mm, migration: add destination page freeing callback
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / 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
152         /* Recheck VMA as permissions can change since migration started  */
153         if (is_write_migration_entry(entry))
154                 pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
155
156 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
157         if (PageHuge(new)) {
158                 pte = pte_mkhuge(pte);
159                 pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, new, 0);
160         }
161 #endif
162         flush_dcache_page(new);
163         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
164
165         if (PageHuge(new)) {
166                 if (PageAnon(new))
167                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
168                 else
169                         page_dup_rmap(new);
170         } else if (PageAnon(new))
171                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
172         else
173                 page_add_file_rmap(new);
174
175         /* No need to invalidate - it was non-present before */
176         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
177 unlock:
178         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
179 out:
180         return SWAP_AGAIN;
181 }
182
183 /*
184  * Congratulations to trinity for discovering this bug.
185  * mm/fremap.c's remap_file_pages() accepts any range within a single vma to
186  * convert that vma to VM_NONLINEAR; and generic_file_remap_pages() will then
187  * replace the specified range by file ptes throughout (maybe populated after).
188  * If page migration finds a page within that range, while it's still located
189  * by vma_interval_tree rather than lost to i_mmap_nonlinear list, no problem:
190  * zap_pte() clears the temporary migration entry before mmap_sem is dropped.
191  * But if the migrating page is in a part of the vma outside the range to be
192  * remapped, then it will not be cleared, and remove_migration_ptes() needs to
193  * deal with it.  Fortunately, this part of the vma is of course still linear,
194  * so we just need to use linear location on the nonlinear list.
195  */
196 static int remove_linear_migration_ptes_from_nonlinear(struct page *page,
197                 struct address_space *mapping, void *arg)
198 {
199         struct vm_area_struct *vma;
200         /* hugetlbfs does not support remap_pages, so no huge pgoff worries */
201         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
202         unsigned long addr;
203
204         list_for_each_entry(vma,
205                 &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
206
207                 addr = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
208                 if (addr >= vma->vm_start && addr < vma->vm_end)
209                         remove_migration_pte(page, vma, addr, arg);
210         }
211         return SWAP_AGAIN;
212 }
213
214 /*
215  * Get rid of all migration entries and replace them by
216  * references to the indicated page.
217  */
218 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
219 {
220         struct rmap_walk_control rwc = {
221                 .rmap_one = remove_migration_pte,
222                 .arg = old,
223                 .file_nonlinear = remove_linear_migration_ptes_from_nonlinear,
224         };
225
226         rmap_walk(new, &rwc);
227 }
228
229 /*
230  * Something used the pte of a page under migration. We need to
231  * get to the page and wait until migration is finished.
232  * When we return from this function the fault will be retried.
233  */
234 static void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
235                                 spinlock_t *ptl)
236 {
237         pte_t pte;
238         swp_entry_t entry;
239         struct page *page;
240
241         spin_lock(ptl);
242         pte = *ptep;
243         if (!is_swap_pte(pte))
244                 goto out;
245
246         entry = pte_to_swp_entry(pte);
247         if (!is_migration_entry(entry))
248                 goto out;
249
250         page = migration_entry_to_page(entry);
251
252         /*
253          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
254          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
255          * against a page without get_page().
256          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
257          * will occur again.
258          */
259         if (!get_page_unless_zero(page))
260                 goto out;
261         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
262         wait_on_page_locked(page);
263         put_page(page);
264         return;
265 out:
266         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
267 }
268
269 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
270                                 unsigned long address)
271 {
272         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
273         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
274         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
275 }
276
277 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
278                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
279 {
280         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
281         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
282 }
283
284 #ifdef CONFIG_BLOCK
285 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
286 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
287                                                         enum migrate_mode mode)
288 {
289         struct buffer_head *bh = head;
290
291         /* Simple case, sync compaction */
292         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
293                 do {
294                         get_bh(bh);
295                         lock_buffer(bh);
296                         bh = bh->b_this_page;
297
298                 } while (bh != head);
299
300                 return true;
301         }
302
303         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
304         do {
305                 get_bh(bh);
306                 if (!trylock_buffer(bh)) {
307                         /*
308                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
309                          * async migration. Release the taken locks
310                          */
311                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
312                         put_bh(failed_bh);
313                         bh = head;
314                         while (bh != failed_bh) {
315                                 unlock_buffer(bh);
316                                 put_bh(bh);
317                                 bh = bh->b_this_page;
318                         }
319                         return false;
320                 }
321
322                 bh = bh->b_this_page;
323         } while (bh != head);
324         return true;
325 }
326 #else
327 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
328                                                         enum migrate_mode mode)
329 {
330         return true;
331 }
332 #endif /* CONFIG_BLOCK */
333
334 /*
335  * Replace the page in the mapping.
336  *
337  * The number of remaining references must be:
338  * 1 for anonymous pages without a mapping
339  * 2 for pages with a mapping
340  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
341  */
342 int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
343                 struct page *newpage, struct page *page,
344                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode,
345                 int extra_count)
346 {
347         int expected_count = 1 + extra_count;
348         void **pslot;
349
350         if (!mapping) {
351                 /* Anonymous page without mapping */
352                 if (page_count(page) != expected_count)
353                         return -EAGAIN;
354                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
355         }
356
357         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
358
359         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
360                                         page_index(page));
361
362         expected_count += 1 + page_has_private(page);
363         if (page_count(page) != expected_count ||
364                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
365                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
366                 return -EAGAIN;
367         }
368
369         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
370                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
371                 return -EAGAIN;
372         }
373
374         /*
375          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
376          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
377          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
378          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
379          * block waiting on other references to be dropped.
380          */
381         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
382                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
383                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
384                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
385                 return -EAGAIN;
386         }
387
388         /*
389          * Now we know that no one else is looking at the page.
390          */
391         get_page(newpage);      /* add cache reference */
392         if (PageSwapCache(page)) {
393                 SetPageSwapCache(newpage);
394                 set_page_private(newpage, page_private(page));
395         }
396
397         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
398
399         /*
400          * Drop cache reference from old page by unfreezing
401          * to one less reference.
402          * We know this isn't the last reference.
403          */
404         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
405
406         /*
407          * If moved to a different zone then also account
408          * the page for that zone. Other VM counters will be
409          * taken care of when we establish references to the
410          * new page and drop references to the old page.
411          *
412          * Note that anonymous pages are accounted for
413          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
414          * are mapped to swap space.
415          */
416         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
417         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
418         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
419                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
420                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
421         }
422         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
423
424         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
425 }
426
427 /*
428  * The expected number of remaining references is the same as that
429  * of migrate_page_move_mapping().
430  */
431 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
432                                    struct page *newpage, struct page *page)
433 {
434         int expected_count;
435         void **pslot;
436
437         if (!mapping) {
438                 if (page_count(page) != 1)
439                         return -EAGAIN;
440                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
441         }
442
443         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
444
445         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
446                                         page_index(page));
447
448         expected_count = 2 + page_has_private(page);
449         if (page_count(page) != expected_count ||
450                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
451                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
452                 return -EAGAIN;
453         }
454
455         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
456                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
457                 return -EAGAIN;
458         }
459
460         get_page(newpage);
461
462         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
463
464         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
465
466         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
467         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
468 }
469
470 /*
471  * Gigantic pages are so large that we do not guarantee that page++ pointer
472  * arithmetic will work across the entire page.  We need something more
473  * specialized.
474  */
475 static void __copy_gigantic_page(struct page *dst, struct page *src,
476                                 int nr_pages)
477 {
478         int i;
479         struct page *dst_base = dst;
480         struct page *src_base = src;
481
482         for (i = 0; i < nr_pages; ) {
483                 cond_resched();
484                 copy_highpage(dst, src);
485
486                 i++;
487                 dst = mem_map_next(dst, dst_base, i);
488                 src = mem_map_next(src, src_base, i);
489         }
490 }
491
492 static void copy_huge_page(struct page *dst, struct page *src)
493 {
494         int i;
495         int nr_pages;
496
497         if (PageHuge(src)) {
498                 /* hugetlbfs page */
499                 struct hstate *h = page_hstate(src);
500                 nr_pages = pages_per_huge_page(h);
501
502                 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
503                         __copy_gigantic_page(dst, src, nr_pages);
504                         return;
505                 }
506         } else {
507                 /* thp page */
508                 BUG_ON(!PageTransHuge(src));
509                 nr_pages = hpage_nr_pages(src);
510         }
511
512         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
513                 cond_resched();
514                 copy_highpage(dst + i, src + i);
515         }
516 }
517
518 /*
519  * Copy the page to its new location
520  */
521 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
522 {
523         int cpupid;
524
525         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
526                 copy_huge_page(newpage, page);
527         else
528                 copy_highpage(newpage, page);
529
530         if (PageError(page))
531                 SetPageError(newpage);
532         if (PageReferenced(page))
533                 SetPageReferenced(newpage);
534         if (PageUptodate(page))
535                 SetPageUptodate(newpage);
536         if (TestClearPageActive(page)) {
537                 VM_BUG_ON_PAGE(PageUnevictable(page), page);
538                 SetPageActive(newpage);
539         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
540                 SetPageUnevictable(newpage);
541         if (PageChecked(page))
542                 SetPageChecked(newpage);
543         if (PageMappedToDisk(page))
544                 SetPageMappedToDisk(newpage);
545
546         if (PageDirty(page)) {
547                 clear_page_dirty_for_io(page);
548                 /*
549                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
550                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
551                  * but we can't use set_page_dirty because that function
552                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
553                  * Whereas only part of our page may be dirty.
554                  */
555                 if (PageSwapBacked(page))
556                         SetPageDirty(newpage);
557                 else
558                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
559         }
560
561         /*
562          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
563          * future migrations of this same page.
564          */
565         cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, -1);
566         page_cpupid_xchg_last(newpage, cpupid);
567
568         mlock_migrate_page(newpage, page);
569         ksm_migrate_page(newpage, page);
570         /*
571          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
572          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
573          */
574         ClearPageSwapCache(page);
575         ClearPagePrivate(page);
576         set_page_private(page, 0);
577
578         /*
579          * If any waiters have accumulated on the new page then
580          * wake them up.
581          */
582         if (PageWriteback(newpage))
583                 end_page_writeback(newpage);
584 }
585
586 /************************************************************
587  *                    Migration functions
588  ***********************************************************/
589
590 /*
591  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
592  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
593  *
594  * Pages are locked upon entry and exit.
595  */
596 int migrate_page(struct address_space *mapping,
597                 struct page *newpage, struct page *page,
598                 enum migrate_mode mode)
599 {
600         int rc;
601
602         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
603
604         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode, 0);
605
606         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
607                 return rc;
608
609         migrate_page_copy(newpage, page);
610         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
611 }
612 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
613
614 #ifdef CONFIG_BLOCK
615 /*
616  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
617  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
618  * exist.
619  */
620 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
621                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
622 {
623         struct buffer_head *bh, *head;
624         int rc;
625
626         if (!page_has_buffers(page))
627                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
628
629         head = page_buffers(page);
630
631         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode, 0);
632
633         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
634                 return rc;
635
636         /*
637          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
638          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
639          * need to be locked now
640          */
641         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
642                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
643
644         ClearPagePrivate(page);
645         set_page_private(newpage, page_private(page));
646         set_page_private(page, 0);
647         put_page(page);
648         get_page(newpage);
649
650         bh = head;
651         do {
652                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
653                 bh = bh->b_this_page;
654
655         } while (bh != head);
656
657         SetPagePrivate(newpage);
658
659         migrate_page_copy(newpage, page);
660
661         bh = head;
662         do {
663                 unlock_buffer(bh);
664                 put_bh(bh);
665                 bh = bh->b_this_page;
666
667         } while (bh != head);
668
669         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
670 }
671 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
672 #endif
673
674 /*
675  * Writeback a page to clean the dirty state
676  */
677 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
678 {
679         struct writeback_control wbc = {
680                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
681                 .nr_to_write = 1,
682                 .range_start = 0,
683                 .range_end = LLONG_MAX,
684                 .for_reclaim = 1
685         };
686         int rc;
687
688         if (!mapping->a_ops->writepage)
689                 /* No write method for the address space */
690                 return -EINVAL;
691
692         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
693                 /* Someone else already triggered a write */
694                 return -EAGAIN;
695
696         /*
697          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
698          * the page on some queue. So the page must be clean for
699          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
700          * page state is no longer what we checked for earlier.
701          * At this point we know that the migration attempt cannot
702          * be successful.
703          */
704         remove_migration_ptes(page, page);
705
706         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
707
708         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
709                 /* unlocked. Relock */
710                 lock_page(page);
711
712         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
713 }
714
715 /*
716  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
717  */
718 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
719         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
720 {
721         if (PageDirty(page)) {
722                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
723                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
724                         return -EBUSY;
725                 return writeout(mapping, page);
726         }
727
728         /*
729          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
730          * We must have no buffers or drop them.
731          */
732         if (page_has_private(page) &&
733             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
734                 return -EAGAIN;
735
736         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
737 }
738
739 /*
740  * Move a page to a newly allocated page
741  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
742  *
743  * The new page will have replaced the old page if this function
744  * is successful.
745  *
746  * Return value:
747  *   < 0 - error code
748  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
749  */
750 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
751                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
752 {
753         struct address_space *mapping;
754         int rc;
755
756         /*
757          * Block others from accessing the page when we get around to
758          * establishing additional references. We are the only one
759          * holding a reference to the new page at this point.
760          */
761         if (!trylock_page(newpage))
762                 BUG();
763
764         /* Prepare mapping for the new page.*/
765         newpage->index = page->index;
766         newpage->mapping = page->mapping;
767         if (PageSwapBacked(page))
768                 SetPageSwapBacked(newpage);
769
770         mapping = page_mapping(page);
771         if (!mapping)
772                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
773         else if (mapping->a_ops->migratepage)
774                 /*
775                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
776                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
777                  * space which also has its own migratepage callback. This
778                  * is the most common path for page migration.
779                  */
780                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
781                                                 newpage, page, mode);
782         else
783                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
784
785         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
786                 newpage->mapping = NULL;
787         } else {
788                 if (remap_swapcache)
789                         remove_migration_ptes(page, newpage);
790                 page->mapping = NULL;
791         }
792
793         unlock_page(newpage);
794
795         return rc;
796 }
797
798 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
799                                 int force, enum migrate_mode mode)
800 {
801         int rc = -EAGAIN;
802         int remap_swapcache = 1;
803         struct mem_cgroup *mem;
804         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
805
806         if (!trylock_page(page)) {
807                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
808                         goto out;
809
810                 /*
811                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
812                  * For example, during page readahead pages are added locked
813                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
814                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
815                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
816                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
817                  * second or third page, the process can end up locking
818                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
819                  * trying to be clever about what pages can be locked,
820                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
821                  * altogether.
822                  */
823                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
824                         goto out;
825
826                 lock_page(page);
827         }
828
829         /* charge against new page */
830         mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
831
832         if (PageWriteback(page)) {
833                 /*
834                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
835                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
836                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
837                  * the overhead of stalling is too much
838                  */
839                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
840                         rc = -EBUSY;
841                         goto uncharge;
842                 }
843                 if (!force)
844                         goto uncharge;
845                 wait_on_page_writeback(page);
846         }
847         /*
848          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
849          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
850          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
851          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
852          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
853          * just care Anon page here.
854          */
855         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page)) {
856                 /*
857                  * Only page_lock_anon_vma_read() understands the subtleties of
858                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
859                  */
860                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
861                 if (anon_vma) {
862                         /*
863                          * Anon page
864                          */
865                 } else if (PageSwapCache(page)) {
866                         /*
867                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
868                          * swapcache page is safe to use because we don't
869                          * know in advance if the VMA that this page belonged
870                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
871                          * data have been freed, then the anon_vma could
872                          * already be invalid.
873                          *
874                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
875                          * migrated but are not remapped when migration
876                          * completes
877                          */
878                         remap_swapcache = 0;
879                 } else {
880                         goto uncharge;
881                 }
882         }
883
884         if (unlikely(balloon_page_movable(page))) {
885                 /*
886                  * A ballooned page does not need any special attention from
887                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
888                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
889                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
890                  * the page migration right away (proteced by page lock).
891                  */
892                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
893                 goto uncharge;
894         }
895
896         /*
897          * Corner case handling:
898          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
899          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
900          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
901          * trigger a BUG.  So handle it here.
902          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
903          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
904          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
905          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
906          * free the metadata, so the page can be freed.
907          */
908         if (!page->mapping) {
909                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
910                 if (page_has_private(page)) {
911                         try_to_free_buffers(page);
912                         goto uncharge;
913                 }
914                 goto skip_unmap;
915         }
916
917         /* Establish migration ptes or remove ptes */
918         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
919
920 skip_unmap:
921         if (!page_mapped(page))
922                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
923
924         if (rc && remap_swapcache)
925                 remove_migration_ptes(page, page);
926
927         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
928         if (anon_vma)
929                 put_anon_vma(anon_vma);
930
931 uncharge:
932         mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage,
933                                  (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ||
934                                   rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS));
935         unlock_page(page);
936 out:
937         return rc;
938 }
939
940 /*
941  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
942  * to the newly allocated page in newpage.
943  */
944 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, free_page_t put_new_page,
945                         unsigned long private, struct page *page, int force,
946                         enum migrate_mode mode)
947 {
948         int rc = 0;
949         int *result = NULL;
950         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
951
952         if (!newpage)
953                 return -ENOMEM;
954
955         if (page_count(page) == 1) {
956                 /* page was freed from under us. So we are done. */
957                 goto out;
958         }
959
960         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
961                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
962                         goto out;
963
964         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
965
966         if (unlikely(rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS)) {
967                 /*
968                  * A ballooned page has been migrated already.
969                  * Now, it's the time to wrap-up counters,
970                  * handle the page back to Buddy and return.
971                  */
972                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
973                                     page_is_file_cache(page));
974                 balloon_page_free(page);
975                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
976         }
977 out:
978         if (rc != -EAGAIN) {
979                 /*
980                  * A page that has been migrated has all references
981                  * removed and will be freed. A page that has not been
982                  * migrated will have kepts its references and be
983                  * restored.
984                  */
985                 list_del(&page->lru);
986                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
987                                 page_is_file_cache(page));
988                 putback_lru_page(page);
989         }
990
991         /*
992          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
993          * it.  Otherwise, putback_lru_page() will drop the reference grabbed
994          * during isolation.
995          */
996         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS && put_new_page)
997                 put_new_page(newpage, private);
998         else
999                 putback_lru_page(newpage);
1000
1001         if (result) {
1002                 if (rc)
1003                         *result = rc;
1004                 else
1005                         *result = page_to_nid(newpage);
1006         }
1007         return rc;
1008 }
1009
1010 /*
1011  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1012  *
1013  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1014  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1015  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1016  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1017  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1018  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1019  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1020  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1021  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1022  * hugepage migration fails without data corruption.
1023  *
1024  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1025  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1026  * will wait in the page fault for migration to complete.
1027  */
1028 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1029                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1030                                 struct page *hpage, int force,
1031                                 enum migrate_mode mode)
1032 {
1033         int rc = 0;
1034         int *result = NULL;
1035         struct page *new_hpage;
1036         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1037
1038         /*
1039          * Movability of hugepages depends on architectures and hugepage size.
1040          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1041          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1042          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1043          * kicking migration.
1044          */
1045         if (!hugepage_migration_support(page_hstate(hpage))) {
1046                 putback_active_hugepage(hpage);
1047                 return -ENOSYS;
1048         }
1049
1050         new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
1051         if (!new_hpage)
1052                 return -ENOMEM;
1053
1054         rc = -EAGAIN;
1055
1056         if (!trylock_page(hpage)) {
1057                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
1058                         goto out;
1059                 lock_page(hpage);
1060         }
1061
1062         if (PageAnon(hpage))
1063                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1064
1065         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
1066
1067         if (!page_mapped(hpage))
1068                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
1069
1070         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1071                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
1072
1073         if (anon_vma)
1074                 put_anon_vma(anon_vma);
1075
1076         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1077                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
1078
1079         unlock_page(hpage);
1080 out:
1081         if (rc != -EAGAIN)
1082                 putback_active_hugepage(hpage);
1083
1084         /*
1085          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1086          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1087          * isolation.
1088          */
1089         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS && put_new_page)
1090                 put_new_page(new_hpage, private);
1091         else
1092                 put_page(new_hpage);
1093
1094         if (result) {
1095                 if (rc)
1096                         *result = rc;
1097                 else
1098                         *result = page_to_nid(new_hpage);
1099         }
1100         return rc;
1101 }
1102
1103 /*
1104  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1105  *                 supplied as the target for the page migration
1106  *
1107  * @from:               The list of pages to be migrated.
1108  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1109  *                      as the target of the page migration.
1110  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1111  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1112  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1113  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1114  *                      page migration, if any.
1115  * @reason:             The reason for page migration.
1116  *
1117  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1118  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1119  * The caller should call putback_lru_pages() to return pages to the LRU
1120  * or free list only if ret != 0.
1121  *
1122  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1123  */
1124 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1125                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1126                 enum migrate_mode mode, int reason)
1127 {
1128         int retry = 1;
1129         int nr_failed = 0;
1130         int nr_succeeded = 0;
1131         int pass = 0;
1132         struct page *page;
1133         struct page *page2;
1134         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1135         int rc;
1136
1137         if (!swapwrite)
1138                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1139
1140         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1141                 retry = 0;
1142
1143                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1144                         cond_resched();
1145
1146                         if (PageHuge(page))
1147                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1148                                                 put_new_page, private, page,
1149                                                 pass > 2, mode);
1150                         else
1151                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1152                                                 private, page, pass > 2, mode);
1153
1154                         switch(rc) {
1155                         case -ENOMEM:
1156                                 goto out;
1157                         case -EAGAIN:
1158                                 retry++;
1159                                 break;
1160                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1161                                 nr_succeeded++;
1162                                 break;
1163                         default:
1164                                 /*
1165                                  * Permanent failure (-EBUSY, -ENOSYS, etc.):
1166                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1167                                  * removed from migration page list and not
1168                                  * retried in the next outer loop.
1169                                  */
1170                                 nr_failed++;
1171                                 break;
1172                         }
1173                 }
1174         }
1175         rc = nr_failed + retry;
1176 out:
1177         if (nr_succeeded)
1178                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1179         if (nr_failed)
1180                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1181         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1182
1183         if (!swapwrite)
1184                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1185
1186         return rc;
1187 }
1188
1189 #ifdef CONFIG_NUMA
1190 /*
1191  * Move a list of individual pages
1192  */
1193 struct page_to_node {
1194         unsigned long addr;
1195         struct page *page;
1196         int node;
1197         int status;
1198 };
1199
1200 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1201                 int **result)
1202 {
1203         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1204
1205         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1206                 pm++;
1207
1208         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1209                 return NULL;
1210
1211         *result = &pm->status;
1212
1213         if (PageHuge(p))
1214                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(p)),
1215                                         pm->node);
1216         else
1217                 return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1218                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE, 0);
1219 }
1220
1221 /*
1222  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1223  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1224  * and the node number must contain a valid target node.
1225  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1226  */
1227 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1228                                       struct page_to_node *pm,
1229                                       int migrate_all)
1230 {
1231         int err;
1232         struct page_to_node *pp;
1233         LIST_HEAD(pagelist);
1234
1235         down_read(&mm->mmap_sem);
1236
1237         /*
1238          * Build a list of pages to migrate
1239          */
1240         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1241                 struct vm_area_struct *vma;
1242                 struct page *page;
1243
1244                 err = -EFAULT;
1245                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1246                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1247                         goto set_status;
1248
1249                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1250
1251                 err = PTR_ERR(page);
1252                 if (IS_ERR(page))
1253                         goto set_status;
1254
1255                 err = -ENOENT;
1256                 if (!page)
1257                         goto set_status;
1258
1259                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1260                 if (PageReserved(page))
1261                         goto put_and_set;
1262
1263                 pp->page = page;
1264                 err = page_to_nid(page);
1265
1266                 if (err == pp->node)
1267                         /*
1268                          * Node already in the right place
1269                          */
1270                         goto put_and_set;
1271
1272                 err = -EACCES;
1273                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1274                                 !migrate_all)
1275                         goto put_and_set;
1276
1277                 if (PageHuge(page)) {
1278                         isolate_huge_page(page, &pagelist);
1279                         goto put_and_set;
1280                 }
1281
1282                 err = isolate_lru_page(page);
1283                 if (!err) {
1284                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1285                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1286                                             page_is_file_cache(page));
1287                 }
1288 put_and_set:
1289                 /*
1290                  * Either remove the duplicate refcount from
1291                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1292                  * not isolated.
1293                  */
1294                 put_page(page);
1295 set_status:
1296                 pp->status = err;
1297         }
1298
1299         err = 0;
1300         if (!list_empty(&pagelist)) {
1301                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node, NULL,
1302                                 (unsigned long)pm, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1303                 if (err)
1304                         putback_movable_pages(&pagelist);
1305         }
1306
1307         up_read(&mm->mmap_sem);
1308         return err;
1309 }
1310
1311 /*
1312  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1313  * the corresponding array of status.
1314  */
1315 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1316                          unsigned long nr_pages,
1317                          const void __user * __user *pages,
1318                          const int __user *nodes,
1319                          int __user *status, int flags)
1320 {
1321         struct page_to_node *pm;
1322         unsigned long chunk_nr_pages;
1323         unsigned long chunk_start;
1324         int err;
1325
1326         err = -ENOMEM;
1327         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1328         if (!pm)
1329                 goto out;
1330
1331         migrate_prep();
1332
1333         /*
1334          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1335          * but keep the last one as a marker
1336          */
1337         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1338
1339         for (chunk_start = 0;
1340              chunk_start < nr_pages;
1341              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1342                 int j;
1343
1344                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1345                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1346
1347                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1348                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1349                         const void __user *p;
1350                         int node;
1351
1352                         err = -EFAULT;
1353                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1354                                 goto out_pm;
1355                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1356
1357                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1358                                 goto out_pm;
1359
1360                         err = -ENODEV;
1361                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1362                                 goto out_pm;
1363
1364                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1365                                 goto out_pm;
1366
1367                         err = -EACCES;
1368                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1369                                 goto out_pm;
1370
1371                         pm[j].node = node;
1372                 }
1373
1374                 /* End marker for this chunk */
1375                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1376
1377                 /* Migrate this chunk */
1378                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1379                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1380                 if (err < 0)
1381                         goto out_pm;
1382
1383                 /* Return status information */
1384                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1385                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1386                                 err = -EFAULT;
1387                                 goto out_pm;
1388                         }
1389         }
1390         err = 0;
1391
1392 out_pm:
1393         free_page((unsigned long)pm);
1394 out:
1395         return err;
1396 }
1397
1398 /*
1399  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1400  */
1401 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1402                                 const void __user **pages, int *status)
1403 {
1404         unsigned long i;
1405
1406         down_read(&mm->mmap_sem);
1407
1408         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1409                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1410                 struct vm_area_struct *vma;
1411                 struct page *page;
1412                 int err = -EFAULT;
1413
1414                 vma = find_vma(mm, addr);
1415                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1416                         goto set_status;
1417
1418                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1419
1420                 err = PTR_ERR(page);
1421                 if (IS_ERR(page))
1422                         goto set_status;
1423
1424                 err = -ENOENT;
1425                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1426                 if (!page || PageReserved(page))
1427                         goto set_status;
1428
1429                 err = page_to_nid(page);
1430 set_status:
1431                 *status = err;
1432
1433                 pages++;
1434                 status++;
1435         }
1436
1437         up_read(&mm->mmap_sem);
1438 }
1439
1440 /*
1441  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1442  * a user array of status.
1443  */
1444 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1445                          const void __user * __user *pages,
1446                          int __user *status)
1447 {
1448 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1449         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1450         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1451
1452         while (nr_pages) {
1453                 unsigned long chunk_nr;
1454
1455                 chunk_nr = nr_pages;
1456                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1457                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1458
1459                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1460                         break;
1461
1462                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1463
1464                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1465                         break;
1466
1467                 pages += chunk_nr;
1468                 status += chunk_nr;
1469                 nr_pages -= chunk_nr;
1470         }
1471         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1472 }
1473
1474 /*
1475  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1476  * process.
1477  */
1478 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1479                 const void __user * __user *, pages,
1480                 const int __user *, nodes,
1481                 int __user *, status, int, flags)
1482 {
1483         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1484         struct task_struct *task;
1485         struct mm_struct *mm;
1486         int err;
1487         nodemask_t task_nodes;
1488
1489         /* Check flags */
1490         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1491                 return -EINVAL;
1492
1493         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1494                 return -EPERM;
1495
1496         /* Find the mm_struct */
1497         rcu_read_lock();
1498         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1499         if (!task) {
1500                 rcu_read_unlock();
1501                 return -ESRCH;
1502         }
1503         get_task_struct(task);
1504
1505         /*
1506          * Check if this process has the right to modify the specified
1507          * process. The right exists if the process has administrative
1508          * capabilities, superuser privileges or the same
1509          * userid as the target process.
1510          */
1511         tcred = __task_cred(task);
1512         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1513             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1514             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1515                 rcu_read_unlock();
1516                 err = -EPERM;
1517                 goto out;
1518         }
1519         rcu_read_unlock();
1520
1521         err = security_task_movememory(task);
1522         if (err)
1523                 goto out;
1524
1525         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1526         mm = get_task_mm(task);
1527         put_task_struct(task);
1528
1529         if (!mm)
1530                 return -EINVAL;
1531
1532         if (nodes)
1533                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1534                                     nodes, status, flags);
1535         else
1536                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1537
1538         mmput(mm);
1539         return err;
1540
1541 out:
1542         put_task_struct(task);
1543         return err;
1544 }
1545
1546 /*
1547  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1548  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1549  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1550  */
1551 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1552         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1553 {
1554         struct vm_area_struct *vma;
1555         int err = 0;
1556
1557         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1558                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1559                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1560                         if (err)
1561                                 break;
1562                 }
1563         }
1564         return err;
1565 }
1566
1567 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1568 /*
1569  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1570  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1571  */
1572 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1573                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1574 {
1575         int z;
1576         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1577                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1578
1579                 if (!populated_zone(zone))
1580                         continue;
1581
1582                 if (!zone_reclaimable(zone))
1583                         continue;
1584
1585                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1586                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1587                                        high_wmark_pages(zone) +
1588                                        nr_migrate_pages,
1589                                        0, 0))
1590                         continue;
1591                 return true;
1592         }
1593         return false;
1594 }
1595
1596 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1597                                            unsigned long data,
1598                                            int **result)
1599 {
1600         int nid = (int) data;
1601         struct page *newpage;
1602
1603         newpage = alloc_pages_exact_node(nid,
1604                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
1605                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
1606                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
1607                                          ~GFP_IOFS, 0);
1608
1609         return newpage;
1610 }
1611
1612 /*
1613  * page migration rate limiting control.
1614  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1615  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1616  * If a node is rate-limited then PTE NUMA updates are also rate-limited. However
1617  * as it is faults that reset the window, pte updates will happen unconditionally
1618  * if there has not been a fault since @pteupdate_interval_millisecs after the
1619  * throttle window closed.
1620  */
1621 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1622 static unsigned int pteupdate_interval_millisecs __read_mostly = 1000;
1623 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1624
1625 /* Returns true if NUMA migration is currently rate limited */
1626 bool migrate_ratelimited(int node)
1627 {
1628         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1629
1630         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window +
1631                                 msecs_to_jiffies(pteupdate_interval_millisecs)))
1632                 return false;
1633
1634         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages < ratelimit_pages)
1635                 return false;
1636
1637         return true;
1638 }
1639
1640 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1641 static bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat,
1642                                         unsigned long nr_pages)
1643 {
1644         /*
1645          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1646          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1647          * all the time is being spent migrating!
1648          */
1649         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1650                 spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1651                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1652                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1653                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1654                 spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1655         }
1656         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages) {
1657                 trace_mm_numa_migrate_ratelimit(current, pgdat->node_id,
1658                                                                 nr_pages);
1659                 return true;
1660         }
1661
1662         /*
1663          * This is an unlocked non-atomic update so errors are possible.
1664          * The consequences are failing to migrate when we potentiall should
1665          * have which is not severe enough to warrant locking. If it is ever
1666          * a problem, it can be converted to a per-cpu counter.
1667          */
1668         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1669         return false;
1670 }
1671
1672 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1673 {
1674         int page_lru;
1675
1676         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
1677
1678         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1679         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1680                 return 0;
1681
1682         if (isolate_lru_page(page))
1683                 return 0;
1684
1685         /*
1686          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1687          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1688          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1689          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1690          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1691          */
1692         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1693                 putback_lru_page(page);
1694                 return 0;
1695         }
1696
1697         page_lru = page_is_file_cache(page);
1698         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1699                                 hpage_nr_pages(page));
1700
1701         /*
1702          * Isolating the page has taken another reference, so the
1703          * caller's reference can be safely dropped without the page
1704          * disappearing underneath us during migration.
1705          */
1706         put_page(page);
1707         return 1;
1708 }
1709
1710 bool pmd_trans_migrating(pmd_t pmd)
1711 {
1712         struct page *page = pmd_page(pmd);
1713         return PageLocked(page);
1714 }
1715
1716 void wait_migrate_huge_page(struct anon_vma *anon_vma, pmd_t *pmd)
1717 {
1718         struct page *page = pmd_page(*pmd);
1719         wait_on_page_locked(page);
1720 }
1721
1722 /*
1723  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1724  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1725  * the page that will be dropped by this function before returning.
1726  */
1727 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1728                            int node)
1729 {
1730         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1731         int isolated;
1732         int nr_remaining;
1733         LIST_HEAD(migratepages);
1734
1735         /*
1736          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
1737          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
1738          */
1739         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_cache(page) &&
1740             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
1741                 goto out;
1742
1743         /*
1744          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1745          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1746          * all the time is being spent migrating!
1747          */
1748         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1749                 goto out;
1750
1751         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1752         if (!isolated)
1753                 goto out;
1754
1755         list_add(&page->lru, &migratepages);
1756         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
1757                                      NULL, node, MIGRATE_ASYNC,
1758                                      MR_NUMA_MISPLACED);
1759         if (nr_remaining) {
1760                 if (!list_empty(&migratepages)) {
1761                         list_del(&page->lru);
1762                         dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1763                                         page_is_file_cache(page));
1764                         putback_lru_page(page);
1765                 }
1766                 isolated = 0;
1767         } else
1768                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1769         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1770         return isolated;
1771
1772 out:
1773         put_page(page);
1774         return 0;
1775 }
1776 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1777
1778 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1779 /*
1780  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1781  * before returning.
1782  */
1783 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1784                                 struct vm_area_struct *vma,
1785                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1786                                 unsigned long address,
1787                                 struct page *page, int node)
1788 {
1789         spinlock_t *ptl;
1790         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1791         int isolated = 0;
1792         struct page *new_page = NULL;
1793         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1794         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1795         unsigned long mmun_start = address & HPAGE_PMD_MASK;
1796         unsigned long mmun_end = mmun_start + HPAGE_PMD_SIZE;
1797         pmd_t orig_entry;
1798
1799         /*
1800          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1801          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1802          * all the time is being spent migrating!
1803          */
1804         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1805                 goto out_dropref;
1806
1807         new_page = alloc_pages_node(node,
1808                 (GFP_TRANSHUGE | __GFP_THISNODE) & ~__GFP_WAIT,
1809                 HPAGE_PMD_ORDER);
1810         if (!new_page)
1811                 goto out_fail;
1812
1813         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1814         if (!isolated) {
1815                 put_page(new_page);
1816                 goto out_fail;
1817         }
1818
1819         if (mm_tlb_flush_pending(mm))
1820                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1821
1822         /* Prepare a page as a migration target */
1823         __set_page_locked(new_page);
1824         SetPageSwapBacked(new_page);
1825
1826         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1827         new_page->mapping = page->mapping;
1828         new_page->index = page->index;
1829         migrate_page_copy(new_page, page);
1830         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1831
1832         /* Recheck the target PMD */
1833         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1834         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1835         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry) || page_count(page) != 2)) {
1836 fail_putback:
1837                 spin_unlock(ptl);
1838                 mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1839
1840                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1841                 if (TestClearPageActive(new_page))
1842                         SetPageActive(page);
1843                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1844                         SetPageUnevictable(page);
1845                 mlock_migrate_page(page, new_page);
1846
1847                 unlock_page(new_page);
1848                 put_page(new_page);             /* Free it */
1849
1850                 /* Retake the callers reference and putback on LRU */
1851                 get_page(page);
1852                 putback_lru_page(page);
1853                 mod_zone_page_state(page_zone(page),
1854                          NR_ISOLATED_ANON + page_lru, -HPAGE_PMD_NR);
1855
1856                 goto out_unlock;
1857         }
1858
1859         /*
1860          * Traditional migration needs to prepare the memcg charge
1861          * transaction early to prevent the old page from being
1862          * uncharged when installing migration entries.  Here we can
1863          * save the potential rollback and start the charge transfer
1864          * only when migration is already known to end successfully.
1865          */
1866         mem_cgroup_prepare_migration(page, new_page, &memcg);
1867
1868         orig_entry = *pmd;
1869         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1870         entry = pmd_mkhuge(entry);
1871         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1872
1873         /*
1874          * Clear the old entry under pagetable lock and establish the new PTE.
1875          * Any parallel GUP will either observe the old page blocking on the
1876          * page lock, block on the page table lock or observe the new page.
1877          * The SetPageUptodate on the new page and page_add_new_anon_rmap
1878          * guarantee the copy is visible before the pagetable update.
1879          */
1880         flush_cache_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1881         page_add_new_anon_rmap(new_page, vma, mmun_start);
1882         pmdp_clear_flush(vma, mmun_start, pmd);
1883         set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1884         flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1885         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1886
1887         if (page_count(page) != 2) {
1888                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, orig_entry);
1889                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1890                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1891                 page_remove_rmap(new_page);
1892                 goto fail_putback;
1893         }
1894
1895         page_remove_rmap(page);
1896
1897         /*
1898          * Finish the charge transaction under the page table lock to
1899          * prevent split_huge_page() from dividing up the charge
1900          * before it's fully transferred to the new page.
1901          */
1902         mem_cgroup_end_migration(memcg, page, new_page, true);
1903         spin_unlock(ptl);
1904         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1905
1906         unlock_page(new_page);
1907         unlock_page(page);
1908         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1909         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1910
1911         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1912         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1913
1914         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1915                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1916                         -HPAGE_PMD_NR);
1917         return isolated;
1918
1919 out_fail:
1920         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1921 out_dropref:
1922         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1923         if (pmd_same(*pmd, entry)) {
1924                 entry = pmd_mknonnuma(entry);
1925                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1926                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1927         }
1928         spin_unlock(ptl);
1929
1930 out_unlock:
1931         unlock_page(page);
1932         put_page(page);
1933         return 0;
1934 }
1935 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1936
1937 #endif /* CONFIG_NUMA */