mm/migrate.c

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