LoongArch: Refactor cache probe and flush methods
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / migrate.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Memory Migration functionality - linux/mm/migrate.c
4  *
5  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
6  *
7  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
8  * project. The main authors of the migration code are:
9  *
10  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
11  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
12  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
13  * Christoph Lameter
14  */
15
16 #include <linux/migrate.h>
17 #include <linux/export.h>
18 #include <linux/swap.h>
19 #include <linux/swapops.h>
20 #include <linux/pagemap.h>
21 #include <linux/buffer_head.h>
22 #include <linux/mm_inline.h>
23 #include <linux/nsproxy.h>
24 #include <linux/pagevec.h>
25 #include <linux/ksm.h>
26 #include <linux/rmap.h>
27 #include <linux/topology.h>
28 #include <linux/cpu.h>
29 #include <linux/cpuset.h>
30 #include <linux/writeback.h>
31 #include <linux/mempolicy.h>
32 #include <linux/vmalloc.h>
33 #include <linux/security.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/compaction.h>
36 #include <linux/syscalls.h>
37 #include <linux/compat.h>
38 #include <linux/hugetlb.h>
39 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
40 #include <linux/gfp.h>
41 #include <linux/pfn_t.h>
42 #include <linux/memremap.h>
43 #include <linux/userfaultfd_k.h>
44 #include <linux/balloon_compaction.h>
45 #include <linux/page_idle.h>
46 #include <linux/page_owner.h>
47 #include <linux/sched/mm.h>
48 #include <linux/ptrace.h>
49 #include <linux/oom.h>
50 #include <linux/memory.h>
51 #include <linux/random.h>
52 #include <linux/sched/sysctl.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55
56 #include <trace/events/migrate.h>
57
58 #include "internal.h"
59
60 int isolate_movable_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
61 {
62         const struct movable_operations *mops;
63
64         /*
65          * Avoid burning cycles with pages that are yet under __free_pages(),
66          * or just got freed under us.
67          *
68          * In case we 'win' a race for a movable page being freed under us and
69          * raise its refcount preventing __free_pages() from doing its job
70          * the put_page() at the end of this block will take care of
71          * release this page, thus avoiding a nasty leakage.
72          */
73         if (unlikely(!get_page_unless_zero(page)))
74                 goto out;
75
76         /*
77          * Check PageMovable before holding a PG_lock because page's owner
78          * assumes anybody doesn't touch PG_lock of newly allocated page
79          * so unconditionally grabbing the lock ruins page's owner side.
80          */
81         if (unlikely(!__PageMovable(page)))
82                 goto out_putpage;
83         /*
84          * As movable pages are not isolated from LRU lists, concurrent
85          * compaction threads can race against page migration functions
86          * as well as race against the releasing a page.
87          *
88          * In order to avoid having an already isolated movable page
89          * being (wrongly) re-isolated while it is under migration,
90          * or to avoid attempting to isolate pages being released,
91          * lets be sure we have the page lock
92          * before proceeding with the movable page isolation steps.
93          */
94         if (unlikely(!trylock_page(page)))
95                 goto out_putpage;
96
97         if (!PageMovable(page) || PageIsolated(page))
98                 goto out_no_isolated;
99
100         mops = page_movable_ops(page);
101         VM_BUG_ON_PAGE(!mops, page);
102
103         if (!mops->isolate_page(page, mode))
104                 goto out_no_isolated;
105
106         /* Driver shouldn't use PG_isolated bit of page->flags */
107         WARN_ON_ONCE(PageIsolated(page));
108         SetPageIsolated(page);
109         unlock_page(page);
110
111         return 0;
112
113 out_no_isolated:
114         unlock_page(page);
115 out_putpage:
116         put_page(page);
117 out:
118         return -EBUSY;
119 }
120
121 static void putback_movable_page(struct page *page)
122 {
123         const struct movable_operations *mops = page_movable_ops(page);
124
125         mops->putback_page(page);
126         ClearPageIsolated(page);
127 }
128
129 /*
130  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
131  * from where they were once taken off for compaction/migration.
132  *
133  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
134  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
135  * and isolate_hugetlb().
136  */
137 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
138 {
139         struct page *page;
140         struct page *page2;
141
142         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
143                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
144                         putback_active_hugepage(page);
145                         continue;
146                 }
147                 list_del(&page->lru);
148                 /*
149                  * We isolated non-lru movable page so here we can use
150                  * __PageMovable because LRU page's mapping cannot have
151                  * PAGE_MAPPING_MOVABLE.
152                  */
153                 if (unlikely(__PageMovable(page))) {
154                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
155                         lock_page(page);
156                         if (PageMovable(page))
157                                 putback_movable_page(page);
158                         else
159                                 ClearPageIsolated(page);
160                         unlock_page(page);
161                         put_page(page);
162                 } else {
163                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
164                                         page_is_file_lru(page), -thp_nr_pages(page));
165                         putback_lru_page(page);
166                 }
167         }
168 }
169
170 /*
171  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
172  */
173 static bool remove_migration_pte(struct folio *folio,
174                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, void *old)
175 {
176         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, old, vma, addr, PVMW_SYNC | PVMW_MIGRATION);
177
178         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
179                 rmap_t rmap_flags = RMAP_NONE;
180                 pte_t pte;
181                 swp_entry_t entry;
182                 struct page *new;
183                 unsigned long idx = 0;
184
185                 /* pgoff is invalid for ksm pages, but they are never large */
186                 if (folio_test_large(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
187                         idx = linear_page_index(vma, pvmw.address) - pvmw.pgoff;
188                 new = folio_page(folio, idx);
189
190 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
191                 /* PMD-mapped THP migration entry */
192                 if (!pvmw.pte) {
193                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_hugetlb(folio) ||
194                                         !folio_test_pmd_mappable(folio), folio);
195                         remove_migration_pmd(&pvmw, new);
196                         continue;
197                 }
198 #endif
199
200                 folio_get(folio);
201                 pte = pte_mkold(mk_pte(new, READ_ONCE(vma->vm_page_prot)));
202                 if (pte_swp_soft_dirty(*pvmw.pte))
203                         pte = pte_mksoft_dirty(pte);
204
205                 /*
206                  * Recheck VMA as permissions can change since migration started
207                  */
208                 entry = pte_to_swp_entry(*pvmw.pte);
209                 if (is_writable_migration_entry(entry))
210                         pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
211                 else if (pte_swp_uffd_wp(*pvmw.pte))
212                         pte = pte_mkuffd_wp(pte);
213
214                 if (folio_test_anon(folio) && !is_readable_migration_entry(entry))
215                         rmap_flags |= RMAP_EXCLUSIVE;
216
217                 if (unlikely(is_device_private_page(new))) {
218                         if (pte_write(pte))
219                                 entry = make_writable_device_private_entry(
220                                                         page_to_pfn(new));
221                         else
222                                 entry = make_readable_device_private_entry(
223                                                         page_to_pfn(new));
224                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
225                         if (pte_swp_soft_dirty(*pvmw.pte))
226                                 pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
227                         if (pte_swp_uffd_wp(*pvmw.pte))
228                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
229                 }
230
231 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
232                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
233                         unsigned int shift = huge_page_shift(hstate_vma(vma));
234
235                         pte = pte_mkhuge(pte);
236                         pte = arch_make_huge_pte(pte, shift, vma->vm_flags);
237                         if (folio_test_anon(folio))
238                                 hugepage_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address,
239                                                        rmap_flags);
240                         else
241                                 page_dup_file_rmap(new, true);
242                         set_huge_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
243                 } else
244 #endif
245                 {
246                         if (folio_test_anon(folio))
247                                 page_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address,
248                                                    rmap_flags);
249                         else
250                                 page_add_file_rmap(new, vma, false);
251                         set_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
252                 }
253                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
254                         mlock_page_drain_local();
255
256                 trace_remove_migration_pte(pvmw.address, pte_val(pte),
257                                            compound_order(new));
258
259                 /* No need to invalidate - it was non-present before */
260                 update_mmu_cache(vma, pvmw.address, pvmw.pte);
261         }
262
263         return true;
264 }
265
266 /*
267  * Get rid of all migration entries and replace them by
268  * references to the indicated page.
269  */
270 void remove_migration_ptes(struct folio *src, struct folio *dst, bool locked)
271 {
272         struct rmap_walk_control rwc = {
273                 .rmap_one = remove_migration_pte,
274                 .arg = src,
275         };
276
277         if (locked)
278                 rmap_walk_locked(dst, &rwc);
279         else
280                 rmap_walk(dst, &rwc);
281 }
282
283 /*
284  * Something used the pte of a page under migration. We need to
285  * get to the page and wait until migration is finished.
286  * When we return from this function the fault will be retried.
287  */
288 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
289                                 spinlock_t *ptl)
290 {
291         pte_t pte;
292         swp_entry_t entry;
293
294         spin_lock(ptl);
295         pte = *ptep;
296         if (!is_swap_pte(pte))
297                 goto out;
298
299         entry = pte_to_swp_entry(pte);
300         if (!is_migration_entry(entry))
301                 goto out;
302
303         migration_entry_wait_on_locked(entry, ptep, ptl);
304         return;
305 out:
306         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
307 }
308
309 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
310                                 unsigned long address)
311 {
312         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
313         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
314         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
315 }
316
317 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
318 void __migration_entry_wait_huge(pte_t *ptep, spinlock_t *ptl)
319 {
320         pte_t pte;
321
322         spin_lock(ptl);
323         pte = huge_ptep_get(ptep);
324
325         if (unlikely(!is_hugetlb_entry_migration(pte)))
326                 spin_unlock(ptl);
327         else
328                 migration_entry_wait_on_locked(pte_to_swp_entry(pte), NULL, ptl);
329 }
330
331 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte)
332 {
333         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), vma->vm_mm, pte);
334
335         __migration_entry_wait_huge(pte, ptl);
336 }
337 #endif
338
339 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
340 void pmd_migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
341 {
342         spinlock_t *ptl;
343
344         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
345         if (!is_pmd_migration_entry(*pmd))
346                 goto unlock;
347         migration_entry_wait_on_locked(pmd_to_swp_entry(*pmd), NULL, ptl);
348         return;
349 unlock:
350         spin_unlock(ptl);
351 }
352 #endif
353
354 static int folio_expected_refs(struct address_space *mapping,
355                 struct folio *folio)
356 {
357         int refs = 1;
358         if (!mapping)
359                 return refs;
360
361         refs += folio_nr_pages(folio);
362         if (folio_test_private(folio))
363                 refs++;
364
365         return refs;
366 }
367
368 /*
369  * Replace the page in the mapping.
370  *
371  * The number of remaining references must be:
372  * 1 for anonymous pages without a mapping
373  * 2 for pages with a mapping
374  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
375  */
376 int folio_migrate_mapping(struct address_space *mapping,
377                 struct folio *newfolio, struct folio *folio, int extra_count)
378 {
379         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio_index(folio));
380         struct zone *oldzone, *newzone;
381         int dirty;
382         int expected_count = folio_expected_refs(mapping, folio) + extra_count;
383         long nr = folio_nr_pages(folio);
384
385         if (!mapping) {
386                 /* Anonymous page without mapping */
387                 if (folio_ref_count(folio) != expected_count)
388                         return -EAGAIN;
389
390                 /* No turning back from here */
391                 newfolio->index = folio->index;
392                 newfolio->mapping = folio->mapping;
393                 if (folio_test_swapbacked(folio))
394                         __folio_set_swapbacked(newfolio);
395
396                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
397         }
398
399         oldzone = folio_zone(folio);
400         newzone = folio_zone(newfolio);
401
402         xas_lock_irq(&xas);
403         if (!folio_ref_freeze(folio, expected_count)) {
404                 xas_unlock_irq(&xas);
405                 return -EAGAIN;
406         }
407
408         /*
409          * Now we know that no one else is looking at the folio:
410          * no turning back from here.
411          */
412         newfolio->index = folio->index;
413         newfolio->mapping = folio->mapping;
414         folio_ref_add(newfolio, nr); /* add cache reference */
415         if (folio_test_swapbacked(folio)) {
416                 __folio_set_swapbacked(newfolio);
417                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
418                         folio_set_swapcache(newfolio);
419                         newfolio->private = folio_get_private(folio);
420                 }
421         } else {
422                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapcache(folio), folio);
423         }
424
425         /* Move dirty while page refs frozen and newpage not yet exposed */
426         dirty = folio_test_dirty(folio);
427         if (dirty) {
428                 folio_clear_dirty(folio);
429                 folio_set_dirty(newfolio);
430         }
431
432         xas_store(&xas, newfolio);
433
434         /*
435          * Drop cache reference from old page by unfreezing
436          * to one less reference.
437          * We know this isn't the last reference.
438          */
439         folio_ref_unfreeze(folio, expected_count - nr);
440
441         xas_unlock(&xas);
442         /* Leave irq disabled to prevent preemption while updating stats */
443
444         /*
445          * If moved to a different zone then also account
446          * the page for that zone. Other VM counters will be
447          * taken care of when we establish references to the
448          * new page and drop references to the old page.
449          *
450          * Note that anonymous pages are accounted for
451          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_MAPPED if they
452          * are mapped to swap space.
453          */
454         if (newzone != oldzone) {
455                 struct lruvec *old_lruvec, *new_lruvec;
456                 struct mem_cgroup *memcg;
457
458                 memcg = folio_memcg(folio);
459                 old_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, oldzone->zone_pgdat);
460                 new_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, newzone->zone_pgdat);
461
462                 __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_PAGES, -nr);
463                 __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_PAGES, nr);
464                 if (folio_test_swapbacked(folio) && !folio_test_swapcache(folio)) {
465                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SHMEM, -nr);
466                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SHMEM, nr);
467                 }
468 #ifdef CONFIG_SWAP
469                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
470                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SWAPCACHE, -nr);
471                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SWAPCACHE, nr);
472                 }
473 #endif
474                 if (dirty && mapping_can_writeback(mapping)) {
475                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_DIRTY, -nr);
476                         __mod_zone_page_state(oldzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, -nr);
477                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_DIRTY, nr);
478                         __mod_zone_page_state(newzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, nr);
479                 }
480         }
481         local_irq_enable();
482
483         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
484 }
485 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_mapping);
486
487 /*
488  * The expected number of remaining references is the same as that
489  * of folio_migrate_mapping().
490  */
491 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
492                                    struct folio *dst, struct folio *src)
493 {
494         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio_index(src));
495         int expected_count;
496
497         xas_lock_irq(&xas);
498         expected_count = 2 + folio_has_private(src);
499         if (!folio_ref_freeze(src, expected_count)) {
500                 xas_unlock_irq(&xas);
501                 return -EAGAIN;
502         }
503
504         dst->index = src->index;
505         dst->mapping = src->mapping;
506
507         folio_get(dst);
508
509         xas_store(&xas, dst);
510
511         folio_ref_unfreeze(src, expected_count - 1);
512
513         xas_unlock_irq(&xas);
514
515         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
516 }
517
518 /*
519  * Copy the flags and some other ancillary information
520  */
521 void folio_migrate_flags(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
522 {
523         int cpupid;
524
525         if (folio_test_error(folio))
526                 folio_set_error(newfolio);
527         if (folio_test_referenced(folio))
528                 folio_set_referenced(newfolio);
529         if (folio_test_uptodate(folio))
530                 folio_mark_uptodate(newfolio);
531         if (folio_test_clear_active(folio)) {
532                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
533                 folio_set_active(newfolio);
534         } else if (folio_test_clear_unevictable(folio))
535                 folio_set_unevictable(newfolio);
536         if (folio_test_workingset(folio))
537                 folio_set_workingset(newfolio);
538         if (folio_test_checked(folio))
539                 folio_set_checked(newfolio);
540         /*
541          * PG_anon_exclusive (-> PG_mappedtodisk) is always migrated via
542          * migration entries. We can still have PG_anon_exclusive set on an
543          * effectively unmapped and unreferenced first sub-pages of an
544          * anonymous THP: we can simply copy it here via PG_mappedtodisk.
545          */
546         if (folio_test_mappedtodisk(folio))
547                 folio_set_mappedtodisk(newfolio);
548
549         /* Move dirty on pages not done by folio_migrate_mapping() */
550         if (folio_test_dirty(folio))
551                 folio_set_dirty(newfolio);
552
553         if (folio_test_young(folio))
554                 folio_set_young(newfolio);
555         if (folio_test_idle(folio))
556                 folio_set_idle(newfolio);
557
558         /*
559          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
560          * future migrations of this same page.
561          */
562         cpupid = page_cpupid_xchg_last(&folio->page, -1);
563         page_cpupid_xchg_last(&newfolio->page, cpupid);
564
565         folio_migrate_ksm(newfolio, folio);
566         /*
567          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
568          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
569          */
570         if (folio_test_swapcache(folio))
571                 folio_clear_swapcache(folio);
572         folio_clear_private(folio);
573
574         /* page->private contains hugetlb specific flags */
575         if (!folio_test_hugetlb(folio))
576                 folio->private = NULL;
577
578         /*
579          * If any waiters have accumulated on the new page then
580          * wake them up.
581          */
582         if (folio_test_writeback(newfolio))
583                 folio_end_writeback(newfolio);
584
585         /*
586          * PG_readahead shares the same bit with PG_reclaim.  The above
587          * end_page_writeback() may clear PG_readahead mistakenly, so set the
588          * bit after that.
589          */
590         if (folio_test_readahead(folio))
591                 folio_set_readahead(newfolio);
592
593         folio_copy_owner(newfolio, folio);
594
595         if (!folio_test_hugetlb(folio))
596                 mem_cgroup_migrate(folio, newfolio);
597 }
598 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_flags);
599
600 void folio_migrate_copy(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
601 {
602         folio_copy(newfolio, folio);
603         folio_migrate_flags(newfolio, folio);
604 }
605 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_copy);
606
607 /************************************************************
608  *                    Migration functions
609  ***********************************************************/
610
611 /**
612  * migrate_folio() - Simple folio migration.
613  * @mapping: The address_space containing the folio.
614  * @dst: The folio to migrate the data to.
615  * @src: The folio containing the current data.
616  * @mode: How to migrate the page.
617  *
618  * Common logic to directly migrate a single LRU folio suitable for
619  * folios that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
620  *
621  * Folios are locked upon entry and exit.
622  */
623 int migrate_folio(struct address_space *mapping, struct folio *dst,
624                 struct folio *src, enum migrate_mode mode)
625 {
626         int rc;
627
628         BUG_ON(folio_test_writeback(src));      /* Writeback must be complete */
629
630         rc = folio_migrate_mapping(mapping, dst, src, 0);
631
632         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
633                 return rc;
634
635         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
636                 folio_migrate_copy(dst, src);
637         else
638                 folio_migrate_flags(dst, src);
639         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
640 }
641 EXPORT_SYMBOL(migrate_folio);
642
643 #ifdef CONFIG_BLOCK
644 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
645 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
646                                                         enum migrate_mode mode)
647 {
648         struct buffer_head *bh = head;
649
650         /* Simple case, sync compaction */
651         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
652                 do {
653                         lock_buffer(bh);
654                         bh = bh->b_this_page;
655
656                 } while (bh != head);
657
658                 return true;
659         }
660
661         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
662         do {
663                 if (!trylock_buffer(bh)) {
664                         /*
665                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
666                          * async migration. Release the taken locks
667                          */
668                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
669                         bh = head;
670                         while (bh != failed_bh) {
671                                 unlock_buffer(bh);
672                                 bh = bh->b_this_page;
673                         }
674                         return false;
675                 }
676
677                 bh = bh->b_this_page;
678         } while (bh != head);
679         return true;
680 }
681
682 static int __buffer_migrate_folio(struct address_space *mapping,
683                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode,
684                 bool check_refs)
685 {
686         struct buffer_head *bh, *head;
687         int rc;
688         int expected_count;
689
690         head = folio_buffers(src);
691         if (!head)
692                 return migrate_folio(mapping, dst, src, mode);
693
694         /* Check whether page does not have extra refs before we do more work */
695         expected_count = folio_expected_refs(mapping, src);
696         if (folio_ref_count(src) != expected_count)
697                 return -EAGAIN;
698
699         if (!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode))
700                 return -EAGAIN;
701
702         if (check_refs) {
703                 bool busy;
704                 bool invalidated = false;
705
706 recheck_buffers:
707                 busy = false;
708                 spin_lock(&mapping->private_lock);
709                 bh = head;
710                 do {
711                         if (atomic_read(&bh->b_count)) {
712                                 busy = true;
713                                 break;
714                         }
715                         bh = bh->b_this_page;
716                 } while (bh != head);
717                 if (busy) {
718                         if (invalidated) {
719                                 rc = -EAGAIN;
720                                 goto unlock_buffers;
721                         }
722                         spin_unlock(&mapping->private_lock);
723                         invalidate_bh_lrus();
724                         invalidated = true;
725                         goto recheck_buffers;
726                 }
727         }
728
729         rc = folio_migrate_mapping(mapping, dst, src, 0);
730         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
731                 goto unlock_buffers;
732
733         folio_attach_private(dst, folio_detach_private(src));
734
735         bh = head;
736         do {
737                 set_bh_page(bh, &dst->page, bh_offset(bh));
738                 bh = bh->b_this_page;
739         } while (bh != head);
740
741         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
742                 folio_migrate_copy(dst, src);
743         else
744                 folio_migrate_flags(dst, src);
745
746         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
747 unlock_buffers:
748         if (check_refs)
749                 spin_unlock(&mapping->private_lock);
750         bh = head;
751         do {
752                 unlock_buffer(bh);
753                 bh = bh->b_this_page;
754         } while (bh != head);
755
756         return rc;
757 }
758
759 /**
760  * buffer_migrate_folio() - Migration function for folios with buffers.
761  * @mapping: The address space containing @src.
762  * @dst: The folio to migrate to.
763  * @src: The folio to migrate from.
764  * @mode: How to migrate the folio.
765  *
766  * This function can only be used if the underlying filesystem guarantees
767  * that no other references to @src exist. For example attached buffer
768  * heads are accessed only under the folio lock.  If your filesystem cannot
769  * provide this guarantee, buffer_migrate_folio_norefs() may be more
770  * appropriate.
771  *
772  * Return: 0 on success or a negative errno on failure.
773  */
774 int buffer_migrate_folio(struct address_space *mapping,
775                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode)
776 {
777         return __buffer_migrate_folio(mapping, dst, src, mode, false);
778 }
779 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_folio);
780
781 /**
782  * buffer_migrate_folio_norefs() - Migration function for folios with buffers.
783  * @mapping: The address space containing @src.
784  * @dst: The folio to migrate to.
785  * @src: The folio to migrate from.
786  * @mode: How to migrate the folio.
787  *
788  * Like buffer_migrate_folio() except that this variant is more careful
789  * and checks that there are also no buffer head references. This function
790  * is the right one for mappings where buffer heads are directly looked
791  * up and referenced (such as block device mappings).
792  *
793  * Return: 0 on success or a negative errno on failure.
794  */
795 int buffer_migrate_folio_norefs(struct address_space *mapping,
796                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode)
797 {
798         return __buffer_migrate_folio(mapping, dst, src, mode, true);
799 }
800 #endif
801
802 int filemap_migrate_folio(struct address_space *mapping,
803                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode)
804 {
805         int ret;
806
807         ret = folio_migrate_mapping(mapping, dst, src, 0);
808         if (ret != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
809                 return ret;
810
811         if (folio_get_private(src))
812                 folio_attach_private(dst, folio_detach_private(src));
813
814         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
815                 folio_migrate_copy(dst, src);
816         else
817                 folio_migrate_flags(dst, src);
818         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
819 }
820 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_migrate_folio);
821
822 /*
823  * Writeback a folio to clean the dirty state
824  */
825 static int writeout(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
826 {
827         struct writeback_control wbc = {
828                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
829                 .nr_to_write = 1,
830                 .range_start = 0,
831                 .range_end = LLONG_MAX,
832                 .for_reclaim = 1
833         };
834         int rc;
835
836         if (!mapping->a_ops->writepage)
837                 /* No write method for the address space */
838                 return -EINVAL;
839
840         if (!folio_clear_dirty_for_io(folio))
841                 /* Someone else already triggered a write */
842                 return -EAGAIN;
843
844         /*
845          * A dirty folio may imply that the underlying filesystem has
846          * the folio on some queue. So the folio must be clean for
847          * migration. Writeout may mean we lose the lock and the
848          * folio state is no longer what we checked for earlier.
849          * At this point we know that the migration attempt cannot
850          * be successful.
851          */
852         remove_migration_ptes(folio, folio, false);
853
854         rc = mapping->a_ops->writepage(&folio->page, &wbc);
855
856         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
857                 /* unlocked. Relock */
858                 folio_lock(folio);
859
860         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
861 }
862
863 /*
864  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
865  */
866 static int fallback_migrate_folio(struct address_space *mapping,
867                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode)
868 {
869         if (folio_test_dirty(src)) {
870                 /* Only writeback folios in full synchronous migration */
871                 switch (mode) {
872                 case MIGRATE_SYNC:
873                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
874                         break;
875                 default:
876                         return -EBUSY;
877                 }
878                 return writeout(mapping, src);
879         }
880
881         /*
882          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
883          * We must have no buffers or drop them.
884          */
885         if (folio_test_private(src) &&
886             !filemap_release_folio(src, GFP_KERNEL))
887                 return mode == MIGRATE_SYNC ? -EAGAIN : -EBUSY;
888
889         return migrate_folio(mapping, dst, src, mode);
890 }
891
892 /*
893  * Move a page to a newly allocated page
894  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
895  *
896  * The new page will have replaced the old page if this function
897  * is successful.
898  *
899  * Return value:
900  *   < 0 - error code
901  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
902  */
903 static int move_to_new_folio(struct folio *dst, struct folio *src,
904                                 enum migrate_mode mode)
905 {
906         int rc = -EAGAIN;
907         bool is_lru = !__PageMovable(&src->page);
908
909         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(src), src);
910         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(dst), dst);
911
912         if (likely(is_lru)) {
913                 struct address_space *mapping = folio_mapping(src);
914
915                 if (!mapping)
916                         rc = migrate_folio(mapping, dst, src, mode);
917                 else if (mapping->a_ops->migrate_folio)
918                         /*
919                          * Most folios have a mapping and most filesystems
920                          * provide a migrate_folio callback. Anonymous folios
921                          * are part of swap space which also has its own
922                          * migrate_folio callback. This is the most common path
923                          * for page migration.
924                          */
925                         rc = mapping->a_ops->migrate_folio(mapping, dst, src,
926                                                                 mode);
927                 else
928                         rc = fallback_migrate_folio(mapping, dst, src, mode);
929         } else {
930                 const struct movable_operations *mops;
931
932                 /*
933                  * In case of non-lru page, it could be released after
934                  * isolation step. In that case, we shouldn't try migration.
935                  */
936                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_isolated(src), src);
937                 if (!folio_test_movable(src)) {
938                         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
939                         folio_clear_isolated(src);
940                         goto out;
941                 }
942
943                 mops = page_movable_ops(&src->page);
944                 rc = mops->migrate_page(&dst->page, &src->page, mode);
945                 WARN_ON_ONCE(rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS &&
946                                 !folio_test_isolated(src));
947         }
948
949         /*
950          * When successful, old pagecache src->mapping must be cleared before
951          * src is freed; but stats require that PageAnon be left as PageAnon.
952          */
953         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
954                 if (__PageMovable(&src->page)) {
955                         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_isolated(src), src);
956
957                         /*
958                          * We clear PG_movable under page_lock so any compactor
959                          * cannot try to migrate this page.
960                          */
961                         folio_clear_isolated(src);
962                 }
963
964                 /*
965                  * Anonymous and movable src->mapping will be cleared by
966                  * free_pages_prepare so don't reset it here for keeping
967                  * the type to work PageAnon, for example.
968                  */
969                 if (!folio_mapping_flags(src))
970                         src->mapping = NULL;
971
972                 if (likely(!folio_is_zone_device(dst)))
973                         flush_dcache_folio(dst);
974         }
975 out:
976         return rc;
977 }
978
979 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
980                                 int force, enum migrate_mode mode)
981 {
982         struct folio *folio = page_folio(page);
983         struct folio *dst = page_folio(newpage);
984         int rc = -EAGAIN;
985         bool page_was_mapped = false;
986         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
987         bool is_lru = !__PageMovable(page);
988
989         if (!trylock_page(page)) {
990                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
991                         goto out;
992
993                 /*
994                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
995                  * For example, during page readahead pages are added locked
996                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
997                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
998                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
999                  * mpage_readahead). If an allocation happens for the
1000                  * second or third page, the process can end up locking
1001                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
1002                  * trying to be clever about what pages can be locked,
1003                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
1004                  * altogether.
1005                  */
1006                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
1007                         goto out;
1008
1009                 lock_page(page);
1010         }
1011
1012         if (PageWriteback(page)) {
1013                 /*
1014                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
1015                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
1016                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
1017                  * the overhead of stalling is too much
1018                  */
1019                 switch (mode) {
1020                 case MIGRATE_SYNC:
1021                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
1022                         break;
1023                 default:
1024                         rc = -EBUSY;
1025                         goto out_unlock;
1026                 }
1027                 if (!force)
1028                         goto out_unlock;
1029                 wait_on_page_writeback(page);
1030         }
1031
1032         /*
1033          * By try_to_migrate(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
1034          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
1035          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
1036          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
1037          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
1038          * just care Anon page here.
1039          *
1040          * Only page_get_anon_vma() understands the subtleties of
1041          * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
1042          * But if we cannot get anon_vma, then we won't need it anyway,
1043          * because that implies that the anon page is no longer mapped
1044          * (and cannot be remapped so long as we hold the page lock).
1045          */
1046         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page))
1047                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
1048
1049         /*
1050          * Block others from accessing the new page when we get around to
1051          * establishing additional references. We are usually the only one
1052          * holding a reference to newpage at this point. We used to have a BUG
1053          * here if trylock_page(newpage) fails, but would like to allow for
1054          * cases where there might be a race with the previous use of newpage.
1055          * This is much like races on refcount of oldpage: just don't BUG().
1056          */
1057         if (unlikely(!trylock_page(newpage)))
1058                 goto out_unlock;
1059
1060         if (unlikely(!is_lru)) {
1061                 rc = move_to_new_folio(dst, folio, mode);
1062                 goto out_unlock_both;
1063         }
1064
1065         /*
1066          * Corner case handling:
1067          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
1068          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
1069          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
1070          * trigger a BUG.  So handle it here.
1071          * 2. An orphaned page (see truncate_cleanup_page) might have
1072          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
1073          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
1074          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
1075          * free the metadata, so the page can be freed.
1076          */
1077         if (!page->mapping) {
1078                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
1079                 if (page_has_private(page)) {
1080                         try_to_free_buffers(folio);
1081                         goto out_unlock_both;
1082                 }
1083         } else if (page_mapped(page)) {
1084                 /* Establish migration ptes */
1085                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page) && !PageKsm(page) && !anon_vma,
1086                                 page);
1087                 try_to_migrate(folio, 0);
1088                 page_was_mapped = true;
1089         }
1090
1091         if (!page_mapped(page))
1092                 rc = move_to_new_folio(dst, folio, mode);
1093
1094         /*
1095          * When successful, push newpage to LRU immediately: so that if it
1096          * turns out to be an mlocked page, remove_migration_ptes() will
1097          * automatically build up the correct newpage->mlock_count for it.
1098          *
1099          * We would like to do something similar for the old page, when
1100          * unsuccessful, and other cases when a page has been temporarily
1101          * isolated from the unevictable LRU: but this case is the easiest.
1102          */
1103         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1104                 lru_cache_add(newpage);
1105                 if (page_was_mapped)
1106                         lru_add_drain();
1107         }
1108
1109         if (page_was_mapped)
1110                 remove_migration_ptes(folio,
1111                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? dst : folio, false);
1112
1113 out_unlock_both:
1114         unlock_page(newpage);
1115 out_unlock:
1116         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
1117         if (anon_vma)
1118                 put_anon_vma(anon_vma);
1119         unlock_page(page);
1120 out:
1121         /*
1122          * If migration is successful, decrease refcount of the newpage,
1123          * which will not free the page because new page owner increased
1124          * refcounter.
1125          */
1126         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1127                 put_page(newpage);
1128
1129         return rc;
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
1134  * to the newly allocated page in newpage.
1135  */
1136 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
1137                                    free_page_t put_new_page,
1138                                    unsigned long private, struct page *page,
1139                                    int force, enum migrate_mode mode,
1140                                    enum migrate_reason reason,
1141                                    struct list_head *ret)
1142 {
1143         int rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1144         struct page *newpage = NULL;
1145
1146         if (!thp_migration_supported() && PageTransHuge(page))
1147                 return -ENOSYS;
1148
1149         if (page_count(page) == 1) {
1150                 /* Page was freed from under us. So we are done. */
1151                 ClearPageActive(page);
1152                 ClearPageUnevictable(page);
1153                 /* free_pages_prepare() will clear PG_isolated. */
1154                 goto out;
1155         }
1156
1157         newpage = get_new_page(page, private);
1158         if (!newpage)
1159                 return -ENOMEM;
1160
1161         newpage->private = 0;
1162         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
1163         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1164                 set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
1165
1166 out:
1167         if (rc != -EAGAIN) {
1168                 /*
1169                  * A page that has been migrated has all references
1170                  * removed and will be freed. A page that has not been
1171                  * migrated will have kept its references and be restored.
1172                  */
1173                 list_del(&page->lru);
1174         }
1175
1176         /*
1177          * If migration is successful, releases reference grabbed during
1178          * isolation. Otherwise, restore the page to right list unless
1179          * we want to retry.
1180          */
1181         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1182                 /*
1183                  * Compaction can migrate also non-LRU pages which are
1184                  * not accounted to NR_ISOLATED_*. They can be recognized
1185                  * as __PageMovable
1186                  */
1187                 if (likely(!__PageMovable(page)))
1188                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
1189                                         page_is_file_lru(page), -thp_nr_pages(page));
1190
1191                 if (reason != MR_MEMORY_FAILURE)
1192                         /*
1193                          * We release the page in page_handle_poison.
1194                          */
1195                         put_page(page);
1196         } else {
1197                 if (rc != -EAGAIN)
1198                         list_add_tail(&page->lru, ret);
1199
1200                 if (put_new_page)
1201                         put_new_page(newpage, private);
1202                 else
1203                         put_page(newpage);
1204         }
1205
1206         return rc;
1207 }
1208
1209 /*
1210  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1211  *
1212  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1213  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1214  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1215  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1216  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1217  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1218  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1219  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1220  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1221  * hugepage migration fails without data corruption.
1222  *
1223  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1224  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1225  * will wait in the page fault for migration to complete.
1226  */
1227 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1228                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1229                                 struct page *hpage, int force,
1230                                 enum migrate_mode mode, int reason,
1231                                 struct list_head *ret)
1232 {
1233         struct folio *dst, *src = page_folio(hpage);
1234         int rc = -EAGAIN;
1235         int page_was_mapped = 0;
1236         struct page *new_hpage;
1237         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1238         struct address_space *mapping = NULL;
1239
1240         /*
1241          * Migratability of hugepages depends on architectures and their size.
1242          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1243          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1244          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1245          * kicking migration.
1246          */
1247         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1248                 list_move_tail(&hpage->lru, ret);
1249                 return -ENOSYS;
1250         }
1251
1252         if (page_count(hpage) == 1) {
1253                 /* page was freed from under us. So we are done. */
1254                 putback_active_hugepage(hpage);
1255                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1256         }
1257
1258         new_hpage = get_new_page(hpage, private);
1259         if (!new_hpage)
1260                 return -ENOMEM;
1261         dst = page_folio(new_hpage);
1262
1263         if (!trylock_page(hpage)) {
1264                 if (!force)
1265                         goto out;
1266                 switch (mode) {
1267                 case MIGRATE_SYNC:
1268                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
1269                         break;
1270                 default:
1271                         goto out;
1272                 }
1273                 lock_page(hpage);
1274         }
1275
1276         /*
1277          * Check for pages which are in the process of being freed.  Without
1278          * page_mapping() set, hugetlbfs specific move page routine will not
1279          * be called and we could leak usage counts for subpools.
1280          */
1281         if (hugetlb_page_subpool(hpage) && !page_mapping(hpage)) {
1282                 rc = -EBUSY;
1283                 goto out_unlock;
1284         }
1285
1286         if (PageAnon(hpage))
1287                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1288
1289         if (unlikely(!trylock_page(new_hpage)))
1290                 goto put_anon;
1291
1292         if (page_mapped(hpage)) {
1293                 enum ttu_flags ttu = 0;
1294
1295                 if (!PageAnon(hpage)) {
1296                         /*
1297                          * In shared mappings, try_to_unmap could potentially
1298                          * call huge_pmd_unshare.  Because of this, take
1299                          * semaphore in write mode here and set TTU_RMAP_LOCKED
1300                          * to let lower levels know we have taken the lock.
1301                          */
1302                         mapping = hugetlb_page_mapping_lock_write(hpage);
1303                         if (unlikely(!mapping))
1304                                 goto unlock_put_anon;
1305
1306                         ttu = TTU_RMAP_LOCKED;
1307                 }
1308
1309                 try_to_migrate(src, ttu);
1310                 page_was_mapped = 1;
1311
1312                 if (ttu & TTU_RMAP_LOCKED)
1313                         i_mmap_unlock_write(mapping);
1314         }
1315
1316         if (!page_mapped(hpage))
1317                 rc = move_to_new_folio(dst, src, mode);
1318
1319         if (page_was_mapped)
1320                 remove_migration_ptes(src,
1321                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? dst : src, false);
1322
1323 unlock_put_anon:
1324         unlock_page(new_hpage);
1325
1326 put_anon:
1327         if (anon_vma)
1328                 put_anon_vma(anon_vma);
1329
1330         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1331                 move_hugetlb_state(hpage, new_hpage, reason);
1332                 put_new_page = NULL;
1333         }
1334
1335 out_unlock:
1336         unlock_page(hpage);
1337 out:
1338         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1339                 putback_active_hugepage(hpage);
1340         else if (rc != -EAGAIN)
1341                 list_move_tail(&hpage->lru, ret);
1342
1343         /*
1344          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1345          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1346          * isolation.
1347          */
1348         if (put_new_page)
1349                 put_new_page(new_hpage, private);
1350         else
1351                 putback_active_hugepage(new_hpage);
1352
1353         return rc;
1354 }
1355
1356 static inline int try_split_thp(struct page *page, struct page **page2,
1357                                 struct list_head *from)
1358 {
1359         int rc = 0;
1360
1361         lock_page(page);
1362         rc = split_huge_page_to_list(page, from);
1363         unlock_page(page);
1364         if (!rc)
1365                 list_safe_reset_next(page, *page2, lru);
1366
1367         return rc;
1368 }
1369
1370 /*
1371  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1372  *                 supplied as the target for the page migration
1373  *
1374  * @from:               The list of pages to be migrated.
1375  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1376  *                      as the target of the page migration.
1377  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1378  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1379  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1380  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1381  *                      page migration, if any.
1382  * @reason:             The reason for page migration.
1383  * @ret_succeeded:      Set to the number of normal pages migrated successfully if
1384  *                      the caller passes a non-NULL pointer.
1385  *
1386  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1387  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1388  * It is caller's responsibility to call putback_movable_pages() to return pages
1389  * to the LRU or free list only if ret != 0.
1390  *
1391  * Returns the number of {normal page, THP, hugetlb} that were not migrated, or
1392  * an error code. The number of THP splits will be considered as the number of
1393  * non-migrated THP, no matter how many subpages of the THP are migrated successfully.
1394  */
1395 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1396                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1397                 enum migrate_mode mode, int reason, unsigned int *ret_succeeded)
1398 {
1399         int retry = 1;
1400         int thp_retry = 1;
1401         int nr_failed = 0;
1402         int nr_failed_pages = 0;
1403         int nr_succeeded = 0;
1404         int nr_thp_succeeded = 0;
1405         int nr_thp_failed = 0;
1406         int nr_thp_split = 0;
1407         int pass = 0;
1408         bool is_thp = false;
1409         struct page *page;
1410         struct page *page2;
1411         int rc, nr_subpages;
1412         LIST_HEAD(ret_pages);
1413         LIST_HEAD(thp_split_pages);
1414         bool nosplit = (reason == MR_NUMA_MISPLACED);
1415         bool no_subpage_counting = false;
1416
1417         trace_mm_migrate_pages_start(mode, reason);
1418
1419 thp_subpage_migration:
1420         for (pass = 0; pass < 10 && (retry || thp_retry); pass++) {
1421                 retry = 0;
1422                 thp_retry = 0;
1423
1424                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1425 retry:
1426                         /*
1427                          * THP statistics is based on the source huge page.
1428                          * Capture required information that might get lost
1429                          * during migration.
1430                          */
1431                         is_thp = PageTransHuge(page) && !PageHuge(page);
1432                         nr_subpages = compound_nr(page);
1433                         cond_resched();
1434
1435                         if (PageHuge(page))
1436                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1437                                                 put_new_page, private, page,
1438                                                 pass > 2, mode, reason,
1439                                                 &ret_pages);
1440                         else
1441                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1442                                                 private, page, pass > 2, mode,
1443                                                 reason, &ret_pages);
1444                         /*
1445                          * The rules are:
1446                          *      Success: non hugetlb page will be freed, hugetlb
1447                          *               page will be put back
1448                          *      -EAGAIN: stay on the from list
1449                          *      -ENOMEM: stay on the from list
1450                          *      Other errno: put on ret_pages list then splice to
1451                          *                   from list
1452                          */
1453                         switch(rc) {
1454                         /*
1455                          * THP migration might be unsupported or the
1456                          * allocation could've failed so we should
1457                          * retry on the same page with the THP split
1458                          * to base pages.
1459                          *
1460                          * Head page is retried immediately and tail
1461                          * pages are added to the tail of the list so
1462                          * we encounter them after the rest of the list
1463                          * is processed.
1464                          */
1465                         case -ENOSYS:
1466                                 /* THP migration is unsupported */
1467                                 if (is_thp) {
1468                                         nr_thp_failed++;
1469                                         if (!try_split_thp(page, &page2, &thp_split_pages)) {
1470                                                 nr_thp_split++;
1471                                                 goto retry;
1472                                         }
1473                                 /* Hugetlb migration is unsupported */
1474                                 } else if (!no_subpage_counting) {
1475                                         nr_failed++;
1476                                 }
1477
1478                                 nr_failed_pages += nr_subpages;
1479                                 break;
1480                         case -ENOMEM:
1481                                 /*
1482                                  * When memory is low, don't bother to try to migrate
1483                                  * other pages, just exit.
1484                                  * THP NUMA faulting doesn't split THP to retry.
1485                                  */
1486                                 if (is_thp && !nosplit) {
1487                                         nr_thp_failed++;
1488                                         if (!try_split_thp(page, &page2, &thp_split_pages)) {
1489                                                 nr_thp_split++;
1490                                                 goto retry;
1491                                         }
1492                                 } else if (!no_subpage_counting) {
1493                                         nr_failed++;
1494                                 }
1495
1496                                 nr_failed_pages += nr_subpages;
1497                                 /*
1498                                  * There might be some subpages of fail-to-migrate THPs
1499                                  * left in thp_split_pages list. Move them back to migration
1500                                  * list so that they could be put back to the right list by
1501                                  * the caller otherwise the page refcnt will be leaked.
1502                                  */
1503                                 list_splice_init(&thp_split_pages, from);
1504                                 nr_thp_failed += thp_retry;
1505                                 goto out;
1506                         case -EAGAIN:
1507                                 if (is_thp)
1508                                         thp_retry++;
1509                                 else
1510                                         retry++;
1511                                 break;
1512                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1513                                 nr_succeeded += nr_subpages;
1514                                 if (is_thp)
1515                                         nr_thp_succeeded++;
1516                                 break;
1517                         default:
1518                                 /*
1519                                  * Permanent failure (-EBUSY, etc.):
1520                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1521                                  * removed from migration page list and not
1522                                  * retried in the next outer loop.
1523                                  */
1524                                 if (is_thp)
1525                                         nr_thp_failed++;
1526                                 else if (!no_subpage_counting)
1527                                         nr_failed++;
1528
1529                                 nr_failed_pages += nr_subpages;
1530                                 break;
1531                         }
1532                 }
1533         }
1534         nr_failed += retry;
1535         nr_thp_failed += thp_retry;
1536         /*
1537          * Try to migrate subpages of fail-to-migrate THPs, no nr_failed
1538          * counting in this round, since all subpages of a THP is counted
1539          * as 1 failure in the first round.
1540          */
1541         if (!list_empty(&thp_split_pages)) {
1542                 /*
1543                  * Move non-migrated pages (after 10 retries) to ret_pages
1544                  * to avoid migrating them again.
1545                  */
1546                 list_splice_init(from, &ret_pages);
1547                 list_splice_init(&thp_split_pages, from);
1548                 no_subpage_counting = true;
1549                 retry = 1;
1550                 goto thp_subpage_migration;
1551         }
1552
1553         rc = nr_failed + nr_thp_failed;
1554 out:
1555         /*
1556          * Put the permanent failure page back to migration list, they
1557          * will be put back to the right list by the caller.
1558          */
1559         list_splice(&ret_pages, from);
1560
1561         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1562         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed_pages);
1563         count_vm_events(THP_MIGRATION_SUCCESS, nr_thp_succeeded);
1564         count_vm_events(THP_MIGRATION_FAIL, nr_thp_failed);
1565         count_vm_events(THP_MIGRATION_SPLIT, nr_thp_split);
1566         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed_pages, nr_thp_succeeded,
1567                                nr_thp_failed, nr_thp_split, mode, reason);
1568
1569         if (ret_succeeded)
1570                 *ret_succeeded = nr_succeeded;
1571
1572         return rc;
1573 }
1574
1575 struct page *alloc_migration_target(struct page *page, unsigned long private)
1576 {
1577         struct folio *folio = page_folio(page);
1578         struct migration_target_control *mtc;
1579         gfp_t gfp_mask;
1580         unsigned int order = 0;
1581         struct folio *new_folio = NULL;
1582         int nid;
1583         int zidx;
1584
1585         mtc = (struct migration_target_control *)private;
1586         gfp_mask = mtc->gfp_mask;
1587         nid = mtc->nid;
1588         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1589                 nid = folio_nid(folio);
1590
1591         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1592                 struct hstate *h = page_hstate(&folio->page);
1593
1594                 gfp_mask = htlb_modify_alloc_mask(h, gfp_mask);
1595                 return alloc_huge_page_nodemask(h, nid, mtc->nmask, gfp_mask);
1596         }
1597
1598         if (folio_test_large(folio)) {
1599                 /*
1600                  * clear __GFP_RECLAIM to make the migration callback
1601                  * consistent with regular THP allocations.
1602                  */
1603                 gfp_mask &= ~__GFP_RECLAIM;
1604                 gfp_mask |= GFP_TRANSHUGE;
1605                 order = folio_order(folio);
1606         }
1607         zidx = zone_idx(folio_zone(folio));
1608         if (is_highmem_idx(zidx) || zidx == ZONE_MOVABLE)
1609                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1610
1611         new_folio = __folio_alloc(gfp_mask, order, nid, mtc->nmask);
1612
1613         return &new_folio->page;
1614 }
1615
1616 #ifdef CONFIG_NUMA
1617
1618 static int store_status(int __user *status, int start, int value, int nr)
1619 {
1620         while (nr-- > 0) {
1621                 if (put_user(value, status + start))
1622                         return -EFAULT;
1623                 start++;
1624         }
1625
1626         return 0;
1627 }
1628
1629 static int do_move_pages_to_node(struct mm_struct *mm,
1630                 struct list_head *pagelist, int node)
1631 {
1632         int err;
1633         struct migration_target_control mtc = {
1634                 .nid = node,
1635                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE,
1636         };
1637
1638         err = migrate_pages(pagelist, alloc_migration_target, NULL,
1639                 (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL, NULL);
1640         if (err)
1641                 putback_movable_pages(pagelist);
1642         return err;
1643 }
1644
1645 /*
1646  * Resolves the given address to a struct page, isolates it from the LRU and
1647  * puts it to the given pagelist.
1648  * Returns:
1649  *     errno - if the page cannot be found/isolated
1650  *     0 - when it doesn't have to be migrated because it is already on the
1651  *         target node
1652  *     1 - when it has been queued
1653  */
1654 static int add_page_for_migration(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1655                 int node, struct list_head *pagelist, bool migrate_all)
1656 {
1657         struct vm_area_struct *vma;
1658         struct page *page;
1659         int err;
1660
1661         mmap_read_lock(mm);
1662         err = -EFAULT;
1663         vma = vma_lookup(mm, addr);
1664         if (!vma || !vma_migratable(vma))
1665                 goto out;
1666
1667         /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1668         page = follow_page(vma, addr, FOLL_GET | FOLL_DUMP);
1669
1670         err = PTR_ERR(page);
1671         if (IS_ERR(page))
1672                 goto out;
1673
1674         err = -ENOENT;
1675         if (!page || is_zone_device_page(page))
1676                 goto out;
1677
1678         err = 0;
1679         if (page_to_nid(page) == node)
1680                 goto out_putpage;
1681
1682         err = -EACCES;
1683         if (page_mapcount(page) > 1 && !migrate_all)
1684                 goto out_putpage;
1685
1686         if (PageHuge(page)) {
1687                 if (PageHead(page)) {
1688                         err = isolate_hugetlb(page, pagelist);
1689                         if (!err)
1690                                 err = 1;
1691                 }
1692         } else {
1693                 struct page *head;
1694
1695                 head = compound_head(page);
1696                 err = isolate_lru_page(head);
1697                 if (err)
1698                         goto out_putpage;
1699
1700                 err = 1;
1701                 list_add_tail(&head->lru, pagelist);
1702                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1703                         NR_ISOLATED_ANON + page_is_file_lru(head),
1704                         thp_nr_pages(head));
1705         }
1706 out_putpage:
1707         /*
1708          * Either remove the duplicate refcount from
1709          * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1710          * not isolated.
1711          */
1712         put_page(page);
1713 out:
1714         mmap_read_unlock(mm);
1715         return err;
1716 }
1717
1718 static int move_pages_and_store_status(struct mm_struct *mm, int node,
1719                 struct list_head *pagelist, int __user *status,
1720                 int start, int i, unsigned long nr_pages)
1721 {
1722         int err;
1723
1724         if (list_empty(pagelist))
1725                 return 0;
1726
1727         err = do_move_pages_to_node(mm, pagelist, node);
1728         if (err) {
1729                 /*
1730                  * Positive err means the number of failed
1731                  * pages to migrate.  Since we are going to
1732                  * abort and return the number of non-migrated
1733                  * pages, so need to include the rest of the
1734                  * nr_pages that have not been attempted as
1735                  * well.
1736                  */
1737                 if (err > 0)
1738                         err += nr_pages - i - 1;
1739                 return err;
1740         }
1741         return store_status(status, start, node, i - start);
1742 }
1743
1744 /*
1745  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1746  * the corresponding array of status.
1747  */
1748 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1749                          unsigned long nr_pages,
1750                          const void __user * __user *pages,
1751                          const int __user *nodes,
1752                          int __user *status, int flags)
1753 {
1754         int current_node = NUMA_NO_NODE;
1755         LIST_HEAD(pagelist);
1756         int start, i;
1757         int err = 0, err1;
1758
1759         lru_cache_disable();
1760
1761         for (i = start = 0; i < nr_pages; i++) {
1762                 const void __user *p;
1763                 unsigned long addr;
1764                 int node;
1765
1766                 err = -EFAULT;
1767                 if (get_user(p, pages + i))
1768                         goto out_flush;
1769                 if (get_user(node, nodes + i))
1770                         goto out_flush;
1771                 addr = (unsigned long)untagged_addr(p);
1772
1773                 err = -ENODEV;
1774                 if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1775                         goto out_flush;
1776                 if (!node_state(node, N_MEMORY))
1777                         goto out_flush;
1778
1779                 err = -EACCES;
1780                 if (!node_isset(node, task_nodes))
1781                         goto out_flush;
1782
1783                 if (current_node == NUMA_NO_NODE) {
1784                         current_node = node;
1785                         start = i;
1786                 } else if (node != current_node) {
1787                         err = move_pages_and_store_status(mm, current_node,
1788                                         &pagelist, status, start, i, nr_pages);
1789                         if (err)
1790                                 goto out;
1791                         start = i;
1792                         current_node = node;
1793                 }
1794
1795                 /*
1796                  * Errors in the page lookup or isolation are not fatal and we simply
1797                  * report them via status
1798                  */
1799                 err = add_page_for_migration(mm, addr, current_node,
1800                                 &pagelist, flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1801
1802                 if (err > 0) {
1803                         /* The page is successfully queued for migration */
1804                         continue;
1805                 }
1806
1807                 /*
1808                  * The move_pages() man page does not have an -EEXIST choice, so
1809                  * use -EFAULT instead.
1810                  */
1811                 if (err == -EEXIST)
1812                         err = -EFAULT;
1813
1814                 /*
1815                  * If the page is already on the target node (!err), store the
1816                  * node, otherwise, store the err.
1817                  */
1818                 err = store_status(status, i, err ? : current_node, 1);
1819                 if (err)
1820                         goto out_flush;
1821
1822                 err = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
1823                                 status, start, i, nr_pages);
1824                 if (err)
1825                         goto out;
1826                 current_node = NUMA_NO_NODE;
1827         }
1828 out_flush:
1829         /* Make sure we do not overwrite the existing error */
1830         err1 = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
1831                                 status, start, i, nr_pages);
1832         if (err >= 0)
1833                 err = err1;
1834 out:
1835         lru_cache_enable();
1836         return err;
1837 }
1838
1839 /*
1840  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1841  */
1842 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1843                                 const void __user **pages, int *status)
1844 {
1845         unsigned long i;
1846
1847         mmap_read_lock(mm);
1848
1849         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1850                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1851                 struct vm_area_struct *vma;
1852                 struct page *page;
1853                 int err = -EFAULT;
1854
1855                 vma = vma_lookup(mm, addr);
1856                 if (!vma)
1857                         goto set_status;
1858
1859                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1860                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_GET | FOLL_DUMP);
1861
1862                 err = PTR_ERR(page);
1863                 if (IS_ERR(page))
1864                         goto set_status;
1865
1866                 if (page && !is_zone_device_page(page)) {
1867                         err = page_to_nid(page);
1868                         put_page(page);
1869                 } else {
1870                         err = -ENOENT;
1871                 }
1872 set_status:
1873                 *status = err;
1874
1875                 pages++;
1876                 status++;
1877         }
1878
1879         mmap_read_unlock(mm);
1880 }
1881
1882 static int get_compat_pages_array(const void __user *chunk_pages[],
1883                                   const void __user * __user *pages,
1884                                   unsigned long chunk_nr)
1885 {
1886         compat_uptr_t __user *pages32 = (compat_uptr_t __user *)pages;
1887         compat_uptr_t p;
1888         int i;
1889
1890         for (i = 0; i < chunk_nr; i++) {
1891                 if (get_user(p, pages32 + i))
1892                         return -EFAULT;
1893                 chunk_pages[i] = compat_ptr(p);
1894         }
1895
1896         return 0;
1897 }
1898
1899 /*
1900  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1901  * a user array of status.
1902  */
1903 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1904                          const void __user * __user *pages,
1905                          int __user *status)
1906 {
1907 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16UL
1908         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1909         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1910
1911         while (nr_pages) {
1912                 unsigned long chunk_nr = min(nr_pages, DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR);
1913
1914                 if (in_compat_syscall()) {
1915                         if (get_compat_pages_array(chunk_pages, pages,
1916                                                    chunk_nr))
1917                                 break;
1918                 } else {
1919                         if (copy_from_user(chunk_pages, pages,
1920                                       chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1921                                 break;
1922                 }
1923
1924                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1925
1926                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1927                         break;
1928
1929                 pages += chunk_nr;
1930                 status += chunk_nr;
1931                 nr_pages -= chunk_nr;
1932         }
1933         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1934 }
1935
1936 static struct mm_struct *find_mm_struct(pid_t pid, nodemask_t *mem_nodes)
1937 {
1938         struct task_struct *task;
1939         struct mm_struct *mm;
1940
1941         /*
1942          * There is no need to check if current process has the right to modify
1943          * the specified process when they are same.
1944          */
1945         if (!pid) {
1946                 mmget(current->mm);
1947                 *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(current);
1948                 return current->mm;
1949         }
1950
1951         /* Find the mm_struct */
1952         rcu_read_lock();
1953         task = find_task_by_vpid(pid);
1954         if (!task) {
1955                 rcu_read_unlock();
1956                 return ERR_PTR(-ESRCH);
1957         }
1958         get_task_struct(task);
1959
1960         /*
1961          * Check if this process has the right to modify the specified
1962          * process. Use the regular "ptrace_may_access()" checks.
1963          */
1964         if (!ptrace_may_access(task, PTRACE_MODE_READ_REALCREDS)) {
1965                 rcu_read_unlock();
1966                 mm = ERR_PTR(-EPERM);
1967                 goto out;
1968         }
1969         rcu_read_unlock();
1970
1971         mm = ERR_PTR(security_task_movememory(task));
1972         if (IS_ERR(mm))
1973                 goto out;
1974         *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1975         mm = get_task_mm(task);
1976 out:
1977         put_task_struct(task);
1978         if (!mm)
1979                 mm = ERR_PTR(-EINVAL);
1980         return mm;
1981 }
1982
1983 /*
1984  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1985  * process.
1986  */
1987 static int kernel_move_pages(pid_t pid, unsigned long nr_pages,
1988                              const void __user * __user *pages,
1989                              const int __user *nodes,
1990                              int __user *status, int flags)
1991 {
1992         struct mm_struct *mm;
1993         int err;
1994         nodemask_t task_nodes;
1995
1996         /* Check flags */
1997         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1998                 return -EINVAL;
1999
2000         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
2001                 return -EPERM;
2002
2003         mm = find_mm_struct(pid, &task_nodes);
2004         if (IS_ERR(mm))
2005                 return PTR_ERR(mm);
2006
2007         if (nodes)
2008                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
2009                                     nodes, status, flags);
2010         else
2011                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
2012
2013         mmput(mm);
2014         return err;
2015 }
2016
2017 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
2018                 const void __user * __user *, pages,
2019                 const int __user *, nodes,
2020                 int __user *, status, int, flags)
2021 {
2022         return kernel_move_pages(pid, nr_pages, pages, nodes, status, flags);
2023 }
2024
2025 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2026 /*
2027  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
2028  * pages. Currently it only checks the watermarks which is crude.
2029  */
2030 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
2031                                    unsigned long nr_migrate_pages)
2032 {
2033         int z;
2034
2035         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
2036                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
2037
2038                 if (!managed_zone(zone))
2039                         continue;
2040
2041                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
2042                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
2043                                        high_wmark_pages(zone) +
2044                                        nr_migrate_pages,
2045                                        ZONE_MOVABLE, 0))
2046                         continue;
2047                 return true;
2048         }
2049         return false;
2050 }
2051
2052 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
2053                                            unsigned long data)
2054 {
2055         int nid = (int) data;
2056         int order = compound_order(page);
2057         gfp_t gfp = __GFP_THISNODE;
2058         struct folio *new;
2059
2060         if (order > 0)
2061                 gfp |= GFP_TRANSHUGE_LIGHT;
2062         else {
2063                 gfp |= GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY |
2064                         __GFP_NOWARN;
2065                 gfp &= ~__GFP_RECLAIM;
2066         }
2067         new = __folio_alloc_node(gfp, order, nid);
2068
2069         return &new->page;
2070 }
2071
2072 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
2073 {
2074         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2075         int order = compound_order(page);
2076
2077         VM_BUG_ON_PAGE(order && !PageTransHuge(page), page);
2078
2079         /* Do not migrate THP mapped by multiple processes */
2080         if (PageTransHuge(page) && total_mapcount(page) > 1)
2081                 return 0;
2082
2083         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
2084         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, nr_pages)) {
2085                 int z;
2086
2087                 if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING))
2088                         return 0;
2089                 for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
2090                         if (managed_zone(pgdat->node_zones + z))
2091                                 break;
2092                 }
2093                 wakeup_kswapd(pgdat->node_zones + z, 0, order, ZONE_MOVABLE);
2094                 return 0;
2095         }
2096
2097         if (isolate_lru_page(page))
2098                 return 0;
2099
2100         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON + page_is_file_lru(page),
2101                             nr_pages);
2102
2103         /*
2104          * Isolating the page has taken another reference, so the
2105          * caller's reference can be safely dropped without the page
2106          * disappearing underneath us during migration.
2107          */
2108         put_page(page);
2109         return 1;
2110 }
2111
2112 /*
2113  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
2114  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
2115  * the page that will be dropped by this function before returning.
2116  */
2117 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
2118                            int node)
2119 {
2120         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
2121         int isolated;
2122         int nr_remaining;
2123         unsigned int nr_succeeded;
2124         LIST_HEAD(migratepages);
2125         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2126
2127         /*
2128          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
2129          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
2130          */
2131         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_lru(page) &&
2132             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
2133                 goto out;
2134
2135         /*
2136          * Also do not migrate dirty pages as not all filesystems can move
2137          * dirty pages in MIGRATE_ASYNC mode which is a waste of cycles.
2138          */
2139         if (page_is_file_lru(page) && PageDirty(page))
2140                 goto out;
2141
2142         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
2143         if (!isolated)
2144                 goto out;
2145
2146         list_add(&page->lru, &migratepages);
2147         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
2148                                      NULL, node, MIGRATE_ASYNC,
2149                                      MR_NUMA_MISPLACED, &nr_succeeded);
2150         if (nr_remaining) {
2151                 if (!list_empty(&migratepages)) {
2152                         list_del(&page->lru);
2153                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
2154                                         page_is_file_lru(page), -nr_pages);
2155                         putback_lru_page(page);
2156                 }
2157                 isolated = 0;
2158         }
2159         if (nr_succeeded) {
2160                 count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, nr_succeeded);
2161                 if (!node_is_toptier(page_to_nid(page)) && node_is_toptier(node))
2162                         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_SUCCESS,
2163                                             nr_succeeded);
2164         }
2165         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
2166         return isolated;
2167
2168 out:
2169         put_page(page);
2170         return 0;
2171 }
2172 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2173
2174 /*
2175  * node_demotion[] example:
2176  *
2177  * Consider a system with two sockets.  Each socket has
2178  * three classes of memory attached: fast, medium and slow.
2179  * Each memory class is placed in its own NUMA node.  The
2180  * CPUs are placed in the node with the "fast" memory.  The
2181  * 6 NUMA nodes (0-5) might be split among the sockets like
2182  * this:
2183  *
2184  *      Socket A: 0, 1, 2
2185  *      Socket B: 3, 4, 5
2186  *
2187  * When Node 0 fills up, its memory should be migrated to
2188  * Node 1.  When Node 1 fills up, it should be migrated to
2189  * Node 2.  The migration path start on the nodes with the
2190  * processors (since allocations default to this node) and
2191  * fast memory, progress through medium and end with the
2192  * slow memory:
2193  *
2194  *      0 -> 1 -> 2 -> stop
2195  *      3 -> 4 -> 5 -> stop
2196  *
2197  * This is represented in the node_demotion[] like this:
2198  *
2199  *      {  nr=1, nodes[0]=1 }, // Node 0 migrates to 1
2200  *      {  nr=1, nodes[0]=2 }, // Node 1 migrates to 2
2201  *      {  nr=0, nodes[0]=-1 }, // Node 2 does not migrate
2202  *      {  nr=1, nodes[0]=4 }, // Node 3 migrates to 4
2203  *      {  nr=1, nodes[0]=5 }, // Node 4 migrates to 5
2204  *      {  nr=0, nodes[0]=-1 }, // Node 5 does not migrate
2205  *
2206  * Moreover some systems may have multiple slow memory nodes.
2207  * Suppose a system has one socket with 3 memory nodes, node 0
2208  * is fast memory type, and node 1/2 both are slow memory
2209  * type, and the distance between fast memory node and slow
2210  * memory node is same. So the migration path should be:
2211  *
2212  *      0 -> 1/2 -> stop
2213  *
2214  * This is represented in the node_demotion[] like this:
2215  *      { nr=2, {nodes[0]=1, nodes[1]=2} }, // Node 0 migrates to node 1 and node 2
2216  *      { nr=0, nodes[0]=-1, }, // Node 1 dose not migrate
2217  *      { nr=0, nodes[0]=-1, }, // Node 2 does not migrate
2218  */
2219
2220 /*
2221  * Writes to this array occur without locking.  Cycles are
2222  * not allowed: Node X demotes to Y which demotes to X...
2223  *
2224  * If multiple reads are performed, a single rcu_read_lock()
2225  * must be held over all reads to ensure that no cycles are
2226  * observed.
2227  */
2228 #define DEFAULT_DEMOTION_TARGET_NODES 15
2229
2230 #if MAX_NUMNODES < DEFAULT_DEMOTION_TARGET_NODES
2231 #define DEMOTION_TARGET_NODES   (MAX_NUMNODES - 1)
2232 #else
2233 #define DEMOTION_TARGET_NODES   DEFAULT_DEMOTION_TARGET_NODES
2234 #endif
2235
2236 struct demotion_nodes {
2237         unsigned short nr;
2238         short nodes[DEMOTION_TARGET_NODES];
2239 };
2240
2241 static struct demotion_nodes *node_demotion __read_mostly;
2242
2243 /**
2244  * next_demotion_node() - Get the next node in the demotion path
2245  * @node: The starting node to lookup the next node
2246  *
2247  * Return: node id for next memory node in the demotion path hierarchy
2248  * from @node; NUMA_NO_NODE if @node is terminal.  This does not keep
2249  * @node online or guarantee that it *continues* to be the next demotion
2250  * target.
2251  */
2252 int next_demotion_node(int node)
2253 {
2254         struct demotion_nodes *nd;
2255         unsigned short target_nr, index;
2256         int target;
2257
2258         if (!node_demotion)
2259                 return NUMA_NO_NODE;
2260
2261         nd = &node_demotion[node];
2262
2263         /*
2264          * node_demotion[] is updated without excluding this
2265          * function from running.  RCU doesn't provide any
2266          * compiler barriers, so the READ_ONCE() is required
2267          * to avoid compiler reordering or read merging.
2268          *
2269          * Make sure to use RCU over entire code blocks if
2270          * node_demotion[] reads need to be consistent.
2271          */
2272         rcu_read_lock();
2273         target_nr = READ_ONCE(nd->nr);
2274
2275         switch (target_nr) {
2276         case 0:
2277                 target = NUMA_NO_NODE;
2278                 goto out;
2279         case 1:
2280                 index = 0;
2281                 break;
2282         default:
2283                 /*
2284                  * If there are multiple target nodes, just select one
2285                  * target node randomly.
2286                  *
2287                  * In addition, we can also use round-robin to select
2288                  * target node, but we should introduce another variable
2289                  * for node_demotion[] to record last selected target node,
2290                  * that may cause cache ping-pong due to the changing of
2291                  * last target node. Or introducing per-cpu data to avoid
2292                  * caching issue, which seems more complicated. So selecting
2293                  * target node randomly seems better until now.
2294                  */
2295                 index = get_random_int() % target_nr;
2296                 break;
2297         }
2298
2299         target = READ_ONCE(nd->nodes[index]);
2300
2301 out:
2302         rcu_read_unlock();
2303         return target;
2304 }
2305
2306 /* Disable reclaim-based migration. */
2307 static void __disable_all_migrate_targets(void)
2308 {
2309         int node, i;
2310
2311         if (!node_demotion)
2312                 return;
2313
2314         for_each_online_node(node) {
2315                 node_demotion[node].nr = 0;
2316                 for (i = 0; i < DEMOTION_TARGET_NODES; i++)
2317                         node_demotion[node].nodes[i] = NUMA_NO_NODE;
2318         }
2319 }
2320
2321 static void disable_all_migrate_targets(void)
2322 {
2323         __disable_all_migrate_targets();
2324
2325         /*
2326          * Ensure that the "disable" is visible across the system.
2327          * Readers will see either a combination of before+disable
2328          * state or disable+after.  They will never see before and
2329          * after state together.
2330          *
2331          * The before+after state together might have cycles and
2332          * could cause readers to do things like loop until this
2333          * function finishes.  This ensures they can only see a
2334          * single "bad" read and would, for instance, only loop
2335          * once.
2336          */
2337         synchronize_rcu();
2338 }
2339
2340 /*
2341  * Find an automatic demotion target for 'node'.
2342  * Failing here is OK.  It might just indicate
2343  * being at the end of a chain.
2344  */
2345 static int establish_migrate_target(int node, nodemask_t *used,
2346                                     int best_distance)
2347 {
2348         int migration_target, index, val;
2349         struct demotion_nodes *nd;
2350
2351         if (!node_demotion)
2352                 return NUMA_NO_NODE;
2353
2354         nd = &node_demotion[node];
2355
2356         migration_target = find_next_best_node(node, used);
2357         if (migration_target == NUMA_NO_NODE)
2358                 return NUMA_NO_NODE;
2359
2360         /*
2361          * If the node has been set a migration target node before,
2362          * which means it's the best distance between them. Still
2363          * check if this node can be demoted to other target nodes
2364          * if they have a same best distance.
2365          */
2366         if (best_distance != -1) {
2367                 val = node_distance(node, migration_target);
2368                 if (val > best_distance)
2369                         goto out_clear;
2370         }
2371
2372         index = nd->nr;
2373         if (WARN_ONCE(index >= DEMOTION_TARGET_NODES,
2374                       "Exceeds maximum demotion target nodes\n"))
2375                 goto out_clear;
2376
2377         nd->nodes[index] = migration_target;
2378         nd->nr++;
2379
2380         return migration_target;
2381 out_clear:
2382         node_clear(migration_target, *used);
2383         return NUMA_NO_NODE;
2384 }
2385
2386 /*
2387  * When memory fills up on a node, memory contents can be
2388  * automatically migrated to another node instead of
2389  * discarded at reclaim.
2390  *
2391  * Establish a "migration path" which will start at nodes
2392  * with CPUs and will follow the priorities used to build the
2393  * page allocator zonelists.
2394  *
2395  * The difference here is that cycles must be avoided.  If
2396  * node0 migrates to node1, then neither node1, nor anything
2397  * node1 migrates to can migrate to node0. Also one node can
2398  * be migrated to multiple nodes if the target nodes all have
2399  * a same best-distance against the source node.
2400  *
2401  * This function can run simultaneously with readers of
2402  * node_demotion[].  However, it can not run simultaneously
2403  * with itself.  Exclusion is provided by memory hotplug events
2404  * being single-threaded.
2405  */
2406 static void __set_migration_target_nodes(void)
2407 {
2408         nodemask_t next_pass;
2409         nodemask_t this_pass;
2410         nodemask_t used_targets = NODE_MASK_NONE;
2411         int node, best_distance;
2412
2413         /*
2414          * Avoid any oddities like cycles that could occur
2415          * from changes in the topology.  This will leave
2416          * a momentary gap when migration is disabled.
2417          */
2418         disable_all_migrate_targets();
2419
2420         /*
2421          * Allocations go close to CPUs, first.  Assume that
2422          * the migration path starts at the nodes with CPUs.
2423          */
2424         next_pass = node_states[N_CPU];
2425 again:
2426         this_pass = next_pass;
2427         next_pass = NODE_MASK_NONE;
2428         /*
2429          * To avoid cycles in the migration "graph", ensure
2430          * that migration sources are not future targets by
2431          * setting them in 'used_targets'.  Do this only
2432          * once per pass so that multiple source nodes can
2433          * share a target node.
2434          *
2435          * 'used_targets' will become unavailable in future
2436          * passes.  This limits some opportunities for
2437          * multiple source nodes to share a destination.
2438          */
2439         nodes_or(used_targets, used_targets, this_pass);
2440
2441         for_each_node_mask(node, this_pass) {
2442                 best_distance = -1;
2443
2444                 /*
2445                  * Try to set up the migration path for the node, and the target
2446                  * migration nodes can be multiple, so doing a loop to find all
2447                  * the target nodes if they all have a best node distance.
2448                  */
2449                 do {
2450                         int target_node =
2451                                 establish_migrate_target(node, &used_targets,
2452                                                          best_distance);
2453
2454                         if (target_node == NUMA_NO_NODE)
2455                                 break;
2456
2457                         if (best_distance == -1)
2458                                 best_distance = node_distance(node, target_node);
2459
2460                         /*
2461                          * Visit targets from this pass in the next pass.
2462                          * Eventually, every node will have been part of
2463                          * a pass, and will become set in 'used_targets'.
2464                          */
2465                         node_set(target_node, next_pass);
2466                 } while (1);
2467         }
2468         /*
2469          * 'next_pass' contains nodes which became migration
2470          * targets in this pass.  Make additional passes until
2471          * no more migrations targets are available.
2472          */
2473         if (!nodes_empty(next_pass))
2474                 goto again;
2475 }
2476
2477 /*
2478  * For callers that do not hold get_online_mems() already.
2479  */
2480 void set_migration_target_nodes(void)
2481 {
2482         get_online_mems();
2483         __set_migration_target_nodes();
2484         put_online_mems();
2485 }
2486
2487 /*
2488  * This leaves migrate-on-reclaim transiently disabled between
2489  * the MEM_GOING_OFFLINE and MEM_OFFLINE events.  This runs
2490  * whether reclaim-based migration is enabled or not, which
2491  * ensures that the user can turn reclaim-based migration at
2492  * any time without needing to recalculate migration targets.
2493  *
2494  * These callbacks already hold get_online_mems().  That is why
2495  * __set_migration_target_nodes() can be used as opposed to
2496  * set_migration_target_nodes().
2497  */
2498 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2499 static int __meminit migrate_on_reclaim_callback(struct notifier_block *self,
2500                                                  unsigned long action, void *_arg)
2501 {
2502         struct memory_notify *arg = _arg;
2503
2504         /*
2505          * Only update the node migration order when a node is
2506          * changing status, like online->offline.  This avoids
2507          * the overhead of synchronize_rcu() in most cases.
2508          */
2509         if (arg->status_change_nid < 0)
2510                 return notifier_from_errno(0);
2511
2512         switch (action) {
2513         case MEM_GOING_OFFLINE:
2514                 /*
2515                  * Make sure there are not transient states where
2516                  * an offline node is a migration target.  This
2517                  * will leave migration disabled until the offline
2518                  * completes and the MEM_OFFLINE case below runs.
2519                  */
2520                 disable_all_migrate_targets();
2521                 break;
2522         case MEM_OFFLINE:
2523         case MEM_ONLINE:
2524                 /*
2525                  * Recalculate the target nodes once the node
2526                  * reaches its final state (online or offline).
2527                  */
2528                 __set_migration_target_nodes();
2529                 break;
2530         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
2531                 /*
2532                  * MEM_GOING_OFFLINE disabled all the migration
2533                  * targets.  Reenable them.
2534                  */
2535                 __set_migration_target_nodes();
2536                 break;
2537         case MEM_GOING_ONLINE:
2538         case MEM_CANCEL_ONLINE:
2539                 break;
2540         }
2541
2542         return notifier_from_errno(0);
2543 }
2544 #endif
2545
2546 void __init migrate_on_reclaim_init(void)
2547 {
2548         node_demotion = kcalloc(nr_node_ids,
2549                                 sizeof(struct demotion_nodes),
2550                                 GFP_KERNEL);
2551         WARN_ON(!node_demotion);
2552 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2553         hotplug_memory_notifier(migrate_on_reclaim_callback, 100);
2554 #endif
2555         /*
2556          * At this point, all numa nodes with memory/CPus have their state
2557          * properly set, so we can build the demotion order now.
2558          * Let us hold the cpu_hotplug lock just, as we could possibily have
2559          * CPU hotplug events during boot.
2560          */
2561         cpus_read_lock();
2562         set_migration_target_nodes();
2563         cpus_read_unlock();
2564 }
2565
2566 bool numa_demotion_enabled = false;
2567
2568 #ifdef CONFIG_SYSFS
2569 static ssize_t numa_demotion_enabled_show(struct kobject *kobj,
2570                                           struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2571 {
2572         return sysfs_emit(buf, "%s\n",
2573                           numa_demotion_enabled ? "true" : "false");
2574 }
2575
2576 static ssize_t numa_demotion_enabled_store(struct kobject *kobj,
2577                                            struct kobj_attribute *attr,
2578                                            const char *buf, size_t count)
2579 {
2580         ssize_t ret;
2581
2582         ret = kstrtobool(buf, &numa_demotion_enabled);
2583         if (ret)
2584                 return ret;
2585
2586         return count;
2587 }
2588
2589 static struct kobj_attribute numa_demotion_enabled_attr =
2590         __ATTR(demotion_enabled, 0644, numa_demotion_enabled_show,
2591                numa_demotion_enabled_store);
2592
2593 static struct attribute *numa_attrs[] = {
2594         &numa_demotion_enabled_attr.attr,
2595         NULL,
2596 };
2597
2598 static const struct attribute_group numa_attr_group = {
2599         .attrs = numa_attrs,
2600 };
2601
2602 static int __init numa_init_sysfs(void)
2603 {
2604         int err;
2605         struct kobject *numa_kobj;
2606
2607         numa_kobj = kobject_create_and_add("numa", mm_kobj);
2608         if (!numa_kobj) {
2609                 pr_err("failed to create numa kobject\n");
2610                 return -ENOMEM;
2611         }
2612         err = sysfs_create_group(numa_kobj, &numa_attr_group);
2613         if (err) {
2614                 pr_err("failed to register numa group\n");
2615                 goto delete_obj;
2616         }
2617         return 0;
2618
2619 delete_obj:
2620         kobject_put(numa_kobj);
2621         return err;
2622 }
2623 subsys_initcall(numa_init_sysfs);
2624 #endif /* CONFIG_SYSFS */
2625 #endif /* CONFIG_NUMA */