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 #include "internal.h"
  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                 if (unlikely(balloon_page_movable(page)))
  84                         balloon_page_putback(page);
  85                 else
  86                         putback_lru_page(page);
  87         }
  88 }
  89
  90 /*
  91  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
  92  */
  93 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
  94                                  unsigned long addr, void *old)
  95 {
  96         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  97         swp_entry_t entry;
  98         pmd_t *pmd;
  99         pte_t *ptep, pte;
 100         spinlock_t *ptl;
 101
 102         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 103                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 104                 if (!ptep)
 105                         goto out;
 106                 ptl = &mm->page_table_lock;
 107         } else {
 108                 pmd = mm_find_pmd(mm, addr);
 109                 if (!pmd)
 110                         goto out;
 111                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
 112                         goto out;
 113
 114                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 115
 116                 /*
 117                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 118                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 119                  */
 120
 121                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 122         }
 123
 124         spin_lock(ptl);
 125         pte = *ptep;
 126         if (!is_swap_pte(pte))
 127                 goto unlock;
 128
 129         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 130
 131         if (!is_migration_entry(entry) ||
 132             migration_entry_to_page(entry) != old)
 133                 goto unlock;
 134
 135         get_page(new);
 136         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 137         if (is_write_migration_entry(entry))
 138                 pte = pte_mkwrite(pte);
 139 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 140         if (PageHuge(new))
 141                 pte = pte_mkhuge(pte);
 142 #endif
 143         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 144         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 145
 146         if (PageHuge(new)) {
 147                 if (PageAnon(new))
 148                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 149                 else
 150                         page_dup_rmap(new);
 151         } else if (PageAnon(new))
 152                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 153         else
 154                 page_add_file_rmap(new);
 155
 156         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 157         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 158 unlock:
 159         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 160 out:
 161         return SWAP_AGAIN;
 162 }
 163
 164 /*
 165  * Get rid of all migration entries and replace them by
 166  * references to the indicated page.
 167  */
 168 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 169 {
 170         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 171 }
 172
 173 /*
 174  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 175  * get to the page and wait until migration is finished.
 176  * When we return from this function the fault will be retried.
 177  */
 178 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 179                                 unsigned long address)
 180 {
 181         pte_t *ptep, pte;
 182         spinlock_t *ptl;
 183         swp_entry_t entry;
 184         struct page *page;
 185
 186         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 187         pte = *ptep;
 188         if (!is_swap_pte(pte))
 189                 goto out;
 190
 191         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 192         if (!is_migration_entry(entry))
 193                 goto out;
 194
 195         page = migration_entry_to_page(entry);
 196
 197         /*
 198          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 199          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 200          * against a page without get_page().
 201          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 202          * will occur again.
 203          */
 204         if (!get_page_unless_zero(page))
 205                 goto out;
 206         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 207         wait_on_page_locked(page);
 208         put_page(page);
 209         return;
 210 out:
 211         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 212 }
 213
 214 #ifdef CONFIG_BLOCK
 215 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 216 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 217                                                         enum migrate_mode mode)
 218 {
 219         struct buffer_head *bh = head;
 220
 221         /* Simple case, sync compaction */
 222         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 223                 do {
 224                         get_bh(bh);
 225                         lock_buffer(bh);
 226                         bh = bh->b_this_page;
 227
 228                 } while (bh != head);
 229
 230                 return true;
 231         }
 232
 233         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 234         do {
 235                 get_bh(bh);
 236                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 237                         /*
 238                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 239                          * async migration. Release the taken locks
 240                          */
 241                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 242                         put_bh(failed_bh);
 243                         bh = head;
 244                         while (bh != failed_bh) {
 245                                 unlock_buffer(bh);
 246                                 put_bh(bh);
 247                                 bh = bh->b_this_page;
 248                         }
 249                         return false;
 250                 }
 251
 252                 bh = bh->b_this_page;
 253         } while (bh != head);
 254         return true;
 255 }
 256 #else
 257 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 258                                                         enum migrate_mode mode)
 259 {
 260         return true;
 261 }
 262 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 263
 264 /*
 265  * Replace the page in the mapping.
 266  *
 267  * The number of remaining references must be:
 268  * 1 for anonymous pages without a mapping
 269  * 2 for pages with a mapping
 270  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 271  */
 272 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 273                 struct page *newpage, struct page *page,
 274                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode)
 275 {
 276         int expected_count;
 277         void **pslot;
 278
 279         if (!mapping) {
 280                 /* Anonymous page without mapping */
 281                 if (page_count(page) != 1)
 282                         return -EAGAIN;
 283                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 284         }
 285
 286         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 287
 288         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 289                                         page_index(page));
 290
 291         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 292         if (page_count(page) != expected_count ||
 293                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 294                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 295                 return -EAGAIN;
 296         }
 297
 298         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 299                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 300                 return -EAGAIN;
 301         }
 302
 303         /*
 304          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 305          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 306          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 307          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 308          * block waiting on other references to be dropped.
 309          */
 310         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 311                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 312                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 313                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 314                 return -EAGAIN;
 315         }
 316
 317         /*
 318          * Now we know that no one else is looking at the page.
 319          */
 320         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 321         if (PageSwapCache(page)) {
 322                 SetPageSwapCache(newpage);
 323                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 324         }
 325
 326         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 327
 328         /*
 329          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 330          * to one less reference.
 331          * We know this isn't the last reference.
 332          */
 333         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 334
 335         /*
 336          * If moved to a different zone then also account
 337          * the page for that zone. Other VM counters will be
 338          * taken care of when we establish references to the
 339          * new page and drop references to the old page.
 340          *
 341          * Note that anonymous pages are accounted for
 342          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 343          * are mapped to swap space.
 344          */
 345         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 346         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 347         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 348                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 349                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 350         }
 351         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 352
 353         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 354 }
 355
 356 /*
 357  * The expected number of remaining references is the same as that
 358  * of migrate_page_move_mapping().
 359  */
 360 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 361                                    struct page *newpage, struct page *page)
 362 {
 363         int expected_count;
 364         void **pslot;
 365
 366         if (!mapping) {
 367                 if (page_count(page) != 1)
 368                         return -EAGAIN;
 369                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 370         }
 371
 372         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 373
 374         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 375                                         page_index(page));
 376
 377         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 378         if (page_count(page) != expected_count ||
 379                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 380                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 381                 return -EAGAIN;
 382         }
 383
 384         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 385                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 386                 return -EAGAIN;
 387         }
 388
 389         get_page(newpage);
 390
 391         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 392
 393         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 394
 395         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 396         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 397 }
 398
 399 /*
 400  * Copy the page to its new location
 401  */
 402 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 403 {
 404         if (PageHuge(page))
 405                 copy_huge_page(newpage, page);
 406         else
 407                 copy_highpage(newpage, page);
 408
 409         if (PageError(page))
 410                 SetPageError(newpage);
 411         if (PageReferenced(page))
 412                 SetPageReferenced(newpage);
 413         if (PageUptodate(page))
 414                 SetPageUptodate(newpage);
 415         if (TestClearPageActive(page)) {
 416                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 417                 SetPageActive(newpage);
 418         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 419                 SetPageUnevictable(newpage);
 420         if (PageChecked(page))
 421                 SetPageChecked(newpage);
 422         if (PageMappedToDisk(page))
 423                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 424
 425         if (PageDirty(page)) {
 426                 clear_page_dirty_for_io(page);
 427                 /*
 428                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 429                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 430                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 431                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 432                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 433                  */
 434                 if (PageSwapBacked(page))
 435                         SetPageDirty(newpage);
 436                 else
 437                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 438         }
 439
 440         mlock_migrate_page(newpage, page);
 441         ksm_migrate_page(newpage, page);
 442
 443         ClearPageSwapCache(page);
 444         ClearPagePrivate(page);
 445         set_page_private(page, 0);
 446
 447         /*
 448          * If any waiters have accumulated on the new page then
 449          * wake them up.
 450          */
 451         if (PageWriteback(newpage))
 452                 end_page_writeback(newpage);
 453 }
 454
 455 /************************************************************
 456  *                    Migration functions
 457  ***********************************************************/
 458
 459 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 460 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 461                         struct page *newpage, struct page *page)
 462 {
 463         return -EIO;
 464 }
 465 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 466
 467 /*
 468  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 469  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 470  *
 471  * Pages are locked upon entry and exit.
 472  */
 473 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 474                 struct page *newpage, struct page *page,
 475                 enum migrate_mode mode)
 476 {
 477         int rc;
 478
 479         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 480
 481         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode);
 482
 483         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 484                 return rc;
 485
 486         migrate_page_copy(newpage, page);
 487         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 488 }
 489 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 490
 491 #ifdef CONFIG_BLOCK
 492 /*
 493  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 494  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 495  * exist.
 496  */
 497 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 498                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 499 {
 500         struct buffer_head *bh, *head;
 501         int rc;
 502
 503         if (!page_has_buffers(page))
 504                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 505
 506         head = page_buffers(page);
 507
 508         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode);
 509
 510         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 511                 return rc;
 512
 513         /*
 514          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 515          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 516          * need to be locked now
 517          */
 518         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 519                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 520
 521         ClearPagePrivate(page);
 522         set_page_private(newpage, page_private(page));
 523         set_page_private(page, 0);
 524         put_page(page);
 525         get_page(newpage);
 526
 527         bh = head;
 528         do {
 529                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 530                 bh = bh->b_this_page;
 531
 532         } while (bh != head);
 533
 534         SetPagePrivate(newpage);
 535
 536         migrate_page_copy(newpage, page);
 537
 538         bh = head;
 539         do {
 540                 unlock_buffer(bh);
 541                 put_bh(bh);
 542                 bh = bh->b_this_page;
 543
 544         } while (bh != head);
 545
 546         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 547 }
 548 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 549 #endif
 550
 551 /*
 552  * Writeback a page to clean the dirty state
 553  */
 554 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 555 {
 556         struct writeback_control wbc = {
 557                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 558                 .nr_to_write = 1,
 559                 .range_start = 0,
 560                 .range_end = LLONG_MAX,
 561                 .for_reclaim = 1
 562         };
 563         int rc;
 564
 565         if (!mapping->a_ops->writepage)
 566                 /* No write method for the address space */
 567                 return -EINVAL;
 568
 569         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 570                 /* Someone else already triggered a write */
 571                 return -EAGAIN;
 572
 573         /*
 574          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 575          * the page on some queue. So the page must be clean for
 576          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 577          * page state is no longer what we checked for earlier.
 578          * At this point we know that the migration attempt cannot
 579          * be successful.
 580          */
 581         remove_migration_ptes(page, page);
 582
 583         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 584
 585         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 586                 /* unlocked. Relock */
 587                 lock_page(page);
 588
 589         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 590 }
 591
 592 /*
 593  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 594  */
 595 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 596         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 597 {
 598         if (PageDirty(page)) {
 599                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 600                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 601                         return -EBUSY;
 602                 return writeout(mapping, page);
 603         }
 604
 605         /*
 606          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 607          * We must have no buffers or drop them.
 608          */
 609         if (page_has_private(page) &&
 610             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 611                 return -EAGAIN;
 612
 613         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 614 }
 615
 616 /*
 617  * Move a page to a newly allocated page
 618  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 619  *
 620  * The new page will have replaced the old page if this function
 621  * is successful.
 622  *
 623  * Return value:
 624  *   < 0 - error code
 625  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
 626  */
 627 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 628                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
 629 {
 630         struct address_space *mapping;
 631         int rc;
 632
 633         /*
 634          * Block others from accessing the page when we get around to
 635          * establishing additional references. We are the only one
 636          * holding a reference to the new page at this point.
 637          */
 638         if (!trylock_page(newpage))
 639                 BUG();
 640
 641         /* Prepare mapping for the new page.*/
 642         newpage->index = page->index;
 643         newpage->mapping = page->mapping;
 644         if (PageSwapBacked(page))
 645                 SetPageSwapBacked(newpage);
 646
 647         mapping = page_mapping(page);
 648         if (!mapping)
 649                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 650         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 651                 /*
 652                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 653                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 654                  * space which also has its own migratepage callback. This
 655                  * is the most common path for page migration.
 656                  */
 657                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 658                                                 newpage, page, mode);
 659         else
 660                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 661
 662         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 663                 newpage->mapping = NULL;
 664         } else {
 665                 if (remap_swapcache)
 666                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 667                 page->mapping = NULL;
 668         }
 669
 670         unlock_page(newpage);
 671
 672         return rc;
 673 }
 674
 675 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 676                         int force, bool offlining, enum migrate_mode mode)
 677 {
 678         int rc = -EAGAIN;
 679         int remap_swapcache = 1;
 680         struct mem_cgroup *mem;
 681         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 682
 683         if (!trylock_page(page)) {
 684                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 685                         goto out;
 686
 687                 /*
 688                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 689                  * For example, during page readahead pages are added locked
 690                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 691                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 692                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 693                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 694                  * second or third page, the process can end up locking
 695                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 696                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 697                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 698                  * altogether.
 699                  */
 700                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 701                         goto out;
 702
 703                 lock_page(page);
 704         }
 705
 706         /*
 707          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 708          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 709          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 710          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 711          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 712          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 713          * serializes that).
 714          */
 715         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 716                 rc = -EBUSY;
 717                 goto unlock;
 718         }
 719
 720         /* charge against new page */
 721         mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
 722
 723         if (PageWriteback(page)) {
 724                 /*
 725                  * Only in the case of a full syncronous migration is it
 726                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 727                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 728                  * the overhead of stalling is too much
 729                  */
 730                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 731                         rc = -EBUSY;
 732                         goto uncharge;
 733                 }
 734                 if (!force)
 735                         goto uncharge;
 736                 wait_on_page_writeback(page);
 737         }
 738         /*
 739          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 740          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 741          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 742          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 743          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 744          * just care Anon page here.
 745          */
 746         if (PageAnon(page)) {
 747                 /*
 748                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
 749                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 750                  */
 751                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 752                 if (anon_vma) {
 753                         /*
 754                          * Anon page
 755                          */
 756                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 757                         /*
 758                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 759                          * swapcache page is safe to use because we don't
 760                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 761                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 762                          * data have been freed, then the anon_vma could
 763                          * already be invalid.
 764                          *
 765                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 766                          * migrated but are not remapped when migration
 767                          * completes
 768                          */
 769                         remap_swapcache = 0;
 770                 } else {
 771                         goto uncharge;
 772                 }
 773         }
 774
 775         if (unlikely(balloon_page_movable(page))) {
 776                 /*
 777                  * A ballooned page does not need any special attention from
 778                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
 779                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
 780                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
 781                  * the page migration right away (proteced by page lock).
 782                  */
 783                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
 784                 goto uncharge;
 785         }
 786
 787         /*
 788          * Corner case handling:
 789          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 790          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 791          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 792          * trigger a BUG.  So handle it here.
 793          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 794          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 795          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 796          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 797          * free the metadata, so the page can be freed.
 798          */
 799         if (!page->mapping) {
 800                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
 801                 if (page_has_private(page)) {
 802                         try_to_free_buffers(page);
 803                         goto uncharge;
 804                 }
 805                 goto skip_unmap;
 806         }
 807
 808         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 809         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 810
 811 skip_unmap:
 812         if (!page_mapped(page))
 813                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
 814
 815         if (rc && remap_swapcache)
 816                 remove_migration_ptes(page, page);
 817
 818         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 819         if (anon_vma)
 820                 put_anon_vma(anon_vma);
 821
 822 uncharge:
 823         mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage,
 824                                  (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ||
 825                                   rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS));
 826 unlock:
 827         unlock_page(page);
 828 out:
 829         return rc;
 830 }
 831
 832 /*
 833  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 834  * to the newly allocated page in newpage.
 835  */
 836 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 837                         struct page *page, int force, bool offlining,
 838                         enum migrate_mode mode)
 839 {
 840         int rc = 0;
 841         int *result = NULL;
 842         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 843
 844         if (!newpage)
 845                 return -ENOMEM;
 846
 847         if (page_count(page) == 1) {
 848                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 849                 goto out;
 850         }
 851
 852         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 853                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 854                         goto out;
 855
 856         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, offlining, mode);
 857
 858         if (unlikely(rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS)) {
 859                 /*
 860                  * A ballooned page has been migrated already.
 861                  * Now, it's the time to wrap-up counters,
 862                  * handle the page back to Buddy and return.
 863                  */
 864                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 865                                     page_is_file_cache(page));
 866                 balloon_page_free(page);
 867                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 868         }
 869 out:
 870         if (rc != -EAGAIN) {
 871                 /*
 872                  * A page that has been migrated has all references
 873                  * removed and will be freed. A page that has not been
 874                  * migrated will have kepts its references and be
 875                  * restored.
 876                  */
 877                 list_del(&page->lru);
 878                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 879                                 page_is_file_cache(page));
 880                 putback_lru_page(page);
 881         }
 882         /*
 883          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 884          * then this will free the page.
 885          */
 886         putback_lru_page(newpage);
 887         if (result) {
 888                 if (rc)
 889                         *result = rc;
 890                 else
 891                         *result = page_to_nid(newpage);
 892         }
 893         return rc;
 894 }
 895
 896 /*
 897  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 898  *
 899  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 900  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 901  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 902  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 903  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 904  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 905  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 906  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 907  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 908  * hugepage migration fails without data corruption.
 909  *
 910  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 911  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 912  * will wait in the page fault for migration to complete.
 913  */
 914 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 915                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 916                                 int force, bool offlining,
 917                                 enum migrate_mode mode)
 918 {
 919         int rc = 0;
 920         int *result = NULL;
 921         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 922         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 923
 924         if (!new_hpage)
 925                 return -ENOMEM;
 926
 927         rc = -EAGAIN;
 928
 929         if (!trylock_page(hpage)) {
 930                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
 931                         goto out;
 932                 lock_page(hpage);
 933         }
 934
 935         if (PageAnon(hpage))
 936                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
 937
 938         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 939
 940         if (!page_mapped(hpage))
 941                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
 942
 943         if (rc)
 944                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 945
 946         if (anon_vma)
 947                 put_anon_vma(anon_vma);
 948
 949         if (!rc)
 950                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
 951
 952         unlock_page(hpage);
 953 out:
 954         put_page(new_hpage);
 955         if (result) {
 956                 if (rc)
 957                         *result = rc;
 958                 else
 959                         *result = page_to_nid(new_hpage);
 960         }
 961         return rc;
 962 }
 963
 964 /*
 965  * migrate_pages
 966  *
 967  * The function takes one list of pages to migrate and a function
 968  * that determines from the page to be migrated and the private data
 969  * the target of the move and allocates the page.
 970  *
 971  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 972  * are movable anymore because to has become empty
 973  * or no retryable pages exist anymore.
 974  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
 975  * or free list only if ret != 0.
 976  *
 977  * Return: Number of pages not migrated or error code.
 978  */
 979 int migrate_pages(struct list_head *from,
 980                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
 981                 enum migrate_mode mode)
 982 {
 983         int retry = 1;
 984         int nr_failed = 0;
 985         int pass = 0;
 986         struct page *page;
 987         struct page *page2;
 988         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
 989         int rc;
 990
 991         if (!swapwrite)
 992                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
 993
 994         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 995                 retry = 0;
 996
 997                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 998                         cond_resched();
 999
1000                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
1001                                                 page, pass > 2, offlining,
1002                                                 mode);
1003
1004                         switch(rc) {
1005                         case -ENOMEM:
1006                                 goto out;
1007                         case -EAGAIN:
1008                                 retry++;
1009                                 break;
1010                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1011                                 break;
1012                         default:
1013                                 /* Permanent failure */
1014                                 nr_failed++;
1015                                 break;
1016                         }
1017                 }
1018         }
1019         rc = nr_failed + retry;
1020 out:
1021         if (!swapwrite)
1022                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1023
1024         return rc;
1025 }
1026
1027 int migrate_huge_page(struct page *hpage, new_page_t get_new_page,
1028                       unsigned long private, bool offlining,
1029                       enum migrate_mode mode)
1030 {
1031         int pass, rc;
1032
1033         for (pass = 0; pass < 10; pass++) {
1034                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1035                                               private, hpage, pass > 2, offlining,
1036                                               mode);
1037                 switch (rc) {
1038                 case -ENOMEM:
1039                         goto out;
1040                 case -EAGAIN:
1041                         /* try again */
1042                         cond_resched();
1043                         break;
1044                 case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1045                         goto out;
1046                 default:
1047                         rc = -EIO;
1048                         goto out;
1049                 }
1050         }
1051 out:
1052         return rc;
1053 }
1054
1055 #ifdef CONFIG_NUMA
1056 /*
1057  * Move a list of individual pages
1058  */
1059 struct page_to_node {
1060         unsigned long addr;
1061         struct page *page;
1062         int node;
1063         int status;
1064 };
1065
1066 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1067                 int **result)
1068 {
1069         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1070
1071         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1072                 pm++;
1073
1074         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1075                 return NULL;
1076
1077         *result = &pm->status;
1078
1079         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1080                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1081 }
1082
1083 /*
1084  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1085  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1086  * and the node number must contain a valid target node.
1087  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1088  */
1089 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1090                                       struct page_to_node *pm,
1091                                       int migrate_all)
1092 {
1093         int err;
1094         struct page_to_node *pp;
1095         LIST_HEAD(pagelist);
1096
1097         down_read(&mm->mmap_sem);
1098
1099         /*
1100          * Build a list of pages to migrate
1101          */
1102         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1103                 struct vm_area_struct *vma;
1104                 struct page *page;
1105
1106                 err = -EFAULT;
1107                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1108                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1109                         goto set_status;
1110
1111                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1112
1113                 err = PTR_ERR(page);
1114                 if (IS_ERR(page))
1115                         goto set_status;
1116
1117                 err = -ENOENT;
1118                 if (!page)
1119                         goto set_status;
1120
1121                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1122                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1123                         goto put_and_set;
1124
1125                 pp->page = page;
1126                 err = page_to_nid(page);
1127
1128                 if (err == pp->node)
1129                         /*
1130                          * Node already in the right place
1131                          */
1132                         goto put_and_set;
1133
1134                 err = -EACCES;
1135                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1136                                 !migrate_all)
1137                         goto put_and_set;
1138
1139                 err = isolate_lru_page(page);
1140                 if (!err) {
1141                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1142                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1143                                             page_is_file_cache(page));
1144                 }
1145 put_and_set:
1146                 /*
1147                  * Either remove the duplicate refcount from
1148                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1149                  * not isolated.
1150                  */
1151                 put_page(page);
1152 set_status:
1153                 pp->status = err;
1154         }
1155
1156         err = 0;
1157         if (!list_empty(&pagelist)) {
1158                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1159                                 (unsigned long)pm, 0, MIGRATE_SYNC);
1160                 if (err)
1161                         putback_lru_pages(&pagelist);
1162         }
1163
1164         up_read(&mm->mmap_sem);
1165         return err;
1166 }
1167
1168 /*
1169  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1170  * the corresponding array of status.
1171  */
1172 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1173                          unsigned long nr_pages,
1174                          const void __user * __user *pages,
1175                          const int __user *nodes,
1176                          int __user *status, int flags)
1177 {
1178         struct page_to_node *pm;
1179         unsigned long chunk_nr_pages;
1180         unsigned long chunk_start;
1181         int err;
1182
1183         err = -ENOMEM;
1184         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1185         if (!pm)
1186                 goto out;
1187
1188         migrate_prep();
1189
1190         /*
1191          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1192          * but keep the last one as a marker
1193          */
1194         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1195
1196         for (chunk_start = 0;
1197              chunk_start < nr_pages;
1198              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1199                 int j;
1200
1201                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1202                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1203
1204                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1205                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1206                         const void __user *p;
1207                         int node;
1208
1209                         err = -EFAULT;
1210                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1211                                 goto out_pm;
1212                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1213
1214                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1215                                 goto out_pm;
1216
1217                         err = -ENODEV;
1218                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1219                                 goto out_pm;
1220
1221                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1222                                 goto out_pm;
1223
1224                         err = -EACCES;
1225                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1226                                 goto out_pm;
1227
1228                         pm[j].node = node;
1229                 }
1230
1231                 /* End marker for this chunk */
1232                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1233
1234                 /* Migrate this chunk */
1235                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1236                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1237                 if (err < 0)
1238                         goto out_pm;
1239
1240                 /* Return status information */
1241                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1242                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1243                                 err = -EFAULT;
1244                                 goto out_pm;
1245                         }
1246         }
1247         err = 0;
1248
1249 out_pm:
1250         free_page((unsigned long)pm);
1251 out:
1252         return err;
1253 }
1254
1255 /*
1256  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1257  */
1258 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1259                                 const void __user **pages, int *status)
1260 {
1261         unsigned long i;
1262
1263         down_read(&mm->mmap_sem);
1264
1265         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1266                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1267                 struct vm_area_struct *vma;
1268                 struct page *page;
1269                 int err = -EFAULT;
1270
1271                 vma = find_vma(mm, addr);
1272                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1273                         goto set_status;
1274
1275                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1276
1277                 err = PTR_ERR(page);
1278                 if (IS_ERR(page))
1279                         goto set_status;
1280
1281                 err = -ENOENT;
1282                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1283                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1284                         goto set_status;
1285
1286                 err = page_to_nid(page);
1287 set_status:
1288                 *status = err;
1289
1290                 pages++;
1291                 status++;
1292         }
1293
1294         up_read(&mm->mmap_sem);
1295 }
1296
1297 /*
1298  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1299  * a user array of status.
1300  */
1301 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1302                          const void __user * __user *pages,
1303                          int __user *status)
1304 {
1305 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1306         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1307         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1308
1309         while (nr_pages) {
1310                 unsigned long chunk_nr;
1311
1312                 chunk_nr = nr_pages;
1313                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1314                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1315
1316                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1317                         break;
1318
1319                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1320
1321                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1322                         break;
1323
1324                 pages += chunk_nr;
1325                 status += chunk_nr;
1326                 nr_pages -= chunk_nr;
1327         }
1328         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1329 }
1330
1331 /*
1332  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1333  * process.
1334  */
1335 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1336                 const void __user * __user *, pages,
1337                 const int __user *, nodes,
1338                 int __user *, status, int, flags)
1339 {
1340         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1341         struct task_struct *task;
1342         struct mm_struct *mm;
1343         int err;
1344         nodemask_t task_nodes;
1345
1346         /* Check flags */
1347         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1348                 return -EINVAL;
1349
1350         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1351                 return -EPERM;
1352
1353         /* Find the mm_struct */
1354         rcu_read_lock();
1355         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1356         if (!task) {
1357                 rcu_read_unlock();
1358                 return -ESRCH;
1359         }
1360         get_task_struct(task);
1361
1362         /*
1363          * Check if this process has the right to modify the specified
1364          * process. The right exists if the process has administrative
1365          * capabilities, superuser privileges or the same
1366          * userid as the target process.
1367          */
1368         tcred = __task_cred(task);
1369         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1370             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1371             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1372                 rcu_read_unlock();
1373                 err = -EPERM;
1374                 goto out;
1375         }
1376         rcu_read_unlock();
1377
1378         err = security_task_movememory(task);
1379         if (err)
1380                 goto out;
1381
1382         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1383         mm = get_task_mm(task);
1384         put_task_struct(task);
1385
1386         if (!mm)
1387                 return -EINVAL;
1388
1389         if (nodes)
1390                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1391                                     nodes, status, flags);
1392         else
1393                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1394
1395         mmput(mm);
1396         return err;
1397
1398 out:
1399         put_task_struct(task);
1400         return err;
1401 }
1402
1403 /*
1404  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1405  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1406  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1407  */
1408 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1409         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1410 {
1411         struct vm_area_struct *vma;
1412         int err = 0;
1413
1414         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1415                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1416                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1417                         if (err)
1418                                 break;
1419                 }
1420         }
1421         return err;
1422 }
1423 #endif