Merge tag 'ata-6.5-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/dlemoal...
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / migrate.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Memory Migration functionality - linux/mm/migrate.c
4  *
5  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
6  *
7  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
8  * project. The main authors of the migration code are:
9  *
10  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
11  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
12  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
13  * Christoph Lameter
14  */
15
16 #include <linux/migrate.h>
17 #include <linux/export.h>
18 #include <linux/swap.h>
19 #include <linux/swapops.h>
20 #include <linux/pagemap.h>
21 #include <linux/buffer_head.h>
22 #include <linux/mm_inline.h>
23 #include <linux/nsproxy.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/backing-dev.h>
34 #include <linux/compaction.h>
35 #include <linux/syscalls.h>
36 #include <linux/compat.h>
37 #include <linux/hugetlb.h>
38 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
39 #include <linux/gfp.h>
40 #include <linux/pfn_t.h>
41 #include <linux/memremap.h>
42 #include <linux/userfaultfd_k.h>
43 #include <linux/balloon_compaction.h>
44 #include <linux/page_idle.h>
45 #include <linux/page_owner.h>
46 #include <linux/sched/mm.h>
47 #include <linux/ptrace.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/memory.h>
50 #include <linux/random.h>
51 #include <linux/sched/sysctl.h>
52 #include <linux/memory-tiers.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55
56 #include <trace/events/migrate.h>
57
58 #include "internal.h"
59
60 bool isolate_movable_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
61 {
62         struct folio *folio = folio_get_nontail_page(page);
63         const struct movable_operations *mops;
64
65         /*
66          * Avoid burning cycles with pages that are yet under __free_pages(),
67          * or just got freed under us.
68          *
69          * In case we 'win' a race for a movable page being freed under us and
70          * raise its refcount preventing __free_pages() from doing its job
71          * the put_page() at the end of this block will take care of
72          * release this page, thus avoiding a nasty leakage.
73          */
74         if (!folio)
75                 goto out;
76
77         if (unlikely(folio_test_slab(folio)))
78                 goto out_putfolio;
79         /* Pairs with smp_wmb() in slab freeing, e.g. SLUB's __free_slab() */
80         smp_rmb();
81         /*
82          * Check movable flag before taking the page lock because
83          * we use non-atomic bitops on newly allocated page flags so
84          * unconditionally grabbing the lock ruins page's owner side.
85          */
86         if (unlikely(!__folio_test_movable(folio)))
87                 goto out_putfolio;
88         /* Pairs with smp_wmb() in slab allocation, e.g. SLUB's alloc_slab_page() */
89         smp_rmb();
90         if (unlikely(folio_test_slab(folio)))
91                 goto out_putfolio;
92
93         /*
94          * As movable pages are not isolated from LRU lists, concurrent
95          * compaction threads can race against page migration functions
96          * as well as race against the releasing a page.
97          *
98          * In order to avoid having an already isolated movable page
99          * being (wrongly) re-isolated while it is under migration,
100          * or to avoid attempting to isolate pages being released,
101          * lets be sure we have the page lock
102          * before proceeding with the movable page isolation steps.
103          */
104         if (unlikely(!folio_trylock(folio)))
105                 goto out_putfolio;
106
107         if (!folio_test_movable(folio) || folio_test_isolated(folio))
108                 goto out_no_isolated;
109
110         mops = folio_movable_ops(folio);
111         VM_BUG_ON_FOLIO(!mops, folio);
112
113         if (!mops->isolate_page(&folio->page, mode))
114                 goto out_no_isolated;
115
116         /* Driver shouldn't use PG_isolated bit of page->flags */
117         WARN_ON_ONCE(folio_test_isolated(folio));
118         folio_set_isolated(folio);
119         folio_unlock(folio);
120
121         return true;
122
123 out_no_isolated:
124         folio_unlock(folio);
125 out_putfolio:
126         folio_put(folio);
127 out:
128         return false;
129 }
130
131 static void putback_movable_folio(struct folio *folio)
132 {
133         const struct movable_operations *mops = folio_movable_ops(folio);
134
135         mops->putback_page(&folio->page);
136         folio_clear_isolated(folio);
137 }
138
139 /*
140  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
141  * from where they were once taken off for compaction/migration.
142  *
143  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
144  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
145  * and isolate_hugetlb().
146  */
147 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
148 {
149         struct folio *folio;
150         struct folio *folio2;
151
152         list_for_each_entry_safe(folio, folio2, l, lru) {
153                 if (unlikely(folio_test_hugetlb(folio))) {
154                         folio_putback_active_hugetlb(folio);
155                         continue;
156                 }
157                 list_del(&folio->lru);
158                 /*
159                  * We isolated non-lru movable folio so here we can use
160                  * __PageMovable because LRU folio's mapping cannot have
161                  * PAGE_MAPPING_MOVABLE.
162                  */
163                 if (unlikely(__folio_test_movable(folio))) {
164                         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_isolated(folio), folio);
165                         folio_lock(folio);
166                         if (folio_test_movable(folio))
167                                 putback_movable_folio(folio);
168                         else
169                                 folio_clear_isolated(folio);
170                         folio_unlock(folio);
171                         folio_put(folio);
172                 } else {
173                         node_stat_mod_folio(folio, NR_ISOLATED_ANON +
174                                         folio_is_file_lru(folio), -folio_nr_pages(folio));
175                         folio_putback_lru(folio);
176                 }
177         }
178 }
179
180 /*
181  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
182  */
183 static bool remove_migration_pte(struct folio *folio,
184                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, void *old)
185 {
186         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, old, vma, addr, PVMW_SYNC | PVMW_MIGRATION);
187
188         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
189                 rmap_t rmap_flags = RMAP_NONE;
190                 pte_t old_pte;
191                 pte_t pte;
192                 swp_entry_t entry;
193                 struct page *new;
194                 unsigned long idx = 0;
195
196                 /* pgoff is invalid for ksm pages, but they are never large */
197                 if (folio_test_large(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
198                         idx = linear_page_index(vma, pvmw.address) - pvmw.pgoff;
199                 new = folio_page(folio, idx);
200
201 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
202                 /* PMD-mapped THP migration entry */
203                 if (!pvmw.pte) {
204                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_hugetlb(folio) ||
205                                         !folio_test_pmd_mappable(folio), folio);
206                         remove_migration_pmd(&pvmw, new);
207                         continue;
208                 }
209 #endif
210
211                 folio_get(folio);
212                 pte = mk_pte(new, READ_ONCE(vma->vm_page_prot));
213                 old_pte = ptep_get(pvmw.pte);
214                 if (pte_swp_soft_dirty(old_pte))
215                         pte = pte_mksoft_dirty(pte);
216
217                 entry = pte_to_swp_entry(old_pte);
218                 if (!is_migration_entry_young(entry))
219                         pte = pte_mkold(pte);
220                 if (folio_test_dirty(folio) && is_migration_entry_dirty(entry))
221                         pte = pte_mkdirty(pte);
222                 if (is_writable_migration_entry(entry))
223                         pte = pte_mkwrite(pte);
224                 else if (pte_swp_uffd_wp(old_pte))
225                         pte = pte_mkuffd_wp(pte);
226
227                 if (folio_test_anon(folio) && !is_readable_migration_entry(entry))
228                         rmap_flags |= RMAP_EXCLUSIVE;
229
230                 if (unlikely(is_device_private_page(new))) {
231                         if (pte_write(pte))
232                                 entry = make_writable_device_private_entry(
233                                                         page_to_pfn(new));
234                         else
235                                 entry = make_readable_device_private_entry(
236                                                         page_to_pfn(new));
237                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
238                         if (pte_swp_soft_dirty(old_pte))
239                                 pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
240                         if (pte_swp_uffd_wp(old_pte))
241                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
242                 }
243
244 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
245                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
246                         unsigned int shift = huge_page_shift(hstate_vma(vma));
247
248                         pte = arch_make_huge_pte(pte, shift, vma->vm_flags);
249                         if (folio_test_anon(folio))
250                                 hugepage_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address,
251                                                        rmap_flags);
252                         else
253                                 page_dup_file_rmap(new, true);
254                         set_huge_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
255                 } else
256 #endif
257                 {
258                         if (folio_test_anon(folio))
259                                 page_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address,
260                                                    rmap_flags);
261                         else
262                                 page_add_file_rmap(new, vma, false);
263                         set_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
264                 }
265                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
266                         mlock_drain_local();
267
268                 trace_remove_migration_pte(pvmw.address, pte_val(pte),
269                                            compound_order(new));
270
271                 /* No need to invalidate - it was non-present before */
272                 update_mmu_cache(vma, pvmw.address, pvmw.pte);
273         }
274
275         return true;
276 }
277
278 /*
279  * Get rid of all migration entries and replace them by
280  * references to the indicated page.
281  */
282 void remove_migration_ptes(struct folio *src, struct folio *dst, bool locked)
283 {
284         struct rmap_walk_control rwc = {
285                 .rmap_one = remove_migration_pte,
286                 .arg = src,
287         };
288
289         if (locked)
290                 rmap_walk_locked(dst, &rwc);
291         else
292                 rmap_walk(dst, &rwc);
293 }
294
295 /*
296  * Something used the pte of a page under migration. We need to
297  * get to the page and wait until migration is finished.
298  * When we return from this function the fault will be retried.
299  */
300 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
301                           unsigned long address)
302 {
303         spinlock_t *ptl;
304         pte_t *ptep;
305         pte_t pte;
306         swp_entry_t entry;
307
308         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
309         if (!ptep)
310                 return;
311
312         pte = ptep_get(ptep);
313         pte_unmap(ptep);
314
315         if (!is_swap_pte(pte))
316                 goto out;
317
318         entry = pte_to_swp_entry(pte);
319         if (!is_migration_entry(entry))
320                 goto out;
321
322         migration_entry_wait_on_locked(entry, ptl);
323         return;
324 out:
325         spin_unlock(ptl);
326 }
327
328 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
329 /*
330  * The vma read lock must be held upon entry. Holding that lock prevents either
331  * the pte or the ptl from being freed.
332  *
333  * This function will release the vma lock before returning.
334  */
335 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma, pte_t *ptep)
336 {
337         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), vma->vm_mm, ptep);
338         pte_t pte;
339
340         hugetlb_vma_assert_locked(vma);
341         spin_lock(ptl);
342         pte = huge_ptep_get(ptep);
343
344         if (unlikely(!is_hugetlb_entry_migration(pte))) {
345                 spin_unlock(ptl);
346                 hugetlb_vma_unlock_read(vma);
347         } else {
348                 /*
349                  * If migration entry existed, safe to release vma lock
350                  * here because the pgtable page won't be freed without the
351                  * pgtable lock released.  See comment right above pgtable
352                  * lock release in migration_entry_wait_on_locked().
353                  */
354                 hugetlb_vma_unlock_read(vma);
355                 migration_entry_wait_on_locked(pte_to_swp_entry(pte), ptl);
356         }
357 }
358 #endif
359
360 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
361 void pmd_migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
362 {
363         spinlock_t *ptl;
364
365         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
366         if (!is_pmd_migration_entry(*pmd))
367                 goto unlock;
368         migration_entry_wait_on_locked(pmd_to_swp_entry(*pmd), ptl);
369         return;
370 unlock:
371         spin_unlock(ptl);
372 }
373 #endif
374
375 static int folio_expected_refs(struct address_space *mapping,
376                 struct folio *folio)
377 {
378         int refs = 1;
379         if (!mapping)
380                 return refs;
381
382         refs += folio_nr_pages(folio);
383         if (folio_test_private(folio))
384                 refs++;
385
386         return refs;
387 }
388
389 /*
390  * Replace the page in the mapping.
391  *
392  * The number of remaining references must be:
393  * 1 for anonymous pages without a mapping
394  * 2 for pages with a mapping
395  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
396  */
397 int folio_migrate_mapping(struct address_space *mapping,
398                 struct folio *newfolio, struct folio *folio, int extra_count)
399 {
400         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio_index(folio));
401         struct zone *oldzone, *newzone;
402         int dirty;
403         int expected_count = folio_expected_refs(mapping, folio) + extra_count;
404         long nr = folio_nr_pages(folio);
405
406         if (!mapping) {
407                 /* Anonymous page without mapping */
408                 if (folio_ref_count(folio) != expected_count)
409                         return -EAGAIN;
410
411                 /* No turning back from here */
412                 newfolio->index = folio->index;
413                 newfolio->mapping = folio->mapping;
414                 if (folio_test_swapbacked(folio))
415                         __folio_set_swapbacked(newfolio);
416
417                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
418         }
419
420         oldzone = folio_zone(folio);
421         newzone = folio_zone(newfolio);
422
423         xas_lock_irq(&xas);
424         if (!folio_ref_freeze(folio, expected_count)) {
425                 xas_unlock_irq(&xas);
426                 return -EAGAIN;
427         }
428
429         /*
430          * Now we know that no one else is looking at the folio:
431          * no turning back from here.
432          */
433         newfolio->index = folio->index;
434         newfolio->mapping = folio->mapping;
435         folio_ref_add(newfolio, nr); /* add cache reference */
436         if (folio_test_swapbacked(folio)) {
437                 __folio_set_swapbacked(newfolio);
438                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
439                         folio_set_swapcache(newfolio);
440                         newfolio->private = folio_get_private(folio);
441                 }
442         } else {
443                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapcache(folio), folio);
444         }
445
446         /* Move dirty while page refs frozen and newpage not yet exposed */
447         dirty = folio_test_dirty(folio);
448         if (dirty) {
449                 folio_clear_dirty(folio);
450                 folio_set_dirty(newfolio);
451         }
452
453         xas_store(&xas, newfolio);
454
455         /*
456          * Drop cache reference from old page by unfreezing
457          * to one less reference.
458          * We know this isn't the last reference.
459          */
460         folio_ref_unfreeze(folio, expected_count - nr);
461
462         xas_unlock(&xas);
463         /* Leave irq disabled to prevent preemption while updating stats */
464
465         /*
466          * If moved to a different zone then also account
467          * the page for that zone. Other VM counters will be
468          * taken care of when we establish references to the
469          * new page and drop references to the old page.
470          *
471          * Note that anonymous pages are accounted for
472          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_MAPPED if they
473          * are mapped to swap space.
474          */
475         if (newzone != oldzone) {
476                 struct lruvec *old_lruvec, *new_lruvec;
477                 struct mem_cgroup *memcg;
478
479                 memcg = folio_memcg(folio);
480                 old_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, oldzone->zone_pgdat);
481                 new_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, newzone->zone_pgdat);
482
483                 __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_PAGES, -nr);
484                 __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_PAGES, nr);
485                 if (folio_test_swapbacked(folio) && !folio_test_swapcache(folio)) {
486                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SHMEM, -nr);
487                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SHMEM, nr);
488
489                         if (folio_test_pmd_mappable(folio)) {
490                                 __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SHMEM_THPS, -nr);
491                                 __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SHMEM_THPS, nr);
492                         }
493                 }
494 #ifdef CONFIG_SWAP
495                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
496                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SWAPCACHE, -nr);
497                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SWAPCACHE, nr);
498                 }
499 #endif
500                 if (dirty && mapping_can_writeback(mapping)) {
501                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_DIRTY, -nr);
502                         __mod_zone_page_state(oldzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, -nr);
503                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_DIRTY, nr);
504                         __mod_zone_page_state(newzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, nr);
505                 }
506         }
507         local_irq_enable();
508
509         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
510 }
511 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_mapping);
512
513 /*
514  * The expected number of remaining references is the same as that
515  * of folio_migrate_mapping().
516  */
517 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
518                                    struct folio *dst, struct folio *src)
519 {
520         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio_index(src));
521         int expected_count;
522
523         xas_lock_irq(&xas);
524         expected_count = 2 + folio_has_private(src);
525         if (!folio_ref_freeze(src, expected_count)) {
526                 xas_unlock_irq(&xas);
527                 return -EAGAIN;
528         }
529
530         dst->index = src->index;
531         dst->mapping = src->mapping;
532
533         folio_get(dst);
534
535         xas_store(&xas, dst);
536
537         folio_ref_unfreeze(src, expected_count - 1);
538
539         xas_unlock_irq(&xas);
540
541         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
542 }
543
544 /*
545  * Copy the flags and some other ancillary information
546  */
547 void folio_migrate_flags(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
548 {
549         int cpupid;
550
551         if (folio_test_error(folio))
552                 folio_set_error(newfolio);
553         if (folio_test_referenced(folio))
554                 folio_set_referenced(newfolio);
555         if (folio_test_uptodate(folio))
556                 folio_mark_uptodate(newfolio);
557         if (folio_test_clear_active(folio)) {
558                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
559                 folio_set_active(newfolio);
560         } else if (folio_test_clear_unevictable(folio))
561                 folio_set_unevictable(newfolio);
562         if (folio_test_workingset(folio))
563                 folio_set_workingset(newfolio);
564         if (folio_test_checked(folio))
565                 folio_set_checked(newfolio);
566         /*
567          * PG_anon_exclusive (-> PG_mappedtodisk) is always migrated via
568          * migration entries. We can still have PG_anon_exclusive set on an
569          * effectively unmapped and unreferenced first sub-pages of an
570          * anonymous THP: we can simply copy it here via PG_mappedtodisk.
571          */
572         if (folio_test_mappedtodisk(folio))
573                 folio_set_mappedtodisk(newfolio);
574
575         /* Move dirty on pages not done by folio_migrate_mapping() */
576         if (folio_test_dirty(folio))
577                 folio_set_dirty(newfolio);
578
579         if (folio_test_young(folio))
580                 folio_set_young(newfolio);
581         if (folio_test_idle(folio))
582                 folio_set_idle(newfolio);
583
584         /*
585          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
586          * future migrations of this same page.
587          */
588         cpupid = page_cpupid_xchg_last(&folio->page, -1);
589         /*
590          * For memory tiering mode, when migrate between slow and fast
591          * memory node, reset cpupid, because that is used to record
592          * page access time in slow memory node.
593          */
594         if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) {
595                 bool f_toptier = node_is_toptier(page_to_nid(&folio->page));
596                 bool t_toptier = node_is_toptier(page_to_nid(&newfolio->page));
597
598                 if (f_toptier != t_toptier)
599                         cpupid = -1;
600         }
601         page_cpupid_xchg_last(&newfolio->page, cpupid);
602
603         folio_migrate_ksm(newfolio, folio);
604         /*
605          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
606          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
607          */
608         if (folio_test_swapcache(folio))
609                 folio_clear_swapcache(folio);
610         folio_clear_private(folio);
611
612         /* page->private contains hugetlb specific flags */
613         if (!folio_test_hugetlb(folio))
614                 folio->private = NULL;
615
616         /*
617          * If any waiters have accumulated on the new page then
618          * wake them up.
619          */
620         if (folio_test_writeback(newfolio))
621                 folio_end_writeback(newfolio);
622
623         /*
624          * PG_readahead shares the same bit with PG_reclaim.  The above
625          * end_page_writeback() may clear PG_readahead mistakenly, so set the
626          * bit after that.
627          */
628         if (folio_test_readahead(folio))
629                 folio_set_readahead(newfolio);
630
631         folio_copy_owner(newfolio, folio);
632
633         if (!folio_test_hugetlb(folio))
634                 mem_cgroup_migrate(folio, newfolio);
635 }
636 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_flags);
637
638 void folio_migrate_copy(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
639 {
640         folio_copy(newfolio, folio);
641         folio_migrate_flags(newfolio, folio);
642 }
643 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_copy);
644
645 /************************************************************
646  *                    Migration functions
647  ***********************************************************/
648
649 int migrate_folio_extra(struct address_space *mapping, struct folio *dst,
650                 struct folio *src, enum migrate_mode mode, int extra_count)
651 {
652         int rc;
653
654         BUG_ON(folio_test_writeback(src));      /* Writeback must be complete */
655
656         rc = folio_migrate_mapping(mapping, dst, src, extra_count);
657
658         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
659                 return rc;
660
661         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
662                 folio_migrate_copy(dst, src);
663         else
664                 folio_migrate_flags(dst, src);
665         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
666 }
667
668 /**
669  * migrate_folio() - Simple folio migration.
670  * @mapping: The address_space containing the folio.
671  * @dst: The folio to migrate the data to.
672  * @src: The folio containing the current data.
673  * @mode: How to migrate the page.
674  *
675  * Common logic to directly migrate a single LRU folio suitable for
676  * folios that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
677  *
678  * Folios are locked upon entry and exit.
679  */
680 int migrate_folio(struct address_space *mapping, struct folio *dst,
681                 struct folio *src, enum migrate_mode mode)
682 {
683         return migrate_folio_extra(mapping, dst, src, mode, 0);
684 }
685 EXPORT_SYMBOL(migrate_folio);
686
687 #ifdef CONFIG_BLOCK
688 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
689 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
690                                                         enum migrate_mode mode)
691 {
692         struct buffer_head *bh = head;
693         struct buffer_head *failed_bh;
694
695         do {
696                 if (!trylock_buffer(bh)) {
697                         if (mode == MIGRATE_ASYNC)
698                                 goto unlock;
699                         if (mode == MIGRATE_SYNC_LIGHT && !buffer_uptodate(bh))
700                                 goto unlock;
701                         lock_buffer(bh);
702                 }
703
704                 bh = bh->b_this_page;
705         } while (bh != head);
706
707         return true;
708
709 unlock:
710         /* We failed to lock the buffer and cannot stall. */
711         failed_bh = bh;
712         bh = head;
713         while (bh != failed_bh) {
714                 unlock_buffer(bh);
715                 bh = bh->b_this_page;
716         }
717
718         return false;
719 }
720
721 static int __buffer_migrate_folio(struct address_space *mapping,
722                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode,
723                 bool check_refs)
724 {
725         struct buffer_head *bh, *head;
726         int rc;
727         int expected_count;
728
729         head = folio_buffers(src);
730         if (!head)
731                 return migrate_folio(mapping, dst, src, mode);
732
733         /* Check whether page does not have extra refs before we do more work */
734         expected_count = folio_expected_refs(mapping, src);
735         if (folio_ref_count(src) != expected_count)
736                 return -EAGAIN;
737
738         if (!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode))
739                 return -EAGAIN;
740
741         if (check_refs) {
742                 bool busy;
743                 bool invalidated = false;
744
745 recheck_buffers:
746                 busy = false;
747                 spin_lock(&mapping->private_lock);
748                 bh = head;
749                 do {
750                         if (atomic_read(&bh->b_count)) {
751                                 busy = true;
752                                 break;
753                         }
754                         bh = bh->b_this_page;
755                 } while (bh != head);
756                 if (busy) {
757                         if (invalidated) {
758                                 rc = -EAGAIN;
759                                 goto unlock_buffers;
760                         }
761                         spin_unlock(&mapping->private_lock);
762                         invalidate_bh_lrus();
763                         invalidated = true;
764                         goto recheck_buffers;
765                 }
766         }
767
768         rc = folio_migrate_mapping(mapping, dst, src, 0);
769         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
770                 goto unlock_buffers;
771
772         folio_attach_private(dst, folio_detach_private(src));
773
774         bh = head;
775         do {
776                 set_bh_page(bh, &dst->page, bh_offset(bh));
777                 bh = bh->b_this_page;
778         } while (bh != head);
779
780         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
781                 folio_migrate_copy(dst, src);
782         else
783                 folio_migrate_flags(dst, src);
784
785         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
786 unlock_buffers:
787         if (check_refs)
788                 spin_unlock(&mapping->private_lock);
789         bh = head;
790         do {
791                 unlock_buffer(bh);
792                 bh = bh->b_this_page;
793         } while (bh != head);
794
795         return rc;
796 }
797
798 /**
799  * buffer_migrate_folio() - Migration function for folios with buffers.
800  * @mapping: The address space containing @src.
801  * @dst: The folio to migrate to.
802  * @src: The folio to migrate from.
803  * @mode: How to migrate the folio.
804  *
805  * This function can only be used if the underlying filesystem guarantees
806  * that no other references to @src exist. For example attached buffer
807  * heads are accessed only under the folio lock.  If your filesystem cannot
808  * provide this guarantee, buffer_migrate_folio_norefs() may be more
809  * appropriate.
810  *
811  * Return: 0 on success or a negative errno on failure.
812  */
813 int buffer_migrate_folio(struct address_space *mapping,
814                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode)
815 {
816         return __buffer_migrate_folio(mapping, dst, src, mode, false);
817 }
818 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_folio);
819
820 /**
821  * buffer_migrate_folio_norefs() - Migration function for folios with buffers.
822  * @mapping: The address space containing @src.
823  * @dst: The folio to migrate to.
824  * @src: The folio to migrate from.
825  * @mode: How to migrate the folio.
826  *
827  * Like buffer_migrate_folio() except that this variant is more careful
828  * and checks that there are also no buffer head references. This function
829  * is the right one for mappings where buffer heads are directly looked
830  * up and referenced (such as block device mappings).
831  *
832  * Return: 0 on success or a negative errno on failure.
833  */
834 int buffer_migrate_folio_norefs(struct address_space *mapping,
835                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode)
836 {
837         return __buffer_migrate_folio(mapping, dst, src, mode, true);
838 }
839 EXPORT_SYMBOL_GPL(buffer_migrate_folio_norefs);
840 #endif
841
842 int filemap_migrate_folio(struct address_space *mapping,
843                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode)
844 {
845         int ret;
846
847         ret = folio_migrate_mapping(mapping, dst, src, 0);
848         if (ret != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
849                 return ret;
850
851         if (folio_get_private(src))
852                 folio_attach_private(dst, folio_detach_private(src));
853
854         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
855                 folio_migrate_copy(dst, src);
856         else
857                 folio_migrate_flags(dst, src);
858         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
859 }
860 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_migrate_folio);
861
862 /*
863  * Writeback a folio to clean the dirty state
864  */
865 static int writeout(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
866 {
867         struct writeback_control wbc = {
868                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
869                 .nr_to_write = 1,
870                 .range_start = 0,
871                 .range_end = LLONG_MAX,
872                 .for_reclaim = 1
873         };
874         int rc;
875
876         if (!mapping->a_ops->writepage)
877                 /* No write method for the address space */
878                 return -EINVAL;
879
880         if (!folio_clear_dirty_for_io(folio))
881                 /* Someone else already triggered a write */
882                 return -EAGAIN;
883
884         /*
885          * A dirty folio may imply that the underlying filesystem has
886          * the folio on some queue. So the folio must be clean for
887          * migration. Writeout may mean we lose the lock and the
888          * folio state is no longer what we checked for earlier.
889          * At this point we know that the migration attempt cannot
890          * be successful.
891          */
892         remove_migration_ptes(folio, folio, false);
893
894         rc = mapping->a_ops->writepage(&folio->page, &wbc);
895
896         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
897                 /* unlocked. Relock */
898                 folio_lock(folio);
899
900         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
901 }
902
903 /*
904  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
905  */
906 static int fallback_migrate_folio(struct address_space *mapping,
907                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode)
908 {
909         if (folio_test_dirty(src)) {
910                 /* Only writeback folios in full synchronous migration */
911                 switch (mode) {
912                 case MIGRATE_SYNC:
913                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
914                         break;
915                 default:
916                         return -EBUSY;
917                 }
918                 return writeout(mapping, src);
919         }
920
921         /*
922          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
923          * We must have no buffers or drop them.
924          */
925         if (folio_test_private(src) &&
926             !filemap_release_folio(src, GFP_KERNEL))
927                 return mode == MIGRATE_SYNC ? -EAGAIN : -EBUSY;
928
929         return migrate_folio(mapping, dst, src, mode);
930 }
931
932 /*
933  * Move a page to a newly allocated page
934  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
935  *
936  * The new page will have replaced the old page if this function
937  * is successful.
938  *
939  * Return value:
940  *   < 0 - error code
941  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
942  */
943 static int move_to_new_folio(struct folio *dst, struct folio *src,
944                                 enum migrate_mode mode)
945 {
946         int rc = -EAGAIN;
947         bool is_lru = !__PageMovable(&src->page);
948
949         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(src), src);
950         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(dst), dst);
951
952         if (likely(is_lru)) {
953                 struct address_space *mapping = folio_mapping(src);
954
955                 if (!mapping)
956                         rc = migrate_folio(mapping, dst, src, mode);
957                 else if (mapping->a_ops->migrate_folio)
958                         /*
959                          * Most folios have a mapping and most filesystems
960                          * provide a migrate_folio callback. Anonymous folios
961                          * are part of swap space which also has its own
962                          * migrate_folio callback. This is the most common path
963                          * for page migration.
964                          */
965                         rc = mapping->a_ops->migrate_folio(mapping, dst, src,
966                                                                 mode);
967                 else
968                         rc = fallback_migrate_folio(mapping, dst, src, mode);
969         } else {
970                 const struct movable_operations *mops;
971
972                 /*
973                  * In case of non-lru page, it could be released after
974                  * isolation step. In that case, we shouldn't try migration.
975                  */
976                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_isolated(src), src);
977                 if (!folio_test_movable(src)) {
978                         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
979                         folio_clear_isolated(src);
980                         goto out;
981                 }
982
983                 mops = folio_movable_ops(src);
984                 rc = mops->migrate_page(&dst->page, &src->page, mode);
985                 WARN_ON_ONCE(rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS &&
986                                 !folio_test_isolated(src));
987         }
988
989         /*
990          * When successful, old pagecache src->mapping must be cleared before
991          * src is freed; but stats require that PageAnon be left as PageAnon.
992          */
993         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
994                 if (__PageMovable(&src->page)) {
995                         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_isolated(src), src);
996
997                         /*
998                          * We clear PG_movable under page_lock so any compactor
999                          * cannot try to migrate this page.
1000                          */
1001                         folio_clear_isolated(src);
1002                 }
1003
1004                 /*
1005                  * Anonymous and movable src->mapping will be cleared by
1006                  * free_pages_prepare so don't reset it here for keeping
1007                  * the type to work PageAnon, for example.
1008                  */
1009                 if (!folio_mapping_flags(src))
1010                         src->mapping = NULL;
1011
1012                 if (likely(!folio_is_zone_device(dst)))
1013                         flush_dcache_folio(dst);
1014         }
1015 out:
1016         return rc;
1017 }
1018
1019 /*
1020  * To record some information during migration, we use some unused
1021  * fields (mapping and private) of struct folio of the newly allocated
1022  * destination folio.  This is safe because nobody is using them
1023  * except us.
1024  */
1025 union migration_ptr {
1026         struct anon_vma *anon_vma;
1027         struct address_space *mapping;
1028 };
1029 static void __migrate_folio_record(struct folio *dst,
1030                                    unsigned long page_was_mapped,
1031                                    struct anon_vma *anon_vma)
1032 {
1033         union migration_ptr ptr = { .anon_vma = anon_vma };
1034         dst->mapping = ptr.mapping;
1035         dst->private = (void *)page_was_mapped;
1036 }
1037
1038 static void __migrate_folio_extract(struct folio *dst,
1039                                    int *page_was_mappedp,
1040                                    struct anon_vma **anon_vmap)
1041 {
1042         union migration_ptr ptr = { .mapping = dst->mapping };
1043         *anon_vmap = ptr.anon_vma;
1044         *page_was_mappedp = (unsigned long)dst->private;
1045         dst->mapping = NULL;
1046         dst->private = NULL;
1047 }
1048
1049 /* Restore the source folio to the original state upon failure */
1050 static void migrate_folio_undo_src(struct folio *src,
1051                                    int page_was_mapped,
1052                                    struct anon_vma *anon_vma,
1053                                    bool locked,
1054                                    struct list_head *ret)
1055 {
1056         if (page_was_mapped)
1057                 remove_migration_ptes(src, src, false);
1058         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
1059         if (anon_vma)
1060                 put_anon_vma(anon_vma);
1061         if (locked)
1062                 folio_unlock(src);
1063         if (ret)
1064                 list_move_tail(&src->lru, ret);
1065 }
1066
1067 /* Restore the destination folio to the original state upon failure */
1068 static void migrate_folio_undo_dst(struct folio *dst, bool locked,
1069                 free_folio_t put_new_folio, unsigned long private)
1070 {
1071         if (locked)
1072                 folio_unlock(dst);
1073         if (put_new_folio)
1074                 put_new_folio(dst, private);
1075         else
1076                 folio_put(dst);
1077 }
1078
1079 /* Cleanup src folio upon migration success */
1080 static void migrate_folio_done(struct folio *src,
1081                                enum migrate_reason reason)
1082 {
1083         /*
1084          * Compaction can migrate also non-LRU pages which are
1085          * not accounted to NR_ISOLATED_*. They can be recognized
1086          * as __PageMovable
1087          */
1088         if (likely(!__folio_test_movable(src)))
1089                 mod_node_page_state(folio_pgdat(src), NR_ISOLATED_ANON +
1090                                     folio_is_file_lru(src), -folio_nr_pages(src));
1091
1092         if (reason != MR_MEMORY_FAILURE)
1093                 /* We release the page in page_handle_poison. */
1094                 folio_put(src);
1095 }
1096
1097 /* Obtain the lock on page, remove all ptes. */
1098 static int migrate_folio_unmap(new_folio_t get_new_folio,
1099                 free_folio_t put_new_folio, unsigned long private,
1100                 struct folio *src, struct folio **dstp, enum migrate_mode mode,
1101                 enum migrate_reason reason, struct list_head *ret)
1102 {
1103         struct folio *dst;
1104         int rc = -EAGAIN;
1105         int page_was_mapped = 0;
1106         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1107         bool is_lru = !__PageMovable(&src->page);
1108         bool locked = false;
1109         bool dst_locked = false;
1110
1111         if (folio_ref_count(src) == 1) {
1112                 /* Folio was freed from under us. So we are done. */
1113                 folio_clear_active(src);
1114                 folio_clear_unevictable(src);
1115                 /* free_pages_prepare() will clear PG_isolated. */
1116                 list_del(&src->lru);
1117                 migrate_folio_done(src, reason);
1118                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1119         }
1120
1121         dst = get_new_folio(src, private);
1122         if (!dst)
1123                 return -ENOMEM;
1124         *dstp = dst;
1125
1126         dst->private = NULL;
1127
1128         if (!folio_trylock(src)) {
1129                 if (mode == MIGRATE_ASYNC)
1130                         goto out;
1131
1132                 /*
1133                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
1134                  * For example, during page readahead pages are added locked
1135                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
1136                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
1137                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
1138                  * mpage_readahead). If an allocation happens for the
1139                  * second or third page, the process can end up locking
1140                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
1141                  * trying to be clever about what pages can be locked,
1142                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
1143                  * altogether.
1144                  */
1145                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
1146                         goto out;
1147
1148                 /*
1149                  * In "light" mode, we can wait for transient locks (eg
1150                  * inserting a page into the page table), but it's not
1151                  * worth waiting for I/O.
1152                  */
1153                 if (mode == MIGRATE_SYNC_LIGHT && !folio_test_uptodate(src))
1154                         goto out;
1155
1156                 folio_lock(src);
1157         }
1158         locked = true;
1159
1160         if (folio_test_writeback(src)) {
1161                 /*
1162                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
1163                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
1164                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
1165                  * the overhead of stalling is too much
1166                  */
1167                 switch (mode) {
1168                 case MIGRATE_SYNC:
1169                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
1170                         break;
1171                 default:
1172                         rc = -EBUSY;
1173                         goto out;
1174                 }
1175                 folio_wait_writeback(src);
1176         }
1177
1178         /*
1179          * By try_to_migrate(), src->mapcount goes down to 0 here. In this case,
1180          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrate a page.
1181          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
1182          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
1183          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
1184          * just care Anon page here.
1185          *
1186          * Only folio_get_anon_vma() understands the subtleties of
1187          * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
1188          * But if we cannot get anon_vma, then we won't need it anyway,
1189          * because that implies that the anon page is no longer mapped
1190          * (and cannot be remapped so long as we hold the page lock).
1191          */
1192         if (folio_test_anon(src) && !folio_test_ksm(src))
1193                 anon_vma = folio_get_anon_vma(src);
1194
1195         /*
1196          * Block others from accessing the new page when we get around to
1197          * establishing additional references. We are usually the only one
1198          * holding a reference to dst at this point. We used to have a BUG
1199          * here if folio_trylock(dst) fails, but would like to allow for
1200          * cases where there might be a race with the previous use of dst.
1201          * This is much like races on refcount of oldpage: just don't BUG().
1202          */
1203         if (unlikely(!folio_trylock(dst)))
1204                 goto out;
1205         dst_locked = true;
1206
1207         if (unlikely(!is_lru)) {
1208                 __migrate_folio_record(dst, page_was_mapped, anon_vma);
1209                 return MIGRATEPAGE_UNMAP;
1210         }
1211
1212         /*
1213          * Corner case handling:
1214          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
1215          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
1216          * Calling try_to_unmap() against a src->mapping==NULL page will
1217          * trigger a BUG.  So handle it here.
1218          * 2. An orphaned page (see truncate_cleanup_page) might have
1219          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
1220          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
1221          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
1222          * free the metadata, so the page can be freed.
1223          */
1224         if (!src->mapping) {
1225                 if (folio_test_private(src)) {
1226                         try_to_free_buffers(src);
1227                         goto out;
1228                 }
1229         } else if (folio_mapped(src)) {
1230                 /* Establish migration ptes */
1231                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_anon(src) &&
1232                                !folio_test_ksm(src) && !anon_vma, src);
1233                 try_to_migrate(src, mode == MIGRATE_ASYNC ? TTU_BATCH_FLUSH : 0);
1234                 page_was_mapped = 1;
1235         }
1236
1237         if (!folio_mapped(src)) {
1238                 __migrate_folio_record(dst, page_was_mapped, anon_vma);
1239                 return MIGRATEPAGE_UNMAP;
1240         }
1241
1242 out:
1243         /*
1244          * A folio that has not been unmapped will be restored to
1245          * right list unless we want to retry.
1246          */
1247         if (rc == -EAGAIN)
1248                 ret = NULL;
1249
1250         migrate_folio_undo_src(src, page_was_mapped, anon_vma, locked, ret);
1251         migrate_folio_undo_dst(dst, dst_locked, put_new_folio, private);
1252
1253         return rc;
1254 }
1255
1256 /* Migrate the folio to the newly allocated folio in dst. */
1257 static int migrate_folio_move(free_folio_t put_new_folio, unsigned long private,
1258                               struct folio *src, struct folio *dst,
1259                               enum migrate_mode mode, enum migrate_reason reason,
1260                               struct list_head *ret)
1261 {
1262         int rc;
1263         int page_was_mapped = 0;
1264         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1265         bool is_lru = !__PageMovable(&src->page);
1266         struct list_head *prev;
1267
1268         __migrate_folio_extract(dst, &page_was_mapped, &anon_vma);
1269         prev = dst->lru.prev;
1270         list_del(&dst->lru);
1271
1272         rc = move_to_new_folio(dst, src, mode);
1273         if (rc)
1274                 goto out;
1275
1276         if (unlikely(!is_lru))
1277                 goto out_unlock_both;
1278
1279         /*
1280          * When successful, push dst to LRU immediately: so that if it
1281          * turns out to be an mlocked page, remove_migration_ptes() will
1282          * automatically build up the correct dst->mlock_count for it.
1283          *
1284          * We would like to do something similar for the old page, when
1285          * unsuccessful, and other cases when a page has been temporarily
1286          * isolated from the unevictable LRU: but this case is the easiest.
1287          */
1288         folio_add_lru(dst);
1289         if (page_was_mapped)
1290                 lru_add_drain();
1291
1292         if (page_was_mapped)
1293                 remove_migration_ptes(src, dst, false);
1294
1295 out_unlock_both:
1296         folio_unlock(dst);
1297         set_page_owner_migrate_reason(&dst->page, reason);
1298         /*
1299          * If migration is successful, decrease refcount of dst,
1300          * which will not free the page because new page owner increased
1301          * refcounter.
1302          */
1303         folio_put(dst);
1304
1305         /*
1306          * A folio that has been migrated has all references removed
1307          * and will be freed.
1308          */
1309         list_del(&src->lru);
1310         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
1311         if (anon_vma)
1312                 put_anon_vma(anon_vma);
1313         folio_unlock(src);
1314         migrate_folio_done(src, reason);
1315
1316         return rc;
1317 out:
1318         /*
1319          * A folio that has not been migrated will be restored to
1320          * right list unless we want to retry.
1321          */
1322         if (rc == -EAGAIN) {
1323                 list_add(&dst->lru, prev);
1324                 __migrate_folio_record(dst, page_was_mapped, anon_vma);
1325                 return rc;
1326         }
1327
1328         migrate_folio_undo_src(src, page_was_mapped, anon_vma, true, ret);
1329         migrate_folio_undo_dst(dst, true, put_new_folio, private);
1330
1331         return rc;
1332 }
1333
1334 /*
1335  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1336  *
1337  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1338  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1339  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1340  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1341  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1342  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1343  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1344  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1345  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1346  * hugepage migration fails without data corruption.
1347  *
1348  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1349  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1350  * will wait in the page fault for migration to complete.
1351  */
1352 static int unmap_and_move_huge_page(new_folio_t get_new_folio,
1353                 free_folio_t put_new_folio, unsigned long private,
1354                 struct folio *src, int force, enum migrate_mode mode,
1355                 int reason, struct list_head *ret)
1356 {
1357         struct folio *dst;
1358         int rc = -EAGAIN;
1359         int page_was_mapped = 0;
1360         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1361         struct address_space *mapping = NULL;
1362
1363         if (folio_ref_count(src) == 1) {
1364                 /* page was freed from under us. So we are done. */
1365                 folio_putback_active_hugetlb(src);
1366                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1367         }
1368
1369         dst = get_new_folio(src, private);
1370         if (!dst)
1371                 return -ENOMEM;
1372
1373         if (!folio_trylock(src)) {
1374                 if (!force)
1375                         goto out;
1376                 switch (mode) {
1377                 case MIGRATE_SYNC:
1378                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
1379                         break;
1380                 default:
1381                         goto out;
1382                 }
1383                 folio_lock(src);
1384         }
1385
1386         /*
1387          * Check for pages which are in the process of being freed.  Without
1388          * folio_mapping() set, hugetlbfs specific move page routine will not
1389          * be called and we could leak usage counts for subpools.
1390          */
1391         if (hugetlb_folio_subpool(src) && !folio_mapping(src)) {
1392                 rc = -EBUSY;
1393                 goto out_unlock;
1394         }
1395
1396         if (folio_test_anon(src))
1397                 anon_vma = folio_get_anon_vma(src);
1398
1399         if (unlikely(!folio_trylock(dst)))
1400                 goto put_anon;
1401
1402         if (folio_mapped(src)) {
1403                 enum ttu_flags ttu = 0;
1404
1405                 if (!folio_test_anon(src)) {
1406                         /*
1407                          * In shared mappings, try_to_unmap could potentially
1408                          * call huge_pmd_unshare.  Because of this, take
1409                          * semaphore in write mode here and set TTU_RMAP_LOCKED
1410                          * to let lower levels know we have taken the lock.
1411                          */
1412                         mapping = hugetlb_page_mapping_lock_write(&src->page);
1413                         if (unlikely(!mapping))
1414                                 goto unlock_put_anon;
1415
1416                         ttu = TTU_RMAP_LOCKED;
1417                 }
1418
1419                 try_to_migrate(src, ttu);
1420                 page_was_mapped = 1;
1421
1422                 if (ttu & TTU_RMAP_LOCKED)
1423                         i_mmap_unlock_write(mapping);
1424         }
1425
1426         if (!folio_mapped(src))
1427                 rc = move_to_new_folio(dst, src, mode);
1428
1429         if (page_was_mapped)
1430                 remove_migration_ptes(src,
1431                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? dst : src, false);
1432
1433 unlock_put_anon:
1434         folio_unlock(dst);
1435
1436 put_anon:
1437         if (anon_vma)
1438                 put_anon_vma(anon_vma);
1439
1440         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1441                 move_hugetlb_state(src, dst, reason);
1442                 put_new_folio = NULL;
1443         }
1444
1445 out_unlock:
1446         folio_unlock(src);
1447 out:
1448         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1449                 folio_putback_active_hugetlb(src);
1450         else if (rc != -EAGAIN)
1451                 list_move_tail(&src->lru, ret);
1452
1453         /*
1454          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1455          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1456          * isolation.
1457          */
1458         if (put_new_folio)
1459                 put_new_folio(dst, private);
1460         else
1461                 folio_putback_active_hugetlb(dst);
1462
1463         return rc;
1464 }
1465
1466 static inline int try_split_folio(struct folio *folio, struct list_head *split_folios)
1467 {
1468         int rc;
1469
1470         folio_lock(folio);
1471         rc = split_folio_to_list(folio, split_folios);
1472         folio_unlock(folio);
1473         if (!rc)
1474                 list_move_tail(&folio->lru, split_folios);
1475
1476         return rc;
1477 }
1478
1479 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1480 #define NR_MAX_BATCHED_MIGRATION        HPAGE_PMD_NR
1481 #else
1482 #define NR_MAX_BATCHED_MIGRATION        512
1483 #endif
1484 #define NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY      10
1485 #define NR_MAX_MIGRATE_ASYNC_RETRY      3
1486 #define NR_MAX_MIGRATE_SYNC_RETRY                                       \
1487         (NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY - NR_MAX_MIGRATE_ASYNC_RETRY)
1488
1489 struct migrate_pages_stats {
1490         int nr_succeeded;       /* Normal and large folios migrated successfully, in
1491                                    units of base pages */
1492         int nr_failed_pages;    /* Normal and large folios failed to be migrated, in
1493                                    units of base pages.  Untried folios aren't counted */
1494         int nr_thp_succeeded;   /* THP migrated successfully */
1495         int nr_thp_failed;      /* THP failed to be migrated */
1496         int nr_thp_split;       /* THP split before migrating */
1497 };
1498
1499 /*
1500  * Returns the number of hugetlb folios that were not migrated, or an error code
1501  * after NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY attempts or if no hugetlb folios are movable
1502  * any more because the list has become empty or no retryable hugetlb folios
1503  * exist any more. It is caller's responsibility to call putback_movable_pages()
1504  * only if ret != 0.
1505  */
1506 static int migrate_hugetlbs(struct list_head *from, new_folio_t get_new_folio,
1507                             free_folio_t put_new_folio, unsigned long private,
1508                             enum migrate_mode mode, int reason,
1509                             struct migrate_pages_stats *stats,
1510                             struct list_head *ret_folios)
1511 {
1512         int retry = 1;
1513         int nr_failed = 0;
1514         int nr_retry_pages = 0;
1515         int pass = 0;
1516         struct folio *folio, *folio2;
1517         int rc, nr_pages;
1518
1519         for (pass = 0; pass < NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY && retry; pass++) {
1520                 retry = 0;
1521                 nr_retry_pages = 0;
1522
1523                 list_for_each_entry_safe(folio, folio2, from, lru) {
1524                         if (!folio_test_hugetlb(folio))
1525                                 continue;
1526
1527                         nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1528
1529                         cond_resched();
1530
1531                         /*
1532                          * Migratability of hugepages depends on architectures and
1533                          * their size.  This check is necessary because some callers
1534                          * of hugepage migration like soft offline and memory
1535                          * hotremove don't walk through page tables or check whether
1536                          * the hugepage is pmd-based or not before kicking migration.
1537                          */
1538                         if (!hugepage_migration_supported(folio_hstate(folio))) {
1539                                 nr_failed++;
1540                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages;
1541                                 list_move_tail(&folio->lru, ret_folios);
1542                                 continue;
1543                         }
1544
1545                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_folio,
1546                                                       put_new_folio, private,
1547                                                       folio, pass > 2, mode,
1548                                                       reason, ret_folios);
1549                         /*
1550                          * The rules are:
1551                          *      Success: hugetlb folio will be put back
1552                          *      -EAGAIN: stay on the from list
1553                          *      -ENOMEM: stay on the from list
1554                          *      Other errno: put on ret_folios list
1555                          */
1556                         switch(rc) {
1557                         case -ENOMEM:
1558                                 /*
1559                                  * When memory is low, don't bother to try to migrate
1560                                  * other folios, just exit.
1561                                  */
1562                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages + nr_retry_pages;
1563                                 return -ENOMEM;
1564                         case -EAGAIN:
1565                                 retry++;
1566                                 nr_retry_pages += nr_pages;
1567                                 break;
1568                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1569                                 stats->nr_succeeded += nr_pages;
1570                                 break;
1571                         default:
1572                                 /*
1573                                  * Permanent failure (-EBUSY, etc.):
1574                                  * unlike -EAGAIN case, the failed folio is
1575                                  * removed from migration folio list and not
1576                                  * retried in the next outer loop.
1577                                  */
1578                                 nr_failed++;
1579                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages;
1580                                 break;
1581                         }
1582                 }
1583         }
1584         /*
1585          * nr_failed is number of hugetlb folios failed to be migrated.  After
1586          * NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY attempts, give up and count retried hugetlb
1587          * folios as failed.
1588          */
1589         nr_failed += retry;
1590         stats->nr_failed_pages += nr_retry_pages;
1591
1592         return nr_failed;
1593 }
1594
1595 /*
1596  * migrate_pages_batch() first unmaps folios in the from list as many as
1597  * possible, then move the unmapped folios.
1598  *
1599  * We only batch migration if mode == MIGRATE_ASYNC to avoid to wait a
1600  * lock or bit when we have locked more than one folio.  Which may cause
1601  * deadlock (e.g., for loop device).  So, if mode != MIGRATE_ASYNC, the
1602  * length of the from list must be <= 1.
1603  */
1604 static int migrate_pages_batch(struct list_head *from,
1605                 new_folio_t get_new_folio, free_folio_t put_new_folio,
1606                 unsigned long private, enum migrate_mode mode, int reason,
1607                 struct list_head *ret_folios, struct list_head *split_folios,
1608                 struct migrate_pages_stats *stats, int nr_pass)
1609 {
1610         int retry = 1;
1611         int thp_retry = 1;
1612         int nr_failed = 0;
1613         int nr_retry_pages = 0;
1614         int pass = 0;
1615         bool is_thp = false;
1616         struct folio *folio, *folio2, *dst = NULL, *dst2;
1617         int rc, rc_saved = 0, nr_pages;
1618         LIST_HEAD(unmap_folios);
1619         LIST_HEAD(dst_folios);
1620         bool nosplit = (reason == MR_NUMA_MISPLACED);
1621
1622         VM_WARN_ON_ONCE(mode != MIGRATE_ASYNC &&
1623                         !list_empty(from) && !list_is_singular(from));
1624
1625         for (pass = 0; pass < nr_pass && retry; pass++) {
1626                 retry = 0;
1627                 thp_retry = 0;
1628                 nr_retry_pages = 0;
1629
1630                 list_for_each_entry_safe(folio, folio2, from, lru) {
1631                         is_thp = folio_test_large(folio) && folio_test_pmd_mappable(folio);
1632                         nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1633
1634                         cond_resched();
1635
1636                         /*
1637                          * Large folio migration might be unsupported or
1638                          * the allocation might be failed so we should retry
1639                          * on the same folio with the large folio split
1640                          * to normal folios.
1641                          *
1642                          * Split folios are put in split_folios, and
1643                          * we will migrate them after the rest of the
1644                          * list is processed.
1645                          */
1646                         if (!thp_migration_supported() && is_thp) {
1647                                 nr_failed++;
1648                                 stats->nr_thp_failed++;
1649                                 if (!try_split_folio(folio, split_folios)) {
1650                                         stats->nr_thp_split++;
1651                                         continue;
1652                                 }
1653                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages;
1654                                 list_move_tail(&folio->lru, ret_folios);
1655                                 continue;
1656                         }
1657
1658                         rc = migrate_folio_unmap(get_new_folio, put_new_folio,
1659                                         private, folio, &dst, mode, reason,
1660                                         ret_folios);
1661                         /*
1662                          * The rules are:
1663                          *      Success: folio will be freed
1664                          *      Unmap: folio will be put on unmap_folios list,
1665                          *             dst folio put on dst_folios list
1666                          *      -EAGAIN: stay on the from list
1667                          *      -ENOMEM: stay on the from list
1668                          *      Other errno: put on ret_folios list
1669                          */
1670                         switch(rc) {
1671                         case -ENOMEM:
1672                                 /*
1673                                  * When memory is low, don't bother to try to migrate
1674                                  * other folios, move unmapped folios, then exit.
1675                                  */
1676                                 nr_failed++;
1677                                 stats->nr_thp_failed += is_thp;
1678                                 /* Large folio NUMA faulting doesn't split to retry. */
1679                                 if (folio_test_large(folio) && !nosplit) {
1680                                         int ret = try_split_folio(folio, split_folios);
1681
1682                                         if (!ret) {
1683                                                 stats->nr_thp_split += is_thp;
1684                                                 break;
1685                                         } else if (reason == MR_LONGTERM_PIN &&
1686                                                    ret == -EAGAIN) {
1687                                                 /*
1688                                                  * Try again to split large folio to
1689                                                  * mitigate the failure of longterm pinning.
1690                                                  */
1691                                                 retry++;
1692                                                 thp_retry += is_thp;
1693                                                 nr_retry_pages += nr_pages;
1694                                                 /* Undo duplicated failure counting. */
1695                                                 nr_failed--;
1696                                                 stats->nr_thp_failed -= is_thp;
1697                                                 break;
1698                                         }
1699                                 }
1700
1701                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages + nr_retry_pages;
1702                                 /* nr_failed isn't updated for not used */
1703                                 stats->nr_thp_failed += thp_retry;
1704                                 rc_saved = rc;
1705                                 if (list_empty(&unmap_folios))
1706                                         goto out;
1707                                 else
1708                                         goto move;
1709                         case -EAGAIN:
1710                                 retry++;
1711                                 thp_retry += is_thp;
1712                                 nr_retry_pages += nr_pages;
1713                                 break;
1714                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1715                                 stats->nr_succeeded += nr_pages;
1716                                 stats->nr_thp_succeeded += is_thp;
1717                                 break;
1718                         case MIGRATEPAGE_UNMAP:
1719                                 list_move_tail(&folio->lru, &unmap_folios);
1720                                 list_add_tail(&dst->lru, &dst_folios);
1721                                 break;
1722                         default:
1723                                 /*
1724                                  * Permanent failure (-EBUSY, etc.):
1725                                  * unlike -EAGAIN case, the failed folio is
1726                                  * removed from migration folio list and not
1727                                  * retried in the next outer loop.
1728                                  */
1729                                 nr_failed++;
1730                                 stats->nr_thp_failed += is_thp;
1731                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages;
1732                                 break;
1733                         }
1734                 }
1735         }
1736         nr_failed += retry;
1737         stats->nr_thp_failed += thp_retry;
1738         stats->nr_failed_pages += nr_retry_pages;
1739 move:
1740         /* Flush TLBs for all unmapped folios */
1741         try_to_unmap_flush();
1742
1743         retry = 1;
1744         for (pass = 0; pass < nr_pass && retry; pass++) {
1745                 retry = 0;
1746                 thp_retry = 0;
1747                 nr_retry_pages = 0;
1748
1749                 dst = list_first_entry(&dst_folios, struct folio, lru);
1750                 dst2 = list_next_entry(dst, lru);
1751                 list_for_each_entry_safe(folio, folio2, &unmap_folios, lru) {
1752                         is_thp = folio_test_large(folio) && folio_test_pmd_mappable(folio);
1753                         nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1754
1755                         cond_resched();
1756
1757                         rc = migrate_folio_move(put_new_folio, private,
1758                                                 folio, dst, mode,
1759                                                 reason, ret_folios);
1760                         /*
1761                          * The rules are:
1762                          *      Success: folio will be freed
1763                          *      -EAGAIN: stay on the unmap_folios list
1764                          *      Other errno: put on ret_folios list
1765                          */
1766                         switch(rc) {
1767                         case -EAGAIN:
1768                                 retry++;
1769                                 thp_retry += is_thp;
1770                                 nr_retry_pages += nr_pages;
1771                                 break;
1772                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1773                                 stats->nr_succeeded += nr_pages;
1774                                 stats->nr_thp_succeeded += is_thp;
1775                                 break;
1776                         default:
1777                                 nr_failed++;
1778                                 stats->nr_thp_failed += is_thp;
1779                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages;
1780                                 break;
1781                         }
1782                         dst = dst2;
1783                         dst2 = list_next_entry(dst, lru);
1784                 }
1785         }
1786         nr_failed += retry;
1787         stats->nr_thp_failed += thp_retry;
1788         stats->nr_failed_pages += nr_retry_pages;
1789
1790         rc = rc_saved ? : nr_failed;
1791 out:
1792         /* Cleanup remaining folios */
1793         dst = list_first_entry(&dst_folios, struct folio, lru);
1794         dst2 = list_next_entry(dst, lru);
1795         list_for_each_entry_safe(folio, folio2, &unmap_folios, lru) {
1796                 int page_was_mapped = 0;
1797                 struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1798
1799                 __migrate_folio_extract(dst, &page_was_mapped, &anon_vma);
1800                 migrate_folio_undo_src(folio, page_was_mapped, anon_vma,
1801                                        true, ret_folios);
1802                 list_del(&dst->lru);
1803                 migrate_folio_undo_dst(dst, true, put_new_folio, private);
1804                 dst = dst2;
1805                 dst2 = list_next_entry(dst, lru);
1806         }
1807
1808         return rc;
1809 }
1810
1811 static int migrate_pages_sync(struct list_head *from, new_folio_t get_new_folio,
1812                 free_folio_t put_new_folio, unsigned long private,
1813                 enum migrate_mode mode, int reason,
1814                 struct list_head *ret_folios, struct list_head *split_folios,
1815                 struct migrate_pages_stats *stats)
1816 {
1817         int rc, nr_failed = 0;
1818         LIST_HEAD(folios);
1819         struct migrate_pages_stats astats;
1820
1821         memset(&astats, 0, sizeof(astats));
1822         /* Try to migrate in batch with MIGRATE_ASYNC mode firstly */
1823         rc = migrate_pages_batch(from, get_new_folio, put_new_folio, private, MIGRATE_ASYNC,
1824                                  reason, &folios, split_folios, &astats,
1825                                  NR_MAX_MIGRATE_ASYNC_RETRY);
1826         stats->nr_succeeded += astats.nr_succeeded;
1827         stats->nr_thp_succeeded += astats.nr_thp_succeeded;
1828         stats->nr_thp_split += astats.nr_thp_split;
1829         if (rc < 0) {
1830                 stats->nr_failed_pages += astats.nr_failed_pages;
1831                 stats->nr_thp_failed += astats.nr_thp_failed;
1832                 list_splice_tail(&folios, ret_folios);
1833                 return rc;
1834         }
1835         stats->nr_thp_failed += astats.nr_thp_split;
1836         nr_failed += astats.nr_thp_split;
1837         /*
1838          * Fall back to migrate all failed folios one by one synchronously. All
1839          * failed folios except split THPs will be retried, so their failure
1840          * isn't counted
1841          */
1842         list_splice_tail_init(&folios, from);
1843         while (!list_empty(from)) {
1844                 list_move(from->next, &folios);
1845                 rc = migrate_pages_batch(&folios, get_new_folio, put_new_folio,
1846                                          private, mode, reason, ret_folios,
1847                                          split_folios, stats, NR_MAX_MIGRATE_SYNC_RETRY);
1848                 list_splice_tail_init(&folios, ret_folios);
1849                 if (rc < 0)
1850                         return rc;
1851                 nr_failed += rc;
1852         }
1853
1854         return nr_failed;
1855 }
1856
1857 /*
1858  * migrate_pages - migrate the folios specified in a list, to the free folios
1859  *                 supplied as the target for the page migration
1860  *
1861  * @from:               The list of folios to be migrated.
1862  * @get_new_folio:      The function used to allocate free folios to be used
1863  *                      as the target of the folio migration.
1864  * @put_new_folio:      The function used to free target folios if migration
1865  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1866  * @private:            Private data to be passed on to get_new_folio()
1867  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1868  *                      folio migration, if any.
1869  * @reason:             The reason for folio migration.
1870  * @ret_succeeded:      Set to the number of folios migrated successfully if
1871  *                      the caller passes a non-NULL pointer.
1872  *
1873  * The function returns after NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY attempts or if no folios
1874  * are movable any more because the list has become empty or no retryable folios
1875  * exist any more. It is caller's responsibility to call putback_movable_pages()
1876  * only if ret != 0.
1877  *
1878  * Returns the number of {normal folio, large folio, hugetlb} that were not
1879  * migrated, or an error code. The number of large folio splits will be
1880  * considered as the number of non-migrated large folio, no matter how many
1881  * split folios of the large folio are migrated successfully.
1882  */
1883 int migrate_pages(struct list_head *from, new_folio_t get_new_folio,
1884                 free_folio_t put_new_folio, unsigned long private,
1885                 enum migrate_mode mode, int reason, unsigned int *ret_succeeded)
1886 {
1887         int rc, rc_gather;
1888         int nr_pages;
1889         struct folio *folio, *folio2;
1890         LIST_HEAD(folios);
1891         LIST_HEAD(ret_folios);
1892         LIST_HEAD(split_folios);
1893         struct migrate_pages_stats stats;
1894
1895         trace_mm_migrate_pages_start(mode, reason);
1896
1897         memset(&stats, 0, sizeof(stats));
1898
1899         rc_gather = migrate_hugetlbs(from, get_new_folio, put_new_folio, private,
1900                                      mode, reason, &stats, &ret_folios);
1901         if (rc_gather < 0)
1902                 goto out;
1903
1904 again:
1905         nr_pages = 0;
1906         list_for_each_entry_safe(folio, folio2, from, lru) {
1907                 /* Retried hugetlb folios will be kept in list  */
1908                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1909                         list_move_tail(&folio->lru, &ret_folios);
1910                         continue;
1911                 }
1912
1913                 nr_pages += folio_nr_pages(folio);
1914                 if (nr_pages >= NR_MAX_BATCHED_MIGRATION)
1915                         break;
1916         }
1917         if (nr_pages >= NR_MAX_BATCHED_MIGRATION)
1918                 list_cut_before(&folios, from, &folio2->lru);
1919         else
1920                 list_splice_init(from, &folios);
1921         if (mode == MIGRATE_ASYNC)
1922                 rc = migrate_pages_batch(&folios, get_new_folio, put_new_folio,
1923                                 private, mode, reason, &ret_folios,
1924                                 &split_folios, &stats,
1925                                 NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY);
1926         else
1927                 rc = migrate_pages_sync(&folios, get_new_folio, put_new_folio,
1928                                 private, mode, reason, &ret_folios,
1929                                 &split_folios, &stats);
1930         list_splice_tail_init(&folios, &ret_folios);
1931         if (rc < 0) {
1932                 rc_gather = rc;
1933                 list_splice_tail(&split_folios, &ret_folios);
1934                 goto out;
1935         }
1936         if (!list_empty(&split_folios)) {
1937                 /*
1938                  * Failure isn't counted since all split folios of a large folio
1939                  * is counted as 1 failure already.  And, we only try to migrate
1940                  * with minimal effort, force MIGRATE_ASYNC mode and retry once.
1941                  */
1942                 migrate_pages_batch(&split_folios, get_new_folio,
1943                                 put_new_folio, private, MIGRATE_ASYNC, reason,
1944                                 &ret_folios, NULL, &stats, 1);
1945                 list_splice_tail_init(&split_folios, &ret_folios);
1946         }
1947         rc_gather += rc;
1948         if (!list_empty(from))
1949                 goto again;
1950 out:
1951         /*
1952          * Put the permanent failure folio back to migration list, they
1953          * will be put back to the right list by the caller.
1954          */
1955         list_splice(&ret_folios, from);
1956
1957         /*
1958          * Return 0 in case all split folios of fail-to-migrate large folios
1959          * are migrated successfully.
1960          */
1961         if (list_empty(from))
1962                 rc_gather = 0;
1963
1964         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, stats.nr_succeeded);
1965         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, stats.nr_failed_pages);
1966         count_vm_events(THP_MIGRATION_SUCCESS, stats.nr_thp_succeeded);
1967         count_vm_events(THP_MIGRATION_FAIL, stats.nr_thp_failed);
1968         count_vm_events(THP_MIGRATION_SPLIT, stats.nr_thp_split);
1969         trace_mm_migrate_pages(stats.nr_succeeded, stats.nr_failed_pages,
1970                                stats.nr_thp_succeeded, stats.nr_thp_failed,
1971                                stats.nr_thp_split, mode, reason);
1972
1973         if (ret_succeeded)
1974                 *ret_succeeded = stats.nr_succeeded;
1975
1976         return rc_gather;
1977 }
1978
1979 struct folio *alloc_migration_target(struct folio *src, unsigned long private)
1980 {
1981         struct migration_target_control *mtc;
1982         gfp_t gfp_mask;
1983         unsigned int order = 0;
1984         int nid;
1985         int zidx;
1986
1987         mtc = (struct migration_target_control *)private;
1988         gfp_mask = mtc->gfp_mask;
1989         nid = mtc->nid;
1990         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1991                 nid = folio_nid(src);
1992
1993         if (folio_test_hugetlb(src)) {
1994                 struct hstate *h = folio_hstate(src);
1995
1996                 gfp_mask = htlb_modify_alloc_mask(h, gfp_mask);
1997                 return alloc_hugetlb_folio_nodemask(h, nid,
1998                                                 mtc->nmask, gfp_mask);
1999         }
2000
2001         if (folio_test_large(src)) {
2002                 /*
2003                  * clear __GFP_RECLAIM to make the migration callback
2004                  * consistent with regular THP allocations.
2005                  */
2006                 gfp_mask &= ~__GFP_RECLAIM;
2007                 gfp_mask |= GFP_TRANSHUGE;
2008                 order = folio_order(src);
2009         }
2010         zidx = zone_idx(folio_zone(src));
2011         if (is_highmem_idx(zidx) || zidx == ZONE_MOVABLE)
2012                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2013
2014         return __folio_alloc(gfp_mask, order, nid, mtc->nmask);
2015 }
2016
2017 #ifdef CONFIG_NUMA
2018
2019 static int store_status(int __user *status, int start, int value, int nr)
2020 {
2021         while (nr-- > 0) {
2022                 if (put_user(value, status + start))
2023                         return -EFAULT;
2024                 start++;
2025         }
2026
2027         return 0;
2028 }
2029
2030 static int do_move_pages_to_node(struct mm_struct *mm,
2031                 struct list_head *pagelist, int node)
2032 {
2033         int err;
2034         struct migration_target_control mtc = {
2035                 .nid = node,
2036                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE,
2037         };
2038
2039         err = migrate_pages(pagelist, alloc_migration_target, NULL,
2040                 (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL, NULL);
2041         if (err)
2042                 putback_movable_pages(pagelist);
2043         return err;
2044 }
2045
2046 /*
2047  * Resolves the given address to a struct page, isolates it from the LRU and
2048  * puts it to the given pagelist.
2049  * Returns:
2050  *     errno - if the page cannot be found/isolated
2051  *     0 - when it doesn't have to be migrated because it is already on the
2052  *         target node
2053  *     1 - when it has been queued
2054  */
2055 static int add_page_for_migration(struct mm_struct *mm, const void __user *p,
2056                 int node, struct list_head *pagelist, bool migrate_all)
2057 {
2058         struct vm_area_struct *vma;
2059         unsigned long addr;
2060         struct page *page;
2061         int err;
2062         bool isolated;
2063
2064         mmap_read_lock(mm);
2065         addr = (unsigned long)untagged_addr_remote(mm, p);
2066
2067         err = -EFAULT;
2068         vma = vma_lookup(mm, addr);
2069         if (!vma || !vma_migratable(vma))
2070                 goto out;
2071
2072         /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
2073         page = follow_page(vma, addr, FOLL_GET | FOLL_DUMP);
2074
2075         err = PTR_ERR(page);
2076         if (IS_ERR(page))
2077                 goto out;
2078
2079         err = -ENOENT;
2080         if (!page)
2081                 goto out;
2082
2083         if (is_zone_device_page(page))
2084                 goto out_putpage;
2085
2086         err = 0;
2087         if (page_to_nid(page) == node)
2088                 goto out_putpage;
2089
2090         err = -EACCES;
2091         if (page_mapcount(page) > 1 && !migrate_all)
2092                 goto out_putpage;
2093
2094         if (PageHuge(page)) {
2095                 if (PageHead(page)) {
2096                         isolated = isolate_hugetlb(page_folio(page), pagelist);
2097                         err = isolated ? 1 : -EBUSY;
2098                 }
2099         } else {
2100                 struct page *head;
2101
2102                 head = compound_head(page);
2103                 isolated = isolate_lru_page(head);
2104                 if (!isolated) {
2105                         err = -EBUSY;
2106                         goto out_putpage;
2107                 }
2108
2109                 err = 1;
2110                 list_add_tail(&head->lru, pagelist);
2111                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
2112                         NR_ISOLATED_ANON + page_is_file_lru(head),
2113                         thp_nr_pages(head));
2114         }
2115 out_putpage:
2116         /*
2117          * Either remove the duplicate refcount from
2118          * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
2119          * not isolated.
2120          */
2121         put_page(page);
2122 out:
2123         mmap_read_unlock(mm);
2124         return err;
2125 }
2126
2127 static int move_pages_and_store_status(struct mm_struct *mm, int node,
2128                 struct list_head *pagelist, int __user *status,
2129                 int start, int i, unsigned long nr_pages)
2130 {
2131         int err;
2132
2133         if (list_empty(pagelist))
2134                 return 0;
2135
2136         err = do_move_pages_to_node(mm, pagelist, node);
2137         if (err) {
2138                 /*
2139                  * Positive err means the number of failed
2140                  * pages to migrate.  Since we are going to
2141                  * abort and return the number of non-migrated
2142                  * pages, so need to include the rest of the
2143                  * nr_pages that have not been attempted as
2144                  * well.
2145                  */
2146                 if (err > 0)
2147                         err += nr_pages - i;
2148                 return err;
2149         }
2150         return store_status(status, start, node, i - start);
2151 }
2152
2153 /*
2154  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
2155  * the corresponding array of status.
2156  */
2157 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
2158                          unsigned long nr_pages,
2159                          const void __user * __user *pages,
2160                          const int __user *nodes,
2161                          int __user *status, int flags)
2162 {
2163         int current_node = NUMA_NO_NODE;
2164         LIST_HEAD(pagelist);
2165         int start, i;
2166         int err = 0, err1;
2167
2168         lru_cache_disable();
2169
2170         for (i = start = 0; i < nr_pages; i++) {
2171                 const void __user *p;
2172                 int node;
2173
2174                 err = -EFAULT;
2175                 if (get_user(p, pages + i))
2176                         goto out_flush;
2177                 if (get_user(node, nodes + i))
2178                         goto out_flush;
2179
2180                 err = -ENODEV;
2181                 if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
2182                         goto out_flush;
2183                 if (!node_state(node, N_MEMORY))
2184                         goto out_flush;
2185
2186                 err = -EACCES;
2187                 if (!node_isset(node, task_nodes))
2188                         goto out_flush;
2189
2190                 if (current_node == NUMA_NO_NODE) {
2191                         current_node = node;
2192                         start = i;
2193                 } else if (node != current_node) {
2194                         err = move_pages_and_store_status(mm, current_node,
2195                                         &pagelist, status, start, i, nr_pages);
2196                         if (err)
2197                                 goto out;
2198                         start = i;
2199                         current_node = node;
2200                 }
2201
2202                 /*
2203                  * Errors in the page lookup or isolation are not fatal and we simply
2204                  * report them via status
2205                  */
2206                 err = add_page_for_migration(mm, p, current_node, &pagelist,
2207                                              flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
2208
2209                 if (err > 0) {
2210                         /* The page is successfully queued for migration */
2211                         continue;
2212                 }
2213
2214                 /*
2215                  * The move_pages() man page does not have an -EEXIST choice, so
2216                  * use -EFAULT instead.
2217                  */
2218                 if (err == -EEXIST)
2219                         err = -EFAULT;
2220
2221                 /*
2222                  * If the page is already on the target node (!err), store the
2223                  * node, otherwise, store the err.
2224                  */
2225                 err = store_status(status, i, err ? : current_node, 1);
2226                 if (err)
2227                         goto out_flush;
2228
2229                 err = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
2230                                 status, start, i, nr_pages);
2231                 if (err) {
2232                         /* We have accounted for page i */
2233                         if (err > 0)
2234                                 err--;
2235                         goto out;
2236                 }
2237                 current_node = NUMA_NO_NODE;
2238         }
2239 out_flush:
2240         /* Make sure we do not overwrite the existing error */
2241         err1 = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
2242                                 status, start, i, nr_pages);
2243         if (err >= 0)
2244                 err = err1;
2245 out:
2246         lru_cache_enable();
2247         return err;
2248 }
2249
2250 /*
2251  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
2252  */
2253 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
2254                                 const void __user **pages, int *status)
2255 {
2256         unsigned long i;
2257
2258         mmap_read_lock(mm);
2259
2260         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2261                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
2262                 struct vm_area_struct *vma;
2263                 struct page *page;
2264                 int err = -EFAULT;
2265
2266                 vma = vma_lookup(mm, addr);
2267                 if (!vma)
2268                         goto set_status;
2269
2270                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
2271                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_GET | FOLL_DUMP);
2272
2273                 err = PTR_ERR(page);
2274                 if (IS_ERR(page))
2275                         goto set_status;
2276
2277                 err = -ENOENT;
2278                 if (!page)
2279                         goto set_status;
2280
2281                 if (!is_zone_device_page(page))
2282                         err = page_to_nid(page);
2283
2284                 put_page(page);
2285 set_status:
2286                 *status = err;
2287
2288                 pages++;
2289                 status++;
2290         }
2291
2292         mmap_read_unlock(mm);
2293 }
2294
2295 static int get_compat_pages_array(const void __user *chunk_pages[],
2296                                   const void __user * __user *pages,
2297                                   unsigned long chunk_nr)
2298 {
2299         compat_uptr_t __user *pages32 = (compat_uptr_t __user *)pages;
2300         compat_uptr_t p;
2301         int i;
2302
2303         for (i = 0; i < chunk_nr; i++) {
2304                 if (get_user(p, pages32 + i))
2305                         return -EFAULT;
2306                 chunk_pages[i] = compat_ptr(p);
2307         }
2308
2309         return 0;
2310 }
2311
2312 /*
2313  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
2314  * a user array of status.
2315  */
2316 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
2317                          const void __user * __user *pages,
2318                          int __user *status)
2319 {
2320 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16UL
2321         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
2322         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
2323
2324         while (nr_pages) {
2325                 unsigned long chunk_nr = min(nr_pages, DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR);
2326
2327                 if (in_compat_syscall()) {
2328                         if (get_compat_pages_array(chunk_pages, pages,
2329                                                    chunk_nr))
2330                                 break;
2331                 } else {
2332                         if (copy_from_user(chunk_pages, pages,
2333                                       chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
2334                                 break;
2335                 }
2336
2337                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
2338
2339                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
2340                         break;
2341
2342                 pages += chunk_nr;
2343                 status += chunk_nr;
2344                 nr_pages -= chunk_nr;
2345         }
2346         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
2347 }
2348
2349 static struct mm_struct *find_mm_struct(pid_t pid, nodemask_t *mem_nodes)
2350 {
2351         struct task_struct *task;
2352         struct mm_struct *mm;
2353
2354         /*
2355          * There is no need to check if current process has the right to modify
2356          * the specified process when they are same.
2357          */
2358         if (!pid) {
2359                 mmget(current->mm);
2360                 *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(current);
2361                 return current->mm;
2362         }
2363
2364         /* Find the mm_struct */
2365         rcu_read_lock();
2366         task = find_task_by_vpid(pid);
2367         if (!task) {
2368                 rcu_read_unlock();
2369                 return ERR_PTR(-ESRCH);
2370         }
2371         get_task_struct(task);
2372
2373         /*
2374          * Check if this process has the right to modify the specified
2375          * process. Use the regular "ptrace_may_access()" checks.
2376          */
2377         if (!ptrace_may_access(task, PTRACE_MODE_READ_REALCREDS)) {
2378                 rcu_read_unlock();
2379                 mm = ERR_PTR(-EPERM);
2380                 goto out;
2381         }
2382         rcu_read_unlock();
2383
2384         mm = ERR_PTR(security_task_movememory(task));
2385         if (IS_ERR(mm))
2386                 goto out;
2387         *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
2388         mm = get_task_mm(task);
2389 out:
2390         put_task_struct(task);
2391         if (!mm)
2392                 mm = ERR_PTR(-EINVAL);
2393         return mm;
2394 }
2395
2396 /*
2397  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
2398  * process.
2399  */
2400 static int kernel_move_pages(pid_t pid, unsigned long nr_pages,
2401                              const void __user * __user *pages,
2402                              const int __user *nodes,
2403                              int __user *status, int flags)
2404 {
2405         struct mm_struct *mm;
2406         int err;
2407         nodemask_t task_nodes;
2408
2409         /* Check flags */
2410         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
2411                 return -EINVAL;
2412
2413         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
2414                 return -EPERM;
2415
2416         mm = find_mm_struct(pid, &task_nodes);
2417         if (IS_ERR(mm))
2418                 return PTR_ERR(mm);
2419
2420         if (nodes)
2421                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
2422                                     nodes, status, flags);
2423         else
2424                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
2425
2426         mmput(mm);
2427         return err;
2428 }
2429
2430 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
2431                 const void __user * __user *, pages,
2432                 const int __user *, nodes,
2433                 int __user *, status, int, flags)
2434 {
2435         return kernel_move_pages(pid, nr_pages, pages, nodes, status, flags);
2436 }
2437
2438 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2439 /*
2440  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
2441  * pages. Currently it only checks the watermarks which is crude.
2442  */
2443 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
2444                                    unsigned long nr_migrate_pages)
2445 {
2446         int z;
2447
2448         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
2449                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
2450
2451                 if (!managed_zone(zone))
2452                         continue;
2453
2454                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
2455                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
2456                                        high_wmark_pages(zone) +
2457                                        nr_migrate_pages,
2458                                        ZONE_MOVABLE, 0))
2459                         continue;
2460                 return true;
2461         }
2462         return false;
2463 }
2464
2465 static struct folio *alloc_misplaced_dst_folio(struct folio *src,
2466                                            unsigned long data)
2467 {
2468         int nid = (int) data;
2469         int order = folio_order(src);
2470         gfp_t gfp = __GFP_THISNODE;
2471
2472         if (order > 0)
2473                 gfp |= GFP_TRANSHUGE_LIGHT;
2474         else {
2475                 gfp |= GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY |
2476                         __GFP_NOWARN;
2477                 gfp &= ~__GFP_RECLAIM;
2478         }
2479         return __folio_alloc_node(gfp, order, nid);
2480 }
2481
2482 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
2483 {
2484         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2485         int order = compound_order(page);
2486
2487         VM_BUG_ON_PAGE(order && !PageTransHuge(page), page);
2488
2489         /* Do not migrate THP mapped by multiple processes */
2490         if (PageTransHuge(page) && total_mapcount(page) > 1)
2491                 return 0;
2492
2493         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
2494         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, nr_pages)) {
2495                 int z;
2496
2497                 if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING))
2498                         return 0;
2499                 for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
2500                         if (managed_zone(pgdat->node_zones + z))
2501                                 break;
2502                 }
2503                 wakeup_kswapd(pgdat->node_zones + z, 0, order, ZONE_MOVABLE);
2504                 return 0;
2505         }
2506
2507         if (!isolate_lru_page(page))
2508                 return 0;
2509
2510         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON + page_is_file_lru(page),
2511                             nr_pages);
2512
2513         /*
2514          * Isolating the page has taken another reference, so the
2515          * caller's reference can be safely dropped without the page
2516          * disappearing underneath us during migration.
2517          */
2518         put_page(page);
2519         return 1;
2520 }
2521
2522 /*
2523  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
2524  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
2525  * the page that will be dropped by this function before returning.
2526  */
2527 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
2528                            int node)
2529 {
2530         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
2531         int isolated;
2532         int nr_remaining;
2533         unsigned int nr_succeeded;
2534         LIST_HEAD(migratepages);
2535         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2536
2537         /*
2538          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
2539          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
2540          */
2541         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_lru(page) &&
2542             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
2543                 goto out;
2544
2545         /*
2546          * Also do not migrate dirty pages as not all filesystems can move
2547          * dirty pages in MIGRATE_ASYNC mode which is a waste of cycles.
2548          */
2549         if (page_is_file_lru(page) && PageDirty(page))
2550                 goto out;
2551
2552         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
2553         if (!isolated)
2554                 goto out;
2555
2556         list_add(&page->lru, &migratepages);
2557         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_folio,
2558                                      NULL, node, MIGRATE_ASYNC,
2559                                      MR_NUMA_MISPLACED, &nr_succeeded);
2560         if (nr_remaining) {
2561                 if (!list_empty(&migratepages)) {
2562                         list_del(&page->lru);
2563                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
2564                                         page_is_file_lru(page), -nr_pages);
2565                         putback_lru_page(page);
2566                 }
2567                 isolated = 0;
2568         }
2569         if (nr_succeeded) {
2570                 count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, nr_succeeded);
2571                 if (!node_is_toptier(page_to_nid(page)) && node_is_toptier(node))
2572                         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_SUCCESS,
2573                                             nr_succeeded);
2574         }
2575         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
2576         return isolated;
2577
2578 out:
2579         put_page(page);
2580         return 0;
2581 }
2582 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2583 #endif /* CONFIG_NUMA */