mm/migrate.c

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