mm/migrate.c

   1 /*
   2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migration.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
   5  *
   6  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
   7  * project. The main authors of the migration code are:
   8  *
   9  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
  10  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
  11  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
  12  * Christoph Lameter
  13  */
  14
  15 #include <linux/migrate.h>
  16 #include <linux/export.h>
  17 #include <linux/swap.h>
  18 #include <linux/swapops.h>
  19 #include <linux/pagemap.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/mm_inline.h>
  22 #include <linux/nsproxy.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/ksm.h>
  25 #include <linux/rmap.h>
  26 #include <linux/topology.h>
  27 #include <linux/cpu.h>
  28 #include <linux/cpuset.h>
  29 #include <linux/writeback.h>
  30 #include <linux/mempolicy.h>
  31 #include <linux/vmalloc.h>
  32 #include <linux/security.h>
  33 #include <linux/memcontrol.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
  37 #include <linux/gfp.h>
  38 #include <linux/balloon_compaction.h>
  39 #include <linux/mmu_notifier.h>
  40
  41 #include <asm/tlbflush.h>
  42
  43 #define CREATE_TRACE_POINTS
  44 #include <trace/events/migrate.h>
  45
  46 #include "internal.h"
  47
  48 /*
  49  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  50  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  51  * undesirable, use migrate_prep_local()
  52  */
  53 int migrate_prep(void)
  54 {
  55         /*
  56          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  57          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  58          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  59          * pages that may be busy.
  60          */
  61         lru_add_drain_all();
  62
  63         return 0;
  64 }
  65
  66 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  67 int migrate_prep_local(void)
  68 {
  69         lru_add_drain();
  70
  71         return 0;
  72 }
  73
  74 /*
  75  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
  76  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
  77  */
  78 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
  79 {
  80         struct page *page;
  81         struct page *page2;
  82
  83         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  84                 list_del(&page->lru);
  85                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  86                                 page_is_file_cache(page));
  87                         putback_lru_page(page);
  88         }
  89 }
  90
  91 /*
  92  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
  93  * from where they were once taken off for compaction/migration.
  94  *
  95  * This function shall be used instead of putback_lru_pages(),
  96  * whenever the isolated pageset has been built by isolate_migratepages_range()
  97  */
  98 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
  99 {
 100         struct page *page;
 101         struct page *page2;
 102
 103         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
 104                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
 105                         putback_active_hugepage(page);
 106                         continue;
 107                 }
 108                 list_del(&page->lru);
 109                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 110                                 page_is_file_cache(page));
 111                 if (unlikely(isolated_balloon_page(page)))
 112                         balloon_page_putback(page);
 113                 else
 114                         putback_lru_page(page);
 115         }
 116 }
 117
 118 /*
 119  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
 120  */
 121 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
 122                                  unsigned long addr, void *old)
 123 {
 124         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 125         swp_entry_t entry;
 126         pmd_t *pmd;
 127         pte_t *ptep, pte;
 128         spinlock_t *ptl;
 129
 130         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 131                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 132                 if (!ptep)
 133                         goto out;
 134                 ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, ptep);
 135         } else {
 136                 pmd = mm_find_pmd(mm, addr);
 137                 if (!pmd)
 138                         goto out;
 139                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
 140                         goto out;
 141
 142                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 143
 144                 /*
 145                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 146                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 147                  */
 148
 149                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 150         }
 151
 152         spin_lock(ptl);
 153         pte = *ptep;
 154         if (!is_swap_pte(pte))
 155                 goto unlock;
 156
 157         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 158
 159         if (!is_migration_entry(entry) ||
 160             migration_entry_to_page(entry) != old)
 161                 goto unlock;
 162
 163         get_page(new);
 164         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 165         if (pte_swp_soft_dirty(*ptep))
 166                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
 167         if (is_write_migration_entry(entry))
 168                 pte = pte_mkwrite(pte);
 169 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 170         if (PageHuge(new)) {
 171                 pte = pte_mkhuge(pte);
 172                 pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, new, 0);
 173         }
 174 #endif
 175         flush_dcache_page(new);
 176         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 177
 178         if (PageHuge(new)) {
 179                 if (PageAnon(new))
 180                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 181                 else
 182                         page_dup_rmap(new);
 183         } else if (PageAnon(new))
 184                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 185         else
 186                 page_add_file_rmap(new);
 187
 188         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 189         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 190 unlock:
 191         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 192 out:
 193         return SWAP_AGAIN;
 194 }
 195
 196 /*
 197  * Get rid of all migration entries and replace them by
 198  * references to the indicated page.
 199  */
 200 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 201 {
 202         struct rmap_walk_control rwc = {
 203                 .rmap_one = remove_migration_pte,
 204                 .arg = old,
 205         };
 206
 207         rmap_walk(new, &rwc);
 208 }
 209
 210 /*
 211  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 212  * get to the page and wait until migration is finished.
 213  * When we return from this function the fault will be retried.
 214  */
 215 static void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
 216                                 spinlock_t *ptl)
 217 {
 218         pte_t pte;
 219         swp_entry_t entry;
 220         struct page *page;
 221
 222         spin_lock(ptl);
 223         pte = *ptep;
 224         if (!is_swap_pte(pte))
 225                 goto out;
 226
 227         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 228         if (!is_migration_entry(entry))
 229                 goto out;
 230
 231         page = migration_entry_to_page(entry);
 232
 233         /*
 234          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 235          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 236          * against a page without get_page().
 237          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 238          * will occur again.
 239          */
 240         if (!get_page_unless_zero(page))
 241                 goto out;
 242         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 243         wait_on_page_locked(page);
 244         put_page(page);
 245         return;
 246 out:
 247         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 248 }
 249
 250 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 251                                 unsigned long address)
 252 {
 253         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 254         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
 255         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
 256 }
 257
 258 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
 259                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
 260 {
 261         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
 262         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
 263 }
 264
 265 #ifdef CONFIG_BLOCK
 266 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 267 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 268                                                         enum migrate_mode mode)
 269 {
 270         struct buffer_head *bh = head;
 271
 272         /* Simple case, sync compaction */
 273         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 274                 do {
 275                         get_bh(bh);
 276                         lock_buffer(bh);
 277                         bh = bh->b_this_page;
 278
 279                 } while (bh != head);
 280
 281                 return true;
 282         }
 283
 284         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 285         do {
 286                 get_bh(bh);
 287                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 288                         /*
 289                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 290                          * async migration. Release the taken locks
 291                          */
 292                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 293                         put_bh(failed_bh);
 294                         bh = head;
 295                         while (bh != failed_bh) {
 296                                 unlock_buffer(bh);
 297                                 put_bh(bh);
 298                                 bh = bh->b_this_page;
 299                         }
 300                         return false;
 301                 }
 302
 303                 bh = bh->b_this_page;
 304         } while (bh != head);
 305         return true;
 306 }
 307 #else
 308 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 309                                                         enum migrate_mode mode)
 310 {
 311         return true;
 312 }
 313 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 314
 315 /*
 316  * Replace the page in the mapping.
 317  *
 318  * The number of remaining references must be:
 319  * 1 for anonymous pages without a mapping
 320  * 2 for pages with a mapping
 321  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 322  */
 323 int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 324                 struct page *newpage, struct page *page,
 325                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode,
 326                 int extra_count)
 327 {
 328         int expected_count = 1 + extra_count;
 329         void **pslot;
 330
 331         if (!mapping) {
 332                 /* Anonymous page without mapping */
 333                 if (page_count(page) != expected_count)
 334                         return -EAGAIN;
 335                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 336         }
 337
 338         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 339
 340         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 341                                         page_index(page));
 342
 343         expected_count += 1 + page_has_private(page);
 344         if (page_count(page) != expected_count ||
 345                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 346                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 347                 return -EAGAIN;
 348         }
 349
 350         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 351                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 352                 return -EAGAIN;
 353         }
 354
 355         /*
 356          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 357          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 358          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 359          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 360          * block waiting on other references to be dropped.
 361          */
 362         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 363                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 364                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 365                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 366                 return -EAGAIN;
 367         }
 368
 369         /*
 370          * Now we know that no one else is looking at the page.
 371          */
 372         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 373         if (PageSwapCache(page)) {
 374                 SetPageSwapCache(newpage);
 375                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 376         }
 377
 378         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 379
 380         /*
 381          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 382          * to one less reference.
 383          * We know this isn't the last reference.
 384          */
 385         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 386
 387         /*
 388          * If moved to a different zone then also account
 389          * the page for that zone. Other VM counters will be
 390          * taken care of when we establish references to the
 391          * new page and drop references to the old page.
 392          *
 393          * Note that anonymous pages are accounted for
 394          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 395          * are mapped to swap space.
 396          */
 397         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 398         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 399         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 400                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 401                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 402         }
 403         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 404
 405         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 406 }
 407
 408 /*
 409  * The expected number of remaining references is the same as that
 410  * of migrate_page_move_mapping().
 411  */
 412 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 413                                    struct page *newpage, struct page *page)
 414 {
 415         int expected_count;
 416         void **pslot;
 417
 418         if (!mapping) {
 419                 if (page_count(page) != 1)
 420                         return -EAGAIN;
 421                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 422         }
 423
 424         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 425
 426         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 427                                         page_index(page));
 428
 429         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 430         if (page_count(page) != expected_count ||
 431                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 432                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 433                 return -EAGAIN;
 434         }
 435
 436         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 437                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 438                 return -EAGAIN;
 439         }
 440
 441         get_page(newpage);
 442
 443         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 444
 445         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 446
 447         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 448         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 449 }
 450
 451 /*
 452  * Gigantic pages are so large that we do not guarantee that page++ pointer
 453  * arithmetic will work across the entire page.  We need something more
 454  * specialized.
 455  */
 456 static void __copy_gigantic_page(struct page *dst, struct page *src,
 457                                 int nr_pages)
 458 {
 459         int i;
 460         struct page *dst_base = dst;
 461         struct page *src_base = src;
 462
 463         for (i = 0; i < nr_pages; ) {
 464                 cond_resched();
 465                 copy_highpage(dst, src);
 466
 467                 i++;
 468                 dst = mem_map_next(dst, dst_base, i);
 469                 src = mem_map_next(src, src_base, i);
 470         }
 471 }
 472
 473 static void copy_huge_page(struct page *dst, struct page *src)
 474 {
 475         int i;
 476         int nr_pages;
 477
 478         if (PageHuge(src)) {
 479                 /* hugetlbfs page */
 480                 struct hstate *h = page_hstate(src);
 481                 nr_pages = pages_per_huge_page(h);
 482
 483                 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
 484                         __copy_gigantic_page(dst, src, nr_pages);
 485                         return;
 486                 }
 487         } else {
 488                 /* thp page */
 489                 BUG_ON(!PageTransHuge(src));
 490                 nr_pages = hpage_nr_pages(src);
 491         }
 492
 493         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 494                 cond_resched();
 495                 copy_highpage(dst + i, src + i);
 496         }
 497 }
 498
 499 /*
 500  * Copy the page to its new location
 501  */
 502 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 503 {
 504         int cpupid;
 505
 506         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
 507                 copy_huge_page(newpage, page);
 508         else
 509                 copy_highpage(newpage, page);
 510
 511         if (PageError(page))
 512                 SetPageError(newpage);
 513         if (PageReferenced(page))
 514                 SetPageReferenced(newpage);
 515         if (PageUptodate(page))
 516                 SetPageUptodate(newpage);
 517         if (TestClearPageActive(page)) {
 518                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 519                 SetPageActive(newpage);
 520         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 521                 SetPageUnevictable(newpage);
 522         if (PageChecked(page))
 523                 SetPageChecked(newpage);
 524         if (PageMappedToDisk(page))
 525                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 526
 527         if (PageDirty(page)) {
 528                 clear_page_dirty_for_io(page);
 529                 /*
 530                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 531                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 532                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 533                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 534                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 535                  */
 536                 if (PageSwapBacked(page))
 537                         SetPageDirty(newpage);
 538                 else
 539                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 540         }
 541
 542         /*
 543          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
 544          * future migrations of this same page.
 545          */
 546         cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, -1);
 547         page_cpupid_xchg_last(newpage, cpupid);
 548
 549         mlock_migrate_page(newpage, page);
 550         ksm_migrate_page(newpage, page);
 551         /*
 552          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
 553          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
 554          */
 555         ClearPageSwapCache(page);
 556         ClearPagePrivate(page);
 557         set_page_private(page, 0);
 558
 559         /*
 560          * If any waiters have accumulated on the new page then
 561          * wake them up.
 562          */
 563         if (PageWriteback(newpage))
 564                 end_page_writeback(newpage);
 565 }
 566
 567 /************************************************************
 568  *                    Migration functions
 569  ***********************************************************/
 570
 571 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 572 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 573                         struct page *newpage, struct page *page)
 574 {
 575         return -EIO;
 576 }
 577 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 578
 579 /*
 580  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 581  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 582  *
 583  * Pages are locked upon entry and exit.
 584  */
 585 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 586                 struct page *newpage, struct page *page,
 587                 enum migrate_mode mode)
 588 {
 589         int rc;
 590
 591         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 592
 593         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode, 0);
 594
 595         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 596                 return rc;
 597
 598         migrate_page_copy(newpage, page);
 599         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 600 }
 601 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 602
 603 #ifdef CONFIG_BLOCK
 604 /*
 605  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 606  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 607  * exist.
 608  */
 609 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 610                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 611 {
 612         struct buffer_head *bh, *head;
 613         int rc;
 614
 615         if (!page_has_buffers(page))
 616                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 617
 618         head = page_buffers(page);
 619
 620         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode, 0);
 621
 622         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 623                 return rc;
 624
 625         /*
 626          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 627          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 628          * need to be locked now
 629          */
 630         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 631                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 632
 633         ClearPagePrivate(page);
 634         set_page_private(newpage, page_private(page));
 635         set_page_private(page, 0);
 636         put_page(page);
 637         get_page(newpage);
 638
 639         bh = head;
 640         do {
 641                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 642                 bh = bh->b_this_page;
 643
 644         } while (bh != head);
 645
 646         SetPagePrivate(newpage);
 647
 648         migrate_page_copy(newpage, page);
 649
 650         bh = head;
 651         do {
 652                 unlock_buffer(bh);
 653                 put_bh(bh);
 654                 bh = bh->b_this_page;
 655
 656         } while (bh != head);
 657
 658         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 659 }
 660 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 661 #endif
 662
 663 /*
 664  * Writeback a page to clean the dirty state
 665  */
 666 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 667 {
 668         struct writeback_control wbc = {
 669                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 670                 .nr_to_write = 1,
 671                 .range_start = 0,
 672                 .range_end = LLONG_MAX,
 673                 .for_reclaim = 1
 674         };
 675         int rc;
 676
 677         if (!mapping->a_ops->writepage)
 678                 /* No write method for the address space */
 679                 return -EINVAL;
 680
 681         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 682                 /* Someone else already triggered a write */
 683                 return -EAGAIN;
 684
 685         /*
 686          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 687          * the page on some queue. So the page must be clean for
 688          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 689          * page state is no longer what we checked for earlier.
 690          * At this point we know that the migration attempt cannot
 691          * be successful.
 692          */
 693         remove_migration_ptes(page, page);
 694
 695         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 696
 697         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 698                 /* unlocked. Relock */
 699                 lock_page(page);
 700
 701         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 702 }
 703
 704 /*
 705  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 706  */
 707 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 708         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 709 {
 710         if (PageDirty(page)) {
 711                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 712                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 713                         return -EBUSY;
 714                 return writeout(mapping, page);
 715         }
 716
 717         /*
 718          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 719          * We must have no buffers or drop them.
 720          */
 721         if (page_has_private(page) &&
 722             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 723                 return -EAGAIN;
 724
 725         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 726 }
 727
 728 /*
 729  * Move a page to a newly allocated page
 730  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 731  *
 732  * The new page will have replaced the old page if this function
 733  * is successful.
 734  *
 735  * Return value:
 736  *   < 0 - error code
 737  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
 738  */
 739 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 740                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
 741 {
 742         struct address_space *mapping;
 743         int rc;
 744
 745         /*
 746          * Block others from accessing the page when we get around to
 747          * establishing additional references. We are the only one
 748          * holding a reference to the new page at this point.
 749          */
 750         if (!trylock_page(newpage))
 751                 BUG();
 752
 753         /* Prepare mapping for the new page.*/
 754         newpage->index = page->index;
 755         newpage->mapping = page->mapping;
 756         if (PageSwapBacked(page))
 757                 SetPageSwapBacked(newpage);
 758
 759         mapping = page_mapping(page);
 760         if (!mapping)
 761                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 762         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 763                 /*
 764                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 765                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 766                  * space which also has its own migratepage callback. This
 767                  * is the most common path for page migration.
 768                  */
 769                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 770                                                 newpage, page, mode);
 771         else
 772                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 773
 774         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 775                 newpage->mapping = NULL;
 776         } else {
 777                 if (remap_swapcache)
 778                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 779                 page->mapping = NULL;
 780         }
 781
 782         unlock_page(newpage);
 783
 784         return rc;
 785 }
 786
 787 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 788                                 int force, enum migrate_mode mode)
 789 {
 790         int rc = -EAGAIN;
 791         int remap_swapcache = 1;
 792         struct mem_cgroup *mem;
 793         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 794
 795         if (!trylock_page(page)) {
 796                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 797                         goto out;
 798
 799                 /*
 800                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 801                  * For example, during page readahead pages are added locked
 802                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 803                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 804                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 805                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 806                  * second or third page, the process can end up locking
 807                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 808                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 809                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 810                  * altogether.
 811                  */
 812                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 813                         goto out;
 814
 815                 lock_page(page);
 816         }
 817
 818         /* charge against new page */
 819         mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
 820
 821         if (PageWriteback(page)) {
 822                 /*
 823                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
 824                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 825                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 826                  * the overhead of stalling is too much
 827                  */
 828                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 829                         rc = -EBUSY;
 830                         goto uncharge;
 831                 }
 832                 if (!force)
 833                         goto uncharge;
 834                 wait_on_page_writeback(page);
 835         }
 836         /*
 837          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 838          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 839          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 840          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 841          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 842          * just care Anon page here.
 843          */
 844         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page)) {
 845                 /*
 846                  * Only page_lock_anon_vma_read() understands the subtleties of
 847                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 848                  */
 849                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 850                 if (anon_vma) {
 851                         /*
 852                          * Anon page
 853                          */
 854                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 855                         /*
 856                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 857                          * swapcache page is safe to use because we don't
 858                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 859                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 860                          * data have been freed, then the anon_vma could
 861                          * already be invalid.
 862                          *
 863                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 864                          * migrated but are not remapped when migration
 865                          * completes
 866                          */
 867                         remap_swapcache = 0;
 868                 } else {
 869                         goto uncharge;
 870                 }
 871         }
 872
 873         if (unlikely(balloon_page_movable(page))) {
 874                 /*
 875                  * A ballooned page does not need any special attention from
 876                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
 877                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
 878                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
 879                  * the page migration right away (proteced by page lock).
 880                  */
 881                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
 882                 goto uncharge;
 883         }
 884
 885         /*
 886          * Corner case handling:
 887          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 888          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 889          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 890          * trigger a BUG.  So handle it here.
 891          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 892          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 893          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 894          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 895          * free the metadata, so the page can be freed.
 896          */
 897         if (!page->mapping) {
 898                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
 899                 if (page_has_private(page)) {
 900                         try_to_free_buffers(page);
 901                         goto uncharge;
 902                 }
 903                 goto skip_unmap;
 904         }
 905
 906         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 907         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 908
 909 skip_unmap:
 910         if (!page_mapped(page))
 911                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
 912
 913         if (rc && remap_swapcache)
 914                 remove_migration_ptes(page, page);
 915
 916         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 917         if (anon_vma)
 918                 put_anon_vma(anon_vma);
 919
 920 uncharge:
 921         mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage,
 922                                  (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ||
 923                                   rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS));
 924         unlock_page(page);
 925 out:
 926         return rc;
 927 }
 928
 929 /*
 930  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 931  * to the newly allocated page in newpage.
 932  */
 933 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 934                         struct page *page, int force, enum migrate_mode mode)
 935 {
 936         int rc = 0;
 937         int *result = NULL;
 938         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 939
 940         if (!newpage)
 941                 return -ENOMEM;
 942
 943         if (page_count(page) == 1) {
 944                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 945                 goto out;
 946         }
 947
 948         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 949                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 950                         goto out;
 951
 952         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
 953
 954         if (unlikely(rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS)) {
 955                 /*
 956                  * A ballooned page has been migrated already.
 957                  * Now, it's the time to wrap-up counters,
 958                  * handle the page back to Buddy and return.
 959                  */
 960                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 961                                     page_is_file_cache(page));
 962                 balloon_page_free(page);
 963                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 964         }
 965 out:
 966         if (rc != -EAGAIN) {
 967                 /*
 968                  * A page that has been migrated has all references
 969                  * removed and will be freed. A page that has not been
 970                  * migrated will have kepts its references and be
 971                  * restored.
 972                  */
 973                 list_del(&page->lru);
 974                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 975                                 page_is_file_cache(page));
 976                 putback_lru_page(page);
 977         }
 978         /*
 979          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 980          * then this will free the page.
 981          */
 982         putback_lru_page(newpage);
 983         if (result) {
 984                 if (rc)
 985                         *result = rc;
 986                 else
 987                         *result = page_to_nid(newpage);
 988         }
 989         return rc;
 990 }
 991
 992 /*
 993  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 994  *
 995  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 996  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 997  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 998  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 999  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1000  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1001  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1002  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1003  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1004  * hugepage migration fails without data corruption.
1005  *
1006  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1007  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1008  * will wait in the page fault for migration to complete.
1009  */
1010 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1011                                 unsigned long private, struct page *hpage,
1012                                 int force, enum migrate_mode mode)
1013 {
1014         int rc = 0;
1015         int *result = NULL;
1016         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
1017         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1018
1019         /*
1020          * Movability of hugepages depends on architectures and hugepage size.
1021          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1022          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1023          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1024          * kicking migration.
1025          */
1026         if (!hugepage_migration_support(page_hstate(hpage)))
1027                 return -ENOSYS;
1028
1029         if (!new_hpage)
1030                 return -ENOMEM;
1031
1032         rc = -EAGAIN;
1033
1034         if (!trylock_page(hpage)) {
1035                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
1036                         goto out;
1037                 lock_page(hpage);
1038         }
1039
1040         if (PageAnon(hpage))
1041                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1042
1043         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
1044
1045         if (!page_mapped(hpage))
1046                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
1047
1048         if (rc)
1049                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
1050
1051         if (anon_vma)
1052                 put_anon_vma(anon_vma);
1053
1054         if (!rc)
1055                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
1056
1057         unlock_page(hpage);
1058 out:
1059         if (rc != -EAGAIN)
1060                 putback_active_hugepage(hpage);
1061         put_page(new_hpage);
1062         if (result) {
1063                 if (rc)
1064                         *result = rc;
1065                 else
1066                         *result = page_to_nid(new_hpage);
1067         }
1068         return rc;
1069 }
1070
1071 /*
1072  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1073  *                 supplied as the target for the page migration
1074  *
1075  * @from:               The list of pages to be migrated.
1076  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1077  *                      as the target of the page migration.
1078  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1079  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1080  *                      page migration, if any.
1081  * @reason:             The reason for page migration.
1082  *
1083  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1084  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1085  * The caller should call putback_lru_pages() to return pages to the LRU
1086  * or free list only if ret != 0.
1087  *
1088  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1089  */
1090 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1091                 unsigned long private, enum migrate_mode mode, int reason)
1092 {
1093         int retry = 1;
1094         int nr_failed = 0;
1095         int nr_succeeded = 0;
1096         int pass = 0;
1097         struct page *page;
1098         struct page *page2;
1099         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1100         int rc;
1101
1102         if (!swapwrite)
1103                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1104
1105         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1106                 retry = 0;
1107
1108                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1109                         cond_resched();
1110
1111                         if (PageHuge(page))
1112                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1113                                                 private, page, pass > 2, mode);
1114                         else
1115                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
1116                                                 page, pass > 2, mode);
1117
1118                         switch(rc) {
1119                         case -ENOMEM:
1120                                 goto out;
1121                         case -EAGAIN:
1122                                 retry++;
1123                                 break;
1124                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1125                                 nr_succeeded++;
1126                                 break;
1127                         default:
1128                                 /* Permanent failure */
1129                                 nr_failed++;
1130                                 break;
1131                         }
1132                 }
1133         }
1134         rc = nr_failed + retry;
1135 out:
1136         if (nr_succeeded)
1137                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1138         if (nr_failed)
1139                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1140         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1141
1142         if (!swapwrite)
1143                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1144
1145         return rc;
1146 }
1147
1148 #ifdef CONFIG_NUMA
1149 /*
1150  * Move a list of individual pages
1151  */
1152 struct page_to_node {
1153         unsigned long addr;
1154         struct page *page;
1155         int node;
1156         int status;
1157 };
1158
1159 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1160                 int **result)
1161 {
1162         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1163
1164         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1165                 pm++;
1166
1167         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1168                 return NULL;
1169
1170         *result = &pm->status;
1171
1172         if (PageHuge(p))
1173                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(p)),
1174                                         pm->node);
1175         else
1176                 return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1177                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1178 }
1179
1180 /*
1181  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1182  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1183  * and the node number must contain a valid target node.
1184  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1185  */
1186 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1187                                       struct page_to_node *pm,
1188                                       int migrate_all)
1189 {
1190         int err;
1191         struct page_to_node *pp;
1192         LIST_HEAD(pagelist);
1193
1194         down_read(&mm->mmap_sem);
1195
1196         /*
1197          * Build a list of pages to migrate
1198          */
1199         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1200                 struct vm_area_struct *vma;
1201                 struct page *page;
1202
1203                 err = -EFAULT;
1204                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1205                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1206                         goto set_status;
1207
1208                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1209
1210                 err = PTR_ERR(page);
1211                 if (IS_ERR(page))
1212                         goto set_status;
1213
1214                 err = -ENOENT;
1215                 if (!page)
1216                         goto set_status;
1217
1218                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1219                 if (PageReserved(page))
1220                         goto put_and_set;
1221
1222                 pp->page = page;
1223                 err = page_to_nid(page);
1224
1225                 if (err == pp->node)
1226                         /*
1227                          * Node already in the right place
1228                          */
1229                         goto put_and_set;
1230
1231                 err = -EACCES;
1232                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1233                                 !migrate_all)
1234                         goto put_and_set;
1235
1236                 if (PageHuge(page)) {
1237                         isolate_huge_page(page, &pagelist);
1238                         goto put_and_set;
1239                 }
1240
1241                 err = isolate_lru_page(page);
1242                 if (!err) {
1243                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1244                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1245                                             page_is_file_cache(page));
1246                 }
1247 put_and_set:
1248                 /*
1249                  * Either remove the duplicate refcount from
1250                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1251                  * not isolated.
1252                  */
1253                 put_page(page);
1254 set_status:
1255                 pp->status = err;
1256         }
1257
1258         err = 0;
1259         if (!list_empty(&pagelist)) {
1260                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1261                                 (unsigned long)pm, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1262                 if (err)
1263                         putback_movable_pages(&pagelist);
1264         }
1265
1266         up_read(&mm->mmap_sem);
1267         return err;
1268 }
1269
1270 /*
1271  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1272  * the corresponding array of status.
1273  */
1274 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1275                          unsigned long nr_pages,
1276                          const void __user * __user *pages,
1277                          const int __user *nodes,
1278                          int __user *status, int flags)
1279 {
1280         struct page_to_node *pm;
1281         unsigned long chunk_nr_pages;
1282         unsigned long chunk_start;
1283         int err;
1284
1285         err = -ENOMEM;
1286         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1287         if (!pm)
1288                 goto out;
1289
1290         migrate_prep();
1291
1292         /*
1293          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1294          * but keep the last one as a marker
1295          */
1296         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1297
1298         for (chunk_start = 0;
1299              chunk_start < nr_pages;
1300              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1301                 int j;
1302
1303                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1304                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1305
1306                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1307                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1308                         const void __user *p;
1309                         int node;
1310
1311                         err = -EFAULT;
1312                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1313                                 goto out_pm;
1314                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1315
1316                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1317                                 goto out_pm;
1318
1319                         err = -ENODEV;
1320                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1321                                 goto out_pm;
1322
1323                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1324                                 goto out_pm;
1325
1326                         err = -EACCES;
1327                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1328                                 goto out_pm;
1329
1330                         pm[j].node = node;
1331                 }
1332
1333                 /* End marker for this chunk */
1334                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1335
1336                 /* Migrate this chunk */
1337                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1338                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1339                 if (err < 0)
1340                         goto out_pm;
1341
1342                 /* Return status information */
1343                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1344                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1345                                 err = -EFAULT;
1346                                 goto out_pm;
1347                         }
1348         }
1349         err = 0;
1350
1351 out_pm:
1352         free_page((unsigned long)pm);
1353 out:
1354         return err;
1355 }
1356
1357 /*
1358  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1359  */
1360 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1361                                 const void __user **pages, int *status)
1362 {
1363         unsigned long i;
1364
1365         down_read(&mm->mmap_sem);
1366
1367         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1368                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1369                 struct vm_area_struct *vma;
1370                 struct page *page;
1371                 int err = -EFAULT;
1372
1373                 vma = find_vma(mm, addr);
1374                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1375                         goto set_status;
1376
1377                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1378
1379                 err = PTR_ERR(page);
1380                 if (IS_ERR(page))
1381                         goto set_status;
1382
1383                 err = -ENOENT;
1384                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1385                 if (!page || PageReserved(page))
1386                         goto set_status;
1387
1388                 err = page_to_nid(page);
1389 set_status:
1390                 *status = err;
1391
1392                 pages++;
1393                 status++;
1394         }
1395
1396         up_read(&mm->mmap_sem);
1397 }
1398
1399 /*
1400  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1401  * a user array of status.
1402  */
1403 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1404                          const void __user * __user *pages,
1405                          int __user *status)
1406 {
1407 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1408         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1409         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1410
1411         while (nr_pages) {
1412                 unsigned long chunk_nr;
1413
1414                 chunk_nr = nr_pages;
1415                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1416                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1417
1418                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1419                         break;
1420
1421                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1422
1423                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1424                         break;
1425
1426                 pages += chunk_nr;
1427                 status += chunk_nr;
1428                 nr_pages -= chunk_nr;
1429         }
1430         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1431 }
1432
1433 /*
1434  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1435  * process.
1436  */
1437 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1438                 const void __user * __user *, pages,
1439                 const int __user *, nodes,
1440                 int __user *, status, int, flags)
1441 {
1442         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1443         struct task_struct *task;
1444         struct mm_struct *mm;
1445         int err;
1446         nodemask_t task_nodes;
1447
1448         /* Check flags */
1449         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1450                 return -EINVAL;
1451
1452         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1453                 return -EPERM;
1454
1455         /* Find the mm_struct */
1456         rcu_read_lock();
1457         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1458         if (!task) {
1459                 rcu_read_unlock();
1460                 return -ESRCH;
1461         }
1462         get_task_struct(task);
1463
1464         /*
1465          * Check if this process has the right to modify the specified
1466          * process. The right exists if the process has administrative
1467          * capabilities, superuser privileges or the same
1468          * userid as the target process.
1469          */
1470         tcred = __task_cred(task);
1471         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1472             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1473             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1474                 rcu_read_unlock();
1475                 err = -EPERM;
1476                 goto out;
1477         }
1478         rcu_read_unlock();
1479
1480         err = security_task_movememory(task);
1481         if (err)
1482                 goto out;
1483
1484         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1485         mm = get_task_mm(task);
1486         put_task_struct(task);
1487
1488         if (!mm)
1489                 return -EINVAL;
1490
1491         if (nodes)
1492                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1493                                     nodes, status, flags);
1494         else
1495                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1496
1497         mmput(mm);
1498         return err;
1499
1500 out:
1501         put_task_struct(task);
1502         return err;
1503 }
1504
1505 /*
1506  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1507  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1508  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1509  */
1510 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1511         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1512 {
1513         struct vm_area_struct *vma;
1514         int err = 0;
1515
1516         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1517                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1518                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1519                         if (err)
1520                                 break;
1521                 }
1522         }
1523         return err;
1524 }
1525
1526 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1527 /*
1528  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1529  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1530  */
1531 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1532                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1533 {
1534         int z;
1535         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1536                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1537
1538                 if (!populated_zone(zone))
1539                         continue;
1540
1541                 if (!zone_reclaimable(zone))
1542                         continue;
1543
1544                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1545                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1546                                        high_wmark_pages(zone) +
1547                                        nr_migrate_pages,
1548                                        0, 0))
1549                         continue;
1550                 return true;
1551         }
1552         return false;
1553 }
1554
1555 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1556                                            unsigned long data,
1557                                            int **result)
1558 {
1559         int nid = (int) data;
1560         struct page *newpage;
1561
1562         newpage = alloc_pages_exact_node(nid,
1563                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE |
1564                                           __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY |
1565                                           __GFP_NOWARN) &
1566                                          ~GFP_IOFS, 0);
1567         if (newpage)
1568                 page_cpupid_xchg_last(newpage, page_cpupid_last(page));
1569
1570         return newpage;
1571 }
1572
1573 /*
1574  * page migration rate limiting control.
1575  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1576  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1577  * If a node is rate-limited then PTE NUMA updates are also rate-limited. However
1578  * as it is faults that reset the window, pte updates will happen unconditionally
1579  * if there has not been a fault since @pteupdate_interval_millisecs after the
1580  * throttle window closed.
1581  */
1582 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1583 static unsigned int pteupdate_interval_millisecs __read_mostly = 1000;
1584 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1585
1586 /* Returns true if NUMA migration is currently rate limited */
1587 bool migrate_ratelimited(int node)
1588 {
1589         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1590
1591         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window +
1592                                 msecs_to_jiffies(pteupdate_interval_millisecs)))
1593                 return false;
1594
1595         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages < ratelimit_pages)
1596                 return false;
1597
1598         return true;
1599 }
1600
1601 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1602 bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat, unsigned long nr_pages)
1603 {
1604         bool rate_limited = false;
1605
1606         /*
1607          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1608          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1609          * all the time is being spent migrating!
1610          */
1611         spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1612         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1613                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1614                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1615                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1616         }
1617         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages)
1618                 rate_limited = true;
1619         else
1620                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1621         spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1622
1623         return rate_limited;
1624 }
1625
1626 int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1627 {
1628         int page_lru;
1629
1630         VM_BUG_ON(compound_order(page) && !PageTransHuge(page));
1631
1632         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1633         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1634                 return 0;
1635
1636         if (isolate_lru_page(page))
1637                 return 0;
1638
1639         /*
1640          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1641          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1642          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1643          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1644          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1645          */
1646         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1647                 putback_lru_page(page);
1648                 return 0;
1649         }
1650
1651         page_lru = page_is_file_cache(page);
1652         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1653                                 hpage_nr_pages(page));
1654
1655         /*
1656          * Isolating the page has taken another reference, so the
1657          * caller's reference can be safely dropped without the page
1658          * disappearing underneath us during migration.
1659          */
1660         put_page(page);
1661         return 1;
1662 }
1663
1664 bool pmd_trans_migrating(pmd_t pmd)
1665 {
1666         struct page *page = pmd_page(pmd);
1667         return PageLocked(page);
1668 }
1669
1670 void wait_migrate_huge_page(struct anon_vma *anon_vma, pmd_t *pmd)
1671 {
1672         struct page *page = pmd_page(*pmd);
1673         wait_on_page_locked(page);
1674 }
1675
1676 /*
1677  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1678  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1679  * the page that will be dropped by this function before returning.
1680  */
1681 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1682                            int node)
1683 {
1684         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1685         int isolated;
1686         int nr_remaining;
1687         LIST_HEAD(migratepages);
1688
1689         /*
1690          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
1691          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
1692          */
1693         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_cache(page) &&
1694             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
1695                 goto out;
1696
1697         /*
1698          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1699          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1700          * all the time is being spent migrating!
1701          */
1702         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1703                 goto out;
1704
1705         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1706         if (!isolated)
1707                 goto out;
1708
1709         list_add(&page->lru, &migratepages);
1710         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
1711                                      node, MIGRATE_ASYNC, MR_NUMA_MISPLACED);
1712         if (nr_remaining) {
1713                 putback_lru_pages(&migratepages);
1714                 isolated = 0;
1715         } else
1716                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1717         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1718         return isolated;
1719
1720 out:
1721         put_page(page);
1722         return 0;
1723 }
1724 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1725
1726 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1727 /*
1728  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1729  * before returning.
1730  */
1731 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1732                                 struct vm_area_struct *vma,
1733                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1734                                 unsigned long address,
1735                                 struct page *page, int node)
1736 {
1737         spinlock_t *ptl;
1738         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1739         int isolated = 0;
1740         struct page *new_page = NULL;
1741         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1742         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1743         unsigned long mmun_start = address & HPAGE_PMD_MASK;
1744         unsigned long mmun_end = mmun_start + HPAGE_PMD_SIZE;
1745         pmd_t orig_entry;
1746
1747         /*
1748          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1749          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1750          * all the time is being spent migrating!
1751          */
1752         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1753                 goto out_dropref;
1754
1755         new_page = alloc_pages_node(node,
1756                 (GFP_TRANSHUGE | GFP_THISNODE) & ~__GFP_WAIT, HPAGE_PMD_ORDER);
1757         if (!new_page)
1758                 goto out_fail;
1759
1760         page_cpupid_xchg_last(new_page, page_cpupid_last(page));
1761
1762         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1763         if (!isolated) {
1764                 put_page(new_page);
1765                 goto out_fail;
1766         }
1767
1768         if (mm_tlb_flush_pending(mm))
1769                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1770
1771         /* Prepare a page as a migration target */
1772         __set_page_locked(new_page);
1773         SetPageSwapBacked(new_page);
1774
1775         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1776         new_page->mapping = page->mapping;
1777         new_page->index = page->index;
1778         migrate_page_copy(new_page, page);
1779         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1780
1781         /* Recheck the target PMD */
1782         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1783         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1784         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry) || page_count(page) != 2)) {
1785 fail_putback:
1786                 spin_unlock(ptl);
1787                 mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1788
1789                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1790                 if (TestClearPageActive(new_page))
1791                         SetPageActive(page);
1792                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1793                         SetPageUnevictable(page);
1794                 mlock_migrate_page(page, new_page);
1795
1796                 unlock_page(new_page);
1797                 put_page(new_page);             /* Free it */
1798
1799                 /* Retake the callers reference and putback on LRU */
1800                 get_page(page);
1801                 putback_lru_page(page);
1802                 mod_zone_page_state(page_zone(page),
1803                          NR_ISOLATED_ANON + page_lru, -HPAGE_PMD_NR);
1804
1805                 goto out_unlock;
1806         }
1807
1808         /*
1809          * Traditional migration needs to prepare the memcg charge
1810          * transaction early to prevent the old page from being
1811          * uncharged when installing migration entries.  Here we can
1812          * save the potential rollback and start the charge transfer
1813          * only when migration is already known to end successfully.
1814          */
1815         mem_cgroup_prepare_migration(page, new_page, &memcg);
1816
1817         orig_entry = *pmd;
1818         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1819         entry = pmd_mkhuge(entry);
1820         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1821
1822         /*
1823          * Clear the old entry under pagetable lock and establish the new PTE.
1824          * Any parallel GUP will either observe the old page blocking on the
1825          * page lock, block on the page table lock or observe the new page.
1826          * The SetPageUptodate on the new page and page_add_new_anon_rmap
1827          * guarantee the copy is visible before the pagetable update.
1828          */
1829         flush_cache_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1830         page_add_new_anon_rmap(new_page, vma, mmun_start);
1831         pmdp_clear_flush(vma, mmun_start, pmd);
1832         set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1833         flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1834         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1835
1836         if (page_count(page) != 2) {
1837                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, orig_entry);
1838                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1839                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1840                 page_remove_rmap(new_page);
1841                 goto fail_putback;
1842         }
1843
1844         page_remove_rmap(page);
1845
1846         /*
1847          * Finish the charge transaction under the page table lock to
1848          * prevent split_huge_page() from dividing up the charge
1849          * before it's fully transferred to the new page.
1850          */
1851         mem_cgroup_end_migration(memcg, page, new_page, true);
1852         spin_unlock(ptl);
1853         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1854
1855         unlock_page(new_page);
1856         unlock_page(page);
1857         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1858         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1859
1860         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1861         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1862
1863         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1864                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1865                         -HPAGE_PMD_NR);
1866         return isolated;
1867
1868 out_fail:
1869         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1870 out_dropref:
1871         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1872         if (pmd_same(*pmd, entry)) {
1873                 entry = pmd_mknonnuma(entry);
1874                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1875                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1876         }
1877         spin_unlock(ptl);
1878
1879 out_unlock:
1880         unlock_page(page);
1881         put_page(page);
1882         return 0;
1883 }
1884 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1885
1886 #endif /* CONFIG_NUMA */