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/gfp.h>
  37
  38 #include <asm/tlbflush.h>
  39
  40 #include "internal.h"
  41
  42 /*
  43  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  44  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  45  * undesirable, use migrate_prep_local()
  46  */
  47 int migrate_prep(void)
  48 {
  49         /*
  50          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  51          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  52          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  53          * pages that may be busy.
  54          */
  55         lru_add_drain_all();
  56
  57         return 0;
  58 }
  59
  60 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  61 int migrate_prep_local(void)
  62 {
  63         lru_add_drain();
  64
  65         return 0;
  66 }
  67
  68 /*
  69  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
  70  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
  71  */
  72 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
  73 {
  74         struct page *page;
  75         struct page *page2;
  76
  77         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  78                 list_del(&page->lru);
  79                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  80                                 page_is_file_cache(page));
  81                 putback_lru_page(page);
  82         }
  83 }
  84
  85 /*
  86  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
  87  */
  88 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
  89                                  unsigned long addr, void *old)
  90 {
  91         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  92         swp_entry_t entry;
  93         pgd_t *pgd;
  94         pud_t *pud;
  95         pmd_t *pmd;
  96         pte_t *ptep, pte;
  97         spinlock_t *ptl;
  98
  99         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 100                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 101                 if (!ptep)
 102                         goto out;
 103                 ptl = &mm->page_table_lock;
 104         } else {
 105                 pgd = pgd_offset(mm, addr);
 106                 if (!pgd_present(*pgd))
 107                         goto out;
 108
 109                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 110                 if (!pud_present(*pud))
 111                         goto out;
 112
 113                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 114                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
 115                         goto out;
 116                 if (!pmd_present(*pmd))
 117                         goto out;
 118
 119                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 120
 121                 /*
 122                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 123                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 124                  */
 125
 126                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 127         }
 128
 129         spin_lock(ptl);
 130         pte = *ptep;
 131         if (!is_swap_pte(pte))
 132                 goto unlock;
 133
 134         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 135
 136         if (!is_migration_entry(entry) ||
 137             migration_entry_to_page(entry) != old)
 138                 goto unlock;
 139
 140         get_page(new);
 141         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 142         if (is_write_migration_entry(entry))
 143                 pte = pte_mkwrite(pte);
 144 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 145         if (PageHuge(new))
 146                 pte = pte_mkhuge(pte);
 147 #endif
 148         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 149         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 150
 151         if (PageHuge(new)) {
 152                 if (PageAnon(new))
 153                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 154                 else
 155                         page_dup_rmap(new);
 156         } else if (PageAnon(new))
 157                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 158         else
 159                 page_add_file_rmap(new);
 160
 161         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 162         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 163 unlock:
 164         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 165 out:
 166         return SWAP_AGAIN;
 167 }
 168
 169 /*
 170  * Get rid of all migration entries and replace them by
 171  * references to the indicated page.
 172  */
 173 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 174 {
 175         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 176 }
 177
 178 /*
 179  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 180  * get to the page and wait until migration is finished.
 181  * When we return from this function the fault will be retried.
 182  */
 183 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 184                                 unsigned long address)
 185 {
 186         pte_t *ptep, pte;
 187         spinlock_t *ptl;
 188         swp_entry_t entry;
 189         struct page *page;
 190
 191         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 192         pte = *ptep;
 193         if (!is_swap_pte(pte))
 194                 goto out;
 195
 196         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 197         if (!is_migration_entry(entry))
 198                 goto out;
 199
 200         page = migration_entry_to_page(entry);
 201
 202         /*
 203          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 204          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 205          * against a page without get_page().
 206          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 207          * will occur again.
 208          */
 209         if (!get_page_unless_zero(page))
 210                 goto out;
 211         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 212         wait_on_page_locked(page);
 213         put_page(page);
 214         return;
 215 out:
 216         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 217 }
 218
 219 #ifdef CONFIG_BLOCK
 220 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 221 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 222                                                         enum migrate_mode mode)
 223 {
 224         struct buffer_head *bh = head;
 225
 226         /* Simple case, sync compaction */
 227         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 228                 do {
 229                         get_bh(bh);
 230                         lock_buffer(bh);
 231                         bh = bh->b_this_page;
 232
 233                 } while (bh != head);
 234
 235                 return true;
 236         }
 237
 238         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 239         do {
 240                 get_bh(bh);
 241                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 242                         /*
 243                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 244                          * async migration. Release the taken locks
 245                          */
 246                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 247                         put_bh(failed_bh);
 248                         bh = head;
 249                         while (bh != failed_bh) {
 250                                 unlock_buffer(bh);
 251                                 put_bh(bh);
 252                                 bh = bh->b_this_page;
 253                         }
 254                         return false;
 255                 }
 256
 257                 bh = bh->b_this_page;
 258         } while (bh != head);
 259         return true;
 260 }
 261 #else
 262 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 263                                                         enum migrate_mode mode)
 264 {
 265         return true;
 266 }
 267 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 268
 269 /*
 270  * Replace the page in the mapping.
 271  *
 272  * The number of remaining references must be:
 273  * 1 for anonymous pages without a mapping
 274  * 2 for pages with a mapping
 275  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 276  */
 277 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 278                 struct page *newpage, struct page *page,
 279                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode)
 280 {
 281         int expected_count;
 282         void **pslot;
 283
 284         if (!mapping) {
 285                 /* Anonymous page without mapping */
 286                 if (page_count(page) != 1)
 287                         return -EAGAIN;
 288                 return 0;
 289         }
 290
 291         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 292
 293         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 294                                         page_index(page));
 295
 296         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 297         if (page_count(page) != expected_count ||
 298                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 299                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 300                 return -EAGAIN;
 301         }
 302
 303         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 304                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 305                 return -EAGAIN;
 306         }
 307
 308         /*
 309          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 310          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 311          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 312          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 313          * block waiting on other references to be dropped.
 314          */
 315         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 316                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 317                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 318                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 319                 return -EAGAIN;
 320         }
 321
 322         /*
 323          * Now we know that no one else is looking at the page.
 324          */
 325         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 326         if (PageSwapCache(page)) {
 327                 SetPageSwapCache(newpage);
 328                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 329         }
 330
 331         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 332
 333         /*
 334          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 335          * to one less reference.
 336          * We know this isn't the last reference.
 337          */
 338         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 339
 340         /*
 341          * If moved to a different zone then also account
 342          * the page for that zone. Other VM counters will be
 343          * taken care of when we establish references to the
 344          * new page and drop references to the old page.
 345          *
 346          * Note that anonymous pages are accounted for
 347          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 348          * are mapped to swap space.
 349          */
 350         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 351         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 352         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 353                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 354                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 355         }
 356         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 357
 358         return 0;
 359 }
 360
 361 /*
 362  * The expected number of remaining references is the same as that
 363  * of migrate_page_move_mapping().
 364  */
 365 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 366                                    struct page *newpage, struct page *page)
 367 {
 368         int expected_count;
 369         void **pslot;
 370
 371         if (!mapping) {
 372                 if (page_count(page) != 1)
 373                         return -EAGAIN;
 374                 return 0;
 375         }
 376
 377         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 378
 379         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 380                                         page_index(page));
 381
 382         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 383         if (page_count(page) != expected_count ||
 384                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 385                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 386                 return -EAGAIN;
 387         }
 388
 389         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 390                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 391                 return -EAGAIN;
 392         }
 393
 394         get_page(newpage);
 395
 396         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 397
 398         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 399
 400         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 401         return 0;
 402 }
 403
 404 /*
 405  * Copy the page to its new location
 406  */
 407 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 408 {
 409         if (PageHuge(page))
 410                 copy_huge_page(newpage, page);
 411         else
 412                 copy_highpage(newpage, page);
 413
 414         if (PageError(page))
 415                 SetPageError(newpage);
 416         if (PageReferenced(page))
 417                 SetPageReferenced(newpage);
 418         if (PageUptodate(page))
 419                 SetPageUptodate(newpage);
 420         if (TestClearPageActive(page)) {
 421                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 422                 SetPageActive(newpage);
 423         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 424                 SetPageUnevictable(newpage);
 425         if (PageChecked(page))
 426                 SetPageChecked(newpage);
 427         if (PageMappedToDisk(page))
 428                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 429
 430         if (PageDirty(page)) {
 431                 clear_page_dirty_for_io(page);
 432                 /*
 433                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 434                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 435                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 436                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 437                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 438                  */
 439                 if (PageSwapBacked(page))
 440                         SetPageDirty(newpage);
 441                 else
 442                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 443         }
 444
 445         mlock_migrate_page(newpage, page);
 446         ksm_migrate_page(newpage, page);
 447
 448         ClearPageSwapCache(page);
 449         ClearPagePrivate(page);
 450         set_page_private(page, 0);
 451
 452         /*
 453          * If any waiters have accumulated on the new page then
 454          * wake them up.
 455          */
 456         if (PageWriteback(newpage))
 457                 end_page_writeback(newpage);
 458 }
 459
 460 /************************************************************
 461  *                    Migration functions
 462  ***********************************************************/
 463
 464 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 465 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 466                         struct page *newpage, struct page *page)
 467 {
 468         return -EIO;
 469 }
 470 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 471
 472 /*
 473  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 474  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 475  *
 476  * Pages are locked upon entry and exit.
 477  */
 478 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 479                 struct page *newpage, struct page *page,
 480                 enum migrate_mode mode)
 481 {
 482         int rc;
 483
 484         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 485
 486         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode);
 487
 488         if (rc)
 489                 return rc;
 490
 491         migrate_page_copy(newpage, page);
 492         return 0;
 493 }
 494 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 495
 496 #ifdef CONFIG_BLOCK
 497 /*
 498  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 499  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 500  * exist.
 501  */
 502 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 503                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 504 {
 505         struct buffer_head *bh, *head;
 506         int rc;
 507
 508         if (!page_has_buffers(page))
 509                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 510
 511         head = page_buffers(page);
 512
 513         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode);
 514
 515         if (rc)
 516                 return rc;
 517
 518         /*
 519          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 520          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 521          * need to be locked now
 522          */
 523         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 524                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 525
 526         ClearPagePrivate(page);
 527         set_page_private(newpage, page_private(page));
 528         set_page_private(page, 0);
 529         put_page(page);
 530         get_page(newpage);
 531
 532         bh = head;
 533         do {
 534                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 535                 bh = bh->b_this_page;
 536
 537         } while (bh != head);
 538
 539         SetPagePrivate(newpage);
 540
 541         migrate_page_copy(newpage, page);
 542
 543         bh = head;
 544         do {
 545                 unlock_buffer(bh);
 546                 put_bh(bh);
 547                 bh = bh->b_this_page;
 548
 549         } while (bh != head);
 550
 551         return 0;
 552 }
 553 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 554 #endif
 555
 556 /*
 557  * Writeback a page to clean the dirty state
 558  */
 559 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 560 {
 561         struct writeback_control wbc = {
 562                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 563                 .nr_to_write = 1,
 564                 .range_start = 0,
 565                 .range_end = LLONG_MAX,
 566                 .for_reclaim = 1
 567         };
 568         int rc;
 569
 570         if (!mapping->a_ops->writepage)
 571                 /* No write method for the address space */
 572                 return -EINVAL;
 573
 574         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 575                 /* Someone else already triggered a write */
 576                 return -EAGAIN;
 577
 578         /*
 579          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 580          * the page on some queue. So the page must be clean for
 581          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 582          * page state is no longer what we checked for earlier.
 583          * At this point we know that the migration attempt cannot
 584          * be successful.
 585          */
 586         remove_migration_ptes(page, page);
 587
 588         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 589
 590         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 591                 /* unlocked. Relock */
 592                 lock_page(page);
 593
 594         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 595 }
 596
 597 /*
 598  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 599  */
 600 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 601         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 602 {
 603         if (PageDirty(page)) {
 604                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 605                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 606                         return -EBUSY;
 607                 return writeout(mapping, page);
 608         }
 609
 610         /*
 611          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 612          * We must have no buffers or drop them.
 613          */
 614         if (page_has_private(page) &&
 615             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 616                 return -EAGAIN;
 617
 618         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 619 }
 620
 621 /*
 622  * Move a page to a newly allocated page
 623  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 624  *
 625  * The new page will have replaced the old page if this function
 626  * is successful.
 627  *
 628  * Return value:
 629  *   < 0 - error code
 630  *  == 0 - success
 631  */
 632 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 633                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
 634 {
 635         struct address_space *mapping;
 636         int rc;
 637
 638         /*
 639          * Block others from accessing the page when we get around to
 640          * establishing additional references. We are the only one
 641          * holding a reference to the new page at this point.
 642          */
 643         if (!trylock_page(newpage))
 644                 BUG();
 645
 646         /* Prepare mapping for the new page.*/
 647         newpage->index = page->index;
 648         newpage->mapping = page->mapping;
 649         if (PageSwapBacked(page))
 650                 SetPageSwapBacked(newpage);
 651
 652         mapping = page_mapping(page);
 653         if (!mapping)
 654                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 655         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 656                 /*
 657                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 658                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 659                  * space which also has its own migratepage callback. This
 660                  * is the most common path for page migration.
 661                  */
 662                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 663                                                 newpage, page, mode);
 664         else
 665                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 666
 667         if (rc) {
 668                 newpage->mapping = NULL;
 669         } else {
 670                 if (remap_swapcache)
 671                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 672                 page->mapping = NULL;
 673         }
 674
 675         unlock_page(newpage);
 676
 677         return rc;
 678 }
 679
 680 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 681                         int force, bool offlining, enum migrate_mode mode)
 682 {
 683         int rc = -EAGAIN;
 684         int remap_swapcache = 1;
 685         int charge = 0;
 686         struct mem_cgroup *mem;
 687         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 688
 689         if (!trylock_page(page)) {
 690                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 691                         goto out;
 692
 693                 /*
 694                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 695                  * For example, during page readahead pages are added locked
 696                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 697                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 698                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 699                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 700                  * second or third page, the process can end up locking
 701                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 702                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 703                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 704                  * altogether.
 705                  */
 706                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 707                         goto out;
 708
 709                 lock_page(page);
 710         }
 711
 712         /*
 713          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 714          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 715          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 716          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 717          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 718          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 719          * serializes that).
 720          */
 721         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 722                 rc = -EBUSY;
 723                 goto unlock;
 724         }
 725
 726         /* charge against new page */
 727         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem, GFP_KERNEL);
 728         if (charge == -ENOMEM) {
 729                 rc = -ENOMEM;
 730                 goto unlock;
 731         }
 732         BUG_ON(charge);
 733
 734         if (PageWriteback(page)) {
 735                 /*
 736                  * Only in the case of a full syncronous migration is it
 737                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 738                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 739                  * the overhead of stalling is too much
 740                  */
 741                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 742                         rc = -EBUSY;
 743                         goto uncharge;
 744                 }
 745                 if (!force)
 746                         goto uncharge;
 747                 wait_on_page_writeback(page);
 748         }
 749         /*
 750          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 751          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 752          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 753          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 754          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 755          * just care Anon page here.
 756          */
 757         if (PageAnon(page)) {
 758                 /*
 759                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
 760                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 761                  */
 762                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 763                 if (anon_vma) {
 764                         /*
 765                          * Anon page
 766                          */
 767                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 768                         /*
 769                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 770                          * swapcache page is safe to use because we don't
 771                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 772                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 773                          * data have been freed, then the anon_vma could
 774                          * already be invalid.
 775                          *
 776                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 777                          * migrated but are not remapped when migration
 778                          * completes
 779                          */
 780                         remap_swapcache = 0;
 781                 } else {
 782                         goto uncharge;
 783                 }
 784         }
 785
 786         /*
 787          * Corner case handling:
 788          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 789          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 790          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 791          * trigger a BUG.  So handle it here.
 792          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 793          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 794          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 795          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 796          * free the metadata, so the page can be freed.
 797          */
 798         if (!page->mapping) {
 799                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
 800                 if (page_has_private(page)) {
 801                         try_to_free_buffers(page);
 802                         goto uncharge;
 803                 }
 804                 goto skip_unmap;
 805         }
 806
 807         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 808         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 809
 810 skip_unmap:
 811         if (!page_mapped(page))
 812                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
 813
 814         if (rc && remap_swapcache)
 815                 remove_migration_ptes(page, page);
 816
 817         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 818         if (anon_vma)
 819                 put_anon_vma(anon_vma);
 820
 821 uncharge:
 822         if (!charge)
 823                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage, rc == 0);
 824 unlock:
 825         unlock_page(page);
 826 out:
 827         return rc;
 828 }
 829
 830 /*
 831  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 832  * to the newly allocated page in newpage.
 833  */
 834 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 835                         struct page *page, int force, bool offlining,
 836                         enum migrate_mode mode)
 837 {
 838         int rc = 0;
 839         int *result = NULL;
 840         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 841
 842         if (!newpage)
 843                 return -ENOMEM;
 844
 845         if (page_count(page) == 1) {
 846                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 847                 goto out;
 848         }
 849
 850         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 851                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 852                         goto out;
 853
 854         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, offlining, mode);
 855 out:
 856         if (rc != -EAGAIN) {
 857                 /*
 858                  * A page that has been migrated has all references
 859                  * removed and will be freed. A page that has not been
 860                  * migrated will have kepts its references and be
 861                  * restored.
 862                  */
 863                 list_del(&page->lru);
 864                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 865                                 page_is_file_cache(page));
 866                 putback_lru_page(page);
 867         }
 868         /*
 869          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 870          * then this will free the page.
 871          */
 872         putback_lru_page(newpage);
 873         if (result) {
 874                 if (rc)
 875                         *result = rc;
 876                 else
 877                         *result = page_to_nid(newpage);
 878         }
 879         return rc;
 880 }
 881
 882 /*
 883  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 884  *
 885  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 886  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 887  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 888  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 889  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 890  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 891  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 892  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 893  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 894  * hugepage migration fails without data corruption.
 895  *
 896  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 897  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 898  * will wait in the page fault for migration to complete.
 899  */
 900 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 901                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 902                                 int force, bool offlining,
 903                                 enum migrate_mode mode)
 904 {
 905         int rc = 0;
 906         int *result = NULL;
 907         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 908         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 909
 910         if (!new_hpage)
 911                 return -ENOMEM;
 912
 913         rc = -EAGAIN;
 914
 915         if (!trylock_page(hpage)) {
 916                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
 917                         goto out;
 918                 lock_page(hpage);
 919         }
 920
 921         if (PageAnon(hpage))
 922                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
 923
 924         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 925
 926         if (!page_mapped(hpage))
 927                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
 928
 929         if (rc)
 930                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 931
 932         if (anon_vma)
 933                 put_anon_vma(anon_vma);
 934         unlock_page(hpage);
 935
 936 out:
 937         if (rc != -EAGAIN) {
 938                 list_del(&hpage->lru);
 939                 put_page(hpage);
 940         }
 941
 942         put_page(new_hpage);
 943
 944         if (result) {
 945                 if (rc)
 946                         *result = rc;
 947                 else
 948                         *result = page_to_nid(new_hpage);
 949         }
 950         return rc;
 951 }
 952
 953 /*
 954  * migrate_pages
 955  *
 956  * The function takes one list of pages to migrate and a function
 957  * that determines from the page to be migrated and the private data
 958  * the target of the move and allocates the page.
 959  *
 960  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 961  * are movable anymore because to has become empty
 962  * or no retryable pages exist anymore.
 963  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
 964  * or free list only if ret != 0.
 965  *
 966  * Return: Number of pages not migrated or error code.
 967  */
 968 int migrate_pages(struct list_head *from,
 969                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
 970                 enum migrate_mode mode)
 971 {
 972         int retry = 1;
 973         int nr_failed = 0;
 974         int pass = 0;
 975         struct page *page;
 976         struct page *page2;
 977         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
 978         int rc;
 979
 980         if (!swapwrite)
 981                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
 982
 983         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 984                 retry = 0;
 985
 986                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 987                         cond_resched();
 988
 989                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
 990                                                 page, pass > 2, offlining,
 991                                                 mode);
 992
 993                         switch(rc) {
 994                         case -ENOMEM:
 995                                 goto out;
 996                         case -EAGAIN:
 997                                 retry++;
 998                                 break;
 999                         case 0:
1000                                 break;
1001                         default:
1002                                 /* Permanent failure */
1003                                 nr_failed++;
1004                                 break;
1005                         }
1006                 }
1007         }
1008         rc = 0;
1009 out:
1010         if (!swapwrite)
1011                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1012
1013         if (rc)
1014                 return rc;
1015
1016         return nr_failed + retry;
1017 }
1018
1019 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
1020                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
1021                 enum migrate_mode mode)
1022 {
1023         int retry = 1;
1024         int nr_failed = 0;
1025         int pass = 0;
1026         struct page *page;
1027         struct page *page2;
1028         int rc;
1029
1030         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1031                 retry = 0;
1032
1033                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1034                         cond_resched();
1035
1036                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1037                                         private, page, pass > 2, offlining,
1038                                         mode);
1039
1040                         switch(rc) {
1041                         case -ENOMEM:
1042                                 goto out;
1043                         case -EAGAIN:
1044                                 retry++;
1045                                 break;
1046                         case 0:
1047                                 break;
1048                         default:
1049                                 /* Permanent failure */
1050                                 nr_failed++;
1051                                 break;
1052                         }
1053                 }
1054         }
1055         rc = 0;
1056 out:
1057         if (rc)
1058                 return rc;
1059
1060         return nr_failed + retry;
1061 }
1062
1063 #ifdef CONFIG_NUMA
1064 /*
1065  * Move a list of individual pages
1066  */
1067 struct page_to_node {
1068         unsigned long addr;
1069         struct page *page;
1070         int node;
1071         int status;
1072 };
1073
1074 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1075                 int **result)
1076 {
1077         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1078
1079         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1080                 pm++;
1081
1082         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1083                 return NULL;
1084
1085         *result = &pm->status;
1086
1087         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1088                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1089 }
1090
1091 /*
1092  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1093  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1094  * and the node number must contain a valid target node.
1095  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1096  */
1097 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1098                                       struct page_to_node *pm,
1099                                       int migrate_all)
1100 {
1101         int err;
1102         struct page_to_node *pp;
1103         LIST_HEAD(pagelist);
1104
1105         down_read(&mm->mmap_sem);
1106
1107         /*
1108          * Build a list of pages to migrate
1109          */
1110         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1111                 struct vm_area_struct *vma;
1112                 struct page *page;
1113
1114                 err = -EFAULT;
1115                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1116                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1117                         goto set_status;
1118
1119                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1120
1121                 err = PTR_ERR(page);
1122                 if (IS_ERR(page))
1123                         goto set_status;
1124
1125                 err = -ENOENT;
1126                 if (!page)
1127                         goto set_status;
1128
1129                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1130                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1131                         goto put_and_set;
1132
1133                 pp->page = page;
1134                 err = page_to_nid(page);
1135
1136                 if (err == pp->node)
1137                         /*
1138                          * Node already in the right place
1139                          */
1140                         goto put_and_set;
1141
1142                 err = -EACCES;
1143                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1144                                 !migrate_all)
1145                         goto put_and_set;
1146
1147                 err = isolate_lru_page(page);
1148                 if (!err) {
1149                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1150                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1151                                             page_is_file_cache(page));
1152                 }
1153 put_and_set:
1154                 /*
1155                  * Either remove the duplicate refcount from
1156                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1157                  * not isolated.
1158                  */
1159                 put_page(page);
1160 set_status:
1161                 pp->status = err;
1162         }
1163
1164         err = 0;
1165         if (!list_empty(&pagelist)) {
1166                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1167                                 (unsigned long)pm, 0, MIGRATE_SYNC);
1168                 if (err)
1169                         putback_lru_pages(&pagelist);
1170         }
1171
1172         up_read(&mm->mmap_sem);
1173         return err;
1174 }
1175
1176 /*
1177  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1178  * the corresponding array of status.
1179  */
1180 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1181                          unsigned long nr_pages,
1182                          const void __user * __user *pages,
1183                          const int __user *nodes,
1184                          int __user *status, int flags)
1185 {
1186         struct page_to_node *pm;
1187         unsigned long chunk_nr_pages;
1188         unsigned long chunk_start;
1189         int err;
1190
1191         err = -ENOMEM;
1192         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1193         if (!pm)
1194                 goto out;
1195
1196         migrate_prep();
1197
1198         /*
1199          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1200          * but keep the last one as a marker
1201          */
1202         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1203
1204         for (chunk_start = 0;
1205              chunk_start < nr_pages;
1206              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1207                 int j;
1208
1209                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1210                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1211
1212                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1213                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1214                         const void __user *p;
1215                         int node;
1216
1217                         err = -EFAULT;
1218                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1219                                 goto out_pm;
1220                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1221
1222                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1223                                 goto out_pm;
1224
1225                         err = -ENODEV;
1226                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1227                                 goto out_pm;
1228
1229                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1230                                 goto out_pm;
1231
1232                         err = -EACCES;
1233                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1234                                 goto out_pm;
1235
1236                         pm[j].node = node;
1237                 }
1238
1239                 /* End marker for this chunk */
1240                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1241
1242                 /* Migrate this chunk */
1243                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1244                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1245                 if (err < 0)
1246                         goto out_pm;
1247
1248                 /* Return status information */
1249                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1250                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1251                                 err = -EFAULT;
1252                                 goto out_pm;
1253                         }
1254         }
1255         err = 0;
1256
1257 out_pm:
1258         free_page((unsigned long)pm);
1259 out:
1260         return err;
1261 }
1262
1263 /*
1264  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1265  */
1266 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1267                                 const void __user **pages, int *status)
1268 {
1269         unsigned long i;
1270
1271         down_read(&mm->mmap_sem);
1272
1273         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1274                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1275                 struct vm_area_struct *vma;
1276                 struct page *page;
1277                 int err = -EFAULT;
1278
1279                 vma = find_vma(mm, addr);
1280                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1281                         goto set_status;
1282
1283                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1284
1285                 err = PTR_ERR(page);
1286                 if (IS_ERR(page))
1287                         goto set_status;
1288
1289                 err = -ENOENT;
1290                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1291                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1292                         goto set_status;
1293
1294                 err = page_to_nid(page);
1295 set_status:
1296                 *status = err;
1297
1298                 pages++;
1299                 status++;
1300         }
1301
1302         up_read(&mm->mmap_sem);
1303 }
1304
1305 /*
1306  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1307  * a user array of status.
1308  */
1309 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1310                          const void __user * __user *pages,
1311                          int __user *status)
1312 {
1313 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1314         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1315         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1316
1317         while (nr_pages) {
1318                 unsigned long chunk_nr;
1319
1320                 chunk_nr = nr_pages;
1321                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1322                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1323
1324                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1325                         break;
1326
1327                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1328
1329                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1330                         break;
1331
1332                 pages += chunk_nr;
1333                 status += chunk_nr;
1334                 nr_pages -= chunk_nr;
1335         }
1336         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1341  * process.
1342  */
1343 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1344                 const void __user * __user *, pages,
1345                 const int __user *, nodes,
1346                 int __user *, status, int, flags)
1347 {
1348         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1349         struct task_struct *task;
1350         struct mm_struct *mm;
1351         int err;
1352         nodemask_t task_nodes;
1353
1354         /* Check flags */
1355         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1356                 return -EINVAL;
1357
1358         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1359                 return -EPERM;
1360
1361         /* Find the mm_struct */
1362         rcu_read_lock();
1363         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1364         if (!task) {
1365                 rcu_read_unlock();
1366                 return -ESRCH;
1367         }
1368         get_task_struct(task);
1369
1370         /*
1371          * Check if this process has the right to modify the specified
1372          * process. The right exists if the process has administrative
1373          * capabilities, superuser privileges or the same
1374          * userid as the target process.
1375          */
1376         tcred = __task_cred(task);
1377         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1378             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1379             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1380                 rcu_read_unlock();
1381                 err = -EPERM;
1382                 goto out;
1383         }
1384         rcu_read_unlock();
1385
1386         err = security_task_movememory(task);
1387         if (err)
1388                 goto out;
1389
1390         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1391         mm = get_task_mm(task);
1392         put_task_struct(task);
1393
1394         if (!mm)
1395                 return -EINVAL;
1396
1397         if (nodes)
1398                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1399                                     nodes, status, flags);
1400         else
1401                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1402
1403         mmput(mm);
1404         return err;
1405
1406 out:
1407         put_task_struct(task);
1408         return err;
1409 }
1410
1411 /*
1412  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1413  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1414  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1415  */
1416 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1417         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1418 {
1419         struct vm_area_struct *vma;
1420         int err = 0;
1421
1422         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1423                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1424                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1425                         if (err)
1426                                 break;
1427                 }
1428         }
1429         return err;
1430 }
1431 #endif