mm/migrate.c

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