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 #include "internal.h"
  43
  44 /*
  45  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  46  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  47  * undesirable, use migrate_prep_local()
  48  */
  49 int migrate_prep(void)
  50 {
  51         /*
  52          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  53          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  54          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  55          * pages that may be busy.
  56          */
  57         lru_add_drain_all();
  58
  59         return 0;
  60 }
  61
  62 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  63 int migrate_prep_local(void)
  64 {
  65         lru_add_drain();
  66
  67         return 0;
  68 }
  69
  70 /*
  71  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
  72  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
  73  */
  74 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
  75 {
  76         struct page *page;
  77         struct page *page2;
  78
  79         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  80                 list_del(&page->lru);
  81                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  82                                 page_is_file_cache(page));
  83                         putback_lru_page(page);
  84         }
  85 }
  86
  87 /*
  88  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
  89  * from where they were once taken off for compaction/migration.
  90  *
  91  * This function shall be used instead of putback_lru_pages(),
  92  * whenever the isolated pageset has been built by isolate_migratepages_range()
  93  */
  94 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
  95 {
  96         struct page *page;
  97         struct page *page2;
  98
  99         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
 100                 list_del(&page->lru);
 101                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 102                                 page_is_file_cache(page));
 103                 if (unlikely(balloon_page_movable(page)))
 104                         balloon_page_putback(page);
 105                 else
 106                         putback_lru_page(page);
 107         }
 108 }
 109
 110 /*
 111  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
 112  */
 113 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
 114                                  unsigned long addr, void *old)
 115 {
 116         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 117         swp_entry_t entry;
 118         pmd_t *pmd;
 119         pte_t *ptep, pte;
 120         spinlock_t *ptl;
 121
 122         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 123                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 124                 if (!ptep)
 125                         goto out;
 126                 ptl = &mm->page_table_lock;
 127         } else {
 128                 pmd = mm_find_pmd(mm, addr);
 129                 if (!pmd)
 130                         goto out;
 131                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
 132                         goto out;
 133
 134                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 135
 136                 /*
 137                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 138                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 139                  */
 140
 141                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 142         }
 143
 144         spin_lock(ptl);
 145         pte = *ptep;
 146         if (!is_swap_pte(pte))
 147                 goto unlock;
 148
 149         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 150
 151         if (!is_migration_entry(entry) ||
 152             migration_entry_to_page(entry) != old)
 153                 goto unlock;
 154
 155         get_page(new);
 156         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 157         if (is_write_migration_entry(entry))
 158                 pte = pte_mkwrite(pte);
 159 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 160         if (PageHuge(new))
 161                 pte = pte_mkhuge(pte);
 162 #endif
 163         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 164         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 165
 166         if (PageHuge(new)) {
 167                 if (PageAnon(new))
 168                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 169                 else
 170                         page_dup_rmap(new);
 171         } else if (PageAnon(new))
 172                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 173         else
 174                 page_add_file_rmap(new);
 175
 176         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 177         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 178 unlock:
 179         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 180 out:
 181         return SWAP_AGAIN;
 182 }
 183
 184 /*
 185  * Get rid of all migration entries and replace them by
 186  * references to the indicated page.
 187  */
 188 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 189 {
 190         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 191 }
 192
 193 /*
 194  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 195  * get to the page and wait until migration is finished.
 196  * When we return from this function the fault will be retried.
 197  */
 198 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 199                                 unsigned long address)
 200 {
 201         pte_t *ptep, pte;
 202         spinlock_t *ptl;
 203         swp_entry_t entry;
 204         struct page *page;
 205
 206         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &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 #ifdef CONFIG_BLOCK
 235 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 236 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 237                                                         enum migrate_mode mode)
 238 {
 239         struct buffer_head *bh = head;
 240
 241         /* Simple case, sync compaction */
 242         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 243                 do {
 244                         get_bh(bh);
 245                         lock_buffer(bh);
 246                         bh = bh->b_this_page;
 247
 248                 } while (bh != head);
 249
 250                 return true;
 251         }
 252
 253         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 254         do {
 255                 get_bh(bh);
 256                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 257                         /*
 258                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 259                          * async migration. Release the taken locks
 260                          */
 261                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 262                         put_bh(failed_bh);
 263                         bh = head;
 264                         while (bh != failed_bh) {
 265                                 unlock_buffer(bh);
 266                                 put_bh(bh);
 267                                 bh = bh->b_this_page;
 268                         }
 269                         return false;
 270                 }
 271
 272                 bh = bh->b_this_page;
 273         } while (bh != head);
 274         return true;
 275 }
 276 #else
 277 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 278                                                         enum migrate_mode mode)
 279 {
 280         return true;
 281 }
 282 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 283
 284 /*
 285  * Replace the page in the mapping.
 286  *
 287  * The number of remaining references must be:
 288  * 1 for anonymous pages without a mapping
 289  * 2 for pages with a mapping
 290  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 291  */
 292 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 293                 struct page *newpage, struct page *page,
 294                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode)
 295 {
 296         int expected_count;
 297         void **pslot;
 298
 299         if (!mapping) {
 300                 /* Anonymous page without mapping */
 301                 if (page_count(page) != 1)
 302                         return -EAGAIN;
 303                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 304         }
 305
 306         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 307
 308         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 309                                         page_index(page));
 310
 311         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 312         if (page_count(page) != expected_count ||
 313                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 314                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 315                 return -EAGAIN;
 316         }
 317
 318         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 319                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 320                 return -EAGAIN;
 321         }
 322
 323         /*
 324          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 325          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 326          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 327          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 328          * block waiting on other references to be dropped.
 329          */
 330         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 331                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 332                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 333                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 334                 return -EAGAIN;
 335         }
 336
 337         /*
 338          * Now we know that no one else is looking at the page.
 339          */
 340         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 341         if (PageSwapCache(page)) {
 342                 SetPageSwapCache(newpage);
 343                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 344         }
 345
 346         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 347
 348         /*
 349          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 350          * to one less reference.
 351          * We know this isn't the last reference.
 352          */
 353         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 354
 355         /*
 356          * If moved to a different zone then also account
 357          * the page for that zone. Other VM counters will be
 358          * taken care of when we establish references to the
 359          * new page and drop references to the old page.
 360          *
 361          * Note that anonymous pages are accounted for
 362          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 363          * are mapped to swap space.
 364          */
 365         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 366         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 367         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 368                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 369                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 370         }
 371         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 372
 373         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 374 }
 375
 376 /*
 377  * The expected number of remaining references is the same as that
 378  * of migrate_page_move_mapping().
 379  */
 380 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 381                                    struct page *newpage, struct page *page)
 382 {
 383         int expected_count;
 384         void **pslot;
 385
 386         if (!mapping) {
 387                 if (page_count(page) != 1)
 388                         return -EAGAIN;
 389                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 390         }
 391
 392         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 393
 394         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 395                                         page_index(page));
 396
 397         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 398         if (page_count(page) != expected_count ||
 399                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 400                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 401                 return -EAGAIN;
 402         }
 403
 404         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 405                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 406                 return -EAGAIN;
 407         }
 408
 409         get_page(newpage);
 410
 411         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 412
 413         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 414
 415         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 416         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 417 }
 418
 419 /*
 420  * Copy the page to its new location
 421  */
 422 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 423 {
 424         if (PageHuge(page))
 425                 copy_huge_page(newpage, page);
 426         else
 427                 copy_highpage(newpage, page);
 428
 429         if (PageError(page))
 430                 SetPageError(newpage);
 431         if (PageReferenced(page))
 432                 SetPageReferenced(newpage);
 433         if (PageUptodate(page))
 434                 SetPageUptodate(newpage);
 435         if (TestClearPageActive(page)) {
 436                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 437                 SetPageActive(newpage);
 438         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 439                 SetPageUnevictable(newpage);
 440         if (PageChecked(page))
 441                 SetPageChecked(newpage);
 442         if (PageMappedToDisk(page))
 443                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 444
 445         if (PageDirty(page)) {
 446                 clear_page_dirty_for_io(page);
 447                 /*
 448                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 449                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 450                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 451                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 452                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 453                  */
 454                 if (PageSwapBacked(page))
 455                         SetPageDirty(newpage);
 456                 else
 457                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 458         }
 459
 460         mlock_migrate_page(newpage, page);
 461         ksm_migrate_page(newpage, page);
 462
 463         ClearPageSwapCache(page);
 464         ClearPagePrivate(page);
 465         set_page_private(page, 0);
 466
 467         /*
 468          * If any waiters have accumulated on the new page then
 469          * wake them up.
 470          */
 471         if (PageWriteback(newpage))
 472                 end_page_writeback(newpage);
 473 }
 474
 475 /************************************************************
 476  *                    Migration functions
 477  ***********************************************************/
 478
 479 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 480 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 481                         struct page *newpage, struct page *page)
 482 {
 483         return -EIO;
 484 }
 485 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 486
 487 /*
 488  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 489  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 490  *
 491  * Pages are locked upon entry and exit.
 492  */
 493 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 494                 struct page *newpage, struct page *page,
 495                 enum migrate_mode mode)
 496 {
 497         int rc;
 498
 499         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 500
 501         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode);
 502
 503         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 504                 return rc;
 505
 506         migrate_page_copy(newpage, page);
 507         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 508 }
 509 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 510
 511 #ifdef CONFIG_BLOCK
 512 /*
 513  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 514  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 515  * exist.
 516  */
 517 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 518                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 519 {
 520         struct buffer_head *bh, *head;
 521         int rc;
 522
 523         if (!page_has_buffers(page))
 524                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 525
 526         head = page_buffers(page);
 527
 528         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode);
 529
 530         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 531                 return rc;
 532
 533         /*
 534          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 535          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 536          * need to be locked now
 537          */
 538         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 539                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 540
 541         ClearPagePrivate(page);
 542         set_page_private(newpage, page_private(page));
 543         set_page_private(page, 0);
 544         put_page(page);
 545         get_page(newpage);
 546
 547         bh = head;
 548         do {
 549                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 550                 bh = bh->b_this_page;
 551
 552         } while (bh != head);
 553
 554         SetPagePrivate(newpage);
 555
 556         migrate_page_copy(newpage, page);
 557
 558         bh = head;
 559         do {
 560                 unlock_buffer(bh);
 561                 put_bh(bh);
 562                 bh = bh->b_this_page;
 563
 564         } while (bh != head);
 565
 566         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 567 }
 568 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 569 #endif
 570
 571 /*
 572  * Writeback a page to clean the dirty state
 573  */
 574 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 575 {
 576         struct writeback_control wbc = {
 577                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 578                 .nr_to_write = 1,
 579                 .range_start = 0,
 580                 .range_end = LLONG_MAX,
 581                 .for_reclaim = 1
 582         };
 583         int rc;
 584
 585         if (!mapping->a_ops->writepage)
 586                 /* No write method for the address space */
 587                 return -EINVAL;
 588
 589         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 590                 /* Someone else already triggered a write */
 591                 return -EAGAIN;
 592
 593         /*
 594          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 595          * the page on some queue. So the page must be clean for
 596          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 597          * page state is no longer what we checked for earlier.
 598          * At this point we know that the migration attempt cannot
 599          * be successful.
 600          */
 601         remove_migration_ptes(page, page);
 602
 603         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 604
 605         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 606                 /* unlocked. Relock */
 607                 lock_page(page);
 608
 609         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 610 }
 611
 612 /*
 613  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 614  */
 615 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 616         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 617 {
 618         if (PageDirty(page)) {
 619                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 620                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 621                         return -EBUSY;
 622                 return writeout(mapping, page);
 623         }
 624
 625         /*
 626          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 627          * We must have no buffers or drop them.
 628          */
 629         if (page_has_private(page) &&
 630             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 631                 return -EAGAIN;
 632
 633         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 634 }
 635
 636 /*
 637  * Move a page to a newly allocated page
 638  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 639  *
 640  * The new page will have replaced the old page if this function
 641  * is successful.
 642  *
 643  * Return value:
 644  *   < 0 - error code
 645  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
 646  */
 647 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 648                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
 649 {
 650         struct address_space *mapping;
 651         int rc;
 652
 653         /*
 654          * Block others from accessing the page when we get around to
 655          * establishing additional references. We are the only one
 656          * holding a reference to the new page at this point.
 657          */
 658         if (!trylock_page(newpage))
 659                 BUG();
 660
 661         /* Prepare mapping for the new page.*/
 662         newpage->index = page->index;
 663         newpage->mapping = page->mapping;
 664         if (PageSwapBacked(page))
 665                 SetPageSwapBacked(newpage);
 666
 667         mapping = page_mapping(page);
 668         if (!mapping)
 669                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 670         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 671                 /*
 672                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 673                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 674                  * space which also has its own migratepage callback. This
 675                  * is the most common path for page migration.
 676                  */
 677                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 678                                                 newpage, page, mode);
 679         else
 680                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 681
 682         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 683                 newpage->mapping = NULL;
 684         } else {
 685                 if (remap_swapcache)
 686                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 687                 page->mapping = NULL;
 688         }
 689
 690         unlock_page(newpage);
 691
 692         return rc;
 693 }
 694
 695 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 696                         int force, bool offlining, enum migrate_mode mode)
 697 {
 698         int rc = -EAGAIN;
 699         int remap_swapcache = 1;
 700         struct mem_cgroup *mem;
 701         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 702
 703         if (!trylock_page(page)) {
 704                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 705                         goto out;
 706
 707                 /*
 708                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 709                  * For example, during page readahead pages are added locked
 710                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 711                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 712                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 713                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 714                  * second or third page, the process can end up locking
 715                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 716                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 717                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 718                  * altogether.
 719                  */
 720                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 721                         goto out;
 722
 723                 lock_page(page);
 724         }
 725
 726         /*
 727          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 728          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 729          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 730          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 731          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 732          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 733          * serializes that).
 734          */
 735         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 736                 rc = -EBUSY;
 737                 goto unlock;
 738         }
 739
 740         /* charge against new page */
 741         mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
 742
 743         if (PageWriteback(page)) {
 744                 /*
 745                  * Only in the case of a full syncronous migration is it
 746                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 747                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 748                  * the overhead of stalling is too much
 749                  */
 750                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 751                         rc = -EBUSY;
 752                         goto uncharge;
 753                 }
 754                 if (!force)
 755                         goto uncharge;
 756                 wait_on_page_writeback(page);
 757         }
 758         /*
 759          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 760          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 761          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 762          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 763          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 764          * just care Anon page here.
 765          */
 766         if (PageAnon(page)) {
 767                 /*
 768                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
 769                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 770                  */
 771                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 772                 if (anon_vma) {
 773                         /*
 774                          * Anon page
 775                          */
 776                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 777                         /*
 778                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 779                          * swapcache page is safe to use because we don't
 780                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 781                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 782                          * data have been freed, then the anon_vma could
 783                          * already be invalid.
 784                          *
 785                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 786                          * migrated but are not remapped when migration
 787                          * completes
 788                          */
 789                         remap_swapcache = 0;
 790                 } else {
 791                         goto uncharge;
 792                 }
 793         }
 794
 795         if (unlikely(balloon_page_movable(page))) {
 796                 /*
 797                  * A ballooned page does not need any special attention from
 798                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
 799                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
 800                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
 801                  * the page migration right away (proteced by page lock).
 802                  */
 803                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
 804                 goto uncharge;
 805         }
 806
 807         /*
 808          * Corner case handling:
 809          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 810          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 811          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 812          * trigger a BUG.  So handle it here.
 813          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 814          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 815          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 816          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 817          * free the metadata, so the page can be freed.
 818          */
 819         if (!page->mapping) {
 820                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
 821                 if (page_has_private(page)) {
 822                         try_to_free_buffers(page);
 823                         goto uncharge;
 824                 }
 825                 goto skip_unmap;
 826         }
 827
 828         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 829         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 830
 831 skip_unmap:
 832         if (!page_mapped(page))
 833                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
 834
 835         if (rc && remap_swapcache)
 836                 remove_migration_ptes(page, page);
 837
 838         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 839         if (anon_vma)
 840                 put_anon_vma(anon_vma);
 841
 842 uncharge:
 843         mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage,
 844                                  (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ||
 845                                   rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS));
 846 unlock:
 847         unlock_page(page);
 848 out:
 849         return rc;
 850 }
 851
 852 /*
 853  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 854  * to the newly allocated page in newpage.
 855  */
 856 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 857                         struct page *page, int force, bool offlining,
 858                         enum migrate_mode mode)
 859 {
 860         int rc = 0;
 861         int *result = NULL;
 862         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 863
 864         if (!newpage)
 865                 return -ENOMEM;
 866
 867         if (page_count(page) == 1) {
 868                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 869                 goto out;
 870         }
 871
 872         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 873                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 874                         goto out;
 875
 876         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, offlining, mode);
 877
 878         if (unlikely(rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS)) {
 879                 /*
 880                  * A ballooned page has been migrated already.
 881                  * Now, it's the time to wrap-up counters,
 882                  * handle the page back to Buddy and return.
 883                  */
 884                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 885                                     page_is_file_cache(page));
 886                 balloon_page_free(page);
 887                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 888         }
 889 out:
 890         if (rc != -EAGAIN) {
 891                 /*
 892                  * A page that has been migrated has all references
 893                  * removed and will be freed. A page that has not been
 894                  * migrated will have kepts its references and be
 895                  * restored.
 896                  */
 897                 list_del(&page->lru);
 898                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 899                                 page_is_file_cache(page));
 900                 putback_lru_page(page);
 901         }
 902         /*
 903          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 904          * then this will free the page.
 905          */
 906         putback_lru_page(newpage);
 907         if (result) {
 908                 if (rc)
 909                         *result = rc;
 910                 else
 911                         *result = page_to_nid(newpage);
 912         }
 913         return rc;
 914 }
 915
 916 /*
 917  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 918  *
 919  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 920  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 921  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 922  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 923  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 924  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 925  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 926  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 927  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 928  * hugepage migration fails without data corruption.
 929  *
 930  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 931  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 932  * will wait in the page fault for migration to complete.
 933  */
 934 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 935                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 936                                 int force, bool offlining,
 937                                 enum migrate_mode mode)
 938 {
 939         int rc = 0;
 940         int *result = NULL;
 941         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 942         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 943
 944         if (!new_hpage)
 945                 return -ENOMEM;
 946
 947         rc = -EAGAIN;
 948
 949         if (!trylock_page(hpage)) {
 950                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
 951                         goto out;
 952                 lock_page(hpage);
 953         }
 954
 955         if (PageAnon(hpage))
 956                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
 957
 958         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 959
 960         if (!page_mapped(hpage))
 961                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
 962
 963         if (rc)
 964                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 965
 966         if (anon_vma)
 967                 put_anon_vma(anon_vma);
 968
 969         if (!rc)
 970                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
 971
 972         unlock_page(hpage);
 973 out:
 974         put_page(new_hpage);
 975         if (result) {
 976                 if (rc)
 977                         *result = rc;
 978                 else
 979                         *result = page_to_nid(new_hpage);
 980         }
 981         return rc;
 982 }
 983
 984 /*
 985  * migrate_pages
 986  *
 987  * The function takes one list of pages to migrate and a function
 988  * that determines from the page to be migrated and the private data
 989  * the target of the move and allocates the page.
 990  *
 991  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 992  * are movable anymore because to has become empty
 993  * or no retryable pages exist anymore.
 994  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
 995  * or free list only if ret != 0.
 996  *
 997  * Return: Number of pages not migrated or error code.
 998  */
 999 int migrate_pages(struct list_head *from,
1000                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
1001                 enum migrate_mode mode)
1002 {
1003         int retry = 1;
1004         int nr_failed = 0;
1005         int pass = 0;
1006         struct page *page;
1007         struct page *page2;
1008         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1009         int rc;
1010
1011         if (!swapwrite)
1012                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1013
1014         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1015                 retry = 0;
1016
1017                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1018                         cond_resched();
1019
1020                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
1021                                                 page, pass > 2, offlining,
1022                                                 mode);
1023
1024                         switch(rc) {
1025                         case -ENOMEM:
1026                                 goto out;
1027                         case -EAGAIN:
1028                                 retry++;
1029                                 break;
1030                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1031                                 break;
1032                         default:
1033                                 /* Permanent failure */
1034                                 nr_failed++;
1035                                 break;
1036                         }
1037                 }
1038         }
1039         rc = nr_failed + retry;
1040 out:
1041         if (!swapwrite)
1042                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1043
1044         return rc;
1045 }
1046
1047 int migrate_huge_page(struct page *hpage, new_page_t get_new_page,
1048                       unsigned long private, bool offlining,
1049                       enum migrate_mode mode)
1050 {
1051         int pass, rc;
1052
1053         for (pass = 0; pass < 10; pass++) {
1054                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1055                                               private, hpage, pass > 2, offlining,
1056                                               mode);
1057                 switch (rc) {
1058                 case -ENOMEM:
1059                         goto out;
1060                 case -EAGAIN:
1061                         /* try again */
1062                         cond_resched();
1063                         break;
1064                 case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1065                         goto out;
1066                 default:
1067                         rc = -EIO;
1068                         goto out;
1069                 }
1070         }
1071 out:
1072         return rc;
1073 }
1074
1075 #ifdef CONFIG_NUMA
1076 /*
1077  * Move a list of individual pages
1078  */
1079 struct page_to_node {
1080         unsigned long addr;
1081         struct page *page;
1082         int node;
1083         int status;
1084 };
1085
1086 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1087                 int **result)
1088 {
1089         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1090
1091         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1092                 pm++;
1093
1094         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1095                 return NULL;
1096
1097         *result = &pm->status;
1098
1099         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1100                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1101 }
1102
1103 /*
1104  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1105  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1106  * and the node number must contain a valid target node.
1107  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1108  */
1109 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1110                                       struct page_to_node *pm,
1111                                       int migrate_all)
1112 {
1113         int err;
1114         struct page_to_node *pp;
1115         LIST_HEAD(pagelist);
1116
1117         down_read(&mm->mmap_sem);
1118
1119         /*
1120          * Build a list of pages to migrate
1121          */
1122         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1123                 struct vm_area_struct *vma;
1124                 struct page *page;
1125
1126                 err = -EFAULT;
1127                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1128                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1129                         goto set_status;
1130
1131                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1132
1133                 err = PTR_ERR(page);
1134                 if (IS_ERR(page))
1135                         goto set_status;
1136
1137                 err = -ENOENT;
1138                 if (!page)
1139                         goto set_status;
1140
1141                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1142                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1143                         goto put_and_set;
1144
1145                 pp->page = page;
1146                 err = page_to_nid(page);
1147
1148                 if (err == pp->node)
1149                         /*
1150                          * Node already in the right place
1151                          */
1152                         goto put_and_set;
1153
1154                 err = -EACCES;
1155                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1156                                 !migrate_all)
1157                         goto put_and_set;
1158
1159                 err = isolate_lru_page(page);
1160                 if (!err) {
1161                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1162                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1163                                             page_is_file_cache(page));
1164                 }
1165 put_and_set:
1166                 /*
1167                  * Either remove the duplicate refcount from
1168                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1169                  * not isolated.
1170                  */
1171                 put_page(page);
1172 set_status:
1173                 pp->status = err;
1174         }
1175
1176         err = 0;
1177         if (!list_empty(&pagelist)) {
1178                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1179                                 (unsigned long)pm, 0, MIGRATE_SYNC);
1180                 if (err)
1181                         putback_lru_pages(&pagelist);
1182         }
1183
1184         up_read(&mm->mmap_sem);
1185         return err;
1186 }
1187
1188 /*
1189  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1190  * the corresponding array of status.
1191  */
1192 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1193                          unsigned long nr_pages,
1194                          const void __user * __user *pages,
1195                          const int __user *nodes,
1196                          int __user *status, int flags)
1197 {
1198         struct page_to_node *pm;
1199         unsigned long chunk_nr_pages;
1200         unsigned long chunk_start;
1201         int err;
1202
1203         err = -ENOMEM;
1204         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1205         if (!pm)
1206                 goto out;
1207
1208         migrate_prep();
1209
1210         /*
1211          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1212          * but keep the last one as a marker
1213          */
1214         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1215
1216         for (chunk_start = 0;
1217              chunk_start < nr_pages;
1218              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1219                 int j;
1220
1221                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1222                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1223
1224                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1225                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1226                         const void __user *p;
1227                         int node;
1228
1229                         err = -EFAULT;
1230                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1231                                 goto out_pm;
1232                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1233
1234                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1235                                 goto out_pm;
1236
1237                         err = -ENODEV;
1238                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1239                                 goto out_pm;
1240
1241                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1242                                 goto out_pm;
1243
1244                         err = -EACCES;
1245                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1246                                 goto out_pm;
1247
1248                         pm[j].node = node;
1249                 }
1250
1251                 /* End marker for this chunk */
1252                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1253
1254                 /* Migrate this chunk */
1255                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1256                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1257                 if (err < 0)
1258                         goto out_pm;
1259
1260                 /* Return status information */
1261                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1262                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1263                                 err = -EFAULT;
1264                                 goto out_pm;
1265                         }
1266         }
1267         err = 0;
1268
1269 out_pm:
1270         free_page((unsigned long)pm);
1271 out:
1272         return err;
1273 }
1274
1275 /*
1276  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1277  */
1278 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1279                                 const void __user **pages, int *status)
1280 {
1281         unsigned long i;
1282
1283         down_read(&mm->mmap_sem);
1284
1285         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1286                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1287                 struct vm_area_struct *vma;
1288                 struct page *page;
1289                 int err = -EFAULT;
1290
1291                 vma = find_vma(mm, addr);
1292                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1293                         goto set_status;
1294
1295                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1296
1297                 err = PTR_ERR(page);
1298                 if (IS_ERR(page))
1299                         goto set_status;
1300
1301                 err = -ENOENT;
1302                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1303                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1304                         goto set_status;
1305
1306                 err = page_to_nid(page);
1307 set_status:
1308                 *status = err;
1309
1310                 pages++;
1311                 status++;
1312         }
1313
1314         up_read(&mm->mmap_sem);
1315 }
1316
1317 /*
1318  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1319  * a user array of status.
1320  */
1321 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1322                          const void __user * __user *pages,
1323                          int __user *status)
1324 {
1325 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1326         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1327         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1328
1329         while (nr_pages) {
1330                 unsigned long chunk_nr;
1331
1332                 chunk_nr = nr_pages;
1333                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1334                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1335
1336                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1337                         break;
1338
1339                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1340
1341                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1342                         break;
1343
1344                 pages += chunk_nr;
1345                 status += chunk_nr;
1346                 nr_pages -= chunk_nr;
1347         }
1348         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1349 }
1350
1351 /*
1352  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1353  * process.
1354  */
1355 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1356                 const void __user * __user *, pages,
1357                 const int __user *, nodes,
1358                 int __user *, status, int, flags)
1359 {
1360         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1361         struct task_struct *task;
1362         struct mm_struct *mm;
1363         int err;
1364         nodemask_t task_nodes;
1365
1366         /* Check flags */
1367         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1368                 return -EINVAL;
1369
1370         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1371                 return -EPERM;
1372
1373         /* Find the mm_struct */
1374         rcu_read_lock();
1375         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1376         if (!task) {
1377                 rcu_read_unlock();
1378                 return -ESRCH;
1379         }
1380         get_task_struct(task);
1381
1382         /*
1383          * Check if this process has the right to modify the specified
1384          * process. The right exists if the process has administrative
1385          * capabilities, superuser privileges or the same
1386          * userid as the target process.
1387          */
1388         tcred = __task_cred(task);
1389         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1390             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1391             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1392                 rcu_read_unlock();
1393                 err = -EPERM;
1394                 goto out;
1395         }
1396         rcu_read_unlock();
1397
1398         err = security_task_movememory(task);
1399         if (err)
1400                 goto out;
1401
1402         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1403         mm = get_task_mm(task);
1404         put_task_struct(task);
1405
1406         if (!mm)
1407                 return -EINVAL;
1408
1409         if (nodes)
1410                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1411                                     nodes, status, flags);
1412         else
1413                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1414
1415         mmput(mm);
1416         return err;
1417
1418 out:
1419         put_task_struct(task);
1420         return err;
1421 }
1422
1423 /*
1424  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1425  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1426  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1427  */
1428 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1429         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1430 {
1431         struct vm_area_struct *vma;
1432         int err = 0;
1433
1434         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1435                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1436                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1437                         if (err)
1438                                 break;
1439                 }
1440         }
1441         return err;
1442 }
1443 #endif