]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/migrate.c
Merge branch 'next' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rzhang/linux
[karo-tx-linux.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         if (is_write_migration_entry(entry))
152                 pte = pte_mkwrite(pte);
153 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
154         if (PageHuge(new)) {
155                 pte = pte_mkhuge(pte);
156                 pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, new, 0);
157         }
158 #endif
159         flush_dcache_page(new);
160         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
161
162         if (PageHuge(new)) {
163                 if (PageAnon(new))
164                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
165                 else
166                         page_dup_rmap(new);
167         } else if (PageAnon(new))
168                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
169         else
170                 page_add_file_rmap(new);
171
172         /* No need to invalidate - it was non-present before */
173         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
174 unlock:
175         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
176 out:
177         return SWAP_AGAIN;
178 }
179
180 /*
181  * Congratulations to trinity for discovering this bug.
182  * mm/fremap.c's remap_file_pages() accepts any range within a single vma to
183  * convert that vma to VM_NONLINEAR; and generic_file_remap_pages() will then
184  * replace the specified range by file ptes throughout (maybe populated after).
185  * If page migration finds a page within that range, while it's still located
186  * by vma_interval_tree rather than lost to i_mmap_nonlinear list, no problem:
187  * zap_pte() clears the temporary migration entry before mmap_sem is dropped.
188  * But if the migrating page is in a part of the vma outside the range to be
189  * remapped, then it will not be cleared, and remove_migration_ptes() needs to
190  * deal with it.  Fortunately, this part of the vma is of course still linear,
191  * so we just need to use linear location on the nonlinear list.
192  */
193 static int remove_linear_migration_ptes_from_nonlinear(struct page *page,
194                 struct address_space *mapping, void *arg)
195 {
196         struct vm_area_struct *vma;
197         /* hugetlbfs does not support remap_pages, so no huge pgoff worries */
198         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
199         unsigned long addr;
200
201         list_for_each_entry(vma,
202                 &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
203
204                 addr = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
205                 if (addr >= vma->vm_start && addr < vma->vm_end)
206                         remove_migration_pte(page, vma, addr, arg);
207         }
208         return SWAP_AGAIN;
209 }
210
211 /*
212  * Get rid of all migration entries and replace them by
213  * references to the indicated page.
214  */
215 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
216 {
217         struct rmap_walk_control rwc = {
218                 .rmap_one = remove_migration_pte,
219                 .arg = old,
220                 .file_nonlinear = remove_linear_migration_ptes_from_nonlinear,
221         };
222
223         rmap_walk(new, &rwc);
224 }
225
226 /*
227  * Something used the pte of a page under migration. We need to
228  * get to the page and wait until migration is finished.
229  * When we return from this function the fault will be retried.
230  */
231 static void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
232                                 spinlock_t *ptl)
233 {
234         pte_t pte;
235         swp_entry_t entry;
236         struct page *page;
237
238         spin_lock(ptl);
239         pte = *ptep;
240         if (!is_swap_pte(pte))
241                 goto out;
242
243         entry = pte_to_swp_entry(pte);
244         if (!is_migration_entry(entry))
245                 goto out;
246
247         page = migration_entry_to_page(entry);
248
249         /*
250          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
251          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
252          * against a page without get_page().
253          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
254          * will occur again.
255          */
256         if (!get_page_unless_zero(page))
257                 goto out;
258         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
259         wait_on_page_locked(page);
260         put_page(page);
261         return;
262 out:
263         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
264 }
265
266 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
267                                 unsigned long address)
268 {
269         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
270         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
271         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
272 }
273
274 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
275                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
276 {
277         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
278         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
279 }
280
281 #ifdef CONFIG_BLOCK
282 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
283 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
284                                                         enum migrate_mode mode)
285 {
286         struct buffer_head *bh = head;
287
288         /* Simple case, sync compaction */
289         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
290                 do {
291                         get_bh(bh);
292                         lock_buffer(bh);
293                         bh = bh->b_this_page;
294
295                 } while (bh != head);
296
297                 return true;
298         }
299
300         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
301         do {
302                 get_bh(bh);
303                 if (!trylock_buffer(bh)) {
304                         /*
305                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
306                          * async migration. Release the taken locks
307                          */
308                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
309                         put_bh(failed_bh);
310                         bh = head;
311                         while (bh != failed_bh) {
312                                 unlock_buffer(bh);
313                                 put_bh(bh);
314                                 bh = bh->b_this_page;
315                         }
316                         return false;
317                 }
318
319                 bh = bh->b_this_page;
320         } while (bh != head);
321         return true;
322 }
323 #else
324 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
325                                                         enum migrate_mode mode)
326 {
327         return true;
328 }
329 #endif /* CONFIG_BLOCK */
330
331 /*
332  * Replace the page in the mapping.
333  *
334  * The number of remaining references must be:
335  * 1 for anonymous pages without a mapping
336  * 2 for pages with a mapping
337  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
338  */
339 int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
340                 struct page *newpage, struct page *page,
341                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode,
342                 int extra_count)
343 {
344         int expected_count = 1 + extra_count;
345         void **pslot;
346
347         if (!mapping) {
348                 /* Anonymous page without mapping */
349                 if (page_count(page) != expected_count)
350                         return -EAGAIN;
351                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
352         }
353
354         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
355
356         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
357                                         page_index(page));
358
359         expected_count += 1 + page_has_private(page);
360         if (page_count(page) != expected_count ||
361                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
362                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
363                 return -EAGAIN;
364         }
365
366         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
367                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
368                 return -EAGAIN;
369         }
370
371         /*
372          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
373          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
374          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
375          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
376          * block waiting on other references to be dropped.
377          */
378         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
379                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
380                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
381                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
382                 return -EAGAIN;
383         }
384
385         /*
386          * Now we know that no one else is looking at the page.
387          */
388         get_page(newpage);      /* add cache reference */
389         if (PageSwapCache(page)) {
390                 SetPageSwapCache(newpage);
391                 set_page_private(newpage, page_private(page));
392         }
393
394         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
395
396         /*
397          * Drop cache reference from old page by unfreezing
398          * to one less reference.
399          * We know this isn't the last reference.
400          */
401         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
402
403         /*
404          * If moved to a different zone then also account
405          * the page for that zone. Other VM counters will be
406          * taken care of when we establish references to the
407          * new page and drop references to the old page.
408          *
409          * Note that anonymous pages are accounted for
410          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
411          * are mapped to swap space.
412          */
413         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
414         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
415         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
416                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
417                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
418         }
419         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
420
421         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
422 }
423
424 /*
425  * The expected number of remaining references is the same as that
426  * of migrate_page_move_mapping().
427  */
428 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
429                                    struct page *newpage, struct page *page)
430 {
431         int expected_count;
432         void **pslot;
433
434         if (!mapping) {
435                 if (page_count(page) != 1)
436                         return -EAGAIN;
437                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
438         }
439
440         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
441
442         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
443                                         page_index(page));
444
445         expected_count = 2 + page_has_private(page);
446         if (page_count(page) != expected_count ||
447                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
448                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
449                 return -EAGAIN;
450         }
451
452         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
453                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
454                 return -EAGAIN;
455         }
456
457         get_page(newpage);
458
459         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
460
461         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
462
463         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
464         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
465 }
466
467 /*
468  * Gigantic pages are so large that we do not guarantee that page++ pointer
469  * arithmetic will work across the entire page.  We need something more
470  * specialized.
471  */
472 static void __copy_gigantic_page(struct page *dst, struct page *src,
473                                 int nr_pages)
474 {
475         int i;
476         struct page *dst_base = dst;
477         struct page *src_base = src;
478
479         for (i = 0; i < nr_pages; ) {
480                 cond_resched();
481                 copy_highpage(dst, src);
482
483                 i++;
484                 dst = mem_map_next(dst, dst_base, i);
485                 src = mem_map_next(src, src_base, i);
486         }
487 }
488
489 static void copy_huge_page(struct page *dst, struct page *src)
490 {
491         int i;
492         int nr_pages;
493
494         if (PageHuge(src)) {
495                 /* hugetlbfs page */
496                 struct hstate *h = page_hstate(src);
497                 nr_pages = pages_per_huge_page(h);
498
499                 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
500                         __copy_gigantic_page(dst, src, nr_pages);
501                         return;
502                 }
503         } else {
504                 /* thp page */
505                 BUG_ON(!PageTransHuge(src));
506                 nr_pages = hpage_nr_pages(src);
507         }
508
509         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
510                 cond_resched();
511                 copy_highpage(dst + i, src + i);
512         }
513 }
514
515 /*
516  * Copy the page to its new location
517  */
518 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
519 {
520         int cpupid;
521
522         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
523                 copy_huge_page(newpage, page);
524         else
525                 copy_highpage(newpage, page);
526
527         if (PageError(page))
528                 SetPageError(newpage);
529         if (PageReferenced(page))
530                 SetPageReferenced(newpage);
531         if (PageUptodate(page))
532                 SetPageUptodate(newpage);
533         if (TestClearPageActive(page)) {
534                 VM_BUG_ON_PAGE(PageUnevictable(page), page);
535                 SetPageActive(newpage);
536         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
537                 SetPageUnevictable(newpage);
538         if (PageChecked(page))
539                 SetPageChecked(newpage);
540         if (PageMappedToDisk(page))
541                 SetPageMappedToDisk(newpage);
542
543         if (PageDirty(page)) {
544                 clear_page_dirty_for_io(page);
545                 /*
546                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
547                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
548                  * but we can't use set_page_dirty because that function
549                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
550                  * Whereas only part of our page may be dirty.
551                  */
552                 if (PageSwapBacked(page))
553                         SetPageDirty(newpage);
554                 else
555                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
556         }
557
558         /*
559          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
560          * future migrations of this same page.
561          */
562         cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, -1);
563         page_cpupid_xchg_last(newpage, cpupid);
564
565         mlock_migrate_page(newpage, page);
566         ksm_migrate_page(newpage, page);
567         /*
568          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
569          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
570          */
571         ClearPageSwapCache(page);
572         ClearPagePrivate(page);
573         set_page_private(page, 0);
574
575         /*
576          * If any waiters have accumulated on the new page then
577          * wake them up.
578          */
579         if (PageWriteback(newpage))
580                 end_page_writeback(newpage);
581 }
582
583 /************************************************************
584  *                    Migration functions
585  ***********************************************************/
586
587 /*
588  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
589  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
590  *
591  * Pages are locked upon entry and exit.
592  */
593 int migrate_page(struct address_space *mapping,
594                 struct page *newpage, struct page *page,
595                 enum migrate_mode mode)
596 {
597         int rc;
598
599         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
600
601         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode, 0);
602
603         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
604                 return rc;
605
606         migrate_page_copy(newpage, page);
607         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
608 }
609 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
610
611 #ifdef CONFIG_BLOCK
612 /*
613  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
614  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
615  * exist.
616  */
617 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
618                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
619 {
620         struct buffer_head *bh, *head;
621         int rc;
622
623         if (!page_has_buffers(page))
624                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
625
626         head = page_buffers(page);
627
628         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode, 0);
629
630         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
631                 return rc;
632
633         /*
634          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
635          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
636          * need to be locked now
637          */
638         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
639                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
640
641         ClearPagePrivate(page);
642         set_page_private(newpage, page_private(page));
643         set_page_private(page, 0);
644         put_page(page);
645         get_page(newpage);
646
647         bh = head;
648         do {
649                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
650                 bh = bh->b_this_page;
651
652         } while (bh != head);
653
654         SetPagePrivate(newpage);
655
656         migrate_page_copy(newpage, page);
657
658         bh = head;
659         do {
660                 unlock_buffer(bh);
661                 put_bh(bh);
662                 bh = bh->b_this_page;
663
664         } while (bh != head);
665
666         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
667 }
668 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
669 #endif
670
671 /*
672  * Writeback a page to clean the dirty state
673  */
674 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
675 {
676         struct writeback_control wbc = {
677                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
678                 .nr_to_write = 1,
679                 .range_start = 0,
680                 .range_end = LLONG_MAX,
681                 .for_reclaim = 1
682         };
683         int rc;
684
685         if (!mapping->a_ops->writepage)
686                 /* No write method for the address space */
687                 return -EINVAL;
688
689         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
690                 /* Someone else already triggered a write */
691                 return -EAGAIN;
692
693         /*
694          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
695          * the page on some queue. So the page must be clean for
696          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
697          * page state is no longer what we checked for earlier.
698          * At this point we know that the migration attempt cannot
699          * be successful.
700          */
701         remove_migration_ptes(page, page);
702
703         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
704
705         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
706                 /* unlocked. Relock */
707                 lock_page(page);
708
709         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
710 }
711
712 /*
713  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
714  */
715 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
716         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
717 {
718         if (PageDirty(page)) {
719                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
720                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
721                         return -EBUSY;
722                 return writeout(mapping, page);
723         }
724
725         /*
726          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
727          * We must have no buffers or drop them.
728          */
729         if (page_has_private(page) &&
730             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
731                 return -EAGAIN;
732
733         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
734 }
735
736 /*
737  * Move a page to a newly allocated page
738  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
739  *
740  * The new page will have replaced the old page if this function
741  * is successful.
742  *
743  * Return value:
744  *   < 0 - error code
745  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
746  */
747 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
748                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
749 {
750         struct address_space *mapping;
751         int rc;
752
753         /*
754          * Block others from accessing the page when we get around to
755          * establishing additional references. We are the only one
756          * holding a reference to the new page at this point.
757          */
758         if (!trylock_page(newpage))
759                 BUG();
760
761         /* Prepare mapping for the new page.*/
762         newpage->index = page->index;
763         newpage->mapping = page->mapping;
764         if (PageSwapBacked(page))
765                 SetPageSwapBacked(newpage);
766
767         mapping = page_mapping(page);
768         if (!mapping)
769                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
770         else if (mapping->a_ops->migratepage)
771                 /*
772                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
773                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
774                  * space which also has its own migratepage callback. This
775                  * is the most common path for page migration.
776                  */
777                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
778                                                 newpage, page, mode);
779         else
780                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
781
782         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
783                 newpage->mapping = NULL;
784         } else {
785                 if (remap_swapcache)
786                         remove_migration_ptes(page, newpage);
787                 page->mapping = NULL;
788         }
789
790         unlock_page(newpage);
791
792         return rc;
793 }
794
795 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
796                                 int force, enum migrate_mode mode)
797 {
798         int rc = -EAGAIN;
799         int remap_swapcache = 1;
800         struct mem_cgroup *mem;
801         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
802
803         if (!trylock_page(page)) {
804                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
805                         goto out;
806
807                 /*
808                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
809                  * For example, during page readahead pages are added locked
810                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
811                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
812                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
813                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
814                  * second or third page, the process can end up locking
815                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
816                  * trying to be clever about what pages can be locked,
817                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
818                  * altogether.
819                  */
820                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
821                         goto out;
822
823                 lock_page(page);
824         }
825
826         /* charge against new page */
827         mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
828
829         if (PageWriteback(page)) {
830                 /*
831                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
832                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
833                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
834                  * the overhead of stalling is too much
835                  */
836                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
837                         rc = -EBUSY;
838                         goto uncharge;
839                 }
840                 if (!force)
841                         goto uncharge;
842                 wait_on_page_writeback(page);
843         }
844         /*
845          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
846          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
847          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
848          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
849          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
850          * just care Anon page here.
851          */
852         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page)) {
853                 /*
854                  * Only page_lock_anon_vma_read() understands the subtleties of
855                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
856                  */
857                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
858                 if (anon_vma) {
859                         /*
860                          * Anon page
861                          */
862                 } else if (PageSwapCache(page)) {
863                         /*
864                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
865                          * swapcache page is safe to use because we don't
866                          * know in advance if the VMA that this page belonged
867                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
868                          * data have been freed, then the anon_vma could
869                          * already be invalid.
870                          *
871                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
872                          * migrated but are not remapped when migration
873                          * completes
874                          */
875                         remap_swapcache = 0;
876                 } else {
877                         goto uncharge;
878                 }
879         }
880
881         if (unlikely(balloon_page_movable(page))) {
882                 /*
883                  * A ballooned page does not need any special attention from
884                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
885                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
886                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
887                  * the page migration right away (proteced by page lock).
888                  */
889                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
890                 goto uncharge;
891         }
892
893         /*
894          * Corner case handling:
895          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
896          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
897          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
898          * trigger a BUG.  So handle it here.
899          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
900          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
901          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
902          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
903          * free the metadata, so the page can be freed.
904          */
905         if (!page->mapping) {
906                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
907                 if (page_has_private(page)) {
908                         try_to_free_buffers(page);
909                         goto uncharge;
910                 }
911                 goto skip_unmap;
912         }
913
914         /* Establish migration ptes or remove ptes */
915         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
916
917 skip_unmap:
918         if (!page_mapped(page))
919                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
920
921         if (rc && remap_swapcache)
922                 remove_migration_ptes(page, page);
923
924         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
925         if (anon_vma)
926                 put_anon_vma(anon_vma);
927
928 uncharge:
929         mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage,
930                                  (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ||
931                                   rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS));
932         unlock_page(page);
933 out:
934         return rc;
935 }
936
937 /*
938  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
939  * to the newly allocated page in newpage.
940  */
941 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, free_page_t put_new_page,
942                         unsigned long private, struct page *page, int force,
943                         enum migrate_mode mode)
944 {
945         int rc = 0;
946         int *result = NULL;
947         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
948
949         if (!newpage)
950                 return -ENOMEM;
951
952         if (page_count(page) == 1) {
953                 /* page was freed from under us. So we are done. */
954                 goto out;
955         }
956
957         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
958                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
959                         goto out;
960
961         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
962
963         if (unlikely(rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS)) {
964                 /*
965                  * A ballooned page has been migrated already.
966                  * Now, it's the time to wrap-up counters,
967                  * handle the page back to Buddy and return.
968                  */
969                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
970                                     page_is_file_cache(page));
971                 balloon_page_free(page);
972                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
973         }
974 out:
975         if (rc != -EAGAIN) {
976                 /*
977                  * A page that has been migrated has all references
978                  * removed and will be freed. A page that has not been
979                  * migrated will have kepts its references and be
980                  * restored.
981                  */
982                 list_del(&page->lru);
983                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
984                                 page_is_file_cache(page));
985                 putback_lru_page(page);
986         }
987
988         /*
989          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
990          * it.  Otherwise, putback_lru_page() will drop the reference grabbed
991          * during isolation.
992          */
993         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS && put_new_page)
994                 put_new_page(newpage, private);
995         else
996                 putback_lru_page(newpage);
997
998         if (result) {
999                 if (rc)
1000                         *result = rc;
1001                 else
1002                         *result = page_to_nid(newpage);
1003         }
1004         return rc;
1005 }
1006
1007 /*
1008  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1009  *
1010  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1011  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1012  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1013  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1014  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1015  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1016  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1017  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1018  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1019  * hugepage migration fails without data corruption.
1020  *
1021  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1022  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1023  * will wait in the page fault for migration to complete.
1024  */
1025 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1026                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1027                                 struct page *hpage, int force,
1028                                 enum migrate_mode mode)
1029 {
1030         int rc = 0;
1031         int *result = NULL;
1032         struct page *new_hpage;
1033         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1034
1035         /*
1036          * Movability of hugepages depends on architectures and hugepage size.
1037          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1038          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1039          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1040          * kicking migration.
1041          */
1042         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1043                 putback_active_hugepage(hpage);
1044                 return -ENOSYS;
1045         }
1046
1047         new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
1048         if (!new_hpage)
1049                 return -ENOMEM;
1050
1051         rc = -EAGAIN;
1052
1053         if (!trylock_page(hpage)) {
1054                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
1055                         goto out;
1056                 lock_page(hpage);
1057         }
1058
1059         if (PageAnon(hpage))
1060                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1061
1062         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
1063
1064         if (!page_mapped(hpage))
1065                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
1066
1067         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1068                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
1069
1070         if (anon_vma)
1071                 put_anon_vma(anon_vma);
1072
1073         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1074                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
1075
1076         unlock_page(hpage);
1077 out:
1078         if (rc != -EAGAIN)
1079                 putback_active_hugepage(hpage);
1080
1081         /*
1082          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1083          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1084          * isolation.
1085          */
1086         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS && put_new_page)
1087                 put_new_page(new_hpage, private);
1088         else
1089                 put_page(new_hpage);
1090
1091         if (result) {
1092                 if (rc)
1093                         *result = rc;
1094                 else
1095                         *result = page_to_nid(new_hpage);
1096         }
1097         return rc;
1098 }
1099
1100 /*
1101  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1102  *                 supplied as the target for the page migration
1103  *
1104  * @from:               The list of pages to be migrated.
1105  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1106  *                      as the target of the page migration.
1107  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1108  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1109  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1110  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1111  *                      page migration, if any.
1112  * @reason:             The reason for page migration.
1113  *
1114  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1115  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1116  * The caller should call putback_lru_pages() to return pages to the LRU
1117  * or free list only if ret != 0.
1118  *
1119  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1120  */
1121 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1122                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1123                 enum migrate_mode mode, int reason)
1124 {
1125         int retry = 1;
1126         int nr_failed = 0;
1127         int nr_succeeded = 0;
1128         int pass = 0;
1129         struct page *page;
1130         struct page *page2;
1131         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1132         int rc;
1133
1134         if (!swapwrite)
1135                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1136
1137         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1138                 retry = 0;
1139
1140                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1141                         cond_resched();
1142
1143                         if (PageHuge(page))
1144                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1145                                                 put_new_page, private, page,
1146                                                 pass > 2, mode);
1147                         else
1148                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1149                                                 private, page, pass > 2, mode);
1150
1151                         switch(rc) {
1152                         case -ENOMEM:
1153                                 goto out;
1154                         case -EAGAIN:
1155                                 retry++;
1156                                 break;
1157                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1158                                 nr_succeeded++;
1159                                 break;
1160                         default:
1161                                 /*
1162                                  * Permanent failure (-EBUSY, -ENOSYS, etc.):
1163                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1164                                  * removed from migration page list and not
1165                                  * retried in the next outer loop.
1166                                  */
1167                                 nr_failed++;
1168                                 break;
1169                         }
1170                 }
1171         }
1172         rc = nr_failed + retry;
1173 out:
1174         if (nr_succeeded)
1175                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1176         if (nr_failed)
1177                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1178         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1179
1180         if (!swapwrite)
1181                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1182
1183         return rc;
1184 }
1185
1186 #ifdef CONFIG_NUMA
1187 /*
1188  * Move a list of individual pages
1189  */
1190 struct page_to_node {
1191         unsigned long addr;
1192         struct page *page;
1193         int node;
1194         int status;
1195 };
1196
1197 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1198                 int **result)
1199 {
1200         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1201
1202         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1203                 pm++;
1204
1205         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1206                 return NULL;
1207
1208         *result = &pm->status;
1209
1210         if (PageHuge(p))
1211                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(p)),
1212                                         pm->node);
1213         else
1214                 return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1215                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE, 0);
1216 }
1217
1218 /*
1219  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1220  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1221  * and the node number must contain a valid target node.
1222  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1223  */
1224 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1225                                       struct page_to_node *pm,
1226                                       int migrate_all)
1227 {
1228         int err;
1229         struct page_to_node *pp;
1230         LIST_HEAD(pagelist);
1231
1232         down_read(&mm->mmap_sem);
1233
1234         /*
1235          * Build a list of pages to migrate
1236          */
1237         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1238                 struct vm_area_struct *vma;
1239                 struct page *page;
1240
1241                 err = -EFAULT;
1242                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1243                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1244                         goto set_status;
1245
1246                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1247
1248                 err = PTR_ERR(page);
1249                 if (IS_ERR(page))
1250                         goto set_status;
1251
1252                 err = -ENOENT;
1253                 if (!page)
1254                         goto set_status;
1255
1256                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1257                 if (PageReserved(page))
1258                         goto put_and_set;
1259
1260                 pp->page = page;
1261                 err = page_to_nid(page);
1262
1263                 if (err == pp->node)
1264                         /*
1265                          * Node already in the right place
1266                          */
1267                         goto put_and_set;
1268
1269                 err = -EACCES;
1270                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1271                                 !migrate_all)
1272                         goto put_and_set;
1273
1274                 if (PageHuge(page)) {
1275                         isolate_huge_page(page, &pagelist);
1276                         goto put_and_set;
1277                 }
1278
1279                 err = isolate_lru_page(page);
1280                 if (!err) {
1281                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1282                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1283                                             page_is_file_cache(page));
1284                 }
1285 put_and_set:
1286                 /*
1287                  * Either remove the duplicate refcount from
1288                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1289                  * not isolated.
1290                  */
1291                 put_page(page);
1292 set_status:
1293                 pp->status = err;
1294         }
1295
1296         err = 0;
1297         if (!list_empty(&pagelist)) {
1298                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node, NULL,
1299                                 (unsigned long)pm, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1300                 if (err)
1301                         putback_movable_pages(&pagelist);
1302         }
1303
1304         up_read(&mm->mmap_sem);
1305         return err;
1306 }
1307
1308 /*
1309  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1310  * the corresponding array of status.
1311  */
1312 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1313                          unsigned long nr_pages,
1314                          const void __user * __user *pages,
1315                          const int __user *nodes,
1316                          int __user *status, int flags)
1317 {
1318         struct page_to_node *pm;
1319         unsigned long chunk_nr_pages;
1320         unsigned long chunk_start;
1321         int err;
1322
1323         err = -ENOMEM;
1324         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1325         if (!pm)
1326                 goto out;
1327
1328         migrate_prep();
1329
1330         /*
1331          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1332          * but keep the last one as a marker
1333          */
1334         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1335
1336         for (chunk_start = 0;
1337              chunk_start < nr_pages;
1338              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1339                 int j;
1340
1341                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1342                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1343
1344                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1345                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1346                         const void __user *p;
1347                         int node;
1348
1349                         err = -EFAULT;
1350                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1351                                 goto out_pm;
1352                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1353
1354                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1355                                 goto out_pm;
1356
1357                         err = -ENODEV;
1358                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1359                                 goto out_pm;
1360
1361                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1362                                 goto out_pm;
1363
1364                         err = -EACCES;
1365                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1366                                 goto out_pm;
1367
1368                         pm[j].node = node;
1369                 }
1370
1371                 /* End marker for this chunk */
1372                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1373
1374                 /* Migrate this chunk */
1375                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1376                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1377                 if (err < 0)
1378                         goto out_pm;
1379
1380                 /* Return status information */
1381                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1382                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1383                                 err = -EFAULT;
1384                                 goto out_pm;
1385                         }
1386         }
1387         err = 0;
1388
1389 out_pm:
1390         free_page((unsigned long)pm);
1391 out:
1392         return err;
1393 }
1394
1395 /*
1396  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1397  */
1398 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1399                                 const void __user **pages, int *status)
1400 {
1401         unsigned long i;
1402
1403         down_read(&mm->mmap_sem);
1404
1405         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1406                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1407                 struct vm_area_struct *vma;
1408                 struct page *page;
1409                 int err = -EFAULT;
1410
1411                 vma = find_vma(mm, addr);
1412                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1413                         goto set_status;
1414
1415                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1416
1417                 err = PTR_ERR(page);
1418                 if (IS_ERR(page))
1419                         goto set_status;
1420
1421                 err = -ENOENT;
1422                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1423                 if (!page || PageReserved(page))
1424                         goto set_status;
1425
1426                 err = page_to_nid(page);
1427 set_status:
1428                 *status = err;
1429
1430                 pages++;
1431                 status++;
1432         }
1433
1434         up_read(&mm->mmap_sem);
1435 }
1436
1437 /*
1438  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1439  * a user array of status.
1440  */
1441 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1442                          const void __user * __user *pages,
1443                          int __user *status)
1444 {
1445 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1446         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1447         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1448
1449         while (nr_pages) {
1450                 unsigned long chunk_nr;
1451
1452                 chunk_nr = nr_pages;
1453                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1454                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1455
1456                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1457                         break;
1458
1459                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1460
1461                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1462                         break;
1463
1464                 pages += chunk_nr;
1465                 status += chunk_nr;
1466                 nr_pages -= chunk_nr;
1467         }
1468         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1469 }
1470
1471 /*
1472  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1473  * process.
1474  */
1475 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1476                 const void __user * __user *, pages,
1477                 const int __user *, nodes,
1478                 int __user *, status, int, flags)
1479 {
1480         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1481         struct task_struct *task;
1482         struct mm_struct *mm;
1483         int err;
1484         nodemask_t task_nodes;
1485
1486         /* Check flags */
1487         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1488                 return -EINVAL;
1489
1490         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1491                 return -EPERM;
1492
1493         /* Find the mm_struct */
1494         rcu_read_lock();
1495         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1496         if (!task) {
1497                 rcu_read_unlock();
1498                 return -ESRCH;
1499         }
1500         get_task_struct(task);
1501
1502         /*
1503          * Check if this process has the right to modify the specified
1504          * process. The right exists if the process has administrative
1505          * capabilities, superuser privileges or the same
1506          * userid as the target process.
1507          */
1508         tcred = __task_cred(task);
1509         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1510             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1511             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1512                 rcu_read_unlock();
1513                 err = -EPERM;
1514                 goto out;
1515         }
1516         rcu_read_unlock();
1517
1518         err = security_task_movememory(task);
1519         if (err)
1520                 goto out;
1521
1522         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1523         mm = get_task_mm(task);
1524         put_task_struct(task);
1525
1526         if (!mm)
1527                 return -EINVAL;
1528
1529         if (nodes)
1530                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1531                                     nodes, status, flags);
1532         else
1533                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1534
1535         mmput(mm);
1536         return err;
1537
1538 out:
1539         put_task_struct(task);
1540         return err;
1541 }
1542
1543 /*
1544  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1545  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1546  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1547  */
1548 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1549         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1550 {
1551         struct vm_area_struct *vma;
1552         int err = 0;
1553
1554         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1555                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1556                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1557                         if (err)
1558                                 break;
1559                 }
1560         }
1561         return err;
1562 }
1563
1564 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1565 /*
1566  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1567  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1568  */
1569 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1570                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1571 {
1572         int z;
1573         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1574                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1575
1576                 if (!populated_zone(zone))
1577                         continue;
1578
1579                 if (!zone_reclaimable(zone))
1580                         continue;
1581
1582                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1583                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1584                                        high_wmark_pages(zone) +
1585                                        nr_migrate_pages,
1586                                        0, 0))
1587                         continue;
1588                 return true;
1589         }
1590         return false;
1591 }
1592
1593 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1594                                            unsigned long data,
1595                                            int **result)
1596 {
1597         int nid = (int) data;
1598         struct page *newpage;
1599
1600         newpage = alloc_pages_exact_node(nid,
1601                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
1602                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
1603                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
1604                                          ~GFP_IOFS, 0);
1605
1606         return newpage;
1607 }
1608
1609 /*
1610  * page migration rate limiting control.
1611  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1612  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1613  * If a node is rate-limited then PTE NUMA updates are also rate-limited. However
1614  * as it is faults that reset the window, pte updates will happen unconditionally
1615  * if there has not been a fault since @pteupdate_interval_millisecs after the
1616  * throttle window closed.
1617  */
1618 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1619 static unsigned int pteupdate_interval_millisecs __read_mostly = 1000;
1620 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1621
1622 /* Returns true if NUMA migration is currently rate limited */
1623 bool migrate_ratelimited(int node)
1624 {
1625         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1626
1627         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window +
1628                                 msecs_to_jiffies(pteupdate_interval_millisecs)))
1629                 return false;
1630
1631         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages < ratelimit_pages)
1632                 return false;
1633
1634         return true;
1635 }
1636
1637 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1638 static bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat,
1639                                         unsigned long nr_pages)
1640 {
1641         /*
1642          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1643          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1644          * all the time is being spent migrating!
1645          */
1646         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1647                 spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1648                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1649                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1650                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1651                 spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1652         }
1653         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages) {
1654                 trace_mm_numa_migrate_ratelimit(current, pgdat->node_id,
1655                                                                 nr_pages);
1656                 return true;
1657         }
1658
1659         /*
1660          * This is an unlocked non-atomic update so errors are possible.
1661          * The consequences are failing to migrate when we potentiall should
1662          * have which is not severe enough to warrant locking. If it is ever
1663          * a problem, it can be converted to a per-cpu counter.
1664          */
1665         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1666         return false;
1667 }
1668
1669 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1670 {
1671         int page_lru;
1672
1673         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
1674
1675         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1676         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1677                 return 0;
1678
1679         if (isolate_lru_page(page))
1680                 return 0;
1681
1682         /*
1683          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1684          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1685          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1686          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1687          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1688          */
1689         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1690                 putback_lru_page(page);
1691                 return 0;
1692         }
1693
1694         page_lru = page_is_file_cache(page);
1695         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1696                                 hpage_nr_pages(page));
1697
1698         /*
1699          * Isolating the page has taken another reference, so the
1700          * caller's reference can be safely dropped without the page
1701          * disappearing underneath us during migration.
1702          */
1703         put_page(page);
1704         return 1;
1705 }
1706
1707 bool pmd_trans_migrating(pmd_t pmd)
1708 {
1709         struct page *page = pmd_page(pmd);
1710         return PageLocked(page);
1711 }
1712
1713 void wait_migrate_huge_page(struct anon_vma *anon_vma, pmd_t *pmd)
1714 {
1715         struct page *page = pmd_page(*pmd);
1716         wait_on_page_locked(page);
1717 }
1718
1719 /*
1720  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1721  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1722  * the page that will be dropped by this function before returning.
1723  */
1724 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1725                            int node)
1726 {
1727         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1728         int isolated;
1729         int nr_remaining;
1730         LIST_HEAD(migratepages);
1731
1732         /*
1733          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
1734          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
1735          */
1736         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_cache(page) &&
1737             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
1738                 goto out;
1739
1740         /*
1741          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1742          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1743          * all the time is being spent migrating!
1744          */
1745         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1746                 goto out;
1747
1748         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1749         if (!isolated)
1750                 goto out;
1751
1752         list_add(&page->lru, &migratepages);
1753         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
1754                                      NULL, node, MIGRATE_ASYNC,
1755                                      MR_NUMA_MISPLACED);
1756         if (nr_remaining) {
1757                 if (!list_empty(&migratepages)) {
1758                         list_del(&page->lru);
1759                         dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1760                                         page_is_file_cache(page));
1761                         putback_lru_page(page);
1762                 }
1763                 isolated = 0;
1764         } else
1765                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1766         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1767         return isolated;
1768
1769 out:
1770         put_page(page);
1771         return 0;
1772 }
1773 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1774
1775 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1776 /*
1777  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1778  * before returning.
1779  */
1780 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1781                                 struct vm_area_struct *vma,
1782                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1783                                 unsigned long address,
1784                                 struct page *page, int node)
1785 {
1786         spinlock_t *ptl;
1787         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1788         int isolated = 0;
1789         struct page *new_page = NULL;
1790         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1791         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1792         unsigned long mmun_start = address & HPAGE_PMD_MASK;
1793         unsigned long mmun_end = mmun_start + HPAGE_PMD_SIZE;
1794         pmd_t orig_entry;
1795
1796         /*
1797          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1798          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1799          * all the time is being spent migrating!
1800          */
1801         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1802                 goto out_dropref;
1803
1804         new_page = alloc_pages_node(node,
1805                 (GFP_TRANSHUGE | __GFP_THISNODE) & ~__GFP_WAIT,
1806                 HPAGE_PMD_ORDER);
1807         if (!new_page)
1808                 goto out_fail;
1809
1810         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1811         if (!isolated) {
1812                 put_page(new_page);
1813                 goto out_fail;
1814         }
1815
1816         if (mm_tlb_flush_pending(mm))
1817                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1818
1819         /* Prepare a page as a migration target */
1820         __set_page_locked(new_page);
1821         SetPageSwapBacked(new_page);
1822
1823         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1824         new_page->mapping = page->mapping;
1825         new_page->index = page->index;
1826         migrate_page_copy(new_page, page);
1827         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1828
1829         /* Recheck the target PMD */
1830         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1831         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1832         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry) || page_count(page) != 2)) {
1833 fail_putback:
1834                 spin_unlock(ptl);
1835                 mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1836
1837                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1838                 if (TestClearPageActive(new_page))
1839                         SetPageActive(page);
1840                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1841                         SetPageUnevictable(page);
1842                 mlock_migrate_page(page, new_page);
1843
1844                 unlock_page(new_page);
1845                 put_page(new_page);             /* Free it */
1846
1847                 /* Retake the callers reference and putback on LRU */
1848                 get_page(page);
1849                 putback_lru_page(page);
1850                 mod_zone_page_state(page_zone(page),
1851                          NR_ISOLATED_ANON + page_lru, -HPAGE_PMD_NR);
1852
1853                 goto out_unlock;
1854         }
1855
1856         /*
1857          * Traditional migration needs to prepare the memcg charge
1858          * transaction early to prevent the old page from being
1859          * uncharged when installing migration entries.  Here we can
1860          * save the potential rollback and start the charge transfer
1861          * only when migration is already known to end successfully.
1862          */
1863         mem_cgroup_prepare_migration(page, new_page, &memcg);
1864
1865         orig_entry = *pmd;
1866         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1867         entry = pmd_mkhuge(entry);
1868         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1869
1870         /*
1871          * Clear the old entry under pagetable lock and establish the new PTE.
1872          * Any parallel GUP will either observe the old page blocking on the
1873          * page lock, block on the page table lock or observe the new page.
1874          * The SetPageUptodate on the new page and page_add_new_anon_rmap
1875          * guarantee the copy is visible before the pagetable update.
1876          */
1877         flush_cache_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1878         page_add_anon_rmap(new_page, vma, mmun_start);
1879         pmdp_clear_flush(vma, mmun_start, pmd);
1880         set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1881         flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1882         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1883
1884         if (page_count(page) != 2) {
1885                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, orig_entry);
1886                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1887                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1888                 page_remove_rmap(new_page);
1889                 goto fail_putback;
1890         }
1891
1892         page_remove_rmap(page);
1893
1894         /*
1895          * Finish the charge transaction under the page table lock to
1896          * prevent split_huge_page() from dividing up the charge
1897          * before it's fully transferred to the new page.
1898          */
1899         mem_cgroup_end_migration(memcg, page, new_page, true);
1900         spin_unlock(ptl);
1901         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1902
1903         /* Take an "isolate" reference and put new page on the LRU. */
1904         get_page(new_page);
1905         putback_lru_page(new_page);
1906
1907         unlock_page(new_page);
1908         unlock_page(page);
1909         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1910         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1911
1912         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1913         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1914
1915         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1916                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1917                         -HPAGE_PMD_NR);
1918         return isolated;
1919
1920 out_fail:
1921         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1922 out_dropref:
1923         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1924         if (pmd_same(*pmd, entry)) {
1925                 entry = pmd_mknonnuma(entry);
1926                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1927                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1928         }
1929         spin_unlock(ptl);
1930
1931 out_unlock:
1932         unlock_page(page);
1933         put_page(page);
1934         return 0;
1935 }
1936 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1937
1938 #endif /* CONFIG_NUMA */