mm: migrate: do not touch page->mem_cgroup of live pages
[cascardo/linux.git] / mm / migrate.c
1 /*
2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migrate.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/backing-dev.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 #include <linux/page_idle.h>
41 #include <linux/page_owner.h>
42
43 #include <asm/tlbflush.h>
44
45 #define CREATE_TRACE_POINTS
46 #include <trace/events/migrate.h>
47
48 #include "internal.h"
49
50 /*
51  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
52  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
53  * undesirable, use migrate_prep_local()
54  */
55 int migrate_prep(void)
56 {
57         /*
58          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
59          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
60          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
61          * pages that may be busy.
62          */
63         lru_add_drain_all();
64
65         return 0;
66 }
67
68 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
69 int migrate_prep_local(void)
70 {
71         lru_add_drain();
72
73         return 0;
74 }
75
76 /*
77  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
78  * from where they were once taken off for compaction/migration.
79  *
80  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
81  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
82  * and isolate_huge_page().
83  */
84 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
85 {
86         struct page *page;
87         struct page *page2;
88
89         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
90                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
91                         putback_active_hugepage(page);
92                         continue;
93                 }
94                 list_del(&page->lru);
95                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
96                                 page_is_file_cache(page));
97                 if (unlikely(isolated_balloon_page(page)))
98                         balloon_page_putback(page);
99                 else
100                         putback_lru_page(page);
101         }
102 }
103
104 /*
105  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
106  */
107 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
108                                  unsigned long addr, void *old)
109 {
110         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
111         swp_entry_t entry;
112         pmd_t *pmd;
113         pte_t *ptep, pte;
114         spinlock_t *ptl;
115
116         if (unlikely(PageHuge(new))) {
117                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
118                 if (!ptep)
119                         goto out;
120                 ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, ptep);
121         } else {
122                 pmd = mm_find_pmd(mm, addr);
123                 if (!pmd)
124                         goto out;
125
126                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
127
128                 /*
129                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
130                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
131                  */
132
133                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
134         }
135
136         spin_lock(ptl);
137         pte = *ptep;
138         if (!is_swap_pte(pte))
139                 goto unlock;
140
141         entry = pte_to_swp_entry(pte);
142
143         if (!is_migration_entry(entry) ||
144             migration_entry_to_page(entry) != old)
145                 goto unlock;
146
147         get_page(new);
148         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
149         if (pte_swp_soft_dirty(*ptep))
150                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
151
152         /* Recheck VMA as permissions can change since migration started  */
153         if (is_write_migration_entry(entry))
154                 pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
155
156 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
157         if (PageHuge(new)) {
158                 pte = pte_mkhuge(pte);
159                 pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, new, 0);
160         }
161 #endif
162         flush_dcache_page(new);
163         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
164
165         if (PageHuge(new)) {
166                 if (PageAnon(new))
167                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
168                 else
169                         page_dup_rmap(new, true);
170         } else if (PageAnon(new))
171                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr, false);
172         else
173                 page_add_file_rmap(new);
174
175         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
176                 mlock_vma_page(new);
177
178         /* No need to invalidate - it was non-present before */
179         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
180 unlock:
181         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
182 out:
183         return SWAP_AGAIN;
184 }
185
186 /*
187  * Get rid of all migration entries and replace them by
188  * references to the indicated page.
189  */
190 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
191 {
192         struct rmap_walk_control rwc = {
193                 .rmap_one = remove_migration_pte,
194                 .arg = old,
195         };
196
197         rmap_walk(new, &rwc);
198 }
199
200 /*
201  * Something used the pte of a page under migration. We need to
202  * get to the page and wait until migration is finished.
203  * When we return from this function the fault will be retried.
204  */
205 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
206                                 spinlock_t *ptl)
207 {
208         pte_t pte;
209         swp_entry_t entry;
210         struct page *page;
211
212         spin_lock(ptl);
213         pte = *ptep;
214         if (!is_swap_pte(pte))
215                 goto out;
216
217         entry = pte_to_swp_entry(pte);
218         if (!is_migration_entry(entry))
219                 goto out;
220
221         page = migration_entry_to_page(entry);
222
223         /*
224          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
225          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
226          * against a page without get_page().
227          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
228          * will occur again.
229          */
230         if (!get_page_unless_zero(page))
231                 goto out;
232         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
233         wait_on_page_locked(page);
234         put_page(page);
235         return;
236 out:
237         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
238 }
239
240 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
241                                 unsigned long address)
242 {
243         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
244         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
245         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
246 }
247
248 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
249                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
250 {
251         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
252         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
253 }
254
255 #ifdef CONFIG_BLOCK
256 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
257 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
258                                                         enum migrate_mode mode)
259 {
260         struct buffer_head *bh = head;
261
262         /* Simple case, sync compaction */
263         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
264                 do {
265                         get_bh(bh);
266                         lock_buffer(bh);
267                         bh = bh->b_this_page;
268
269                 } while (bh != head);
270
271                 return true;
272         }
273
274         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
275         do {
276                 get_bh(bh);
277                 if (!trylock_buffer(bh)) {
278                         /*
279                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
280                          * async migration. Release the taken locks
281                          */
282                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
283                         put_bh(failed_bh);
284                         bh = head;
285                         while (bh != failed_bh) {
286                                 unlock_buffer(bh);
287                                 put_bh(bh);
288                                 bh = bh->b_this_page;
289                         }
290                         return false;
291                 }
292
293                 bh = bh->b_this_page;
294         } while (bh != head);
295         return true;
296 }
297 #else
298 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
299                                                         enum migrate_mode mode)
300 {
301         return true;
302 }
303 #endif /* CONFIG_BLOCK */
304
305 /*
306  * Replace the page in the mapping.
307  *
308  * The number of remaining references must be:
309  * 1 for anonymous pages without a mapping
310  * 2 for pages with a mapping
311  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
312  */
313 int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
314                 struct page *newpage, struct page *page,
315                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode,
316                 int extra_count)
317 {
318         struct zone *oldzone, *newzone;
319         int dirty;
320         int expected_count = 1 + extra_count;
321         void **pslot;
322
323         if (!mapping) {
324                 /* Anonymous page without mapping */
325                 if (page_count(page) != expected_count)
326                         return -EAGAIN;
327
328                 /* No turning back from here */
329                 newpage->index = page->index;
330                 newpage->mapping = page->mapping;
331                 if (PageSwapBacked(page))
332                         SetPageSwapBacked(newpage);
333
334                 mem_cgroup_migrate(page, newpage);
335
336                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
337         }
338
339         oldzone = page_zone(page);
340         newzone = page_zone(newpage);
341
342         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
343
344         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
345                                         page_index(page));
346
347         expected_count += 1 + page_has_private(page);
348         if (page_count(page) != expected_count ||
349                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
350                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
351                 return -EAGAIN;
352         }
353
354         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
355                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
356                 return -EAGAIN;
357         }
358
359         /*
360          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
361          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
362          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
363          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
364          * block waiting on other references to be dropped.
365          */
366         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
367                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
368                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
369                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
370                 return -EAGAIN;
371         }
372
373         /*
374          * Now we know that no one else is looking at the page:
375          * no turning back from here.
376          */
377         newpage->index = page->index;
378         newpage->mapping = page->mapping;
379         if (PageSwapBacked(page))
380                 SetPageSwapBacked(newpage);
381
382         get_page(newpage);      /* add cache reference */
383         if (PageSwapCache(page)) {
384                 SetPageSwapCache(newpage);
385                 set_page_private(newpage, page_private(page));
386         }
387
388         /* Move dirty while page refs frozen and newpage not yet exposed */
389         dirty = PageDirty(page);
390         if (dirty) {
391                 ClearPageDirty(page);
392                 SetPageDirty(newpage);
393         }
394
395         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
396
397         /*
398          * Drop cache reference from old page by unfreezing
399          * to one less reference.
400          * We know this isn't the last reference.
401          */
402         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
403
404         spin_unlock(&mapping->tree_lock);
405         /* Leave irq disabled to prevent preemption while updating stats */
406
407         /*
408          * If moved to a different zone then also account
409          * the page for that zone. Other VM counters will be
410          * taken care of when we establish references to the
411          * new page and drop references to the old page.
412          *
413          * Note that anonymous pages are accounted for
414          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
415          * are mapped to swap space.
416          */
417         if (newzone != oldzone) {
418                 __dec_zone_state(oldzone, NR_FILE_PAGES);
419                 __inc_zone_state(newzone, NR_FILE_PAGES);
420                 if (PageSwapBacked(page) && !PageSwapCache(page)) {
421                         __dec_zone_state(oldzone, NR_SHMEM);
422                         __inc_zone_state(newzone, NR_SHMEM);
423                 }
424                 if (dirty && mapping_cap_account_dirty(mapping)) {
425                         __dec_zone_state(oldzone, NR_FILE_DIRTY);
426                         __inc_zone_state(newzone, NR_FILE_DIRTY);
427                 }
428         }
429         local_irq_enable();
430
431         mem_cgroup_migrate(page, newpage);
432
433         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
434 }
435
436 /*
437  * The expected number of remaining references is the same as that
438  * of migrate_page_move_mapping().
439  */
440 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
441                                    struct page *newpage, struct page *page)
442 {
443         int expected_count;
444         void **pslot;
445
446         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
447
448         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
449                                         page_index(page));
450
451         expected_count = 2 + page_has_private(page);
452         if (page_count(page) != expected_count ||
453                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
454                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
455                 return -EAGAIN;
456         }
457
458         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
459                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
460                 return -EAGAIN;
461         }
462
463         newpage->index = page->index;
464         newpage->mapping = page->mapping;
465
466         get_page(newpage);
467
468         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
469
470         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
471
472         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
473
474         mem_cgroup_migrate(page, newpage);
475
476         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
477 }
478
479 /*
480  * Gigantic pages are so large that we do not guarantee that page++ pointer
481  * arithmetic will work across the entire page.  We need something more
482  * specialized.
483  */
484 static void __copy_gigantic_page(struct page *dst, struct page *src,
485                                 int nr_pages)
486 {
487         int i;
488         struct page *dst_base = dst;
489         struct page *src_base = src;
490
491         for (i = 0; i < nr_pages; ) {
492                 cond_resched();
493                 copy_highpage(dst, src);
494
495                 i++;
496                 dst = mem_map_next(dst, dst_base, i);
497                 src = mem_map_next(src, src_base, i);
498         }
499 }
500
501 static void copy_huge_page(struct page *dst, struct page *src)
502 {
503         int i;
504         int nr_pages;
505
506         if (PageHuge(src)) {
507                 /* hugetlbfs page */
508                 struct hstate *h = page_hstate(src);
509                 nr_pages = pages_per_huge_page(h);
510
511                 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
512                         __copy_gigantic_page(dst, src, nr_pages);
513                         return;
514                 }
515         } else {
516                 /* thp page */
517                 BUG_ON(!PageTransHuge(src));
518                 nr_pages = hpage_nr_pages(src);
519         }
520
521         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
522                 cond_resched();
523                 copy_highpage(dst + i, src + i);
524         }
525 }
526
527 /*
528  * Copy the page to its new location
529  */
530 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
531 {
532         int cpupid;
533
534         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
535                 copy_huge_page(newpage, page);
536         else
537                 copy_highpage(newpage, page);
538
539         if (PageError(page))
540                 SetPageError(newpage);
541         if (PageReferenced(page))
542                 SetPageReferenced(newpage);
543         if (PageUptodate(page))
544                 SetPageUptodate(newpage);
545         if (TestClearPageActive(page)) {
546                 VM_BUG_ON_PAGE(PageUnevictable(page), page);
547                 SetPageActive(newpage);
548         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
549                 SetPageUnevictable(newpage);
550         if (PageChecked(page))
551                 SetPageChecked(newpage);
552         if (PageMappedToDisk(page))
553                 SetPageMappedToDisk(newpage);
554
555         /* Move dirty on pages not done by migrate_page_move_mapping() */
556         if (PageDirty(page))
557                 SetPageDirty(newpage);
558
559         if (page_is_young(page))
560                 set_page_young(newpage);
561         if (page_is_idle(page))
562                 set_page_idle(newpage);
563
564         /*
565          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
566          * future migrations of this same page.
567          */
568         cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, -1);
569         page_cpupid_xchg_last(newpage, cpupid);
570
571         ksm_migrate_page(newpage, page);
572         /*
573          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
574          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
575          */
576         if (PageSwapCache(page))
577                 ClearPageSwapCache(page);
578         ClearPagePrivate(page);
579         set_page_private(page, 0);
580
581         /*
582          * If any waiters have accumulated on the new page then
583          * wake them up.
584          */
585         if (PageWriteback(newpage))
586                 end_page_writeback(newpage);
587
588         copy_page_owner(page, newpage);
589 }
590
591 /************************************************************
592  *                    Migration functions
593  ***********************************************************/
594
595 /*
596  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
597  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
598  *
599  * Pages are locked upon entry and exit.
600  */
601 int migrate_page(struct address_space *mapping,
602                 struct page *newpage, struct page *page,
603                 enum migrate_mode mode)
604 {
605         int rc;
606
607         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
608
609         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode, 0);
610
611         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
612                 return rc;
613
614         migrate_page_copy(newpage, page);
615         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
616 }
617 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
618
619 #ifdef CONFIG_BLOCK
620 /*
621  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
622  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
623  * exist.
624  */
625 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
626                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
627 {
628         struct buffer_head *bh, *head;
629         int rc;
630
631         if (!page_has_buffers(page))
632                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
633
634         head = page_buffers(page);
635
636         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode, 0);
637
638         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
639                 return rc;
640
641         /*
642          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
643          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
644          * need to be locked now
645          */
646         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
647                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
648
649         ClearPagePrivate(page);
650         set_page_private(newpage, page_private(page));
651         set_page_private(page, 0);
652         put_page(page);
653         get_page(newpage);
654
655         bh = head;
656         do {
657                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
658                 bh = bh->b_this_page;
659
660         } while (bh != head);
661
662         SetPagePrivate(newpage);
663
664         migrate_page_copy(newpage, page);
665
666         bh = head;
667         do {
668                 unlock_buffer(bh);
669                 put_bh(bh);
670                 bh = bh->b_this_page;
671
672         } while (bh != head);
673
674         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
675 }
676 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
677 #endif
678
679 /*
680  * Writeback a page to clean the dirty state
681  */
682 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
683 {
684         struct writeback_control wbc = {
685                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
686                 .nr_to_write = 1,
687                 .range_start = 0,
688                 .range_end = LLONG_MAX,
689                 .for_reclaim = 1
690         };
691         int rc;
692
693         if (!mapping->a_ops->writepage)
694                 /* No write method for the address space */
695                 return -EINVAL;
696
697         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
698                 /* Someone else already triggered a write */
699                 return -EAGAIN;
700
701         /*
702          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
703          * the page on some queue. So the page must be clean for
704          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
705          * page state is no longer what we checked for earlier.
706          * At this point we know that the migration attempt cannot
707          * be successful.
708          */
709         remove_migration_ptes(page, page);
710
711         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
712
713         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
714                 /* unlocked. Relock */
715                 lock_page(page);
716
717         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
718 }
719
720 /*
721  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
722  */
723 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
724         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
725 {
726         if (PageDirty(page)) {
727                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
728                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
729                         return -EBUSY;
730                 return writeout(mapping, page);
731         }
732
733         /*
734          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
735          * We must have no buffers or drop them.
736          */
737         if (page_has_private(page) &&
738             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
739                 return -EAGAIN;
740
741         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
742 }
743
744 /*
745  * Move a page to a newly allocated page
746  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
747  *
748  * The new page will have replaced the old page if this function
749  * is successful.
750  *
751  * Return value:
752  *   < 0 - error code
753  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
754  */
755 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
756                                 enum migrate_mode mode)
757 {
758         struct address_space *mapping;
759         int rc;
760
761         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
762         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
763
764         mapping = page_mapping(page);
765         if (!mapping)
766                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
767         else if (mapping->a_ops->migratepage)
768                 /*
769                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
770                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
771                  * space which also has its own migratepage callback. This
772                  * is the most common path for page migration.
773                  */
774                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage, page, mode);
775         else
776                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
777
778         /*
779          * When successful, old pagecache page->mapping must be cleared before
780          * page is freed; but stats require that PageAnon be left as PageAnon.
781          */
782         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
783                 if (!PageAnon(page))
784                         page->mapping = NULL;
785         }
786         return rc;
787 }
788
789 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
790                                 int force, enum migrate_mode mode)
791 {
792         int rc = -EAGAIN;
793         int page_was_mapped = 0;
794         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
795
796         if (!trylock_page(page)) {
797                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
798                         goto out;
799
800                 /*
801                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
802                  * For example, during page readahead pages are added locked
803                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
804                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
805                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
806                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
807                  * second or third page, the process can end up locking
808                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
809                  * trying to be clever about what pages can be locked,
810                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
811                  * altogether.
812                  */
813                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
814                         goto out;
815
816                 lock_page(page);
817         }
818
819         if (PageWriteback(page)) {
820                 /*
821                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
822                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
823                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
824                  * the overhead of stalling is too much
825                  */
826                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
827                         rc = -EBUSY;
828                         goto out_unlock;
829                 }
830                 if (!force)
831                         goto out_unlock;
832                 wait_on_page_writeback(page);
833         }
834
835         /*
836          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
837          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
838          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
839          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
840          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
841          * just care Anon page here.
842          *
843          * Only page_get_anon_vma() understands the subtleties of
844          * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
845          * But if we cannot get anon_vma, then we won't need it anyway,
846          * because that implies that the anon page is no longer mapped
847          * (and cannot be remapped so long as we hold the page lock).
848          */
849         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page))
850                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
851
852         /*
853          * Block others from accessing the new page when we get around to
854          * establishing additional references. We are usually the only one
855          * holding a reference to newpage at this point. We used to have a BUG
856          * here if trylock_page(newpage) fails, but would like to allow for
857          * cases where there might be a race with the previous use of newpage.
858          * This is much like races on refcount of oldpage: just don't BUG().
859          */
860         if (unlikely(!trylock_page(newpage)))
861                 goto out_unlock;
862
863         if (unlikely(isolated_balloon_page(page))) {
864                 /*
865                  * A ballooned page does not need any special attention from
866                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
867                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
868                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
869                  * the page migration right away (proteced by page lock).
870                  */
871                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
872                 goto out_unlock_both;
873         }
874
875         /*
876          * Corner case handling:
877          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
878          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
879          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
880          * trigger a BUG.  So handle it here.
881          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
882          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
883          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
884          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
885          * free the metadata, so the page can be freed.
886          */
887         if (!page->mapping) {
888                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
889                 if (page_has_private(page)) {
890                         try_to_free_buffers(page);
891                         goto out_unlock_both;
892                 }
893         } else if (page_mapped(page)) {
894                 /* Establish migration ptes */
895                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page) && !PageKsm(page) && !anon_vma,
896                                 page);
897                 try_to_unmap(page,
898                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
899                 page_was_mapped = 1;
900         }
901
902         if (!page_mapped(page))
903                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
904
905         if (page_was_mapped)
906                 remove_migration_ptes(page,
907                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? newpage : page);
908
909 out_unlock_both:
910         unlock_page(newpage);
911 out_unlock:
912         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
913         if (anon_vma)
914                 put_anon_vma(anon_vma);
915         unlock_page(page);
916 out:
917         return rc;
918 }
919
920 /*
921  * gcc 4.7 and 4.8 on arm get an ICEs when inlining unmap_and_move().  Work
922  * around it.
923  */
924 #if (GCC_VERSION >= 40700 && GCC_VERSION < 40900) && defined(CONFIG_ARM)
925 #define ICE_noinline noinline
926 #else
927 #define ICE_noinline
928 #endif
929
930 /*
931  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
932  * to the newly allocated page in newpage.
933  */
934 static ICE_noinline int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
935                                    free_page_t put_new_page,
936                                    unsigned long private, struct page *page,
937                                    int force, enum migrate_mode mode,
938                                    enum migrate_reason reason)
939 {
940         int rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
941         int *result = NULL;
942         struct page *newpage;
943
944         newpage = get_new_page(page, private, &result);
945         if (!newpage)
946                 return -ENOMEM;
947
948         if (page_count(page) == 1) {
949                 /* page was freed from under us. So we are done. */
950                 goto out;
951         }
952
953         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
954                 lock_page(page);
955                 rc = split_huge_page(page);
956                 unlock_page(page);
957                 if (rc)
958                         goto out;
959         }
960
961         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
962         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
963                 put_new_page = NULL;
964                 set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
965         }
966
967 out:
968         if (rc != -EAGAIN) {
969                 /*
970                  * A page that has been migrated has all references
971                  * removed and will be freed. A page that has not been
972                  * migrated will have kepts its references and be
973                  * restored.
974                  */
975                 list_del(&page->lru);
976                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
977                                 page_is_file_cache(page));
978                 /* Soft-offlined page shouldn't go through lru cache list */
979                 if (reason == MR_MEMORY_FAILURE) {
980                         put_page(page);
981                         if (!test_set_page_hwpoison(page))
982                                 num_poisoned_pages_inc();
983                 } else
984                         putback_lru_page(page);
985         }
986
987         /*
988          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
989          * it.  Otherwise, putback_lru_page() will drop the reference grabbed
990          * during isolation.
991          */
992         if (put_new_page)
993                 put_new_page(newpage, private);
994         else if (unlikely(__is_movable_balloon_page(newpage))) {
995                 /* drop our reference, page already in the balloon */
996                 put_page(newpage);
997         } else
998                 putback_lru_page(newpage);
999
1000         if (result) {
1001                 if (rc)
1002                         *result = rc;
1003                 else
1004                         *result = page_to_nid(newpage);
1005         }
1006         return rc;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1011  *
1012  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1013  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1014  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1015  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1016  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1017  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1018  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1019  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1020  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1021  * hugepage migration fails without data corruption.
1022  *
1023  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1024  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1025  * will wait in the page fault for migration to complete.
1026  */
1027 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1028                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1029                                 struct page *hpage, int force,
1030                                 enum migrate_mode mode, int reason)
1031 {
1032         int rc = -EAGAIN;
1033         int *result = NULL;
1034         int page_was_mapped = 0;
1035         struct page *new_hpage;
1036         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1037
1038         /*
1039          * Movability of hugepages depends on architectures and hugepage size.
1040          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1041          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1042          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1043          * kicking migration.
1044          */
1045         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1046                 putback_active_hugepage(hpage);
1047                 return -ENOSYS;
1048         }
1049
1050         new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
1051         if (!new_hpage)
1052                 return -ENOMEM;
1053
1054         if (!trylock_page(hpage)) {
1055                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
1056                         goto out;
1057                 lock_page(hpage);
1058         }
1059
1060         if (PageAnon(hpage))
1061                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1062
1063         if (unlikely(!trylock_page(new_hpage)))
1064                 goto put_anon;
1065
1066         if (page_mapped(hpage)) {
1067                 try_to_unmap(hpage,
1068                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
1069                 page_was_mapped = 1;
1070         }
1071
1072         if (!page_mapped(hpage))
1073                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, mode);
1074
1075         if (page_was_mapped)
1076                 remove_migration_ptes(hpage,
1077                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? new_hpage : hpage);
1078
1079         unlock_page(new_hpage);
1080
1081 put_anon:
1082         if (anon_vma)
1083                 put_anon_vma(anon_vma);
1084
1085         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1086                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
1087                 put_new_page = NULL;
1088                 set_page_owner_migrate_reason(new_hpage, reason);
1089         }
1090
1091         unlock_page(hpage);
1092 out:
1093         if (rc != -EAGAIN)
1094                 putback_active_hugepage(hpage);
1095
1096         /*
1097          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1098          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1099          * isolation.
1100          */
1101         if (put_new_page)
1102                 put_new_page(new_hpage, private);
1103         else
1104                 putback_active_hugepage(new_hpage);
1105
1106         if (result) {
1107                 if (rc)
1108                         *result = rc;
1109                 else
1110                         *result = page_to_nid(new_hpage);
1111         }
1112         return rc;
1113 }
1114
1115 /*
1116  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1117  *                 supplied as the target for the page migration
1118  *
1119  * @from:               The list of pages to be migrated.
1120  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1121  *                      as the target of the page migration.
1122  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1123  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1124  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1125  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1126  *                      page migration, if any.
1127  * @reason:             The reason for page migration.
1128  *
1129  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1130  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1131  * The caller should call putback_movable_pages() to return pages to the LRU
1132  * or free list only if ret != 0.
1133  *
1134  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1135  */
1136 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1137                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1138                 enum migrate_mode mode, int reason)
1139 {
1140         int retry = 1;
1141         int nr_failed = 0;
1142         int nr_succeeded = 0;
1143         int pass = 0;
1144         struct page *page;
1145         struct page *page2;
1146         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1147         int rc;
1148
1149         if (!swapwrite)
1150                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1151
1152         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1153                 retry = 0;
1154
1155                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1156                         cond_resched();
1157
1158                         if (PageHuge(page))
1159                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1160                                                 put_new_page, private, page,
1161                                                 pass > 2, mode, reason);
1162                         else
1163                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1164                                                 private, page, pass > 2, mode,
1165                                                 reason);
1166
1167                         switch(rc) {
1168                         case -ENOMEM:
1169                                 goto out;
1170                         case -EAGAIN:
1171                                 retry++;
1172                                 break;
1173                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1174                                 nr_succeeded++;
1175                                 break;
1176                         default:
1177                                 /*
1178                                  * Permanent failure (-EBUSY, -ENOSYS, etc.):
1179                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1180                                  * removed from migration page list and not
1181                                  * retried in the next outer loop.
1182                                  */
1183                                 nr_failed++;
1184                                 break;
1185                         }
1186                 }
1187         }
1188         nr_failed += retry;
1189         rc = nr_failed;
1190 out:
1191         if (nr_succeeded)
1192                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1193         if (nr_failed)
1194                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1195         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1196
1197         if (!swapwrite)
1198                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1199
1200         return rc;
1201 }
1202
1203 #ifdef CONFIG_NUMA
1204 /*
1205  * Move a list of individual pages
1206  */
1207 struct page_to_node {
1208         unsigned long addr;
1209         struct page *page;
1210         int node;
1211         int status;
1212 };
1213
1214 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1215                 int **result)
1216 {
1217         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1218
1219         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1220                 pm++;
1221
1222         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1223                 return NULL;
1224
1225         *result = &pm->status;
1226
1227         if (PageHuge(p))
1228                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(p)),
1229                                         pm->node);
1230         else
1231                 return __alloc_pages_node(pm->node,
1232                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE, 0);
1233 }
1234
1235 /*
1236  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1237  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1238  * and the node number must contain a valid target node.
1239  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1240  */
1241 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1242                                       struct page_to_node *pm,
1243                                       int migrate_all)
1244 {
1245         int err;
1246         struct page_to_node *pp;
1247         LIST_HEAD(pagelist);
1248
1249         down_read(&mm->mmap_sem);
1250
1251         /*
1252          * Build a list of pages to migrate
1253          */
1254         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1255                 struct vm_area_struct *vma;
1256                 struct page *page;
1257
1258                 err = -EFAULT;
1259                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1260                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1261                         goto set_status;
1262
1263                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1264                 page = follow_page(vma, pp->addr,
1265                                 FOLL_GET | FOLL_SPLIT | FOLL_DUMP);
1266
1267                 err = PTR_ERR(page);
1268                 if (IS_ERR(page))
1269                         goto set_status;
1270
1271                 err = -ENOENT;
1272                 if (!page)
1273                         goto set_status;
1274
1275                 pp->page = page;
1276                 err = page_to_nid(page);
1277
1278                 if (err == pp->node)
1279                         /*
1280                          * Node already in the right place
1281                          */
1282                         goto put_and_set;
1283
1284                 err = -EACCES;
1285                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1286                                 !migrate_all)
1287                         goto put_and_set;
1288
1289                 if (PageHuge(page)) {
1290                         if (PageHead(page))
1291                                 isolate_huge_page(page, &pagelist);
1292                         goto put_and_set;
1293                 }
1294
1295                 err = isolate_lru_page(page);
1296                 if (!err) {
1297                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1298                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1299                                             page_is_file_cache(page));
1300                 }
1301 put_and_set:
1302                 /*
1303                  * Either remove the duplicate refcount from
1304                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1305                  * not isolated.
1306                  */
1307                 put_page(page);
1308 set_status:
1309                 pp->status = err;
1310         }
1311
1312         err = 0;
1313         if (!list_empty(&pagelist)) {
1314                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node, NULL,
1315                                 (unsigned long)pm, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1316                 if (err)
1317                         putback_movable_pages(&pagelist);
1318         }
1319
1320         up_read(&mm->mmap_sem);
1321         return err;
1322 }
1323
1324 /*
1325  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1326  * the corresponding array of status.
1327  */
1328 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1329                          unsigned long nr_pages,
1330                          const void __user * __user *pages,
1331                          const int __user *nodes,
1332                          int __user *status, int flags)
1333 {
1334         struct page_to_node *pm;
1335         unsigned long chunk_nr_pages;
1336         unsigned long chunk_start;
1337         int err;
1338
1339         err = -ENOMEM;
1340         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1341         if (!pm)
1342                 goto out;
1343
1344         migrate_prep();
1345
1346         /*
1347          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1348          * but keep the last one as a marker
1349          */
1350         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1351
1352         for (chunk_start = 0;
1353              chunk_start < nr_pages;
1354              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1355                 int j;
1356
1357                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1358                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1359
1360                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1361                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1362                         const void __user *p;
1363                         int node;
1364
1365                         err = -EFAULT;
1366                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1367                                 goto out_pm;
1368                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1369
1370                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1371                                 goto out_pm;
1372
1373                         err = -ENODEV;
1374                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1375                                 goto out_pm;
1376
1377                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1378                                 goto out_pm;
1379
1380                         err = -EACCES;
1381                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1382                                 goto out_pm;
1383
1384                         pm[j].node = node;
1385                 }
1386
1387                 /* End marker for this chunk */
1388                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1389
1390                 /* Migrate this chunk */
1391                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1392                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1393                 if (err < 0)
1394                         goto out_pm;
1395
1396                 /* Return status information */
1397                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1398                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1399                                 err = -EFAULT;
1400                                 goto out_pm;
1401                         }
1402         }
1403         err = 0;
1404
1405 out_pm:
1406         free_page((unsigned long)pm);
1407 out:
1408         return err;
1409 }
1410
1411 /*
1412  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1413  */
1414 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1415                                 const void __user **pages, int *status)
1416 {
1417         unsigned long i;
1418
1419         down_read(&mm->mmap_sem);
1420
1421         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1422                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1423                 struct vm_area_struct *vma;
1424                 struct page *page;
1425                 int err = -EFAULT;
1426
1427                 vma = find_vma(mm, addr);
1428                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1429                         goto set_status;
1430
1431                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1432                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_DUMP);
1433
1434                 err = PTR_ERR(page);
1435                 if (IS_ERR(page))
1436                         goto set_status;
1437
1438                 err = page ? page_to_nid(page) : -ENOENT;
1439 set_status:
1440                 *status = err;
1441
1442                 pages++;
1443                 status++;
1444         }
1445
1446         up_read(&mm->mmap_sem);
1447 }
1448
1449 /*
1450  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1451  * a user array of status.
1452  */
1453 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1454                          const void __user * __user *pages,
1455                          int __user *status)
1456 {
1457 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1458         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1459         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1460
1461         while (nr_pages) {
1462                 unsigned long chunk_nr;
1463
1464                 chunk_nr = nr_pages;
1465                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1466                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1467
1468                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1469                         break;
1470
1471                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1472
1473                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1474                         break;
1475
1476                 pages += chunk_nr;
1477                 status += chunk_nr;
1478                 nr_pages -= chunk_nr;
1479         }
1480         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1481 }
1482
1483 /*
1484  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1485  * process.
1486  */
1487 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1488                 const void __user * __user *, pages,
1489                 const int __user *, nodes,
1490                 int __user *, status, int, flags)
1491 {
1492         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1493         struct task_struct *task;
1494         struct mm_struct *mm;
1495         int err;
1496         nodemask_t task_nodes;
1497
1498         /* Check flags */
1499         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1500                 return -EINVAL;
1501
1502         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1503                 return -EPERM;
1504
1505         /* Find the mm_struct */
1506         rcu_read_lock();
1507         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1508         if (!task) {
1509                 rcu_read_unlock();
1510                 return -ESRCH;
1511         }
1512         get_task_struct(task);
1513
1514         /*
1515          * Check if this process has the right to modify the specified
1516          * process. The right exists if the process has administrative
1517          * capabilities, superuser privileges or the same
1518          * userid as the target process.
1519          */
1520         tcred = __task_cred(task);
1521         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1522             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1523             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1524                 rcu_read_unlock();
1525                 err = -EPERM;
1526                 goto out;
1527         }
1528         rcu_read_unlock();
1529
1530         err = security_task_movememory(task);
1531         if (err)
1532                 goto out;
1533
1534         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1535         mm = get_task_mm(task);
1536         put_task_struct(task);
1537
1538         if (!mm)
1539                 return -EINVAL;
1540
1541         if (nodes)
1542                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1543                                     nodes, status, flags);
1544         else
1545                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1546
1547         mmput(mm);
1548         return err;
1549
1550 out:
1551         put_task_struct(task);
1552         return err;
1553 }
1554
1555 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1556 /*
1557  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1558  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1559  */
1560 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1561                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1562 {
1563         int z;
1564         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1565                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1566
1567                 if (!populated_zone(zone))
1568                         continue;
1569
1570                 if (!zone_reclaimable(zone))
1571                         continue;
1572
1573                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1574                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1575                                        high_wmark_pages(zone) +
1576                                        nr_migrate_pages,
1577                                        0, 0))
1578                         continue;
1579                 return true;
1580         }
1581         return false;
1582 }
1583
1584 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1585                                            unsigned long data,
1586                                            int **result)
1587 {
1588         int nid = (int) data;
1589         struct page *newpage;
1590
1591         newpage = __alloc_pages_node(nid,
1592                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
1593                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
1594                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
1595                                          ~__GFP_RECLAIM, 0);
1596
1597         return newpage;
1598 }
1599
1600 /*
1601  * page migration rate limiting control.
1602  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1603  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1604  */
1605 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1606 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1607
1608 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1609 static bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat,
1610                                         unsigned long nr_pages)
1611 {
1612         /*
1613          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1614          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1615          * all the time is being spent migrating!
1616          */
1617         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1618                 spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1619                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1620                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1621                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1622                 spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1623         }
1624         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages) {
1625                 trace_mm_numa_migrate_ratelimit(current, pgdat->node_id,
1626                                                                 nr_pages);
1627                 return true;
1628         }
1629
1630         /*
1631          * This is an unlocked non-atomic update so errors are possible.
1632          * The consequences are failing to migrate when we potentiall should
1633          * have which is not severe enough to warrant locking. If it is ever
1634          * a problem, it can be converted to a per-cpu counter.
1635          */
1636         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1637         return false;
1638 }
1639
1640 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1641 {
1642         int page_lru;
1643
1644         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
1645
1646         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1647         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1648                 return 0;
1649
1650         if (isolate_lru_page(page))
1651                 return 0;
1652
1653         /*
1654          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1655          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1656          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1657          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1658          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1659          */
1660         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1661                 putback_lru_page(page);
1662                 return 0;
1663         }
1664
1665         page_lru = page_is_file_cache(page);
1666         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1667                                 hpage_nr_pages(page));
1668
1669         /*
1670          * Isolating the page has taken another reference, so the
1671          * caller's reference can be safely dropped without the page
1672          * disappearing underneath us during migration.
1673          */
1674         put_page(page);
1675         return 1;
1676 }
1677
1678 bool pmd_trans_migrating(pmd_t pmd)
1679 {
1680         struct page *page = pmd_page(pmd);
1681         return PageLocked(page);
1682 }
1683
1684 /*
1685  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1686  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1687  * the page that will be dropped by this function before returning.
1688  */
1689 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1690                            int node)
1691 {
1692         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1693         int isolated;
1694         int nr_remaining;
1695         LIST_HEAD(migratepages);
1696
1697         /*
1698          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
1699          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
1700          */
1701         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_cache(page) &&
1702             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
1703                 goto out;
1704
1705         /*
1706          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1707          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1708          * all the time is being spent migrating!
1709          */
1710         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1711                 goto out;
1712
1713         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1714         if (!isolated)
1715                 goto out;
1716
1717         list_add(&page->lru, &migratepages);
1718         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
1719                                      NULL, node, MIGRATE_ASYNC,
1720                                      MR_NUMA_MISPLACED);
1721         if (nr_remaining) {
1722                 if (!list_empty(&migratepages)) {
1723                         list_del(&page->lru);
1724                         dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1725                                         page_is_file_cache(page));
1726                         putback_lru_page(page);
1727                 }
1728                 isolated = 0;
1729         } else
1730                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1731         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1732         return isolated;
1733
1734 out:
1735         put_page(page);
1736         return 0;
1737 }
1738 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1739
1740 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1741 /*
1742  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1743  * before returning.
1744  */
1745 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1746                                 struct vm_area_struct *vma,
1747                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1748                                 unsigned long address,
1749                                 struct page *page, int node)
1750 {
1751         spinlock_t *ptl;
1752         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1753         int isolated = 0;
1754         struct page *new_page = NULL;
1755         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1756         unsigned long mmun_start = address & HPAGE_PMD_MASK;
1757         unsigned long mmun_end = mmun_start + HPAGE_PMD_SIZE;
1758         pmd_t orig_entry;
1759
1760         /*
1761          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1762          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1763          * all the time is being spent migrating!
1764          */
1765         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1766                 goto out_dropref;
1767
1768         new_page = alloc_pages_node(node,
1769                 (GFP_TRANSHUGE | __GFP_THISNODE) & ~__GFP_RECLAIM,
1770                 HPAGE_PMD_ORDER);
1771         if (!new_page)
1772                 goto out_fail;
1773         prep_transhuge_page(new_page);
1774
1775         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1776         if (!isolated) {
1777                 put_page(new_page);
1778                 goto out_fail;
1779         }
1780
1781         if (mm_tlb_flush_pending(mm))
1782                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1783
1784         /* Prepare a page as a migration target */
1785         __SetPageLocked(new_page);
1786         SetPageSwapBacked(new_page);
1787
1788         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1789         new_page->mapping = page->mapping;
1790         new_page->index = page->index;
1791         migrate_page_copy(new_page, page);
1792         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1793
1794         /* Recheck the target PMD */
1795         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1796         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1797         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry) || page_count(page) != 2)) {
1798 fail_putback:
1799                 spin_unlock(ptl);
1800                 mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1801
1802                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1803                 if (TestClearPageActive(new_page))
1804                         SetPageActive(page);
1805                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1806                         SetPageUnevictable(page);
1807
1808                 unlock_page(new_page);
1809                 put_page(new_page);             /* Free it */
1810
1811                 /* Retake the callers reference and putback on LRU */
1812                 get_page(page);
1813                 putback_lru_page(page);
1814                 mod_zone_page_state(page_zone(page),
1815                          NR_ISOLATED_ANON + page_lru, -HPAGE_PMD_NR);
1816
1817                 goto out_unlock;
1818         }
1819
1820         orig_entry = *pmd;
1821         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1822         entry = pmd_mkhuge(entry);
1823         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1824
1825         /*
1826          * Clear the old entry under pagetable lock and establish the new PTE.
1827          * Any parallel GUP will either observe the old page blocking on the
1828          * page lock, block on the page table lock or observe the new page.
1829          * The SetPageUptodate on the new page and page_add_new_anon_rmap
1830          * guarantee the copy is visible before the pagetable update.
1831          */
1832         flush_cache_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1833         page_add_anon_rmap(new_page, vma, mmun_start, true);
1834         pmdp_huge_clear_flush_notify(vma, mmun_start, pmd);
1835         set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1836         flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1837         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1838
1839         if (page_count(page) != 2) {
1840                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, orig_entry);
1841                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1842                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, mmun_start, mmun_end);
1843                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1844                 page_remove_rmap(new_page, true);
1845                 goto fail_putback;
1846         }
1847
1848         mlock_migrate_page(new_page, page);
1849         mem_cgroup_migrate(page, new_page);
1850         page_remove_rmap(page, true);
1851         set_page_owner_migrate_reason(new_page, MR_NUMA_MISPLACED);
1852
1853         spin_unlock(ptl);
1854         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1855
1856         /* Take an "isolate" reference and put new page on the LRU. */
1857         get_page(new_page);
1858         putback_lru_page(new_page);
1859
1860         unlock_page(new_page);
1861         unlock_page(page);
1862         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1863         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1864
1865         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1866         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1867
1868         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1869                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1870                         -HPAGE_PMD_NR);
1871         return isolated;
1872
1873 out_fail:
1874         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1875 out_dropref:
1876         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1877         if (pmd_same(*pmd, entry)) {
1878                 entry = pmd_modify(entry, vma->vm_page_prot);
1879                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1880                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1881         }
1882         spin_unlock(ptl);
1883
1884 out_unlock:
1885         unlock_page(page);
1886         put_page(page);
1887         return 0;
1888 }
1889 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1890
1891 #endif /* CONFIG_NUMA */