mm/migrate.c

   1 /*
   2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migration.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
   5  *
   6  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
   7  * project. The main authors of the migration code are:
   8  *
   9  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
  10  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
  11  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
  12  * Christoph Lameter
  13  */
  14
  15 #include <linux/migrate.h>
  16 #include <linux/export.h>
  17 #include <linux/swap.h>
  18 #include <linux/swapops.h>
  19 #include <linux/pagemap.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/mm_inline.h>
  22 #include <linux/nsproxy.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/ksm.h>
  25 #include <linux/rmap.h>
  26 #include <linux/topology.h>
  27 #include <linux/cpu.h>
  28 #include <linux/cpuset.h>
  29 #include <linux/writeback.h>
  30 #include <linux/mempolicy.h>
  31 #include <linux/vmalloc.h>
  32 #include <linux/security.h>
  33 #include <linux/memcontrol.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
  37 #include <linux/gfp.h>
  38 #include <linux/balloon_compaction.h>
  39 #include <linux/mmu_notifier.h>
  40
  41 #include <asm/tlbflush.h>
  42
  43 #define CREATE_TRACE_POINTS
  44 #include <trace/events/migrate.h>
  45
  46 #include "internal.h"
  47
  48 /*
  49  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  50  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  51  * undesirable, use migrate_prep_local()
  52  */
  53 int migrate_prep(void)
  54 {
  55         /*
  56          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  57          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  58          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  59          * pages that may be busy.
  60          */
  61         lru_add_drain_all();
  62
  63         return 0;
  64 }
  65
  66 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  67 int migrate_prep_local(void)
  68 {
  69         lru_add_drain();
  70
  71         return 0;
  72 }
  73
  74 /*
  75  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
  76  * from where they were once taken off for compaction/migration.
  77  *
  78  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
  79  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
  80  * and isolate_huge_page().
  81  */
  82 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
  83 {
  84         struct page *page;
  85         struct page *page2;
  86
  87         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  88                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
  89                         putback_active_hugepage(page);
  90                         continue;
  91                 }
  92                 list_del(&page->lru);
  93                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  94                                 page_is_file_cache(page));
  95                 if (unlikely(isolated_balloon_page(page)))
  96                         balloon_page_putback(page);
  97                 else
  98                         putback_lru_page(page);
  99         }
 100 }
 101
 102 /*
 103  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
 104  */
 105 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
 106                                  unsigned long addr, void *old)
 107 {
 108         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 109         swp_entry_t entry;
 110         pmd_t *pmd;
 111         pte_t *ptep, pte;
 112         spinlock_t *ptl;
 113
 114         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 115                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 116                 if (!ptep)
 117                         goto out;
 118                 ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, ptep);
 119         } else {
 120                 pmd = mm_find_pmd(mm, addr);
 121                 if (!pmd)
 122                         goto out;
 123
 124                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 125
 126                 /*
 127                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 128                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 129                  */
 130
 131                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 132         }
 133
 134         spin_lock(ptl);
 135         pte = *ptep;
 136         if (!is_swap_pte(pte))
 137                 goto unlock;
 138
 139         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 140
 141         if (!is_migration_entry(entry) ||
 142             migration_entry_to_page(entry) != old)
 143                 goto unlock;
 144
 145         get_page(new);
 146         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 147         if (pte_swp_soft_dirty(*ptep))
 148                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
 149
 150         /* Recheck VMA as permissions can change since migration started  */
 151         if (is_write_migration_entry(entry))
 152                 pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
 153
 154 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 155         if (PageHuge(new)) {
 156                 pte = pte_mkhuge(pte);
 157                 pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, new, 0);
 158         }
 159 #endif
 160         flush_dcache_page(new);
 161         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 162
 163         if (PageHuge(new)) {
 164                 if (PageAnon(new))
 165                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 166                 else
 167                         page_dup_rmap(new);
 168         } else if (PageAnon(new))
 169                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 170         else
 171                 page_add_file_rmap(new);
 172
 173         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 174         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 175 unlock:
 176         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 177 out:
 178         return SWAP_AGAIN;
 179 }
 180
 181 /*
 182  * Get rid of all migration entries and replace them by
 183  * references to the indicated page.
 184  */
 185 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 186 {
 187         struct rmap_walk_control rwc = {
 188                 .rmap_one = remove_migration_pte,
 189                 .arg = old,
 190         };
 191
 192         rmap_walk(new, &rwc);
 193 }
 194
 195 /*
 196  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 197  * get to the page and wait until migration is finished.
 198  * When we return from this function the fault will be retried.
 199  */
 200 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
 201                                 spinlock_t *ptl)
 202 {
 203         pte_t pte;
 204         swp_entry_t entry;
 205         struct page *page;
 206
 207         spin_lock(ptl);
 208         pte = *ptep;
 209         if (!is_swap_pte(pte))
 210                 goto out;
 211
 212         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 213         if (!is_migration_entry(entry))
 214                 goto out;
 215
 216         page = migration_entry_to_page(entry);
 217
 218         /*
 219          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 220          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 221          * against a page without get_page().
 222          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 223          * will occur again.
 224          */
 225         if (!get_page_unless_zero(page))
 226                 goto out;
 227         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 228         wait_on_page_locked(page);
 229         put_page(page);
 230         return;
 231 out:
 232         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 233 }
 234
 235 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 236                                 unsigned long address)
 237 {
 238         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 239         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
 240         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
 241 }
 242
 243 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
 244                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
 245 {
 246         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
 247         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
 248 }
 249
 250 #ifdef CONFIG_BLOCK
 251 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 252 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 253                                                         enum migrate_mode mode)
 254 {
 255         struct buffer_head *bh = head;
 256
 257         /* Simple case, sync compaction */
 258         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 259                 do {
 260                         get_bh(bh);
 261                         lock_buffer(bh);
 262                         bh = bh->b_this_page;
 263
 264                 } while (bh != head);
 265
 266                 return true;
 267         }
 268
 269         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 270         do {
 271                 get_bh(bh);
 272                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 273                         /*
 274                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 275                          * async migration. Release the taken locks
 276                          */
 277                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 278                         put_bh(failed_bh);
 279                         bh = head;
 280                         while (bh != failed_bh) {
 281                                 unlock_buffer(bh);
 282                                 put_bh(bh);
 283                                 bh = bh->b_this_page;
 284                         }
 285                         return false;
 286                 }
 287
 288                 bh = bh->b_this_page;
 289         } while (bh != head);
 290         return true;
 291 }
 292 #else
 293 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 294                                                         enum migrate_mode mode)
 295 {
 296         return true;
 297 }
 298 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 299
 300 /*
 301  * Replace the page in the mapping.
 302  *
 303  * The number of remaining references must be:
 304  * 1 for anonymous pages without a mapping
 305  * 2 for pages with a mapping
 306  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 307  */
 308 int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 309                 struct page *newpage, struct page *page,
 310                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode,
 311                 int extra_count)
 312 {
 313         int expected_count = 1 + extra_count;
 314         void **pslot;
 315
 316         if (!mapping) {
 317                 /* Anonymous page without mapping */
 318                 if (page_count(page) != expected_count)
 319                         return -EAGAIN;
 320                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 321         }
 322
 323         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 324
 325         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 326                                         page_index(page));
 327
 328         expected_count += 1 + page_has_private(page);
 329         if (page_count(page) != expected_count ||
 330                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 331                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 332                 return -EAGAIN;
 333         }
 334
 335         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 336                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 337                 return -EAGAIN;
 338         }
 339
 340         /*
 341          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 342          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 343          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 344          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 345          * block waiting on other references to be dropped.
 346          */
 347         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 348                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 349                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 350                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 351                 return -EAGAIN;
 352         }
 353
 354         /*
 355          * Now we know that no one else is looking at the page.
 356          */
 357         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 358         if (PageSwapCache(page)) {
 359                 SetPageSwapCache(newpage);
 360                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 361         }
 362
 363         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 364
 365         /*
 366          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 367          * to one less reference.
 368          * We know this isn't the last reference.
 369          */
 370         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 371
 372         /*
 373          * If moved to a different zone then also account
 374          * the page for that zone. Other VM counters will be
 375          * taken care of when we establish references to the
 376          * new page and drop references to the old page.
 377          *
 378          * Note that anonymous pages are accounted for
 379          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 380          * are mapped to swap space.
 381          */
 382         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 383         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 384         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 385                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 386                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 387         }
 388         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 389
 390         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 391 }
 392
 393 /*
 394  * The expected number of remaining references is the same as that
 395  * of migrate_page_move_mapping().
 396  */
 397 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 398                                    struct page *newpage, struct page *page)
 399 {
 400         int expected_count;
 401         void **pslot;
 402
 403         if (!mapping) {
 404                 if (page_count(page) != 1)
 405                         return -EAGAIN;
 406                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 407         }
 408
 409         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 410
 411         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 412                                         page_index(page));
 413
 414         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 415         if (page_count(page) != expected_count ||
 416                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 417                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 418                 return -EAGAIN;
 419         }
 420
 421         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 422                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 423                 return -EAGAIN;
 424         }
 425
 426         get_page(newpage);
 427
 428         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 429
 430         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 431
 432         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 433         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 434 }
 435
 436 /*
 437  * Gigantic pages are so large that we do not guarantee that page++ pointer
 438  * arithmetic will work across the entire page.  We need something more
 439  * specialized.
 440  */
 441 static void __copy_gigantic_page(struct page *dst, struct page *src,
 442                                 int nr_pages)
 443 {
 444         int i;
 445         struct page *dst_base = dst;
 446         struct page *src_base = src;
 447
 448         for (i = 0; i < nr_pages; ) {
 449                 cond_resched();
 450                 copy_highpage(dst, src);
 451
 452                 i++;
 453                 dst = mem_map_next(dst, dst_base, i);
 454                 src = mem_map_next(src, src_base, i);
 455         }
 456 }
 457
 458 static void copy_huge_page(struct page *dst, struct page *src)
 459 {
 460         int i;
 461         int nr_pages;
 462
 463         if (PageHuge(src)) {
 464                 /* hugetlbfs page */
 465                 struct hstate *h = page_hstate(src);
 466                 nr_pages = pages_per_huge_page(h);
 467
 468                 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
 469                         __copy_gigantic_page(dst, src, nr_pages);
 470                         return;
 471                 }
 472         } else {
 473                 /* thp page */
 474                 BUG_ON(!PageTransHuge(src));
 475                 nr_pages = hpage_nr_pages(src);
 476         }
 477
 478         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 479                 cond_resched();
 480                 copy_highpage(dst + i, src + i);
 481         }
 482 }
 483
 484 /*
 485  * Copy the page to its new location
 486  */
 487 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 488 {
 489         int cpupid;
 490
 491         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
 492                 copy_huge_page(newpage, page);
 493         else
 494                 copy_highpage(newpage, page);
 495
 496         if (PageError(page))
 497                 SetPageError(newpage);
 498         if (PageReferenced(page))
 499                 SetPageReferenced(newpage);
 500         if (PageUptodate(page))
 501                 SetPageUptodate(newpage);
 502         if (TestClearPageActive(page)) {
 503                 VM_BUG_ON_PAGE(PageUnevictable(page), page);
 504                 SetPageActive(newpage);
 505         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 506                 SetPageUnevictable(newpage);
 507         if (PageChecked(page))
 508                 SetPageChecked(newpage);
 509         if (PageMappedToDisk(page))
 510                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 511
 512         if (PageDirty(page)) {
 513                 clear_page_dirty_for_io(page);
 514                 /*
 515                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 516                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 517                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 518                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 519                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 520                  */
 521                 if (PageSwapBacked(page))
 522                         SetPageDirty(newpage);
 523                 else
 524                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 525         }
 526
 527         /*
 528          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
 529          * future migrations of this same page.
 530          */
 531         cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, -1);
 532         page_cpupid_xchg_last(newpage, cpupid);
 533
 534         mlock_migrate_page(newpage, page);
 535         ksm_migrate_page(newpage, page);
 536         /*
 537          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
 538          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
 539          */
 540         if (PageSwapCache(page))
 541                 ClearPageSwapCache(page);
 542         ClearPagePrivate(page);
 543         set_page_private(page, 0);
 544
 545         /*
 546          * If any waiters have accumulated on the new page then
 547          * wake them up.
 548          */
 549         if (PageWriteback(newpage))
 550                 end_page_writeback(newpage);
 551 }
 552
 553 /************************************************************
 554  *                    Migration functions
 555  ***********************************************************/
 556
 557 /*
 558  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 559  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 560  *
 561  * Pages are locked upon entry and exit.
 562  */
 563 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 564                 struct page *newpage, struct page *page,
 565                 enum migrate_mode mode)
 566 {
 567         int rc;
 568
 569         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 570
 571         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode, 0);
 572
 573         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 574                 return rc;
 575
 576         migrate_page_copy(newpage, page);
 577         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 578 }
 579 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 580
 581 #ifdef CONFIG_BLOCK
 582 /*
 583  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 584  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 585  * exist.
 586  */
 587 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 588                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 589 {
 590         struct buffer_head *bh, *head;
 591         int rc;
 592
 593         if (!page_has_buffers(page))
 594                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 595
 596         head = page_buffers(page);
 597
 598         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode, 0);
 599
 600         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 601                 return rc;
 602
 603         /*
 604          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 605          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 606          * need to be locked now
 607          */
 608         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 609                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 610
 611         ClearPagePrivate(page);
 612         set_page_private(newpage, page_private(page));
 613         set_page_private(page, 0);
 614         put_page(page);
 615         get_page(newpage);
 616
 617         bh = head;
 618         do {
 619                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 620                 bh = bh->b_this_page;
 621
 622         } while (bh != head);
 623
 624         SetPagePrivate(newpage);
 625
 626         migrate_page_copy(newpage, page);
 627
 628         bh = head;
 629         do {
 630                 unlock_buffer(bh);
 631                 put_bh(bh);
 632                 bh = bh->b_this_page;
 633
 634         } while (bh != head);
 635
 636         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 637 }
 638 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 639 #endif
 640
 641 /*
 642  * Writeback a page to clean the dirty state
 643  */
 644 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 645 {
 646         struct writeback_control wbc = {
 647                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 648                 .nr_to_write = 1,
 649                 .range_start = 0,
 650                 .range_end = LLONG_MAX,
 651                 .for_reclaim = 1
 652         };
 653         int rc;
 654
 655         if (!mapping->a_ops->writepage)
 656                 /* No write method for the address space */
 657                 return -EINVAL;
 658
 659         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 660                 /* Someone else already triggered a write */
 661                 return -EAGAIN;
 662
 663         /*
 664          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 665          * the page on some queue. So the page must be clean for
 666          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 667          * page state is no longer what we checked for earlier.
 668          * At this point we know that the migration attempt cannot
 669          * be successful.
 670          */
 671         remove_migration_ptes(page, page);
 672
 673         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 674
 675         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 676                 /* unlocked. Relock */
 677                 lock_page(page);
 678
 679         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 680 }
 681
 682 /*
 683  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 684  */
 685 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 686         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 687 {
 688         if (PageDirty(page)) {
 689                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 690                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 691                         return -EBUSY;
 692                 return writeout(mapping, page);
 693         }
 694
 695         /*
 696          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 697          * We must have no buffers or drop them.
 698          */
 699         if (page_has_private(page) &&
 700             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 701                 return -EAGAIN;
 702
 703         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 704 }
 705
 706 /*
 707  * Move a page to a newly allocated page
 708  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 709  *
 710  * The new page will have replaced the old page if this function
 711  * is successful.
 712  *
 713  * Return value:
 714  *   < 0 - error code
 715  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
 716  */
 717 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 718                                 int page_was_mapped, enum migrate_mode mode)
 719 {
 720         struct address_space *mapping;
 721         int rc;
 722
 723         /*
 724          * Block others from accessing the page when we get around to
 725          * establishing additional references. We are the only one
 726          * holding a reference to the new page at this point.
 727          */
 728         if (!trylock_page(newpage))
 729                 BUG();
 730
 731         /* Prepare mapping for the new page.*/
 732         newpage->index = page->index;
 733         newpage->mapping = page->mapping;
 734         if (PageSwapBacked(page))
 735                 SetPageSwapBacked(newpage);
 736
 737         mapping = page_mapping(page);
 738         if (!mapping)
 739                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 740         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 741                 /*
 742                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 743                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 744                  * space which also has its own migratepage callback. This
 745                  * is the most common path for page migration.
 746                  */
 747                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 748                                                 newpage, page, mode);
 749         else
 750                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 751
 752         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 753                 newpage->mapping = NULL;
 754         } else {
 755                 mem_cgroup_migrate(page, newpage, false);
 756                 if (page_was_mapped)
 757                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 758                 page->mapping = NULL;
 759         }
 760
 761         unlock_page(newpage);
 762
 763         return rc;
 764 }
 765
 766 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 767                                 int force, enum migrate_mode mode)
 768 {
 769         int rc = -EAGAIN;
 770         int page_was_mapped = 0;
 771         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 772
 773         if (!trylock_page(page)) {
 774                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 775                         goto out;
 776
 777                 /*
 778                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 779                  * For example, during page readahead pages are added locked
 780                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 781                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 782                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 783                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 784                  * second or third page, the process can end up locking
 785                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 786                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 787                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 788                  * altogether.
 789                  */
 790                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 791                         goto out;
 792
 793                 lock_page(page);
 794         }
 795
 796         if (PageWriteback(page)) {
 797                 /*
 798                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
 799                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 800                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 801                  * the overhead of stalling is too much
 802                  */
 803                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 804                         rc = -EBUSY;
 805                         goto out_unlock;
 806                 }
 807                 if (!force)
 808                         goto out_unlock;
 809                 wait_on_page_writeback(page);
 810         }
 811         /*
 812          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 813          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 814          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 815          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 816          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 817          * just care Anon page here.
 818          */
 819         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page)) {
 820                 /*
 821                  * Only page_lock_anon_vma_read() understands the subtleties of
 822                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 823                  */
 824                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 825                 if (anon_vma) {
 826                         /*
 827                          * Anon page
 828                          */
 829                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 830                         /*
 831                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 832                          * swapcache page is safe to use because we don't
 833                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 834                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 835                          * data have been freed, then the anon_vma could
 836                          * already be invalid.
 837                          *
 838                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 839                          * migrated but are not remapped when migration
 840                          * completes
 841                          */
 842                 } else {
 843                         goto out_unlock;
 844                 }
 845         }
 846
 847         if (unlikely(isolated_balloon_page(page))) {
 848                 /*
 849                  * A ballooned page does not need any special attention from
 850                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
 851                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
 852                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
 853                  * the page migration right away (proteced by page lock).
 854                  */
 855                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
 856                 goto out_unlock;
 857         }
 858
 859         /*
 860          * Corner case handling:
 861          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 862          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 863          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 864          * trigger a BUG.  So handle it here.
 865          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 866          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 867          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 868          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 869          * free the metadata, so the page can be freed.
 870          */
 871         if (!page->mapping) {
 872                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
 873                 if (page_has_private(page)) {
 874                         try_to_free_buffers(page);
 875                         goto out_unlock;
 876                 }
 877                 goto skip_unmap;
 878         }
 879
 880         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 881         if (page_mapped(page)) {
 882                 try_to_unmap(page,
 883                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS|
 884                         TTU_IGNORE_HWPOISON);
 885                 page_was_mapped = 1;
 886         }
 887
 888 skip_unmap:
 889         if (!page_mapped(page))
 890                 rc = move_to_new_page(newpage, page, page_was_mapped, mode);
 891
 892         if (rc && page_was_mapped)
 893                 remove_migration_ptes(page, page);
 894
 895         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 896         if (anon_vma)
 897                 put_anon_vma(anon_vma);
 898
 899 out_unlock:
 900         unlock_page(page);
 901 out:
 902         return rc;
 903 }
 904
 905 /*
 906  * gcc 4.7 and 4.8 on arm get an ICEs when inlining unmap_and_move().  Work
 907  * around it.
 908  */
 909 #if (GCC_VERSION >= 40700 && GCC_VERSION < 40900) && defined(CONFIG_ARM)
 910 #define ICE_noinline noinline
 911 #else
 912 #define ICE_noinline
 913 #endif
 914
 915 /*
 916  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 917  * to the newly allocated page in newpage.
 918  */
 919 static ICE_noinline int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
 920                                    free_page_t put_new_page,
 921                                    unsigned long private, struct page *page,
 922                                    int force, enum migrate_mode mode,
 923                                    enum migrate_reason reason)
 924 {
 925         int rc = 0;
 926         int *result = NULL;
 927         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 928
 929         if (!newpage)
 930                 return -ENOMEM;
 931
 932         if (page_count(page) == 1) {
 933                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 934                 goto out;
 935         }
 936
 937         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 938                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 939                         goto out;
 940
 941         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
 942
 943 out:
 944         if (rc != -EAGAIN) {
 945                 /*
 946                  * A page that has been migrated has all references
 947                  * removed and will be freed. A page that has not been
 948                  * migrated will have kepts its references and be
 949                  * restored.
 950                  */
 951                 list_del(&page->lru);
 952                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 953                                 page_is_file_cache(page));
 954                 /* Soft-offlined page shouldn't go through lru cache list */
 955                 if (reason == MR_MEMORY_FAILURE)
 956                         put_page(page);
 957                 else
 958                         putback_lru_page(page);
 959         }
 960
 961         /*
 962          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
 963          * it.  Otherwise, putback_lru_page() will drop the reference grabbed
 964          * during isolation.
 965          */
 966         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS && put_new_page) {
 967                 ClearPageSwapBacked(newpage);
 968                 put_new_page(newpage, private);
 969         } else if (unlikely(__is_movable_balloon_page(newpage))) {
 970                 /* drop our reference, page already in the balloon */
 971                 put_page(newpage);
 972         } else
 973                 putback_lru_page(newpage);
 974
 975         if (result) {
 976                 if (rc)
 977                         *result = rc;
 978                 else
 979                         *result = page_to_nid(newpage);
 980         }
 981         return rc;
 982 }
 983
 984 /*
 985  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 986  *
 987  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 988  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 989  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 990  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 991  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 992  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 993  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 994  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 995  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 996  * hugepage migration fails without data corruption.
 997  *
 998  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 999  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1000  * will wait in the page fault for migration to complete.
1001  */
1002 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1003                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1004                                 struct page *hpage, int force,
1005                                 enum migrate_mode mode)
1006 {
1007         int rc = 0;
1008         int *result = NULL;
1009         int page_was_mapped = 0;
1010         struct page *new_hpage;
1011         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1012
1013         /*
1014          * Movability of hugepages depends on architectures and hugepage size.
1015          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1016          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1017          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1018          * kicking migration.
1019          */
1020         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1021                 putback_active_hugepage(hpage);
1022                 return -ENOSYS;
1023         }
1024
1025         new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
1026         if (!new_hpage)
1027                 return -ENOMEM;
1028
1029         rc = -EAGAIN;
1030
1031         if (!trylock_page(hpage)) {
1032                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
1033                         goto out;
1034                 lock_page(hpage);
1035         }
1036
1037         if (PageAnon(hpage))
1038                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1039
1040         if (page_mapped(hpage)) {
1041                 try_to_unmap(hpage,
1042                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
1043                 page_was_mapped = 1;
1044         }
1045
1046         if (!page_mapped(hpage))
1047                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, page_was_mapped, mode);
1048
1049         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS && page_was_mapped)
1050                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
1051
1052         if (anon_vma)
1053                 put_anon_vma(anon_vma);
1054
1055         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1056                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
1057
1058         unlock_page(hpage);
1059 out:
1060         if (rc != -EAGAIN)
1061                 putback_active_hugepage(hpage);
1062
1063         /*
1064          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1065          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1066          * isolation.
1067          */
1068         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS && put_new_page)
1069                 put_new_page(new_hpage, private);
1070         else
1071                 put_page(new_hpage);
1072
1073         if (result) {
1074                 if (rc)
1075                         *result = rc;
1076                 else
1077                         *result = page_to_nid(new_hpage);
1078         }
1079         return rc;
1080 }
1081
1082 /*
1083  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1084  *                 supplied as the target for the page migration
1085  *
1086  * @from:               The list of pages to be migrated.
1087  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1088  *                      as the target of the page migration.
1089  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1090  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1091  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1092  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1093  *                      page migration, if any.
1094  * @reason:             The reason for page migration.
1095  *
1096  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1097  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1098  * The caller should call putback_lru_pages() to return pages to the LRU
1099  * or free list only if ret != 0.
1100  *
1101  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1102  */
1103 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1104                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1105                 enum migrate_mode mode, int reason)
1106 {
1107         int retry = 1;
1108         int nr_failed = 0;
1109         int nr_succeeded = 0;
1110         int pass = 0;
1111         struct page *page;
1112         struct page *page2;
1113         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1114         int rc;
1115
1116         if (!swapwrite)
1117                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1118
1119         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1120                 retry = 0;
1121
1122                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1123                         cond_resched();
1124
1125                         if (PageHuge(page))
1126                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1127                                                 put_new_page, private, page,
1128                                                 pass > 2, mode);
1129                         else
1130                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1131                                                 private, page, pass > 2, mode,
1132                                                 reason);
1133
1134                         switch(rc) {
1135                         case -ENOMEM:
1136                                 goto out;
1137                         case -EAGAIN:
1138                                 retry++;
1139                                 break;
1140                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1141                                 nr_succeeded++;
1142                                 break;
1143                         default:
1144                                 /*
1145                                  * Permanent failure (-EBUSY, -ENOSYS, etc.):
1146                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1147                                  * removed from migration page list and not
1148                                  * retried in the next outer loop.
1149                                  */
1150                                 nr_failed++;
1151                                 break;
1152                         }
1153                 }
1154         }
1155         rc = nr_failed + retry;
1156 out:
1157         if (nr_succeeded)
1158                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1159         if (nr_failed)
1160                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1161         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1162
1163         if (!swapwrite)
1164                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1165
1166         return rc;
1167 }
1168
1169 #ifdef CONFIG_NUMA
1170 /*
1171  * Move a list of individual pages
1172  */
1173 struct page_to_node {
1174         unsigned long addr;
1175         struct page *page;
1176         int node;
1177         int status;
1178 };
1179
1180 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1181                 int **result)
1182 {
1183         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1184
1185         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1186                 pm++;
1187
1188         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1189                 return NULL;
1190
1191         *result = &pm->status;
1192
1193         if (PageHuge(p))
1194                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(p)),
1195                                         pm->node);
1196         else
1197                 return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1198                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE, 0);
1199 }
1200
1201 /*
1202  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1203  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1204  * and the node number must contain a valid target node.
1205  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1206  */
1207 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1208                                       struct page_to_node *pm,
1209                                       int migrate_all)
1210 {
1211         int err;
1212         struct page_to_node *pp;
1213         LIST_HEAD(pagelist);
1214
1215         down_read(&mm->mmap_sem);
1216
1217         /*
1218          * Build a list of pages to migrate
1219          */
1220         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1221                 struct vm_area_struct *vma;
1222                 struct page *page;
1223
1224                 err = -EFAULT;
1225                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1226                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1227                         goto set_status;
1228
1229                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1230                 page = follow_page(vma, pp->addr,
1231                                 FOLL_GET | FOLL_SPLIT | FOLL_DUMP);
1232
1233                 err = PTR_ERR(page);
1234                 if (IS_ERR(page))
1235                         goto set_status;
1236
1237                 err = -ENOENT;
1238                 if (!page)
1239                         goto set_status;
1240
1241                 pp->page = page;
1242                 err = page_to_nid(page);
1243
1244                 if (err == pp->node)
1245                         /*
1246                          * Node already in the right place
1247                          */
1248                         goto put_and_set;
1249
1250                 err = -EACCES;
1251                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1252                                 !migrate_all)
1253                         goto put_and_set;
1254
1255                 if (PageHuge(page)) {
1256                         if (PageHead(page))
1257                                 isolate_huge_page(page, &pagelist);
1258                         goto put_and_set;
1259                 }
1260
1261                 err = isolate_lru_page(page);
1262                 if (!err) {
1263                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1264                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1265                                             page_is_file_cache(page));
1266                 }
1267 put_and_set:
1268                 /*
1269                  * Either remove the duplicate refcount from
1270                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1271                  * not isolated.
1272                  */
1273                 put_page(page);
1274 set_status:
1275                 pp->status = err;
1276         }
1277
1278         err = 0;
1279         if (!list_empty(&pagelist)) {
1280                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node, NULL,
1281                                 (unsigned long)pm, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1282                 if (err)
1283                         putback_movable_pages(&pagelist);
1284         }
1285
1286         up_read(&mm->mmap_sem);
1287         return err;
1288 }
1289
1290 /*
1291  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1292  * the corresponding array of status.
1293  */
1294 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1295                          unsigned long nr_pages,
1296                          const void __user * __user *pages,
1297                          const int __user *nodes,
1298                          int __user *status, int flags)
1299 {
1300         struct page_to_node *pm;
1301         unsigned long chunk_nr_pages;
1302         unsigned long chunk_start;
1303         int err;
1304
1305         err = -ENOMEM;
1306         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1307         if (!pm)
1308                 goto out;
1309
1310         migrate_prep();
1311
1312         /*
1313          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1314          * but keep the last one as a marker
1315          */
1316         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1317
1318         for (chunk_start = 0;
1319              chunk_start < nr_pages;
1320              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1321                 int j;
1322
1323                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1324                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1325
1326                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1327                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1328                         const void __user *p;
1329                         int node;
1330
1331                         err = -EFAULT;
1332                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1333                                 goto out_pm;
1334                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1335
1336                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1337                                 goto out_pm;
1338
1339                         err = -ENODEV;
1340                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1341                                 goto out_pm;
1342
1343                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1344                                 goto out_pm;
1345
1346                         err = -EACCES;
1347                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1348                                 goto out_pm;
1349
1350                         pm[j].node = node;
1351                 }
1352
1353                 /* End marker for this chunk */
1354                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1355
1356                 /* Migrate this chunk */
1357                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1358                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1359                 if (err < 0)
1360                         goto out_pm;
1361
1362                 /* Return status information */
1363                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1364                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1365                                 err = -EFAULT;
1366                                 goto out_pm;
1367                         }
1368         }
1369         err = 0;
1370
1371 out_pm:
1372         free_page((unsigned long)pm);
1373 out:
1374         return err;
1375 }
1376
1377 /*
1378  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1379  */
1380 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1381                                 const void __user **pages, int *status)
1382 {
1383         unsigned long i;
1384
1385         down_read(&mm->mmap_sem);
1386
1387         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1388                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1389                 struct vm_area_struct *vma;
1390                 struct page *page;
1391                 int err = -EFAULT;
1392
1393                 vma = find_vma(mm, addr);
1394                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1395                         goto set_status;
1396
1397                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1398                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_DUMP);
1399
1400                 err = PTR_ERR(page);
1401                 if (IS_ERR(page))
1402                         goto set_status;
1403
1404                 err = page ? page_to_nid(page) : -ENOENT;
1405 set_status:
1406                 *status = err;
1407
1408                 pages++;
1409                 status++;
1410         }
1411
1412         up_read(&mm->mmap_sem);
1413 }
1414
1415 /*
1416  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1417  * a user array of status.
1418  */
1419 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1420                          const void __user * __user *pages,
1421                          int __user *status)
1422 {
1423 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1424         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1425         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1426
1427         while (nr_pages) {
1428                 unsigned long chunk_nr;
1429
1430                 chunk_nr = nr_pages;
1431                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1432                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1433
1434                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1435                         break;
1436
1437                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1438
1439                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1440                         break;
1441
1442                 pages += chunk_nr;
1443                 status += chunk_nr;
1444                 nr_pages -= chunk_nr;
1445         }
1446         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1447 }
1448
1449 /*
1450  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1451  * process.
1452  */
1453 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1454                 const void __user * __user *, pages,
1455                 const int __user *, nodes,
1456                 int __user *, status, int, flags)
1457 {
1458         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1459         struct task_struct *task;
1460         struct mm_struct *mm;
1461         int err;
1462         nodemask_t task_nodes;
1463
1464         /* Check flags */
1465         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1466                 return -EINVAL;
1467
1468         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1469                 return -EPERM;
1470
1471         /* Find the mm_struct */
1472         rcu_read_lock();
1473         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1474         if (!task) {
1475                 rcu_read_unlock();
1476                 return -ESRCH;
1477         }
1478         get_task_struct(task);
1479
1480         /*
1481          * Check if this process has the right to modify the specified
1482          * process. The right exists if the process has administrative
1483          * capabilities, superuser privileges or the same
1484          * userid as the target process.
1485          */
1486         tcred = __task_cred(task);
1487         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1488             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1489             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1490                 rcu_read_unlock();
1491                 err = -EPERM;
1492                 goto out;
1493         }
1494         rcu_read_unlock();
1495
1496         err = security_task_movememory(task);
1497         if (err)
1498                 goto out;
1499
1500         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1501         mm = get_task_mm(task);
1502         put_task_struct(task);
1503
1504         if (!mm)
1505                 return -EINVAL;
1506
1507         if (nodes)
1508                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1509                                     nodes, status, flags);
1510         else
1511                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1512
1513         mmput(mm);
1514         return err;
1515
1516 out:
1517         put_task_struct(task);
1518         return err;
1519 }
1520
1521 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1522 /*
1523  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1524  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1525  */
1526 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1527                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1528 {
1529         int z;
1530         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1531                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1532
1533                 if (!populated_zone(zone))
1534                         continue;
1535
1536                 if (!zone_reclaimable(zone))
1537                         continue;
1538
1539                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1540                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1541                                        high_wmark_pages(zone) +
1542                                        nr_migrate_pages,
1543                                        0, 0))
1544                         continue;
1545                 return true;
1546         }
1547         return false;
1548 }
1549
1550 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1551                                            unsigned long data,
1552                                            int **result)
1553 {
1554         int nid = (int) data;
1555         struct page *newpage;
1556
1557         newpage = alloc_pages_exact_node(nid,
1558                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
1559                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
1560                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
1561                                          ~GFP_IOFS, 0);
1562
1563         return newpage;
1564 }
1565
1566 /*
1567  * page migration rate limiting control.
1568  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1569  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1570  */
1571 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1572 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1573
1574 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1575 static bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat,
1576                                         unsigned long nr_pages)
1577 {
1578         /*
1579          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1580          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1581          * all the time is being spent migrating!
1582          */
1583         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1584                 spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1585                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1586                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1587                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1588                 spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1589         }
1590         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages) {
1591                 trace_mm_numa_migrate_ratelimit(current, pgdat->node_id,
1592                                                                 nr_pages);
1593                 return true;
1594         }
1595
1596         /*
1597          * This is an unlocked non-atomic update so errors are possible.
1598          * The consequences are failing to migrate when we potentiall should
1599          * have which is not severe enough to warrant locking. If it is ever
1600          * a problem, it can be converted to a per-cpu counter.
1601          */
1602         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1603         return false;
1604 }
1605
1606 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1607 {
1608         int page_lru;
1609
1610         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
1611
1612         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1613         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1614                 return 0;
1615
1616         if (isolate_lru_page(page))
1617                 return 0;
1618
1619         /*
1620          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1621          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1622          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1623          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1624          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1625          */
1626         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1627                 putback_lru_page(page);
1628                 return 0;
1629         }
1630
1631         page_lru = page_is_file_cache(page);
1632         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1633                                 hpage_nr_pages(page));
1634
1635         /*
1636          * Isolating the page has taken another reference, so the
1637          * caller's reference can be safely dropped without the page
1638          * disappearing underneath us during migration.
1639          */
1640         put_page(page);
1641         return 1;
1642 }
1643
1644 bool pmd_trans_migrating(pmd_t pmd)
1645 {
1646         struct page *page = pmd_page(pmd);
1647         return PageLocked(page);
1648 }
1649
1650 /*
1651  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1652  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1653  * the page that will be dropped by this function before returning.
1654  */
1655 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1656                            int node)
1657 {
1658         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1659         int isolated;
1660         int nr_remaining;
1661         LIST_HEAD(migratepages);
1662
1663         /*
1664          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
1665          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
1666          */
1667         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_cache(page) &&
1668             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
1669                 goto out;
1670
1671         /*
1672          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1673          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1674          * all the time is being spent migrating!
1675          */
1676         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1677                 goto out;
1678
1679         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1680         if (!isolated)
1681                 goto out;
1682
1683         list_add(&page->lru, &migratepages);
1684         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
1685                                      NULL, node, MIGRATE_ASYNC,
1686                                      MR_NUMA_MISPLACED);
1687         if (nr_remaining) {
1688                 if (!list_empty(&migratepages)) {
1689                         list_del(&page->lru);
1690                         dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1691                                         page_is_file_cache(page));
1692                         putback_lru_page(page);
1693                 }
1694                 isolated = 0;
1695         } else
1696                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1697         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1698         return isolated;
1699
1700 out:
1701         put_page(page);
1702         return 0;
1703 }
1704 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1705
1706 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1707 /*
1708  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1709  * before returning.
1710  */
1711 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1712                                 struct vm_area_struct *vma,
1713                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1714                                 unsigned long address,
1715                                 struct page *page, int node)
1716 {
1717         spinlock_t *ptl;
1718         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1719         int isolated = 0;
1720         struct page *new_page = NULL;
1721         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1722         unsigned long mmun_start = address & HPAGE_PMD_MASK;
1723         unsigned long mmun_end = mmun_start + HPAGE_PMD_SIZE;
1724         pmd_t orig_entry;
1725
1726         /*
1727          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1728          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1729          * all the time is being spent migrating!
1730          */
1731         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1732                 goto out_dropref;
1733
1734         new_page = alloc_pages_node(node,
1735                 (GFP_TRANSHUGE | __GFP_THISNODE) & ~__GFP_WAIT,
1736                 HPAGE_PMD_ORDER);
1737         if (!new_page)
1738                 goto out_fail;
1739
1740         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1741         if (!isolated) {
1742                 put_page(new_page);
1743                 goto out_fail;
1744         }
1745
1746         if (mm_tlb_flush_pending(mm))
1747                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1748
1749         /* Prepare a page as a migration target */
1750         __set_page_locked(new_page);
1751         SetPageSwapBacked(new_page);
1752
1753         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1754         new_page->mapping = page->mapping;
1755         new_page->index = page->index;
1756         migrate_page_copy(new_page, page);
1757         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1758
1759         /* Recheck the target PMD */
1760         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1761         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1762         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry) || page_count(page) != 2)) {
1763 fail_putback:
1764                 spin_unlock(ptl);
1765                 mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1766
1767                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1768                 if (TestClearPageActive(new_page))
1769                         SetPageActive(page);
1770                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1771                         SetPageUnevictable(page);
1772                 mlock_migrate_page(page, new_page);
1773
1774                 unlock_page(new_page);
1775                 put_page(new_page);             /* Free it */
1776
1777                 /* Retake the callers reference and putback on LRU */
1778                 get_page(page);
1779                 putback_lru_page(page);
1780                 mod_zone_page_state(page_zone(page),
1781                          NR_ISOLATED_ANON + page_lru, -HPAGE_PMD_NR);
1782
1783                 goto out_unlock;
1784         }
1785
1786         orig_entry = *pmd;
1787         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1788         entry = pmd_mkhuge(entry);
1789         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1790
1791         /*
1792          * Clear the old entry under pagetable lock and establish the new PTE.
1793          * Any parallel GUP will either observe the old page blocking on the
1794          * page lock, block on the page table lock or observe the new page.
1795          * The SetPageUptodate on the new page and page_add_new_anon_rmap
1796          * guarantee the copy is visible before the pagetable update.
1797          */
1798         flush_cache_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1799         page_add_anon_rmap(new_page, vma, mmun_start);
1800         pmdp_huge_clear_flush_notify(vma, mmun_start, pmd);
1801         set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1802         flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1803         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1804
1805         if (page_count(page) != 2) {
1806                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, orig_entry);
1807                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1808                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, mmun_start, mmun_end);
1809                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1810                 page_remove_rmap(new_page);
1811                 goto fail_putback;
1812         }
1813
1814         mem_cgroup_migrate(page, new_page, false);
1815
1816         page_remove_rmap(page);
1817
1818         spin_unlock(ptl);
1819         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1820
1821         /* Take an "isolate" reference and put new page on the LRU. */
1822         get_page(new_page);
1823         putback_lru_page(new_page);
1824
1825         unlock_page(new_page);
1826         unlock_page(page);
1827         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1828         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1829
1830         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1831         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1832
1833         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1834                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1835                         -HPAGE_PMD_NR);
1836         return isolated;
1837
1838 out_fail:
1839         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1840 out_dropref:
1841         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1842         if (pmd_same(*pmd, entry)) {
1843                 entry = pmd_modify(entry, vma->vm_page_prot);
1844                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1845                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1846         }
1847         spin_unlock(ptl);
1848
1849 out_unlock:
1850         unlock_page(page);
1851         put_page(page);
1852         return 0;
1853 }
1854 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1855
1856 #endif /* CONFIG_NUMA */