if (pte_dirty(pteval))
2141                                 entry = make_migration_entry_dirty(entry);
2142                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2143                         if (pte_soft_dirty(pteval))
2144                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2145                         if (pte_uffd_wp(pteval))
2146                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2147                         if (folio_test_hugetlb(folio))
2148                                 set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte,
2149                                                 hsz);
2150                         else
2151                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2152                         trace_set_migration_pte(address, pte_val(swp_pte),
2153                                                 compound_order(&folio->page));
2154                         /*
2155                          * No need to invalidate here it will synchronize on
2156                          * against the special swap migration pte.
2157                          */
2158                 }
2159
2160                 page_remove_rmap(subpage, vma, folio_test_hugetlb(folio));
2161                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
2162                         mlock_drain_local();
2163                 folio_put(folio);
2164         }
2165
2166         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2167
2168         return ret;
2169 }
2170
2171 /**
2172  * try_to_migrate - try to replace all page table mappings with swap entries
2173  * @folio: the folio to replace page table entries for
2174  * @flags: action and flags
2175  *
2176  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this folio and
2177  * replace them with special swap entries. Caller must hold the folio lock.
2178  */
2179 void try_to_migrate(struct folio *folio, enum ttu_flags flags)
2180 {
2181         struct rmap_walk_control rwc = {
2182                 .rmap_one = try_to_migrate_one,
2183                 .arg = (void *)flags,
2184                 .done = folio_not_mapped,
2185                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
2186         };
2187
2188         /*
2189          * Migration always ignores mlock and only supports TTU_RMAP_LOCKED and
2190          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD, TTU_SYNC, and TTU_BATCH_FLUSH flags.
2191          */
2192         if (WARN_ON_ONCE(flags & ~(TTU_RMAP_LOCKED | TTU_SPLIT_HUGE_PMD |
2193                                         TTU_SYNC | TTU_BATCH_FLUSH)))
2194                 return;
2195
2196         if (folio_is_zone_device(folio) &&
2197             (!folio_is_device_private(folio) && !folio_is_device_coherent(folio)))
2198                 return;
2199
2200         /*
2201          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
2202          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
2203          * page tables leading to a race where migration cannot
2204          * find the migration ptes. Rather than increasing the
2205          * locking requirements of exec(), migration skips
2206          * temporary VMAs until after exec() completes.
2207          */
2208         if (!folio_test_ksm(folio) && folio_test_anon(folio))
2209                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
2210
2211         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
2212                 rmap_walk_locked(folio, &rwc);
2213         else
2214                 rmap_walk(folio, &rwc);
2215 }
2216
2217 #ifdef CONFIG_DEVICE_PRIVATE
2218 struct make_exclusive_args {
2219         struct mm_struct *mm;
2220         unsigned long address;
2221         void *owner;
2222         bool valid;
2223 };
2224
2225 static bool page_make_device_exclusive_one(struct folio *folio,
2226                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *priv)
2227 {
2228         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2229         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
2230         struct make_exclusive_args *args = priv;
2231         pte_t pteval;
2232         struct page *subpage;
2233         bool ret = true;
2234         struct mmu_notifier_range range;
2235         swp_entry_t entry;
2236         pte_t swp_pte;
2237         pte_t ptent;
2238
2239         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0,
2240                                       vma->vm_mm, address, min(vma->vm_end,
2241                                       address + folio_size(folio)),
2242                                       args->owner);
2243         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2244
2245         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
2246                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
2247                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
2248
2249                 ptent = ptep_get(pvmw.pte);
2250                 if (!pte_present(ptent)) {
2251                         ret = false;
2252                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2253                         break;
2254                 }
2255
2256                 subpage = folio_page(folio,
2257                                 pte_pfn(ptent) - folio_pfn(folio));
2258                 address = pvmw.address;
2259
2260                 /* Nuke the page table entry. */
2261                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(ptent));
2262                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2263
2264                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
2265                 if (pte_dirty(pteval))
2266                         folio_mark_dirty(folio);
2267
2268                 /*
2269                  * Check that our target page is still mapped at the expected
2270                  * address.
2271                  */
2272                 if (args->mm == mm && args->address == address &&
2273                     pte_write(pteval))
2274                         args->valid = true;
2275
2276                 /*
2277                  * Store the pfn of the page in a special migration
2278                  * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2279                  * pte is removed and then restart fault handling.
2280                  */
2281                 if (pte_write(pteval))
2282                         entry = make_writable_device_exclusive_entry(
2283                                                         page_to_pfn(subpage));
2284                 else
2285                         entry = make_readable_device_exclusive_entry(
2286                                                         page_to_pfn(subpage));
2287                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2288                 if (pte_soft_dirty(pteval))
2289                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2290                 if (pte_uffd_wp(pteval))
2291                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2292
2293                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2294
2295                 /*
2296                  * There is a reference on the page for the swap entry which has
2297                  * been removed, so shouldn't take another.
2298                  */
2299                 page_remove_rmap(subpage, vma, false);
2300         }
2301
2302         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2303
2304         return ret;
2305 }
2306
2307 /**
2308  * folio_make_device_exclusive - Mark the folio exclusively owned by a device.
2309  * @folio: The folio to replace page table entries for.
2310  * @mm: The mm_struct where the folio is expected to be mapped.
2311  * @address: Address where the folio is expected to be mapped.
2312  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier callbacks
2313  *
2314  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
2315  * folio and replace them with special device exclusive swap entries to
2316  * grant a device exclusive access to the folio.
2317  *
2318  * Context: Caller must hold the folio lock.
2319  * Return: false if the page is still mapped, or if it could not be unmapped
2320  * from the expected address. Otherwise returns true (success).
2321  */
2322 static bool folio_make_device_exclusive(struct folio *folio,
2323                 struct mm_struct *mm, unsigned long address, void *owner)
2324 {
2325         struct make_exclusive_args args = {
2326                 .mm = mm,
2327                 .address = address,
2328                 .owner = owner,
2329                 .valid = false,
2330         };
2331         struct rmap_walk_control rwc = {
2332                 .rmap_one = page_make_device_exclusive_one,
2333                 .done = folio_not_mapped,
2334                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
2335                 .arg = &args,
2336         };
2337
2338         /*
2339          * Restrict to anonymous folios for now to avoid potential writeback
2340          * issues.
2341          */
2342         if (!folio_test_anon(folio))
2343                 return false;
2344
2345         rmap_walk(folio, &rwc);
2346
2347         return args.valid && !folio_mapcount(folio);
2348 }
2349
2350 /**
2351  * make_device_exclusive_range() - Mark a range for exclusive use by a device
2352  * @mm: mm_struct of associated target process
2353  * @start: start of the region to mark for exclusive device access
2354  * @end: end address of region
2355  * @pages: returns the pages which were successfully marked for exclusive access
2356  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier to allow filtering
2357  *
2358  * Returns: number of pages found in the range by GUP. A page is marked for
2359  * exclusive access only if the page pointer is non-NULL.
2360  *
2361  * This function finds ptes mapping page(s) to the given address range, locks
2362  * them and replaces mappings with special swap entries preventing userspace CPU
2363  * access. On fault these entries are replaced with the original mapping after
2364  * calling MMU notifiers.
2365  *
2366  * A driver using this to program access from a device must use a mmu notifier
2367  * critical section to hold a device specific lock during programming. Once
2368  * programming is complete it should drop the page lock and reference after
2369  * which point CPU access to the page will revoke the exclusive access.
2370  */
2371 int make_device_exclusive_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
2372                                 unsigned long end, struct page **pages,
2373                                 void *owner)
2374 {
2375         long npages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2376         long i;
2377
2378         npages = get_user_pages_remote(mm, start, npages,
2379                                        FOLL_GET | FOLL_WRITE | FOLL_SPLIT_PMD,
2380                                        pages, NULL);
2381         if (npages < 0)
2382                 return npages;
2383
2384         for (i = 0; i < npages; i++, start += PAGE_SIZE) {
2385                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2386                 if (PageTail(pages[i]) || !folio_trylock(folio)) {
2387                         folio_put(folio);
2388                         pages[i] = NULL;
2389                         continue;
2390                 }
2391
2392                 if (!folio_make_device_exclusive(folio, mm, start, owner)) {
2393                         folio_unlock(folio);
2394                         folio_put(folio);
2395                         pages[i] = NULL;
2396                 }
2397         }
2398
2399         return npages;
2400 }
2401 EXPORT_SYMBOL_GPL(make_device_exclusive_range);
2402 #endif
2403
2404 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
2405 {
2406         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
2407
2408         anon_vma_free(anon_vma);
2409         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
2410                 anon_vma_free(root);
2411 }
2412
2413 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct folio *folio,
2414                                             struct rmap_walk_control *rwc)
2415 {
2416         struct anon_vma *anon_vma;
2417
2418         if (rwc->anon_lock)
2419                 return rwc->anon_lock(folio, rwc);
2420
2421         /*
2422          * Note: remove_migration_ptes() cannot use folio_lock_anon_vma_read()
2423          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
2424          * are holding mmap_lock. Users without mmap_lock are required to
2425          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
2426          */
2427         anon_vma = folio_anon_vma(folio);
2428         if (!anon_vma)
2429                 return NULL;
2430
2431         if (anon_vma_trylock_read(anon_vma))
2432                 goto out;
2433
2434         if (rwc->try_lock) {
2435                 anon_vma = NULL;
2436                 rwc->contended = true;
2437                 goto out;
2438         }
2439
2440         anon_vma_lock_read(anon_vma);
2441 out:
2442         return anon_vma;
2443 }
2444
2445 /*
2446  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
2447  * rmap method
2448  * @folio: the folio to be handled
2449  * @rwc: control variable according to each walk type
2450  * @locked: caller holds relevant rmap lock
2451  *
2452  * Find all the mappings of a folio using the mapping pointer and the vma
2453  * chains contained in the anon_vma struct it points to.
2454  */
2455 static void rmap_walk_anon(struct folio *folio,
2456                 struct rmap_walk_control *rwc, bool locked)
2457 {
2458         struct anon_vma *anon_vma;
2459         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2460         struct anon_vma_chain *avc;
2461
2462         if (locked) {
2463                 anon_vma = folio_anon_vma(folio);
2464                 /* anon_vma disappear under us? */
2465                 VM_BUG_ON_FOLIO(!anon_vma, folio);
2466         } else {
2467                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(folio, rwc);
2468         }
2469         if (!anon_vma)
2470                 return;
2471
2472         pgoff_start = folio_pgoff(folio);
2473         pgoff_end = pgoff_start + folio_nr_pages(folio) - 1;
2474         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root,
2475                         pgoff_start, pgoff_end) {
2476                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
2477                 unsigned long address = vma_address(&folio->page, vma);
2478
2479                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2480                 cond_resched();
2481
2482                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2483                         continue;
2484
2485                 if (!rwc->rmap_one(folio, vma, address, rwc->arg))
2486                         break;
2487                 if (rwc->done && rwc->done(folio))
2488                         break;
2489         }
2490
2491         if (!locked)
2492                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
2493 }
2494
2495 /*
2496  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
2497  * @folio: the folio to be handled
2498  * @rwc: control variable according to each walk type
2499  * @locked: caller holds relevant rmap lock
2500  *
2501  * Find all the mappings of a folio using the mapping pointer and the vma chains
2502  * contained in the address_space struct it points to.
2503  */
2504 static void rmap_walk_file(struct folio *folio,
2505                 struct rmap_walk_control *rwc, bool locked)
2506 {
2507         struct address_space *mapping = folio_mapping(folio);
2508         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2509         struct vm_area_struct *vma;
2510
2511         /*
2512          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
2513          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
2514          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
2515          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
2516          */
2517         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
2518
2519         if (!mapping)
2520                 return;
2521
2522         pgoff_start = folio_pgoff(folio);
2523         pgoff_end = pgoff_start + folio_nr_pages(folio) - 1;
2524         if (!locked) {
2525                 if (i_mmap_trylock_read(mapping))
2526                         goto lookup;
2527
2528                 if (rwc->try_lock) {
2529                         rwc->contended = true;
2530                         return;
2531                 }
2532
2533                 i_mmap_lock_read(mapping);
2534         }
2535 lookup:
2536         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap,
2537                         pgoff_start, pgoff_end) {
2538                 unsigned long address = vma_address(&folio->page, vma);
2539
2540                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2541                 cond_resched();
2542
2543                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2544                         continue;
2545
2546                 if (!rwc->rmap_one(folio, vma, address, rwc->arg))
2547                         goto done;
2548                 if (rwc->done && rwc->done(folio))
2549                         goto done;
2550         }
2551
2552 done:
2553         if (!locked)
2554                 i_mmap_unlock_read(mapping);
2555 }
2556
2557 void rmap_walk(struct folio *folio, struct rmap_walk_control *rwc)
2558 {
2559         if (unlikely(folio_test_ksm(folio)))
2560                 rmap_walk_ksm(folio, rwc);
2561         else if (folio_test_anon(folio))
2562                 rmap_walk_anon(folio, rwc, false);
2563         else
2564                 rmap_walk_file(folio, rwc, false);
2565 }
2566
2567 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
2568 void rmap_walk_locked(struct folio *folio, struct rmap_walk_control *rwc)
2569 {
2570         /* no ksm support for now */
2571         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_ksm(folio), folio);
2572         if (folio_test_anon(folio))
2573                 rmap_walk_anon(folio, rwc, true);
2574         else
2575                 rmap_walk_file(folio, rwc, true);
2576 }
2577
2578 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
2579 /*
2580  * The following two functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
2581  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
2582  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
2583  *
2584  * RMAP_COMPOUND is ignored.
2585  */
2586 void hugepage_add_anon_rmap(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
2587                             unsigned long address, rmap_t flags)
2588 {
2589         VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_anon(folio), folio);
2590
2591         atomic_inc(&folio->_entire_mapcount);
2592         if (flags & RMAP_EXCLUSIVE)
2593                 SetPageAnonExclusive(&folio->page);
2594         VM_WARN_ON_FOLIO(folio_entire_mapcount(folio) > 1 &&
2595                          PageAnonExclusive(&folio->page), folio);
2596 }
2597
2598 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct folio *folio,
2599                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
2600 {
2601         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
2602         /* increment count (starts at -1) */
2603         atomic_set(&folio->_entire_mapcount, 0);
2604         folio_clear_hugetlb_restore_reserve(folio);
2605         __folio_set_anon(folio, vma, address, true);
2606         SetPageAnonExclusive(&folio->page);
2607 }
2608 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */