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
  39 #include <asm/tlbflush.h>
  40
  41 #include "internal.h"
  42
  43 /*
  44  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  45  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  46  * undesirable, use migrate_prep_local()
  47  */
  48 int migrate_prep(void)
  49 {
  50         /*
  51          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  52          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  53          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  54          * pages that may be busy.
  55          */
  56         lru_add_drain_all();
  57
  58         return 0;
  59 }
  60
  61 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  62 int migrate_prep_local(void)
  63 {
  64         lru_add_drain();
  65
  66         return 0;
  67 }
  68
  69 /*
  70  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
  71  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
  72  */
  73 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
  74 {
  75         struct page *page;
  76         struct page *page2;
  77
  78         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  79                 list_del(&page->lru);
  80                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  81                                 page_is_file_cache(page));
  82                 putback_lru_page(page);
  83         }
  84 }
  85
  86 /*
  87  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
  88  */
  89 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
  90                                  unsigned long addr, void *old)
  91 {
  92         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  93         swp_entry_t entry;
  94         pgd_t *pgd;
  95         pud_t *pud;
  96         pmd_t *pmd;
  97         pte_t *ptep, pte;
  98         spinlock_t *ptl;
  99
 100         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 101                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 102                 if (!ptep)
 103                         goto out;
 104                 ptl = &mm->page_table_lock;
 105         } else {
 106                 pgd = pgd_offset(mm, addr);
 107                 if (!pgd_present(*pgd))
 108                         goto out;
 109
 110                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 111                 if (!pud_present(*pud))
 112                         goto out;
 113
 114                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 115                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
 116                         goto out;
 117                 if (!pmd_present(*pmd))
 118                         goto out;
 119
 120                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 121
 122                 /*
 123                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 124                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 125                  */
 126
 127                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 128         }
 129
 130         spin_lock(ptl);
 131         pte = *ptep;
 132         if (!is_swap_pte(pte))
 133                 goto unlock;
 134
 135         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 136
 137         if (!is_migration_entry(entry) ||
 138             migration_entry_to_page(entry) != old)
 139                 goto unlock;
 140
 141         get_page(new);
 142         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 143         if (is_write_migration_entry(entry))
 144                 pte = pte_mkwrite(pte);
 145 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 146         if (PageHuge(new))
 147                 pte = pte_mkhuge(pte);
 148 #endif
 149         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 150         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 151
 152         if (PageHuge(new)) {
 153                 if (PageAnon(new))
 154                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 155                 else
 156                         page_dup_rmap(new);
 157         } else if (PageAnon(new))
 158                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 159         else
 160                 page_add_file_rmap(new);
 161
 162         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 163         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 164 unlock:
 165         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 166 out:
 167         return SWAP_AGAIN;
 168 }
 169
 170 /*
 171  * Get rid of all migration entries and replace them by
 172  * references to the indicated page.
 173  */
 174 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 175 {
 176         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 177 }
 178
 179 /*
 180  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 181  * get to the page and wait until migration is finished.
 182  * When we return from this function the fault will be retried.
 183  */
 184 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 185                                 unsigned long address)
 186 {
 187         pte_t *ptep, pte;
 188         spinlock_t *ptl;
 189         swp_entry_t entry;
 190         struct page *page;
 191
 192         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 193         pte = *ptep;
 194         if (!is_swap_pte(pte))
 195                 goto out;
 196
 197         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 198         if (!is_migration_entry(entry))
 199                 goto out;
 200
 201         page = migration_entry_to_page(entry);
 202
 203         /*
 204          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 205          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 206          * against a page without get_page().
 207          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 208          * will occur again.
 209          */
 210         if (!get_page_unless_zero(page))
 211                 goto out;
 212         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 213         wait_on_page_locked(page);
 214         put_page(page);
 215         return;
 216 out:
 217         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 218 }
 219
 220 #ifdef CONFIG_BLOCK
 221 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 222 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 223                                                         enum migrate_mode mode)
 224 {
 225         struct buffer_head *bh = head;
 226
 227         /* Simple case, sync compaction */
 228         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 229                 do {
 230                         get_bh(bh);
 231                         lock_buffer(bh);
 232                         bh = bh->b_this_page;
 233
 234                 } while (bh != head);
 235
 236                 return true;
 237         }
 238
 239         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 240         do {
 241                 get_bh(bh);
 242                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 243                         /*
 244                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 245                          * async migration. Release the taken locks
 246                          */
 247                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 248                         put_bh(failed_bh);
 249                         bh = head;
 250                         while (bh != failed_bh) {
 251                                 unlock_buffer(bh);
 252                                 put_bh(bh);
 253                                 bh = bh->b_this_page;
 254                         }
 255                         return false;
 256                 }
 257
 258                 bh = bh->b_this_page;
 259         } while (bh != head);
 260         return true;
 261 }
 262 #else
 263 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 264                                                         enum migrate_mode mode)
 265 {
 266         return true;
 267 }
 268 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 269
 270 /*
 271  * Replace the page in the mapping.
 272  *
 273  * The number of remaining references must be:
 274  * 1 for anonymous pages without a mapping
 275  * 2 for pages with a mapping
 276  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 277  */
 278 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 279                 struct page *newpage, struct page *page,
 280                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode)
 281 {
 282         int expected_count;
 283         void **pslot;
 284
 285         if (!mapping) {
 286                 /* Anonymous page without mapping */
 287                 if (page_count(page) != 1)
 288                         return -EAGAIN;
 289                 return 0;
 290         }
 291
 292         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 293
 294         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 295                                         page_index(page));
 296
 297         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 298         if (page_count(page) != expected_count ||
 299                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 300                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 301                 return -EAGAIN;
 302         }
 303
 304         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 305                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 306                 return -EAGAIN;
 307         }
 308
 309         /*
 310          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 311          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 312          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 313          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 314          * block waiting on other references to be dropped.
 315          */
 316         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 317                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 318                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 319                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 320                 return -EAGAIN;
 321         }
 322
 323         /*
 324          * Now we know that no one else is looking at the page.
 325          */
 326         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 327         if (PageSwapCache(page)) {
 328                 SetPageSwapCache(newpage);
 329                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 330         }
 331
 332         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 333
 334         /*
 335          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 336          * to one less reference.
 337          * We know this isn't the last reference.
 338          */
 339         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 340
 341         /*
 342          * If moved to a different zone then also account
 343          * the page for that zone. Other VM counters will be
 344          * taken care of when we establish references to the
 345          * new page and drop references to the old page.
 346          *
 347          * Note that anonymous pages are accounted for
 348          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 349          * are mapped to swap space.
 350          */
 351         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 352         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 353         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 354                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 355                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 356         }
 357         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 358
 359         return 0;
 360 }
 361
 362 /*
 363  * The expected number of remaining references is the same as that
 364  * of migrate_page_move_mapping().
 365  */
 366 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 367                                    struct page *newpage, struct page *page)
 368 {
 369         int expected_count;
 370         void **pslot;
 371
 372         if (!mapping) {
 373                 if (page_count(page) != 1)
 374                         return -EAGAIN;
 375                 return 0;
 376         }
 377
 378         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 379
 380         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 381                                         page_index(page));
 382
 383         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 384         if (page_count(page) != expected_count ||
 385                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 386                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 387                 return -EAGAIN;
 388         }
 389
 390         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 391                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 392                 return -EAGAIN;
 393         }
 394
 395         get_page(newpage);
 396
 397         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 398
 399         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 400
 401         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 402         return 0;
 403 }
 404
 405 /*
 406  * Copy the page to its new location
 407  */
 408 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 409 {
 410         if (PageHuge(page))
 411                 copy_huge_page(newpage, page);
 412         else
 413                 copy_highpage(newpage, page);
 414
 415         if (PageError(page))
 416                 SetPageError(newpage);
 417         if (PageReferenced(page))
 418                 SetPageReferenced(newpage);
 419         if (PageUptodate(page))
 420                 SetPageUptodate(newpage);
 421         if (TestClearPageActive(page)) {
 422                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 423                 SetPageActive(newpage);
 424         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 425                 SetPageUnevictable(newpage);
 426         if (PageChecked(page))
 427                 SetPageChecked(newpage);
 428         if (PageMappedToDisk(page))
 429                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 430
 431         if (PageDirty(page)) {
 432                 clear_page_dirty_for_io(page);
 433                 /*
 434                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 435                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 436                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 437                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 438                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 439                  */
 440                 if (PageSwapBacked(page))
 441                         SetPageDirty(newpage);
 442                 else
 443                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 444         }
 445
 446         mlock_migrate_page(newpage, page);
 447         ksm_migrate_page(newpage, page);
 448
 449         ClearPageSwapCache(page);
 450         ClearPagePrivate(page);
 451         set_page_private(page, 0);
 452
 453         /*
 454          * If any waiters have accumulated on the new page then
 455          * wake them up.
 456          */
 457         if (PageWriteback(newpage))
 458                 end_page_writeback(newpage);
 459 }
 460
 461 /************************************************************
 462  *                    Migration functions
 463  ***********************************************************/
 464
 465 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 466 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 467                         struct page *newpage, struct page *page)
 468 {
 469         return -EIO;
 470 }
 471 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 472
 473 /*
 474  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 475  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 476  *
 477  * Pages are locked upon entry and exit.
 478  */
 479 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 480                 struct page *newpage, struct page *page,
 481                 enum migrate_mode mode)
 482 {
 483         int rc;
 484
 485         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 486
 487         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode);
 488
 489         if (rc)
 490                 return rc;
 491
 492         migrate_page_copy(newpage, page);
 493         return 0;
 494 }
 495 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 496
 497 #ifdef CONFIG_BLOCK
 498 /*
 499  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 500  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 501  * exist.
 502  */
 503 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 504                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 505 {
 506         struct buffer_head *bh, *head;
 507         int rc;
 508
 509         if (!page_has_buffers(page))
 510                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 511
 512         head = page_buffers(page);
 513
 514         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode);
 515
 516         if (rc)
 517                 return rc;
 518
 519         /*
 520          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 521          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 522          * need to be locked now
 523          */
 524         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 525                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 526
 527         ClearPagePrivate(page);
 528         set_page_private(newpage, page_private(page));
 529         set_page_private(page, 0);
 530         put_page(page);
 531         get_page(newpage);
 532
 533         bh = head;
 534         do {
 535                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 536                 bh = bh->b_this_page;
 537
 538         } while (bh != head);
 539
 540         SetPagePrivate(newpage);
 541
 542         migrate_page_copy(newpage, page);
 543
 544         bh = head;
 545         do {
 546                 unlock_buffer(bh);
 547                 put_bh(bh);
 548                 bh = bh->b_this_page;
 549
 550         } while (bh != head);
 551
 552         return 0;
 553 }
 554 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 555 #endif
 556
 557 /*
 558  * Writeback a page to clean the dirty state
 559  */
 560 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 561 {
 562         struct writeback_control wbc = {
 563                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 564                 .nr_to_write = 1,
 565                 .range_start = 0,
 566                 .range_end = LLONG_MAX,
 567                 .for_reclaim = 1
 568         };
 569         int rc;
 570
 571         if (!mapping->a_ops->writepage)
 572                 /* No write method for the address space */
 573                 return -EINVAL;
 574
 575         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 576                 /* Someone else already triggered a write */
 577                 return -EAGAIN;
 578
 579         /*
 580          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 581          * the page on some queue. So the page must be clean for
 582          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 583          * page state is no longer what we checked for earlier.
 584          * At this point we know that the migration attempt cannot
 585          * be successful.
 586          */
 587         remove_migration_ptes(page, page);
 588
 589         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 590
 591         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 592                 /* unlocked. Relock */
 593                 lock_page(page);
 594
 595         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 596 }
 597
 598 /*
 599  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 600  */
 601 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 602         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 603 {
 604         if (PageDirty(page)) {
 605                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 606                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 607                         return -EBUSY;
 608                 return writeout(mapping, page);
 609         }
 610
 611         /*
 612          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 613          * We must have no buffers or drop them.
 614          */
 615         if (page_has_private(page) &&
 616             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 617                 return -EAGAIN;
 618
 619         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 620 }
 621
 622 /*
 623  * Move a page to a newly allocated page
 624  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 625  *
 626  * The new page will have replaced the old page if this function
 627  * is successful.
 628  *
 629  * Return value:
 630  *   < 0 - error code
 631  *  == 0 - success
 632  */
 633 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 634                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
 635 {
 636         struct address_space *mapping;
 637         int rc;
 638
 639         /*
 640          * Block others from accessing the page when we get around to
 641          * establishing additional references. We are the only one
 642          * holding a reference to the new page at this point.
 643          */
 644         if (!trylock_page(newpage))
 645                 BUG();
 646
 647         /* Prepare mapping for the new page.*/
 648         newpage->index = page->index;
 649         newpage->mapping = page->mapping;
 650         if (PageSwapBacked(page))
 651                 SetPageSwapBacked(newpage);
 652
 653         mapping = page_mapping(page);
 654         if (!mapping)
 655                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 656         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 657                 /*
 658                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 659                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 660                  * space which also has its own migratepage callback. This
 661                  * is the most common path for page migration.
 662                  */
 663                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 664                                                 newpage, page, mode);
 665         else
 666                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 667
 668         if (rc) {
 669                 newpage->mapping = NULL;
 670         } else {
 671                 if (remap_swapcache)
 672                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 673                 page->mapping = NULL;
 674         }
 675
 676         unlock_page(newpage);
 677
 678         return rc;
 679 }
 680
 681 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 682                         int force, bool offlining, enum migrate_mode mode)
 683 {
 684         int rc = -EAGAIN;
 685         int remap_swapcache = 1;
 686         struct mem_cgroup *mem;
 687         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 688
 689         if (!trylock_page(page)) {
 690                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 691                         goto out;
 692
 693                 /*
 694                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 695                  * For example, during page readahead pages are added locked
 696                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 697                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 698                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 699                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 700                  * second or third page, the process can end up locking
 701                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 702                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 703                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 704                  * altogether.
 705                  */
 706                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 707                         goto out;
 708
 709                 lock_page(page);
 710         }
 711
 712         /*
 713          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 714          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 715          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 716          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 717          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 718          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 719          * serializes that).
 720          */
 721         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 722                 rc = -EBUSY;
 723                 goto unlock;
 724         }
 725
 726         /* charge against new page */
 727         mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
 728
 729         if (PageWriteback(page)) {
 730                 /*
 731                  * Only in the case of a full syncronous migration is it
 732                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 733                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 734                  * the overhead of stalling is too much
 735                  */
 736                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 737                         rc = -EBUSY;
 738                         goto uncharge;
 739                 }
 740                 if (!force)
 741                         goto uncharge;
 742                 wait_on_page_writeback(page);
 743         }
 744         /*
 745          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 746          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 747          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 748          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 749          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 750          * just care Anon page here.
 751          */
 752         if (PageAnon(page)) {
 753                 /*
 754                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
 755                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 756                  */
 757                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 758                 if (anon_vma) {
 759                         /*
 760                          * Anon page
 761                          */
 762                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 763                         /*
 764                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 765                          * swapcache page is safe to use because we don't
 766                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 767                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 768                          * data have been freed, then the anon_vma could
 769                          * already be invalid.
 770                          *
 771                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 772                          * migrated but are not remapped when migration
 773                          * completes
 774                          */
 775                         remap_swapcache = 0;
 776                 } else {
 777                         goto uncharge;
 778                 }
 779         }
 780
 781         /*
 782          * Corner case handling:
 783          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 784          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 785          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 786          * trigger a BUG.  So handle it here.
 787          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 788          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 789          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 790          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 791          * free the metadata, so the page can be freed.
 792          */
 793         if (!page->mapping) {
 794                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
 795                 if (page_has_private(page)) {
 796                         try_to_free_buffers(page);
 797                         goto uncharge;
 798                 }
 799                 goto skip_unmap;
 800         }
 801
 802         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 803         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 804
 805 skip_unmap:
 806         if (!page_mapped(page))
 807                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
 808
 809         if (rc && remap_swapcache)
 810                 remove_migration_ptes(page, page);
 811
 812         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 813         if (anon_vma)
 814                 put_anon_vma(anon_vma);
 815
 816 uncharge:
 817         mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage, rc == 0);
 818 unlock:
 819         unlock_page(page);
 820 out:
 821         return rc;
 822 }
 823
 824 /*
 825  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 826  * to the newly allocated page in newpage.
 827  */
 828 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 829                         struct page *page, int force, bool offlining,
 830                         enum migrate_mode mode)
 831 {
 832         int rc = 0;
 833         int *result = NULL;
 834         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 835
 836         if (!newpage)
 837                 return -ENOMEM;
 838
 839         if (page_count(page) == 1) {
 840                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 841                 goto out;
 842         }
 843
 844         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 845                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 846                         goto out;
 847
 848         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, offlining, mode);
 849 out:
 850         if (rc != -EAGAIN) {
 851                 /*
 852                  * A page that has been migrated has all references
 853                  * removed and will be freed. A page that has not been
 854                  * migrated will have kepts its references and be
 855                  * restored.
 856                  */
 857                 list_del(&page->lru);
 858                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 859                                 page_is_file_cache(page));
 860                 putback_lru_page(page);
 861         }
 862         /*
 863          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 864          * then this will free the page.
 865          */
 866         putback_lru_page(newpage);
 867         if (result) {
 868                 if (rc)
 869                         *result = rc;
 870                 else
 871                         *result = page_to_nid(newpage);
 872         }
 873         return rc;
 874 }
 875
 876 /*
 877  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 878  *
 879  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 880  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 881  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 882  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 883  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 884  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 885  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 886  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 887  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 888  * hugepage migration fails without data corruption.
 889  *
 890  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 891  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 892  * will wait in the page fault for migration to complete.
 893  */
 894 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 895                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 896                                 int force, bool offlining,
 897                                 enum migrate_mode mode)
 898 {
 899         int rc = 0;
 900         int *result = NULL;
 901         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 902         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 903
 904         if (!new_hpage)
 905                 return -ENOMEM;
 906
 907         rc = -EAGAIN;
 908
 909         if (!trylock_page(hpage)) {
 910                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
 911                         goto out;
 912                 lock_page(hpage);
 913         }
 914
 915         if (PageAnon(hpage))
 916                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
 917
 918         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 919
 920         if (!page_mapped(hpage))
 921                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
 922
 923         if (rc)
 924                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 925
 926         if (anon_vma)
 927                 put_anon_vma(anon_vma);
 928
 929         if (!rc)
 930                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
 931
 932         unlock_page(hpage);
 933 out:
 934         put_page(new_hpage);
 935         if (result) {
 936                 if (rc)
 937                         *result = rc;
 938                 else
 939                         *result = page_to_nid(new_hpage);
 940         }
 941         return rc;
 942 }
 943
 944 /*
 945  * migrate_pages
 946  *
 947  * The function takes one list of pages to migrate and a function
 948  * that determines from the page to be migrated and the private data
 949  * the target of the move and allocates the page.
 950  *
 951  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 952  * are movable anymore because to has become empty
 953  * or no retryable pages exist anymore.
 954  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
 955  * or free list only if ret != 0.
 956  *
 957  * Return: Number of pages not migrated or error code.
 958  */
 959 int migrate_pages(struct list_head *from,
 960                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
 961                 enum migrate_mode mode)
 962 {
 963         int retry = 1;
 964         int nr_failed = 0;
 965         int pass = 0;
 966         struct page *page;
 967         struct page *page2;
 968         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
 969         int rc;
 970
 971         if (!swapwrite)
 972                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
 973
 974         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 975                 retry = 0;
 976
 977                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 978                         cond_resched();
 979
 980                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
 981                                                 page, pass > 2, offlining,
 982                                                 mode);
 983
 984                         switch(rc) {
 985                         case -ENOMEM:
 986                                 goto out;
 987                         case -EAGAIN:
 988                                 retry++;
 989                                 break;
 990                         case 0:
 991                                 break;
 992                         default:
 993                                 /* Permanent failure */
 994                                 nr_failed++;
 995                                 break;
 996                         }
 997                 }
 998         }
 999         rc = 0;
1000 out:
1001         if (!swapwrite)
1002                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1003
1004         if (rc)
1005                 return rc;
1006
1007         return nr_failed + retry;
1008 }
1009
1010 int migrate_huge_page(struct page *hpage, new_page_t get_new_page,
1011                       unsigned long private, bool offlining,
1012                       enum migrate_mode mode)
1013 {
1014         int pass, rc;
1015
1016         for (pass = 0; pass < 10; pass++) {
1017                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1018                                               private, hpage, pass > 2, offlining,
1019                                               mode);
1020                 switch (rc) {
1021                 case -ENOMEM:
1022                         goto out;
1023                 case -EAGAIN:
1024                         /* try again */
1025                         cond_resched();
1026                         break;
1027                 case 0:
1028                         goto out;
1029                 default:
1030                         rc = -EIO;
1031                         goto out;
1032                 }
1033         }
1034 out:
1035         return rc;
1036 }
1037
1038 #ifdef CONFIG_NUMA
1039 /*
1040  * Move a list of individual pages
1041  */
1042 struct page_to_node {
1043         unsigned long addr;
1044         struct page *page;
1045         int node;
1046         int status;
1047 };
1048
1049 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1050                 int **result)
1051 {
1052         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1053
1054         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1055                 pm++;
1056
1057         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1058                 return NULL;
1059
1060         *result = &pm->status;
1061
1062         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1063                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1064 }
1065
1066 /*
1067  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1068  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1069  * and the node number must contain a valid target node.
1070  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1071  */
1072 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1073                                       struct page_to_node *pm,
1074                                       int migrate_all)
1075 {
1076         int err;
1077         struct page_to_node *pp;
1078         LIST_HEAD(pagelist);
1079
1080         down_read(&mm->mmap_sem);
1081
1082         /*
1083          * Build a list of pages to migrate
1084          */
1085         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1086                 struct vm_area_struct *vma;
1087                 struct page *page;
1088
1089                 err = -EFAULT;
1090                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1091                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1092                         goto set_status;
1093
1094                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1095
1096                 err = PTR_ERR(page);
1097                 if (IS_ERR(page))
1098                         goto set_status;
1099
1100                 err = -ENOENT;
1101                 if (!page)
1102                         goto set_status;
1103
1104                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1105                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1106                         goto put_and_set;
1107
1108                 pp->page = page;
1109                 err = page_to_nid(page);
1110
1111                 if (err == pp->node)
1112                         /*
1113                          * Node already in the right place
1114                          */
1115                         goto put_and_set;
1116
1117                 err = -EACCES;
1118                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1119                                 !migrate_all)
1120                         goto put_and_set;
1121
1122                 err = isolate_lru_page(page);
1123                 if (!err) {
1124                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1125                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1126                                             page_is_file_cache(page));
1127                 }
1128 put_and_set:
1129                 /*
1130                  * Either remove the duplicate refcount from
1131                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1132                  * not isolated.
1133                  */
1134                 put_page(page);
1135 set_status:
1136                 pp->status = err;
1137         }
1138
1139         err = 0;
1140         if (!list_empty(&pagelist)) {
1141                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1142                                 (unsigned long)pm, 0, MIGRATE_SYNC);
1143                 if (err)
1144                         putback_lru_pages(&pagelist);
1145         }
1146
1147         up_read(&mm->mmap_sem);
1148         return err;
1149 }
1150
1151 /*
1152  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1153  * the corresponding array of status.
1154  */
1155 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1156                          unsigned long nr_pages,
1157                          const void __user * __user *pages,
1158                          const int __user *nodes,
1159                          int __user *status, int flags)
1160 {
1161         struct page_to_node *pm;
1162         unsigned long chunk_nr_pages;
1163         unsigned long chunk_start;
1164         int err;
1165
1166         err = -ENOMEM;
1167         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1168         if (!pm)
1169                 goto out;
1170
1171         migrate_prep();
1172
1173         /*
1174          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1175          * but keep the last one as a marker
1176          */
1177         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1178
1179         for (chunk_start = 0;
1180              chunk_start < nr_pages;
1181              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1182                 int j;
1183
1184                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1185                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1186
1187                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1188                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1189                         const void __user *p;
1190                         int node;
1191
1192                         err = -EFAULT;
1193                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1194                                 goto out_pm;
1195                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1196
1197                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1198                                 goto out_pm;
1199
1200                         err = -ENODEV;
1201                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1202                                 goto out_pm;
1203
1204                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1205                                 goto out_pm;
1206
1207                         err = -EACCES;
1208                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1209                                 goto out_pm;
1210
1211                         pm[j].node = node;
1212                 }
1213
1214                 /* End marker for this chunk */
1215                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1216
1217                 /* Migrate this chunk */
1218                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1219                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1220                 if (err < 0)
1221                         goto out_pm;
1222
1223                 /* Return status information */
1224                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1225                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1226                                 err = -EFAULT;
1227                                 goto out_pm;
1228                         }
1229         }
1230         err = 0;
1231
1232 out_pm:
1233         free_page((unsigned long)pm);
1234 out:
1235         return err;
1236 }
1237
1238 /*
1239  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1240  */
1241 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1242                                 const void __user **pages, int *status)
1243 {
1244         unsigned long i;
1245
1246         down_read(&mm->mmap_sem);
1247
1248         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1249                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1250                 struct vm_area_struct *vma;
1251                 struct page *page;
1252                 int err = -EFAULT;
1253
1254                 vma = find_vma(mm, addr);
1255                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1256                         goto set_status;
1257
1258                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1259
1260                 err = PTR_ERR(page);
1261                 if (IS_ERR(page))
1262                         goto set_status;
1263
1264                 err = -ENOENT;
1265                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1266                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1267                         goto set_status;
1268
1269                 err = page_to_nid(page);
1270 set_status:
1271                 *status = err;
1272
1273                 pages++;
1274                 status++;
1275         }
1276
1277         up_read(&mm->mmap_sem);
1278 }
1279
1280 /*
1281  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1282  * a user array of status.
1283  */
1284 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1285                          const void __user * __user *pages,
1286                          int __user *status)
1287 {
1288 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1289         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1290         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1291
1292         while (nr_pages) {
1293                 unsigned long chunk_nr;
1294
1295                 chunk_nr = nr_pages;
1296                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1297                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1298
1299                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1300                         break;
1301
1302                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1303
1304                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1305                         break;
1306
1307                 pages += chunk_nr;
1308                 status += chunk_nr;
1309                 nr_pages -= chunk_nr;
1310         }
1311         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1312 }
1313
1314 /*
1315  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1316  * process.
1317  */
1318 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1319                 const void __user * __user *, pages,
1320                 const int __user *, nodes,
1321                 int __user *, status, int, flags)
1322 {
1323         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1324         struct task_struct *task;
1325         struct mm_struct *mm;
1326         int err;
1327         nodemask_t task_nodes;
1328
1329         /* Check flags */
1330         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1331                 return -EINVAL;
1332
1333         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1334                 return -EPERM;
1335
1336         /* Find the mm_struct */
1337         rcu_read_lock();
1338         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1339         if (!task) {
1340                 rcu_read_unlock();
1341                 return -ESRCH;
1342         }
1343         get_task_struct(task);
1344
1345         /*
1346          * Check if this process has the right to modify the specified
1347          * process. The right exists if the process has administrative
1348          * capabilities, superuser privileges or the same
1349          * userid as the target process.
1350          */
1351         tcred = __task_cred(task);
1352         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1353             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1354             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1355                 rcu_read_unlock();
1356                 err = -EPERM;
1357                 goto out;
1358         }
1359         rcu_read_unlock();
1360
1361         err = security_task_movememory(task);
1362         if (err)
1363                 goto out;
1364
1365         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1366         mm = get_task_mm(task);
1367         put_task_struct(task);
1368
1369         if (!mm)
1370                 return -EINVAL;
1371
1372         if (nodes)
1373                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1374                                     nodes, status, flags);
1375         else
1376                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1377
1378         mmput(mm);
1379         return err;
1380
1381 out:
1382         put_task_struct(task);
1383         return err;
1384 }
1385
1386 /*
1387  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1388  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1389  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1390  */
1391 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1392         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1393 {
1394         struct vm_area_struct *vma;
1395         int err = 0;
1396
1397         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1398                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1399                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1400                         if (err)
1401                                 break;
1402                 }
1403         }
1404         return err;
1405 }
1406 #endif