mm/migrate.c

   1 /*
   2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migration.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
   5  *
   6  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
   7  * project. The main authors of the migration code are:
   8  *
   9  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
  10  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
  11  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
  12  * Christoph Lameter
  13  */
  14
  15 #include <linux/migrate.h>
  16 #include <linux/export.h>
  17 #include <linux/swap.h>
  18 #include <linux/swapops.h>
  19 #include <linux/pagemap.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/mm_inline.h>
  22 #include <linux/nsproxy.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/ksm.h>
  25 #include <linux/rmap.h>
  26 #include <linux/topology.h>
  27 #include <linux/cpu.h>
  28 #include <linux/cpuset.h>
  29 #include <linux/writeback.h>
  30 #include <linux/mempolicy.h>
  31 #include <linux/vmalloc.h>
  32 #include <linux/security.h>
  33 #include <linux/memcontrol.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
  37 #include <linux/gfp.h>
  38 #include <linux/balloon_compaction.h>
  39 #include <linux/mmu_notifier.h>
  40
  41 #include <asm/tlbflush.h>
  42
  43 #define CREATE_TRACE_POINTS
  44 #include <trace/events/migrate.h>
  45
  46 #include "internal.h"
  47
  48 /*
  49  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  50  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  51  * undesirable, use migrate_prep_local()
  52  */
  53 int migrate_prep(void)
  54 {
  55         /*
  56          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  57          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  58          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  59          * pages that may be busy.
  60          */
  61         lru_add_drain_all();
  62
  63         return 0;
  64 }
  65
  66 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  67 int migrate_prep_local(void)
  68 {
  69         lru_add_drain();
  70
  71         return 0;
  72 }
  73
  74 /*
  75  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
  76  * from where they were once taken off for compaction/migration.
  77  *
  78  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
  79  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
  80  * and isolate_huge_page().
  81  */
  82 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
  83 {
  84         struct page *page;
  85         struct page *page2;
  86
  87         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  88                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
  89                         putback_active_hugepage(page);
  90                         continue;
  91                 }
  92                 list_del(&page->lru);
  93                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  94                                 page_is_file_cache(page));
  95                 if (unlikely(isolated_balloon_page(page)))
  96                         balloon_page_putback(page);
  97                 else
  98                         putback_lru_page(page);
  99         }
 100 }
 101
 102 /*
 103  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
 104  */
 105 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
 106                                  unsigned long addr, void *old)
 107 {
 108         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 109         swp_entry_t entry;
 110         pmd_t *pmd;
 111         pte_t *ptep, pte;
 112         spinlock_t *ptl;
 113
 114         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 115                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 116                 if (!ptep)
 117                         goto out;
 118                 ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, ptep);
 119         } else {
 120                 pmd = mm_find_pmd(mm, addr);
 121                 if (!pmd)
 122                         goto out;
 123                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
 124                         goto out;
 125
 126                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 127
 128                 /*
 129                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 130                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 131                  */
 132
 133                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 134         }
 135
 136         spin_lock(ptl);
 137         pte = *ptep;
 138         if (!is_swap_pte(pte))
 139                 goto unlock;
 140
 141         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 142
 143         if (!is_migration_entry(entry) ||
 144             migration_entry_to_page(entry) != old)
 145                 goto unlock;
 146
 147         get_page(new);
 148         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 149         if (pte_swp_soft_dirty(*ptep))
 150                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
 151         if (is_write_migration_entry(entry))
 152                 pte = pte_mkwrite(pte);
 153 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 154         if (PageHuge(new)) {
 155                 pte = pte_mkhuge(pte);
 156                 pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, new, 0);
 157         }
 158 #endif
 159         flush_dcache_page(new);
 160         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 161
 162         if (PageHuge(new)) {
 163                 if (PageAnon(new))
 164                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 165                 else
 166                         page_dup_rmap(new);
 167         } else if (PageAnon(new))
 168                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 169         else
 170                 page_add_file_rmap(new);
 171
 172         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 173         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 174 unlock:
 175         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 176 out:
 177         return SWAP_AGAIN;
 178 }
 179
 180 /*
 181  * Get rid of all migration entries and replace them by
 182  * references to the indicated page.
 183  */
 184 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 185 {
 186         struct rmap_walk_control rwc = {
 187                 .rmap_one = remove_migration_pte,
 188                 .arg = old,
 189         };
 190
 191         rmap_walk(new, &rwc);
 192 }
 193
 194 /*
 195  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 196  * get to the page and wait until migration is finished.
 197  * When we return from this function the fault will be retried.
 198  */
 199 static void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
 200                                 spinlock_t *ptl)
 201 {
 202         pte_t pte;
 203         swp_entry_t entry;
 204         struct page *page;
 205
 206         spin_lock(ptl);
 207         pte = *ptep;
 208         if (!is_swap_pte(pte))
 209                 goto out;
 210
 211         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 212         if (!is_migration_entry(entry))
 213                 goto out;
 214
 215         page = migration_entry_to_page(entry);
 216
 217         /*
 218          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 219          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 220          * against a page without get_page().
 221          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 222          * will occur again.
 223          */
 224         if (!get_page_unless_zero(page))
 225                 goto out;
 226         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 227         wait_on_page_locked(page);
 228         put_page(page);
 229         return;
 230 out:
 231         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 232 }
 233
 234 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 235                                 unsigned long address)
 236 {
 237         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 238         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
 239         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
 240 }
 241
 242 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
 243                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
 244 {
 245         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
 246         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
 247 }
 248
 249 #ifdef CONFIG_BLOCK
 250 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 251 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 252                                                         enum migrate_mode mode)
 253 {
 254         struct buffer_head *bh = head;
 255
 256         /* Simple case, sync compaction */
 257         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 258                 do {
 259                         get_bh(bh);
 260                         lock_buffer(bh);
 261                         bh = bh->b_this_page;
 262
 263                 } while (bh != head);
 264
 265                 return true;
 266         }
 267
 268         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 269         do {
 270                 get_bh(bh);
 271                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 272                         /*
 273                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 274                          * async migration. Release the taken locks
 275                          */
 276                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 277                         put_bh(failed_bh);
 278                         bh = head;
 279                         while (bh != failed_bh) {
 280                                 unlock_buffer(bh);
 281                                 put_bh(bh);
 282                                 bh = bh->b_this_page;
 283                         }
 284                         return false;
 285                 }
 286
 287                 bh = bh->b_this_page;
 288         } while (bh != head);
 289         return true;
 290 }
 291 #else
 292 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 293                                                         enum migrate_mode mode)
 294 {
 295         return true;
 296 }
 297 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 298
 299 /*
 300  * Replace the page in the mapping.
 301  *
 302  * The number of remaining references must be:
 303  * 1 for anonymous pages without a mapping
 304  * 2 for pages with a mapping
 305  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 306  */
 307 int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 308                 struct page *newpage, struct page *page,
 309                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode,
 310                 int extra_count)
 311 {
 312         int expected_count = 1 + extra_count;
 313         void **pslot;
 314
 315         if (!mapping) {
 316                 /* Anonymous page without mapping */
 317                 if (page_count(page) != expected_count)
 318                         return -EAGAIN;
 319                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 320         }
 321
 322         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 323
 324         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 325                                         page_index(page));
 326
 327         expected_count += 1 + page_has_private(page);
 328         if (page_count(page) != expected_count ||
 329                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 330                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 331                 return -EAGAIN;
 332         }
 333
 334         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 335                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 336                 return -EAGAIN;
 337         }
 338
 339         /*
 340          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 341          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 342          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 343          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 344          * block waiting on other references to be dropped.
 345          */
 346         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 347                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 348                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 349                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 350                 return -EAGAIN;
 351         }
 352
 353         /*
 354          * Now we know that no one else is looking at the page.
 355          */
 356         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 357         if (PageSwapCache(page)) {
 358                 SetPageSwapCache(newpage);
 359                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 360         }
 361
 362         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 363
 364         /*
 365          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 366          * to one less reference.
 367          * We know this isn't the last reference.
 368          */
 369         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 370
 371         /*
 372          * If moved to a different zone then also account
 373          * the page for that zone. Other VM counters will be
 374          * taken care of when we establish references to the
 375          * new page and drop references to the old page.
 376          *
 377          * Note that anonymous pages are accounted for
 378          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 379          * are mapped to swap space.
 380          */
 381         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 382         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 383         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 384                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 385                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 386         }
 387         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 388
 389         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 390 }
 391
 392 /*
 393  * The expected number of remaining references is the same as that
 394  * of migrate_page_move_mapping().
 395  */
 396 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 397                                    struct page *newpage, struct page *page)
 398 {
 399         int expected_count;
 400         void **pslot;
 401
 402         if (!mapping) {
 403                 if (page_count(page) != 1)
 404                         return -EAGAIN;
 405                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 406         }
 407
 408         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 409
 410         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 411                                         page_index(page));
 412
 413         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 414         if (page_count(page) != expected_count ||
 415                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 416                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 417                 return -EAGAIN;
 418         }
 419
 420         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 421                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 422                 return -EAGAIN;
 423         }
 424
 425         get_page(newpage);
 426
 427         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 428
 429         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 430
 431         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 432         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 433 }
 434
 435 /*
 436  * Gigantic pages are so large that we do not guarantee that page++ pointer
 437  * arithmetic will work across the entire page.  We need something more
 438  * specialized.
 439  */
 440 static void __copy_gigantic_page(struct page *dst, struct page *src,
 441                                 int nr_pages)
 442 {
 443         int i;
 444         struct page *dst_base = dst;
 445         struct page *src_base = src;
 446
 447         for (i = 0; i < nr_pages; ) {
 448                 cond_resched();
 449                 copy_highpage(dst, src);
 450
 451                 i++;
 452                 dst = mem_map_next(dst, dst_base, i);
 453                 src = mem_map_next(src, src_base, i);
 454         }
 455 }
 456
 457 static void copy_huge_page(struct page *dst, struct page *src)
 458 {
 459         int i;
 460         int nr_pages;
 461
 462         if (PageHuge(src)) {
 463                 /* hugetlbfs page */
 464                 struct hstate *h = page_hstate(src);
 465                 nr_pages = pages_per_huge_page(h);
 466
 467                 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
 468                         __copy_gigantic_page(dst, src, nr_pages);
 469                         return;
 470                 }
 471         } else {
 472                 /* thp page */
 473                 BUG_ON(!PageTransHuge(src));
 474                 nr_pages = hpage_nr_pages(src);
 475         }
 476
 477         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 478                 cond_resched();
 479                 copy_highpage(dst + i, src + i);
 480         }
 481 }
 482
 483 /*
 484  * Copy the page to its new location
 485  */
 486 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 487 {
 488         int cpupid;
 489
 490         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
 491                 copy_huge_page(newpage, page);
 492         else
 493                 copy_highpage(newpage, page);
 494
 495         if (PageError(page))
 496                 SetPageError(newpage);
 497         if (PageReferenced(page))
 498                 SetPageReferenced(newpage);
 499         if (PageUptodate(page))
 500                 SetPageUptodate(newpage);
 501         if (TestClearPageActive(page)) {
 502                 VM_BUG_ON_PAGE(PageUnevictable(page), page);
 503                 SetPageActive(newpage);
 504         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 505                 SetPageUnevictable(newpage);
 506         if (PageChecked(page))
 507                 SetPageChecked(newpage);
 508         if (PageMappedToDisk(page))
 509                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 510
 511         if (PageDirty(page)) {
 512                 clear_page_dirty_for_io(page);
 513                 /*
 514                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 515                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 516                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 517                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 518                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 519                  */
 520                 if (PageSwapBacked(page))
 521                         SetPageDirty(newpage);
 522                 else
 523                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 524         }
 525
 526         /*
 527          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
 528          * future migrations of this same page.
 529          */
 530         cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, -1);
 531         page_cpupid_xchg_last(newpage, cpupid);
 532
 533         mlock_migrate_page(newpage, page);
 534         ksm_migrate_page(newpage, page);
 535         /*
 536          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
 537          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
 538          */
 539         ClearPageSwapCache(page);
 540         ClearPagePrivate(page);
 541         set_page_private(page, 0);
 542
 543         /*
 544          * If any waiters have accumulated on the new page then
 545          * wake them up.
 546          */
 547         if (PageWriteback(newpage))
 548                 end_page_writeback(newpage);
 549 }
 550
 551 /************************************************************
 552  *                    Migration functions
 553  ***********************************************************/
 554
 555 /*
 556  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 557  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 558  *
 559  * Pages are locked upon entry and exit.
 560  */
 561 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 562                 struct page *newpage, struct page *page,
 563                 enum migrate_mode mode)
 564 {
 565         int rc;
 566
 567         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 568
 569         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode, 0);
 570
 571         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 572                 return rc;
 573
 574         migrate_page_copy(newpage, page);
 575         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 576 }
 577 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 578
 579 #ifdef CONFIG_BLOCK
 580 /*
 581  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 582  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 583  * exist.
 584  */
 585 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 586                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 587 {
 588         struct buffer_head *bh, *head;
 589         int rc;
 590
 591         if (!page_has_buffers(page))
 592                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 593
 594         head = page_buffers(page);
 595
 596         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode, 0);
 597
 598         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 599                 return rc;
 600
 601         /*
 602          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 603          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 604          * need to be locked now
 605          */
 606         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 607                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 608
 609         ClearPagePrivate(page);
 610         set_page_private(newpage, page_private(page));
 611         set_page_private(page, 0);
 612         put_page(page);
 613         get_page(newpage);
 614
 615         bh = head;
 616         do {
 617                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 618                 bh = bh->b_this_page;
 619
 620         } while (bh != head);
 621
 622         SetPagePrivate(newpage);
 623
 624         migrate_page_copy(newpage, page);
 625
 626         bh = head;
 627         do {
 628                 unlock_buffer(bh);
 629                 put_bh(bh);
 630                 bh = bh->b_this_page;
 631
 632         } while (bh != head);
 633
 634         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 635 }
 636 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 637 #endif
 638
 639 /*
 640  * Writeback a page to clean the dirty state
 641  */
 642 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 643 {
 644         struct writeback_control wbc = {
 645                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 646                 .nr_to_write = 1,
 647                 .range_start = 0,
 648                 .range_end = LLONG_MAX,
 649                 .for_reclaim = 1
 650         };
 651         int rc;
 652
 653         if (!mapping->a_ops->writepage)
 654                 /* No write method for the address space */
 655                 return -EINVAL;
 656
 657         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 658                 /* Someone else already triggered a write */
 659                 return -EAGAIN;
 660
 661         /*
 662          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 663          * the page on some queue. So the page must be clean for
 664          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 665          * page state is no longer what we checked for earlier.
 666          * At this point we know that the migration attempt cannot
 667          * be successful.
 668          */
 669         remove_migration_ptes(page, page);
 670
 671         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 672
 673         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 674                 /* unlocked. Relock */
 675                 lock_page(page);
 676
 677         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 678 }
 679
 680 /*
 681  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 682  */
 683 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 684         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 685 {
 686         if (PageDirty(page)) {
 687                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 688                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 689                         return -EBUSY;
 690                 return writeout(mapping, page);
 691         }
 692
 693         /*
 694          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 695          * We must have no buffers or drop them.
 696          */
 697         if (page_has_private(page) &&
 698             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 699                 return -EAGAIN;
 700
 701         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 702 }
 703
 704 /*
 705  * Move a page to a newly allocated page
 706  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 707  *
 708  * The new page will have replaced the old page if this function
 709  * is successful.
 710  *
 711  * Return value:
 712  *   < 0 - error code
 713  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
 714  */
 715 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 716                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
 717 {
 718         struct address_space *mapping;
 719         int rc;
 720
 721         /*
 722          * Block others from accessing the page when we get around to
 723          * establishing additional references. We are the only one
 724          * holding a reference to the new page at this point.
 725          */
 726         if (!trylock_page(newpage))
 727                 BUG();
 728
 729         /* Prepare mapping for the new page.*/
 730         newpage->index = page->index;
 731         newpage->mapping = page->mapping;
 732         if (PageSwapBacked(page))
 733                 SetPageSwapBacked(newpage);
 734
 735         mapping = page_mapping(page);
 736         if (!mapping)
 737                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 738         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 739                 /*
 740                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 741                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 742                  * space which also has its own migratepage callback. This
 743                  * is the most common path for page migration.
 744                  */
 745                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 746                                                 newpage, page, mode);
 747         else
 748                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 749
 750         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 751                 newpage->mapping = NULL;
 752         } else {
 753                 if (remap_swapcache)
 754                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 755                 page->mapping = NULL;
 756         }
 757
 758         unlock_page(newpage);
 759
 760         return rc;
 761 }
 762
 763 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 764                                 int force, enum migrate_mode mode)
 765 {
 766         int rc = -EAGAIN;
 767         int remap_swapcache = 1;
 768         struct mem_cgroup *mem;
 769         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 770
 771         if (!trylock_page(page)) {
 772                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 773                         goto out;
 774
 775                 /*
 776                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 777                  * For example, during page readahead pages are added locked
 778                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 779                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 780                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 781                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 782                  * second or third page, the process can end up locking
 783                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 784                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 785                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 786                  * altogether.
 787                  */
 788                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 789                         goto out;
 790
 791                 lock_page(page);
 792         }
 793
 794         /* charge against new page */
 795         mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
 796
 797         if (PageWriteback(page)) {
 798                 /*
 799                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
 800                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 801                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 802                  * the overhead of stalling is too much
 803                  */
 804                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 805                         rc = -EBUSY;
 806                         goto uncharge;
 807                 }
 808                 if (!force)
 809                         goto uncharge;
 810                 wait_on_page_writeback(page);
 811         }
 812         /*
 813          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 814          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 815          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 816          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 817          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 818          * just care Anon page here.
 819          */
 820         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page)) {
 821                 /*
 822                  * Only page_lock_anon_vma_read() understands the subtleties of
 823                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 824                  */
 825                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 826                 if (anon_vma) {
 827                         /*
 828                          * Anon page
 829                          */
 830                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 831                         /*
 832                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 833                          * swapcache page is safe to use because we don't
 834                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 835                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 836                          * data have been freed, then the anon_vma could
 837                          * already be invalid.
 838                          *
 839                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 840                          * migrated but are not remapped when migration
 841                          * completes
 842                          */
 843                         remap_swapcache = 0;
 844                 } else {
 845                         goto uncharge;
 846                 }
 847         }
 848
 849         if (unlikely(balloon_page_movable(page))) {
 850                 /*
 851                  * A ballooned page does not need any special attention from
 852                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
 853                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
 854                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
 855                  * the page migration right away (proteced by page lock).
 856                  */
 857                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
 858                 goto uncharge;
 859         }
 860
 861         /*
 862          * Corner case handling:
 863          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 864          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 865          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 866          * trigger a BUG.  So handle it here.
 867          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 868          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 869          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 870          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 871          * free the metadata, so the page can be freed.
 872          */
 873         if (!page->mapping) {
 874                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
 875                 if (page_has_private(page)) {
 876                         try_to_free_buffers(page);
 877                         goto uncharge;
 878                 }
 879                 goto skip_unmap;
 880         }
 881
 882         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 883         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 884
 885 skip_unmap:
 886         if (!page_mapped(page))
 887                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
 888
 889         if (rc && remap_swapcache)
 890                 remove_migration_ptes(page, page);
 891
 892         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 893         if (anon_vma)
 894                 put_anon_vma(anon_vma);
 895
 896 uncharge:
 897         mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage,
 898                                  (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ||
 899                                   rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS));
 900         unlock_page(page);
 901 out:
 902         return rc;
 903 }
 904
 905 /*
 906  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 907  * to the newly allocated page in newpage.
 908  */
 909 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 910                         struct page *page, int force, enum migrate_mode mode)
 911 {
 912         int rc = 0;
 913         int *result = NULL;
 914         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 915
 916         if (!newpage)
 917                 return -ENOMEM;
 918
 919         if (page_count(page) == 1) {
 920                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 921                 goto out;
 922         }
 923
 924         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 925                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 926                         goto out;
 927
 928         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
 929
 930         if (unlikely(rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS)) {
 931                 /*
 932                  * A ballooned page has been migrated already.
 933                  * Now, it's the time to wrap-up counters,
 934                  * handle the page back to Buddy and return.
 935                  */
 936                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 937                                     page_is_file_cache(page));
 938                 balloon_page_free(page);
 939                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 940         }
 941 out:
 942         if (rc != -EAGAIN) {
 943                 /*
 944                  * A page that has been migrated has all references
 945                  * removed and will be freed. A page that has not been
 946                  * migrated will have kepts its references and be
 947                  * restored.
 948                  */
 949                 list_del(&page->lru);
 950                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 951                                 page_is_file_cache(page));
 952                 putback_lru_page(page);
 953         }
 954         /*
 955          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 956          * then this will free the page.
 957          */
 958         putback_lru_page(newpage);
 959         if (result) {
 960                 if (rc)
 961                         *result = rc;
 962                 else
 963                         *result = page_to_nid(newpage);
 964         }
 965         return rc;
 966 }
 967
 968 /*
 969  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 970  *
 971  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 972  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 973  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 974  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 975  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 976  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 977  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 978  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 979  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 980  * hugepage migration fails without data corruption.
 981  *
 982  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 983  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 984  * will wait in the page fault for migration to complete.
 985  */
 986 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 987                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 988                                 int force, enum migrate_mode mode)
 989 {
 990         int rc = 0;
 991         int *result = NULL;
 992         struct page *new_hpage;
 993         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 994
 995         /*
 996          * Movability of hugepages depends on architectures and hugepage size.
 997          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
 998          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
 999          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1000          * kicking migration.
1001          */
1002         if (!hugepage_migration_support(page_hstate(hpage))) {
1003                 putback_active_hugepage(hpage);
1004                 return -ENOSYS;
1005         }
1006
1007         new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
1008         if (!new_hpage)
1009                 return -ENOMEM;
1010
1011         rc = -EAGAIN;
1012
1013         if (!trylock_page(hpage)) {
1014                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
1015                         goto out;
1016                 lock_page(hpage);
1017         }
1018
1019         if (PageAnon(hpage))
1020                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1021
1022         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
1023
1024         if (!page_mapped(hpage))
1025                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
1026
1027         if (rc)
1028                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
1029
1030         if (anon_vma)
1031                 put_anon_vma(anon_vma);
1032
1033         if (!rc)
1034                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
1035
1036         unlock_page(hpage);
1037 out:
1038         if (rc != -EAGAIN)
1039                 putback_active_hugepage(hpage);
1040         put_page(new_hpage);
1041         if (result) {
1042                 if (rc)
1043                         *result = rc;
1044                 else
1045                         *result = page_to_nid(new_hpage);
1046         }
1047         return rc;
1048 }
1049
1050 /*
1051  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1052  *                 supplied as the target for the page migration
1053  *
1054  * @from:               The list of pages to be migrated.
1055  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1056  *                      as the target of the page migration.
1057  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1058  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1059  *                      page migration, if any.
1060  * @reason:             The reason for page migration.
1061  *
1062  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1063  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1064  * The caller should call putback_lru_pages() to return pages to the LRU
1065  * or free list only if ret != 0.
1066  *
1067  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1068  */
1069 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1070                 unsigned long private, enum migrate_mode mode, int reason)
1071 {
1072         int retry = 1;
1073         int nr_failed = 0;
1074         int nr_succeeded = 0;
1075         int pass = 0;
1076         struct page *page;
1077         struct page *page2;
1078         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1079         int rc;
1080
1081         if (!swapwrite)
1082                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1083
1084         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1085                 retry = 0;
1086
1087                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1088                         cond_resched();
1089
1090                         if (PageHuge(page))
1091                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1092                                                 private, page, pass > 2, mode);
1093                         else
1094                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
1095                                                 page, pass > 2, mode);
1096
1097                         switch(rc) {
1098                         case -ENOMEM:
1099                                 goto out;
1100                         case -EAGAIN:
1101                                 retry++;
1102                                 break;
1103                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1104                                 nr_succeeded++;
1105                                 break;
1106                         default:
1107                                 /*
1108                                  * Permanent failure (-EBUSY, -ENOSYS, etc.):
1109                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1110                                  * removed from migration page list and not
1111                                  * retried in the next outer loop.
1112                                  */
1113                                 nr_failed++;
1114                                 break;
1115                         }
1116                 }
1117         }
1118         rc = nr_failed + retry;
1119 out:
1120         if (nr_succeeded)
1121                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1122         if (nr_failed)
1123                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1124         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1125
1126         if (!swapwrite)
1127                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1128
1129         return rc;
1130 }
1131
1132 #ifdef CONFIG_NUMA
1133 /*
1134  * Move a list of individual pages
1135  */
1136 struct page_to_node {
1137         unsigned long addr;
1138         struct page *page;
1139         int node;
1140         int status;
1141 };
1142
1143 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1144                 int **result)
1145 {
1146         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1147
1148         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1149                 pm++;
1150
1151         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1152                 return NULL;
1153
1154         *result = &pm->status;
1155
1156         if (PageHuge(p))
1157                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(p)),
1158                                         pm->node);
1159         else
1160                 return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1161                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1162 }
1163
1164 /*
1165  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1166  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1167  * and the node number must contain a valid target node.
1168  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1169  */
1170 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1171                                       struct page_to_node *pm,
1172                                       int migrate_all)
1173 {
1174         int err;
1175         struct page_to_node *pp;
1176         LIST_HEAD(pagelist);
1177
1178         down_read(&mm->mmap_sem);
1179
1180         /*
1181          * Build a list of pages to migrate
1182          */
1183         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1184                 struct vm_area_struct *vma;
1185                 struct page *page;
1186
1187                 err = -EFAULT;
1188                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1189                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1190                         goto set_status;
1191
1192                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1193
1194                 err = PTR_ERR(page);
1195                 if (IS_ERR(page))
1196                         goto set_status;
1197
1198                 err = -ENOENT;
1199                 if (!page)
1200                         goto set_status;
1201
1202                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1203                 if (PageReserved(page))
1204                         goto put_and_set;
1205
1206                 pp->page = page;
1207                 err = page_to_nid(page);
1208
1209                 if (err == pp->node)
1210                         /*
1211                          * Node already in the right place
1212                          */
1213                         goto put_and_set;
1214
1215                 err = -EACCES;
1216                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1217                                 !migrate_all)
1218                         goto put_and_set;
1219
1220                 if (PageHuge(page)) {
1221                         isolate_huge_page(page, &pagelist);
1222                         goto put_and_set;
1223                 }
1224
1225                 err = isolate_lru_page(page);
1226                 if (!err) {
1227                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1228                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1229                                             page_is_file_cache(page));
1230                 }
1231 put_and_set:
1232                 /*
1233                  * Either remove the duplicate refcount from
1234                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1235                  * not isolated.
1236                  */
1237                 put_page(page);
1238 set_status:
1239                 pp->status = err;
1240         }
1241
1242         err = 0;
1243         if (!list_empty(&pagelist)) {
1244                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1245                                 (unsigned long)pm, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1246                 if (err)
1247                         putback_movable_pages(&pagelist);
1248         }
1249
1250         up_read(&mm->mmap_sem);
1251         return err;
1252 }
1253
1254 /*
1255  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1256  * the corresponding array of status.
1257  */
1258 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1259                          unsigned long nr_pages,
1260                          const void __user * __user *pages,
1261                          const int __user *nodes,
1262                          int __user *status, int flags)
1263 {
1264         struct page_to_node *pm;
1265         unsigned long chunk_nr_pages;
1266         unsigned long chunk_start;
1267         int err;
1268
1269         err = -ENOMEM;
1270         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1271         if (!pm)
1272                 goto out;
1273
1274         migrate_prep();
1275
1276         /*
1277          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1278          * but keep the last one as a marker
1279          */
1280         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1281
1282         for (chunk_start = 0;
1283              chunk_start < nr_pages;
1284              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1285                 int j;
1286
1287                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1288                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1289
1290                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1291                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1292                         const void __user *p;
1293                         int node;
1294
1295                         err = -EFAULT;
1296                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1297                                 goto out_pm;
1298                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1299
1300                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1301                                 goto out_pm;
1302
1303                         err = -ENODEV;
1304                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1305                                 goto out_pm;
1306
1307                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1308                                 goto out_pm;
1309
1310                         err = -EACCES;
1311                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1312                                 goto out_pm;
1313
1314                         pm[j].node = node;
1315                 }
1316
1317                 /* End marker for this chunk */
1318                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1319
1320                 /* Migrate this chunk */
1321                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1322                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1323                 if (err < 0)
1324                         goto out_pm;
1325
1326                 /* Return status information */
1327                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1328                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1329                                 err = -EFAULT;
1330                                 goto out_pm;
1331                         }
1332         }
1333         err = 0;
1334
1335 out_pm:
1336         free_page((unsigned long)pm);
1337 out:
1338         return err;
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1343  */
1344 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1345                                 const void __user **pages, int *status)
1346 {
1347         unsigned long i;
1348
1349         down_read(&mm->mmap_sem);
1350
1351         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1352                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1353                 struct vm_area_struct *vma;
1354                 struct page *page;
1355                 int err = -EFAULT;
1356
1357                 vma = find_vma(mm, addr);
1358                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1359                         goto set_status;
1360
1361                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1362
1363                 err = PTR_ERR(page);
1364                 if (IS_ERR(page))
1365                         goto set_status;
1366
1367                 err = -ENOENT;
1368                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1369                 if (!page || PageReserved(page))
1370                         goto set_status;
1371
1372                 err = page_to_nid(page);
1373 set_status:
1374                 *status = err;
1375
1376                 pages++;
1377                 status++;
1378         }
1379
1380         up_read(&mm->mmap_sem);
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1385  * a user array of status.
1386  */
1387 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1388                          const void __user * __user *pages,
1389                          int __user *status)
1390 {
1391 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1392         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1393         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1394
1395         while (nr_pages) {
1396                 unsigned long chunk_nr;
1397
1398                 chunk_nr = nr_pages;
1399                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1400                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1401
1402                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1403                         break;
1404
1405                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1406
1407                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1408                         break;
1409
1410                 pages += chunk_nr;
1411                 status += chunk_nr;
1412                 nr_pages -= chunk_nr;
1413         }
1414         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1415 }
1416
1417 /*
1418  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1419  * process.
1420  */
1421 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1422                 const void __user * __user *, pages,
1423                 const int __user *, nodes,
1424                 int __user *, status, int, flags)
1425 {
1426         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1427         struct task_struct *task;
1428         struct mm_struct *mm;
1429         int err;
1430         nodemask_t task_nodes;
1431
1432         /* Check flags */
1433         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1434                 return -EINVAL;
1435
1436         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1437                 return -EPERM;
1438
1439         /* Find the mm_struct */
1440         rcu_read_lock();
1441         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1442         if (!task) {
1443                 rcu_read_unlock();
1444                 return -ESRCH;
1445         }
1446         get_task_struct(task);
1447
1448         /*
1449          * Check if this process has the right to modify the specified
1450          * process. The right exists if the process has administrative
1451          * capabilities, superuser privileges or the same
1452          * userid as the target process.
1453          */
1454         tcred = __task_cred(task);
1455         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1456             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1457             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1458                 rcu_read_unlock();
1459                 err = -EPERM;
1460                 goto out;
1461         }
1462         rcu_read_unlock();
1463
1464         err = security_task_movememory(task);
1465         if (err)
1466                 goto out;
1467
1468         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1469         mm = get_task_mm(task);
1470         put_task_struct(task);
1471
1472         if (!mm)
1473                 return -EINVAL;
1474
1475         if (nodes)
1476                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1477                                     nodes, status, flags);
1478         else
1479                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1480
1481         mmput(mm);
1482         return err;
1483
1484 out:
1485         put_task_struct(task);
1486         return err;
1487 }
1488
1489 /*
1490  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1491  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1492  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1493  */
1494 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1495         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1496 {
1497         struct vm_area_struct *vma;
1498         int err = 0;
1499
1500         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1501                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1502                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1503                         if (err)
1504                                 break;
1505                 }
1506         }
1507         return err;
1508 }
1509
1510 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1511 /*
1512  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1513  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1514  */
1515 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1516                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1517 {
1518         int z;
1519         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1520                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1521
1522                 if (!populated_zone(zone))
1523                         continue;
1524
1525                 if (!zone_reclaimable(zone))
1526                         continue;
1527
1528                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1529                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1530                                        high_wmark_pages(zone) +
1531                                        nr_migrate_pages,
1532                                        0, 0))
1533                         continue;
1534                 return true;
1535         }
1536         return false;
1537 }
1538
1539 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1540                                            unsigned long data,
1541                                            int **result)
1542 {
1543         int nid = (int) data;
1544         struct page *newpage;
1545
1546         newpage = alloc_pages_exact_node(nid,
1547                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE |
1548                                           __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY |
1549                                           __GFP_NOWARN) &
1550                                          ~GFP_IOFS, 0);
1551
1552         return newpage;
1553 }
1554
1555 /*
1556  * page migration rate limiting control.
1557  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1558  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1559  * If a node is rate-limited then PTE NUMA updates are also rate-limited. However
1560  * as it is faults that reset the window, pte updates will happen unconditionally
1561  * if there has not been a fault since @pteupdate_interval_millisecs after the
1562  * throttle window closed.
1563  */
1564 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1565 static unsigned int pteupdate_interval_millisecs __read_mostly = 1000;
1566 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1567
1568 /* Returns true if NUMA migration is currently rate limited */
1569 bool migrate_ratelimited(int node)
1570 {
1571         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1572
1573         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window +
1574                                 msecs_to_jiffies(pteupdate_interval_millisecs)))
1575                 return false;
1576
1577         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages < ratelimit_pages)
1578                 return false;
1579
1580         return true;
1581 }
1582
1583 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1584 static bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat,
1585                                         unsigned long nr_pages)
1586 {
1587         /*
1588          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1589          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1590          * all the time is being spent migrating!
1591          */
1592         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1593                 spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1594                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1595                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1596                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1597                 spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1598         }
1599         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages) {
1600                 trace_mm_numa_migrate_ratelimit(current, pgdat->node_id,
1601                                                                 nr_pages);
1602                 return true;
1603         }
1604
1605         /*
1606          * This is an unlocked non-atomic update so errors are possible.
1607          * The consequences are failing to migrate when we potentiall should
1608          * have which is not severe enough to warrant locking. If it is ever
1609          * a problem, it can be converted to a per-cpu counter.
1610          */
1611         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1612         return false;
1613 }
1614
1615 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1616 {
1617         int page_lru;
1618
1619         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
1620
1621         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1622         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1623                 return 0;
1624
1625         if (isolate_lru_page(page))
1626                 return 0;
1627
1628         /*
1629          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1630          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1631          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1632          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1633          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1634          */
1635         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1636                 putback_lru_page(page);
1637                 return 0;
1638         }
1639
1640         page_lru = page_is_file_cache(page);
1641         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1642                                 hpage_nr_pages(page));
1643
1644         /*
1645          * Isolating the page has taken another reference, so the
1646          * caller's reference can be safely dropped without the page
1647          * disappearing underneath us during migration.
1648          */
1649         put_page(page);
1650         return 1;
1651 }
1652
1653 bool pmd_trans_migrating(pmd_t pmd)
1654 {
1655         struct page *page = pmd_page(pmd);
1656         return PageLocked(page);
1657 }
1658
1659 void wait_migrate_huge_page(struct anon_vma *anon_vma, pmd_t *pmd)
1660 {
1661         struct page *page = pmd_page(*pmd);
1662         wait_on_page_locked(page);
1663 }
1664
1665 /*
1666  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1667  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1668  * the page that will be dropped by this function before returning.
1669  */
1670 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1671                            int node)
1672 {
1673         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1674         int isolated;
1675         int nr_remaining;
1676         LIST_HEAD(migratepages);
1677
1678         /*
1679          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
1680          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
1681          */
1682         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_cache(page) &&
1683             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
1684                 goto out;
1685
1686         /*
1687          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1688          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1689          * all the time is being spent migrating!
1690          */
1691         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1692                 goto out;
1693
1694         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1695         if (!isolated)
1696                 goto out;
1697
1698         list_add(&page->lru, &migratepages);
1699         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
1700                                      node, MIGRATE_ASYNC, MR_NUMA_MISPLACED);
1701         if (nr_remaining) {
1702                 if (!list_empty(&migratepages)) {
1703                         list_del(&page->lru);
1704                         dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1705                                         page_is_file_cache(page));
1706                         putback_lru_page(page);
1707                 }
1708                 isolated = 0;
1709         } else
1710                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1711         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1712         return isolated;
1713
1714 out:
1715         put_page(page);
1716         return 0;
1717 }
1718 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1719
1720 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1721 /*
1722  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1723  * before returning.
1724  */
1725 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1726                                 struct vm_area_struct *vma,
1727                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1728                                 unsigned long address,
1729                                 struct page *page, int node)
1730 {
1731         spinlock_t *ptl;
1732         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1733         int isolated = 0;
1734         struct page *new_page = NULL;
1735         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1736         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1737         unsigned long mmun_start = address & HPAGE_PMD_MASK;
1738         unsigned long mmun_end = mmun_start + HPAGE_PMD_SIZE;
1739         pmd_t orig_entry;
1740
1741         /*
1742          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1743          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1744          * all the time is being spent migrating!
1745          */
1746         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1747                 goto out_dropref;
1748
1749         new_page = alloc_pages_node(node,
1750                 (GFP_TRANSHUGE | GFP_THISNODE) & ~__GFP_WAIT, HPAGE_PMD_ORDER);
1751         if (!new_page)
1752                 goto out_fail;
1753
1754         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1755         if (!isolated) {
1756                 put_page(new_page);
1757                 goto out_fail;
1758         }
1759
1760         if (mm_tlb_flush_pending(mm))
1761                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1762
1763         /* Prepare a page as a migration target */
1764         __set_page_locked(new_page);
1765         SetPageSwapBacked(new_page);
1766
1767         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1768         new_page->mapping = page->mapping;
1769         new_page->index = page->index;
1770         migrate_page_copy(new_page, page);
1771         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1772
1773         /* Recheck the target PMD */
1774         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1775         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1776         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry) || page_count(page) != 2)) {
1777 fail_putback:
1778                 spin_unlock(ptl);
1779                 mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1780
1781                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1782                 if (TestClearPageActive(new_page))
1783                         SetPageActive(page);
1784                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1785                         SetPageUnevictable(page);
1786                 mlock_migrate_page(page, new_page);
1787
1788                 unlock_page(new_page);
1789                 put_page(new_page);             /* Free it */
1790
1791                 /* Retake the callers reference and putback on LRU */
1792                 get_page(page);
1793                 putback_lru_page(page);
1794                 mod_zone_page_state(page_zone(page),
1795                          NR_ISOLATED_ANON + page_lru, -HPAGE_PMD_NR);
1796
1797                 goto out_unlock;
1798         }
1799
1800         /*
1801          * Traditional migration needs to prepare the memcg charge
1802          * transaction early to prevent the old page from being
1803          * uncharged when installing migration entries.  Here we can
1804          * save the potential rollback and start the charge transfer
1805          * only when migration is already known to end successfully.
1806          */
1807         mem_cgroup_prepare_migration(page, new_page, &memcg);
1808
1809         orig_entry = *pmd;
1810         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1811         entry = pmd_mkhuge(entry);
1812         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1813
1814         /*
1815          * Clear the old entry under pagetable lock and establish the new PTE.
1816          * Any parallel GUP will either observe the old page blocking on the
1817          * page lock, block on the page table lock or observe the new page.
1818          * The SetPageUptodate on the new page and page_add_new_anon_rmap
1819          * guarantee the copy is visible before the pagetable update.
1820          */
1821         flush_cache_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1822         page_add_new_anon_rmap(new_page, vma, mmun_start);
1823         pmdp_clear_flush(vma, mmun_start, pmd);
1824         set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1825         flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1826         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1827
1828         if (page_count(page) != 2) {
1829                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, orig_entry);
1830                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1831                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1832                 page_remove_rmap(new_page);
1833                 goto fail_putback;
1834         }
1835
1836         page_remove_rmap(page);
1837
1838         /*
1839          * Finish the charge transaction under the page table lock to
1840          * prevent split_huge_page() from dividing up the charge
1841          * before it's fully transferred to the new page.
1842          */
1843         mem_cgroup_end_migration(memcg, page, new_page, true);
1844         spin_unlock(ptl);
1845         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1846
1847         unlock_page(new_page);
1848         unlock_page(page);
1849         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1850         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1851
1852         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1853         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1854
1855         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1856                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1857                         -HPAGE_PMD_NR);
1858         return isolated;
1859
1860 out_fail:
1861         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1862 out_dropref:
1863         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1864         if (pmd_same(*pmd, entry)) {
1865                 entry = pmd_mknonnuma(entry);
1866                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1867                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1868         }
1869         spin_unlock(ptl);
1870
1871 out_unlock:
1872         unlock_page(page);
1873         put_page(page);
1874         return 0;
1875 }
1876 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1877
1878 #endif /* CONFIG_NUMA */