mm/migrate.c

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