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