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/gfp.h>
  37
  38 #include <asm/tlbflush.h>
  39
  40 #include "internal.h"
  41
  42 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
  43
  44 /*
  45  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  46  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  47  * undesirable, use migrate_prep_local()
  48  */
  49 int migrate_prep(void)
  50 {
  51         /*
  52          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  53          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  54          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  55          * pages that may be busy.
  56          */
  57         lru_add_drain_all();
  58
  59         return 0;
  60 }
  61
  62 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  63 int migrate_prep_local(void)
  64 {
  65         lru_add_drain();
  66
  67         return 0;
  68 }
  69
  70 /*
  71  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
  72  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
  73  */
  74 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
  75 {
  76         struct page *page;
  77         struct page *page2;
  78
  79         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  80                 list_del(&page->lru);
  81                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  82                                 page_is_file_cache(page));
  83                 putback_lru_page(page);
  84         }
  85 }
  86
  87 /*
  88  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
  89  */
  90 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
  91                                  unsigned long addr, void *old)
  92 {
  93         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  94         swp_entry_t entry;
  95         pgd_t *pgd;
  96         pud_t *pud;
  97         pmd_t *pmd;
  98         pte_t *ptep, pte;
  99         spinlock_t *ptl;
 100
 101         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 102                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 103                 if (!ptep)
 104                         goto out;
 105                 ptl = &mm->page_table_lock;
 106         } else {
 107                 pgd = pgd_offset(mm, addr);
 108                 if (!pgd_present(*pgd))
 109                         goto out;
 110
 111                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 112                 if (!pud_present(*pud))
 113                         goto out;
 114
 115                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 116                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
 117                         goto out;
 118                 if (!pmd_present(*pmd))
 119                         goto out;
 120
 121                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 122
 123                 /*
 124                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 125                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 126                  */
 127
 128                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 129         }
 130
 131         spin_lock(ptl);
 132         pte = *ptep;
 133         if (!is_swap_pte(pte))
 134                 goto unlock;
 135
 136         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 137
 138         if (!is_migration_entry(entry) ||
 139             migration_entry_to_page(entry) != old)
 140                 goto unlock;
 141
 142         get_page(new);
 143         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 144         if (is_write_migration_entry(entry))
 145                 pte = pte_mkwrite(pte);
 146 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 147         if (PageHuge(new))
 148                 pte = pte_mkhuge(pte);
 149 #endif
 150         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 151         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 152
 153         if (PageHuge(new)) {
 154                 if (PageAnon(new))
 155                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 156                 else
 157                         page_dup_rmap(new);
 158         } else if (PageAnon(new))
 159                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 160         else
 161                 page_add_file_rmap(new);
 162
 163         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 164         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 165 unlock:
 166         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 167 out:
 168         return SWAP_AGAIN;
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Get rid of all migration entries and replace them by
 173  * references to the indicated page.
 174  */
 175 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 176 {
 177         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 178 }
 179
 180 /*
 181  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 182  * get to the page and wait until migration is finished.
 183  * When we return from this function the fault will be retried.
 184  */
 185 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 186                                 unsigned long address)
 187 {
 188         pte_t *ptep, pte;
 189         spinlock_t *ptl;
 190         swp_entry_t entry;
 191         struct page *page;
 192
 193         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 194         pte = *ptep;
 195         if (!is_swap_pte(pte))
 196                 goto out;
 197
 198         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 199         if (!is_migration_entry(entry))
 200                 goto out;
 201
 202         page = migration_entry_to_page(entry);
 203
 204         /*
 205          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 206          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 207          * against a page without get_page().
 208          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 209          * will occur again.
 210          */
 211         if (!get_page_unless_zero(page))
 212                 goto out;
 213         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 214         wait_on_page_locked(page);
 215         put_page(page);
 216         return;
 217 out:
 218         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 219 }
 220
 221 /*
 222  * Replace the page in the mapping.
 223  *
 224  * The number of remaining references must be:
 225  * 1 for anonymous pages without a mapping
 226  * 2 for pages with a mapping
 227  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 228  */
 229 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 230                 struct page *newpage, struct page *page)
 231 {
 232         int expected_count;
 233         void **pslot;
 234
 235         if (!mapping) {
 236                 /* Anonymous page without mapping */
 237                 if (page_count(page) != 1)
 238                         return -EAGAIN;
 239                 return 0;
 240         }
 241
 242         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 243
 244         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 245                                         page_index(page));
 246
 247         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 248         if (page_count(page) != expected_count ||
 249                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 250                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 251                 return -EAGAIN;
 252         }
 253
 254         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 255                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 256                 return -EAGAIN;
 257         }
 258
 259         /*
 260          * Now we know that no one else is looking at the page.
 261          */
 262         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 263         if (PageSwapCache(page)) {
 264                 SetPageSwapCache(newpage);
 265                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 266         }
 267
 268         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 269
 270         /*
 271          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 272          * to one less reference.
 273          * We know this isn't the last reference.
 274          */
 275         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 276
 277         /*
 278          * If moved to a different zone then also account
 279          * the page for that zone. Other VM counters will be
 280          * taken care of when we establish references to the
 281          * new page and drop references to the old page.
 282          *
 283          * Note that anonymous pages are accounted for
 284          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 285          * are mapped to swap space.
 286          */
 287         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 288         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 289         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 290                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 291                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 292         }
 293         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 294
 295         return 0;
 296 }
 297
 298 /*
 299  * The expected number of remaining references is the same as that
 300  * of migrate_page_move_mapping().
 301  */
 302 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 303                                    struct page *newpage, struct page *page)
 304 {
 305         int expected_count;
 306         void **pslot;
 307
 308         if (!mapping) {
 309                 if (page_count(page) != 1)
 310                         return -EAGAIN;
 311                 return 0;
 312         }
 313
 314         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 315
 316         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 317                                         page_index(page));
 318
 319         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 320         if (page_count(page) != expected_count ||
 321                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 322                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 323                 return -EAGAIN;
 324         }
 325
 326         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 327                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 328                 return -EAGAIN;
 329         }
 330
 331         get_page(newpage);
 332
 333         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 334
 335         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 336
 337         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 338         return 0;
 339 }
 340
 341 /*
 342  * Copy the page to its new location
 343  */
 344 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 345 {
 346         if (PageHuge(page))
 347                 copy_huge_page(newpage, page);
 348         else
 349                 copy_highpage(newpage, page);
 350
 351         if (PageError(page))
 352                 SetPageError(newpage);
 353         if (PageReferenced(page))
 354                 SetPageReferenced(newpage);
 355         if (PageUptodate(page))
 356                 SetPageUptodate(newpage);
 357         if (TestClearPageActive(page)) {
 358                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 359                 SetPageActive(newpage);
 360         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 361                 SetPageUnevictable(newpage);
 362         if (PageChecked(page))
 363                 SetPageChecked(newpage);
 364         if (PageMappedToDisk(page))
 365                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 366
 367         if (PageDirty(page)) {
 368                 clear_page_dirty_for_io(page);
 369                 /*
 370                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 371                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 372                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 373                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 374                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 375                  */
 376                 __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 377         }
 378
 379         mlock_migrate_page(newpage, page);
 380         ksm_migrate_page(newpage, page);
 381
 382         ClearPageSwapCache(page);
 383         ClearPagePrivate(page);
 384         set_page_private(page, 0);
 385         page->mapping = NULL;
 386
 387         /*
 388          * If any waiters have accumulated on the new page then
 389          * wake them up.
 390          */
 391         if (PageWriteback(newpage))
 392                 end_page_writeback(newpage);
 393 }
 394
 395 /************************************************************
 396  *                    Migration functions
 397  ***********************************************************/
 398
 399 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 400 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 401                         struct page *newpage, struct page *page)
 402 {
 403         return -EIO;
 404 }
 405 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 406
 407 /*
 408  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 409  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 410  *
 411  * Pages are locked upon entry and exit.
 412  */
 413 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 414                 struct page *newpage, struct page *page)
 415 {
 416         int rc;
 417
 418         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 419
 420         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 421
 422         if (rc)
 423                 return rc;
 424
 425         migrate_page_copy(newpage, page);
 426         return 0;
 427 }
 428 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 429
 430 #ifdef CONFIG_BLOCK
 431 /*
 432  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 433  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 434  * exist.
 435  */
 436 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 437                 struct page *newpage, struct page *page)
 438 {
 439         struct buffer_head *bh, *head;
 440         int rc;
 441
 442         if (!page_has_buffers(page))
 443                 return migrate_page(mapping, newpage, page);
 444
 445         head = page_buffers(page);
 446
 447         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 448
 449         if (rc)
 450                 return rc;
 451
 452         bh = head;
 453         do {
 454                 get_bh(bh);
 455                 lock_buffer(bh);
 456                 bh = bh->b_this_page;
 457
 458         } while (bh != head);
 459
 460         ClearPagePrivate(page);
 461         set_page_private(newpage, page_private(page));
 462         set_page_private(page, 0);
 463         put_page(page);
 464         get_page(newpage);
 465
 466         bh = head;
 467         do {
 468                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 469                 bh = bh->b_this_page;
 470
 471         } while (bh != head);
 472
 473         SetPagePrivate(newpage);
 474
 475         migrate_page_copy(newpage, page);
 476
 477         bh = head;
 478         do {
 479                 unlock_buffer(bh);
 480                 put_bh(bh);
 481                 bh = bh->b_this_page;
 482
 483         } while (bh != head);
 484
 485         return 0;
 486 }
 487 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 488 #endif
 489
 490 /*
 491  * Writeback a page to clean the dirty state
 492  */
 493 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 494 {
 495         struct writeback_control wbc = {
 496                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 497                 .nr_to_write = 1,
 498                 .range_start = 0,
 499                 .range_end = LLONG_MAX,
 500                 .for_reclaim = 1
 501         };
 502         int rc;
 503
 504         if (!mapping->a_ops->writepage)
 505                 /* No write method for the address space */
 506                 return -EINVAL;
 507
 508         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 509                 /* Someone else already triggered a write */
 510                 return -EAGAIN;
 511
 512         /*
 513          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 514          * the page on some queue. So the page must be clean for
 515          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 516          * page state is no longer what we checked for earlier.
 517          * At this point we know that the migration attempt cannot
 518          * be successful.
 519          */
 520         remove_migration_ptes(page, page);
 521
 522         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 523
 524         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 525                 /* unlocked. Relock */
 526                 lock_page(page);
 527
 528         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 529 }
 530
 531 /*
 532  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 533  */
 534 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 535         struct page *newpage, struct page *page)
 536 {
 537         if (PageDirty(page))
 538                 return writeout(mapping, page);
 539
 540         /*
 541          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 542          * We must have no buffers or drop them.
 543          */
 544         if (page_has_private(page) &&
 545             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 546                 return -EAGAIN;
 547
 548         return migrate_page(mapping, newpage, page);
 549 }
 550
 551 /*
 552  * Move a page to a newly allocated page
 553  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 554  *
 555  * The new page will have replaced the old page if this function
 556  * is successful.
 557  *
 558  * Return value:
 559  *   < 0 - error code
 560  *  == 0 - success
 561  */
 562 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 563                                         int remap_swapcache, bool sync)
 564 {
 565         struct address_space *mapping;
 566         int rc;
 567
 568         /*
 569          * Block others from accessing the page when we get around to
 570          * establishing additional references. We are the only one
 571          * holding a reference to the new page at this point.
 572          */
 573         if (!trylock_page(newpage))
 574                 BUG();
 575
 576         /* Prepare mapping for the new page.*/
 577         newpage->index = page->index;
 578         newpage->mapping = page->mapping;
 579         if (PageSwapBacked(page))
 580                 SetPageSwapBacked(newpage);
 581
 582         mapping = page_mapping(page);
 583         if (!mapping)
 584                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page);
 585         else {
 586                 /*
 587                  * Do not writeback pages if !sync and migratepage is
 588                  * not pointing to migrate_page() which is nonblocking
 589                  * (swapcache/tmpfs uses migratepage = migrate_page).
 590                  */
 591                 if (PageDirty(page) && !sync &&
 592                     mapping->a_ops->migratepage != migrate_page)
 593                         rc = -EBUSY;
 594                 else if (mapping->a_ops->migratepage)
 595                         /*
 596                          * Most pages have a mapping and most filesystems
 597                          * should provide a migration function. Anonymous
 598                          * pages are part of swap space which also has its
 599                          * own migration function. This is the most common
 600                          * path for page migration.
 601                          */
 602                         rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 603                                                         newpage, page);
 604                 else
 605                         rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page);
 606         }
 607
 608         if (rc) {
 609                 newpage->mapping = NULL;
 610         } else {
 611                 if (remap_swapcache)
 612                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 613         }
 614
 615         unlock_page(newpage);
 616
 617         return rc;
 618 }
 619
 620 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 621                                 int force, bool offlining, bool sync)
 622 {
 623         int rc = -EAGAIN;
 624         int remap_swapcache = 1;
 625         int charge = 0;
 626         struct mem_cgroup *mem;
 627         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 628
 629         if (!trylock_page(page)) {
 630                 if (!force || !sync)
 631                         goto out;
 632
 633                 /*
 634                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 635                  * For example, during page readahead pages are added locked
 636                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 637                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 638                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 639                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 640                  * second or third page, the process can end up locking
 641                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 642                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 643                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 644                  * altogether.
 645                  */
 646                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 647                         goto out;
 648
 649                 lock_page(page);
 650         }
 651
 652         /*
 653          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 654          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 655          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 656          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 657          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 658          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 659          * serializes that).
 660          */
 661         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 662                 rc = -EBUSY;
 663                 goto unlock;
 664         }
 665
 666         /* charge against new page */
 667         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem, GFP_KERNEL);
 668         if (charge == -ENOMEM) {
 669                 rc = -ENOMEM;
 670                 goto unlock;
 671         }
 672         BUG_ON(charge);
 673
 674         if (PageWriteback(page)) {
 675                 /*
 676                  * For !sync, there is no point retrying as the retry loop
 677                  * is expected to be too short for PageWriteback to be cleared
 678                  */
 679                 if (!sync) {
 680                         rc = -EBUSY;
 681                         goto uncharge;
 682                 }
 683                 if (!force)
 684                         goto uncharge;
 685                 wait_on_page_writeback(page);
 686         }
 687         /*
 688          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 689          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 690          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 691          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 692          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 693          * just care Anon page here.
 694          */
 695         if (PageAnon(page)) {
 696                 /*
 697                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
 698                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 699                  */
 700                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 701                 if (anon_vma) {
 702                         /*
 703                          * Anon page
 704                          */
 705                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 706                         /*
 707                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 708                          * swapcache page is safe to use because we don't
 709                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 710                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 711                          * data have been freed, then the anon_vma could
 712                          * already be invalid.
 713                          *
 714                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 715                          * migrated but are not remapped when migration
 716                          * completes
 717                          */
 718                         remap_swapcache = 0;
 719                 } else {
 720                         goto uncharge;
 721                 }
 722         }
 723
 724         /*
 725          * Corner case handling:
 726          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 727          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 728          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 729          * trigger a BUG.  So handle it here.
 730          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 731          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 732          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 733          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 734          * free the metadata, so the page can be freed.
 735          */
 736         if (!page->mapping) {
 737                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
 738                 if (page_has_private(page)) {
 739                         try_to_free_buffers(page);
 740                         goto uncharge;
 741                 }
 742                 goto skip_unmap;
 743         }
 744
 745         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 746         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 747
 748 skip_unmap:
 749         if (!page_mapped(page))
 750                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, sync);
 751
 752         if (rc && remap_swapcache)
 753                 remove_migration_ptes(page, page);
 754
 755         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 756         if (anon_vma)
 757                 put_anon_vma(anon_vma);
 758
 759 uncharge:
 760         if (!charge)
 761                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage, rc == 0);
 762 unlock:
 763         unlock_page(page);
 764 out:
 765         return rc;
 766 }
 767
 768 /*
 769  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 770  * to the newly allocated page in newpage.
 771  */
 772 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 773                         struct page *page, int force, bool offlining, bool sync)
 774 {
 775         int rc = 0;
 776         int *result = NULL;
 777         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 778
 779         if (!newpage)
 780                 return -ENOMEM;
 781
 782         if (page_count(page) == 1) {
 783                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 784                 goto out;
 785         }
 786
 787         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 788                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 789                         goto out;
 790
 791         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, offlining, sync);
 792 out:
 793         if (rc != -EAGAIN) {
 794                 /*
 795                  * A page that has been migrated has all references
 796                  * removed and will be freed. A page that has not been
 797                  * migrated will have kepts its references and be
 798                  * restored.
 799                  */
 800                 list_del(&page->lru);
 801                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 802                                 page_is_file_cache(page));
 803                 putback_lru_page(page);
 804         }
 805         /*
 806          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 807          * then this will free the page.
 808          */
 809         putback_lru_page(newpage);
 810         if (result) {
 811                 if (rc)
 812                         *result = rc;
 813                 else
 814                         *result = page_to_nid(newpage);
 815         }
 816         return rc;
 817 }
 818
 819 /*
 820  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 821  *
 822  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 823  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 824  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 825  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 826  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 827  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 828  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 829  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 830  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 831  * hugepage migration fails without data corruption.
 832  *
 833  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 834  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 835  * will wait in the page fault for migration to complete.
 836  */
 837 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 838                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 839                                 int force, bool offlining, bool sync)
 840 {
 841         int rc = 0;
 842         int *result = NULL;
 843         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 844         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 845
 846         if (!new_hpage)
 847                 return -ENOMEM;
 848
 849         rc = -EAGAIN;
 850
 851         if (!trylock_page(hpage)) {
 852                 if (!force || !sync)
 853                         goto out;
 854                 lock_page(hpage);
 855         }
 856
 857         if (PageAnon(hpage))
 858                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
 859
 860         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 861
 862         if (!page_mapped(hpage))
 863                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, sync);
 864
 865         if (rc)
 866                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 867
 868         if (anon_vma)
 869                 put_anon_vma(anon_vma);
 870         unlock_page(hpage);
 871
 872 out:
 873         if (rc != -EAGAIN) {
 874                 list_del(&hpage->lru);
 875                 put_page(hpage);
 876         }
 877
 878         put_page(new_hpage);
 879
 880         if (result) {
 881                 if (rc)
 882                         *result = rc;
 883                 else
 884                         *result = page_to_nid(new_hpage);
 885         }
 886         return rc;
 887 }
 888
 889 /*
 890  * migrate_pages
 891  *
 892  * The function takes one list of pages to migrate and a function
 893  * that determines from the page to be migrated and the private data
 894  * the target of the move and allocates the page.
 895  *
 896  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 897  * are movable anymore because to has become empty
 898  * or no retryable pages exist anymore.
 899  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
 900  * or free list only if ret != 0.
 901  *
 902  * Return: Number of pages not migrated or error code.
 903  */
 904 int migrate_pages(struct list_head *from,
 905                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
 906                 bool sync)
 907 {
 908         int retry = 1;
 909         int nr_failed = 0;
 910         int pass = 0;
 911         struct page *page;
 912         struct page *page2;
 913         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
 914         int rc;
 915
 916         if (!swapwrite)
 917                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
 918
 919         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 920                 retry = 0;
 921
 922                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 923                         cond_resched();
 924
 925                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
 926                                                 page, pass > 2, offlining,
 927                                                 sync);
 928
 929                         switch(rc) {
 930                         case -ENOMEM:
 931                                 goto out;
 932                         case -EAGAIN:
 933                                 retry++;
 934                                 break;
 935                         case 0:
 936                                 break;
 937                         default:
 938                                 /* Permanent failure */
 939                                 nr_failed++;
 940                                 break;
 941                         }
 942                 }
 943         }
 944         rc = 0;
 945 out:
 946         if (!swapwrite)
 947                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
 948
 949         if (rc)
 950                 return rc;
 951
 952         return nr_failed + retry;
 953 }
 954
 955 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
 956                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
 957                 bool sync)
 958 {
 959         int retry = 1;
 960         int nr_failed = 0;
 961         int pass = 0;
 962         struct page *page;
 963         struct page *page2;
 964         int rc;
 965
 966         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 967                 retry = 0;
 968
 969                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 970                         cond_resched();
 971
 972                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
 973                                         private, page, pass > 2, offlining,
 974                                         sync);
 975
 976                         switch(rc) {
 977                         case -ENOMEM:
 978                                 goto out;
 979                         case -EAGAIN:
 980                                 retry++;
 981                                 break;
 982                         case 0:
 983                                 break;
 984                         default:
 985                                 /* Permanent failure */
 986                                 nr_failed++;
 987                                 break;
 988                         }
 989                 }
 990         }
 991         rc = 0;
 992 out:
 993         if (rc)
 994                 return rc;
 995
 996         return nr_failed + retry;
 997 }
 998
 999 #ifdef CONFIG_NUMA
1000 /*
1001  * Move a list of individual pages
1002  */
1003 struct page_to_node {
1004         unsigned long addr;
1005         struct page *page;
1006         int node;
1007         int status;
1008 };
1009
1010 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1011                 int **result)
1012 {
1013         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1014
1015         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1016                 pm++;
1017
1018         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1019                 return NULL;
1020
1021         *result = &pm->status;
1022
1023         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1024                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1025 }
1026
1027 /*
1028  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1029  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1030  * and the node number must contain a valid target node.
1031  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1032  */
1033 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1034                                       struct page_to_node *pm,
1035                                       int migrate_all)
1036 {
1037         int err;
1038         struct page_to_node *pp;
1039         LIST_HEAD(pagelist);
1040
1041         down_read(&mm->mmap_sem);
1042
1043         /*
1044          * Build a list of pages to migrate
1045          */
1046         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1047                 struct vm_area_struct *vma;
1048                 struct page *page;
1049
1050                 err = -EFAULT;
1051                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1052                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1053                         goto set_status;
1054
1055                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1056
1057                 err = PTR_ERR(page);
1058                 if (IS_ERR(page))
1059                         goto set_status;
1060
1061                 err = -ENOENT;
1062                 if (!page)
1063                         goto set_status;
1064
1065                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1066                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1067                         goto put_and_set;
1068
1069                 pp->page = page;
1070                 err = page_to_nid(page);
1071
1072                 if (err == pp->node)
1073                         /*
1074                          * Node already in the right place
1075                          */
1076                         goto put_and_set;
1077
1078                 err = -EACCES;
1079                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1080                                 !migrate_all)
1081                         goto put_and_set;
1082
1083                 err = isolate_lru_page(page);
1084                 if (!err) {
1085                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1086                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1087                                             page_is_file_cache(page));
1088                 }
1089 put_and_set:
1090                 /*
1091                  * Either remove the duplicate refcount from
1092                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1093                  * not isolated.
1094                  */
1095                 put_page(page);
1096 set_status:
1097                 pp->status = err;
1098         }
1099
1100         err = 0;
1101         if (!list_empty(&pagelist)) {
1102                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1103                                 (unsigned long)pm, 0, true);
1104                 if (err)
1105                         putback_lru_pages(&pagelist);
1106         }
1107
1108         up_read(&mm->mmap_sem);
1109         return err;
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1114  * the corresponding array of status.
1115  */
1116 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, struct task_struct *task,
1117                          unsigned long nr_pages,
1118                          const void __user * __user *pages,
1119                          const int __user *nodes,
1120                          int __user *status, int flags)
1121 {
1122         struct page_to_node *pm;
1123         nodemask_t task_nodes;
1124         unsigned long chunk_nr_pages;
1125         unsigned long chunk_start;
1126         int err;
1127
1128         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1129
1130         err = -ENOMEM;
1131         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1132         if (!pm)
1133                 goto out;
1134
1135         migrate_prep();
1136
1137         /*
1138          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1139          * but keep the last one as a marker
1140          */
1141         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1142
1143         for (chunk_start = 0;
1144              chunk_start < nr_pages;
1145              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1146                 int j;
1147
1148                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1149                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1150
1151                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1152                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1153                         const void __user *p;
1154                         int node;
1155
1156                         err = -EFAULT;
1157                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1158                                 goto out_pm;
1159                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1160
1161                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1162                                 goto out_pm;
1163
1164                         err = -ENODEV;
1165                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1166                                 goto out_pm;
1167
1168                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1169                                 goto out_pm;
1170
1171                         err = -EACCES;
1172                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1173                                 goto out_pm;
1174
1175                         pm[j].node = node;
1176                 }
1177
1178                 /* End marker for this chunk */
1179                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1180
1181                 /* Migrate this chunk */
1182                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1183                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1184                 if (err < 0)
1185                         goto out_pm;
1186
1187                 /* Return status information */
1188                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1189                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1190                                 err = -EFAULT;
1191                                 goto out_pm;
1192                         }
1193         }
1194         err = 0;
1195
1196 out_pm:
1197         free_page((unsigned long)pm);
1198 out:
1199         return err;
1200 }
1201
1202 /*
1203  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1204  */
1205 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1206                                 const void __user **pages, int *status)
1207 {
1208         unsigned long i;
1209
1210         down_read(&mm->mmap_sem);
1211
1212         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1213                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1214                 struct vm_area_struct *vma;
1215                 struct page *page;
1216                 int err = -EFAULT;
1217
1218                 vma = find_vma(mm, addr);
1219                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1220                         goto set_status;
1221
1222                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1223
1224                 err = PTR_ERR(page);
1225                 if (IS_ERR(page))
1226                         goto set_status;
1227
1228                 err = -ENOENT;
1229                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1230                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1231                         goto set_status;
1232
1233                 err = page_to_nid(page);
1234 set_status:
1235                 *status = err;
1236
1237                 pages++;
1238                 status++;
1239         }
1240
1241         up_read(&mm->mmap_sem);
1242 }
1243
1244 /*
1245  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1246  * a user array of status.
1247  */
1248 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1249                          const void __user * __user *pages,
1250                          int __user *status)
1251 {
1252 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1253         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1254         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1255
1256         while (nr_pages) {
1257                 unsigned long chunk_nr;
1258
1259                 chunk_nr = nr_pages;
1260                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1261                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1262
1263                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1264                         break;
1265
1266                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1267
1268                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1269                         break;
1270
1271                 pages += chunk_nr;
1272                 status += chunk_nr;
1273                 nr_pages -= chunk_nr;
1274         }
1275         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1276 }
1277
1278 /*
1279  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1280  * process.
1281  */
1282 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1283                 const void __user * __user *, pages,
1284                 const int __user *, nodes,
1285                 int __user *, status, int, flags)
1286 {
1287         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1288         struct task_struct *task;
1289         struct mm_struct *mm;
1290         int err;
1291
1292         /* Check flags */
1293         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1294                 return -EINVAL;
1295
1296         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1297                 return -EPERM;
1298
1299         /* Find the mm_struct */
1300         rcu_read_lock();
1301         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1302         if (!task) {
1303                 rcu_read_unlock();
1304                 return -ESRCH;
1305         }
1306         mm = get_task_mm(task);
1307         rcu_read_unlock();
1308
1309         if (!mm)
1310                 return -EINVAL;
1311
1312         /*
1313          * Check if this process has the right to modify the specified
1314          * process. The right exists if the process has administrative
1315          * capabilities, superuser privileges or the same
1316          * userid as the target process.
1317          */
1318         rcu_read_lock();
1319         tcred = __task_cred(task);
1320         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1321             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1322             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1323                 rcu_read_unlock();
1324                 err = -EPERM;
1325                 goto out;
1326         }
1327         rcu_read_unlock();
1328
1329         err = security_task_movememory(task);
1330         if (err)
1331                 goto out;
1332
1333         if (nodes) {
1334                 err = do_pages_move(mm, task, nr_pages, pages, nodes, status,
1335                                     flags);
1336         } else {
1337                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1338         }
1339
1340 out:
1341         mmput(mm);
1342         return err;
1343 }
1344
1345 /*
1346  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1347  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1348  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1349  */
1350 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1351         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1352 {
1353         struct vm_area_struct *vma;
1354         int err = 0;
1355
1356         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1357                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1358                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1359                         if (err)
1360                                 break;
1361                 }
1362         }
1363         return err;
1364 }
1365 #endif