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