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 && !PageTransCompound(new))
 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 void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new, bool locked)
 191 {
 192         struct rmap_walk_control rwc = {
 193                 .rmap_one = remove_migration_pte,
 194                 .arg = old,
 195         };
 196
 197         if (locked)
 198                 rmap_walk_locked(new, &rwc);
 199         else
 200                 rmap_walk(new, &rwc);
 201 }
 202
 203 /*
 204  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 205  * get to the page and wait until migration is finished.
 206  * When we return from this function the fault will be retried.
 207  */
 208 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
 209                                 spinlock_t *ptl)
 210 {
 211         pte_t pte;
 212         swp_entry_t entry;
 213         struct page *page;
 214
 215         spin_lock(ptl);
 216         pte = *ptep;
 217         if (!is_swap_pte(pte))
 218                 goto out;
 219
 220         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 221         if (!is_migration_entry(entry))
 222                 goto out;
 223
 224         page = migration_entry_to_page(entry);
 225
 226         /*
 227          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 228          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 229          * against a page without get_page().
 230          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 231          * will occur again.
 232          */
 233         if (!get_page_unless_zero(page))
 234                 goto out;
 235         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 236         wait_on_page_locked(page);
 237         put_page(page);
 238         return;
 239 out:
 240         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 241 }
 242
 243 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 244                                 unsigned long address)
 245 {
 246         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 247         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
 248         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
 249 }
 250
 251 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
 252                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
 253 {
 254         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
 255         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
 256 }
 257
 258 #ifdef CONFIG_BLOCK
 259 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 260 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 261                                                         enum migrate_mode mode)
 262 {
 263         struct buffer_head *bh = head;
 264
 265         /* Simple case, sync compaction */
 266         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 267                 do {
 268                         get_bh(bh);
 269                         lock_buffer(bh);
 270                         bh = bh->b_this_page;
 271
 272                 } while (bh != head);
 273
 274                 return true;
 275         }
 276
 277         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 278         do {
 279                 get_bh(bh);
 280                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 281                         /*
 282                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 283                          * async migration. Release the taken locks
 284                          */
 285                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 286                         put_bh(failed_bh);
 287                         bh = head;
 288                         while (bh != failed_bh) {
 289                                 unlock_buffer(bh);
 290                                 put_bh(bh);
 291                                 bh = bh->b_this_page;
 292                         }
 293                         return false;
 294                 }
 295
 296                 bh = bh->b_this_page;
 297         } while (bh != head);
 298         return true;
 299 }
 300 #else
 301 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 302                                                         enum migrate_mode mode)
 303 {
 304         return true;
 305 }
 306 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 307
 308 /*
 309  * Replace the page in the mapping.
 310  *
 311  * The number of remaining references must be:
 312  * 1 for anonymous pages without a mapping
 313  * 2 for pages with a mapping
 314  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 315  */
 316 int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 317                 struct page *newpage, struct page *page,
 318                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode,
 319                 int extra_count)
 320 {
 321         struct zone *oldzone, *newzone;
 322         int dirty;
 323         int expected_count = 1 + extra_count;
 324         void **pslot;
 325
 326         if (!mapping) {
 327                 /* Anonymous page without mapping */
 328                 if (page_count(page) != expected_count)
 329                         return -EAGAIN;
 330
 331                 /* No turning back from here */
 332                 newpage->index = page->index;
 333                 newpage->mapping = page->mapping;
 334                 if (PageSwapBacked(page))
 335                         SetPageSwapBacked(newpage);
 336
 337                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 338         }
 339
 340         oldzone = page_zone(page);
 341         newzone = page_zone(newpage);
 342
 343         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 344
 345         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 346                                         page_index(page));
 347
 348         expected_count += 1 + page_has_private(page);
 349         if (page_count(page) != expected_count ||
 350                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 351                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 352                 return -EAGAIN;
 353         }
 354
 355         if (!page_ref_freeze(page, expected_count)) {
 356                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 357                 return -EAGAIN;
 358         }
 359
 360         /*
 361          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 362          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 363          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 364          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 365          * block waiting on other references to be dropped.
 366          */
 367         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 368                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 369                 page_ref_unfreeze(page, expected_count);
 370                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 371                 return -EAGAIN;
 372         }
 373
 374         /*
 375          * Now we know that no one else is looking at the page:
 376          * no turning back from here.
 377          */
 378         newpage->index = page->index;
 379         newpage->mapping = page->mapping;
 380         if (PageSwapBacked(page))
 381                 SetPageSwapBacked(newpage);
 382
 383         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 384         if (PageSwapCache(page)) {
 385                 SetPageSwapCache(newpage);
 386                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 387         }
 388
 389         /* Move dirty while page refs frozen and newpage not yet exposed */
 390         dirty = PageDirty(page);
 391         if (dirty) {
 392                 ClearPageDirty(page);
 393                 SetPageDirty(newpage);
 394         }
 395
 396         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 397
 398         /*
 399          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 400          * to one less reference.
 401          * We know this isn't the last reference.
 402          */
 403         page_ref_unfreeze(page, expected_count - 1);
 404
 405         spin_unlock(&mapping->tree_lock);
 406         /* Leave irq disabled to prevent preemption while updating stats */
 407
 408         /*
 409          * If moved to a different zone then also account
 410          * the page for that zone. Other VM counters will be
 411          * taken care of when we establish references to the
 412          * new page and drop references to the old page.
 413          *
 414          * Note that anonymous pages are accounted for
 415          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 416          * are mapped to swap space.
 417          */
 418         if (newzone != oldzone) {
 419                 __dec_zone_state(oldzone, NR_FILE_PAGES);
 420                 __inc_zone_state(newzone, NR_FILE_PAGES);
 421                 if (PageSwapBacked(page) && !PageSwapCache(page)) {
 422                         __dec_zone_state(oldzone, NR_SHMEM);
 423                         __inc_zone_state(newzone, NR_SHMEM);
 424                 }
 425                 if (dirty && mapping_cap_account_dirty(mapping)) {
 426                         __dec_zone_state(oldzone, NR_FILE_DIRTY);
 427                         __inc_zone_state(newzone, NR_FILE_DIRTY);
 428                 }
 429         }
 430         local_irq_enable();
 431
 432         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 433 }
 434
 435 /*
 436  * The expected number of remaining references is the same as that
 437  * of migrate_page_move_mapping().
 438  */
 439 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 440                                    struct page *newpage, struct page *page)
 441 {
 442         int expected_count;
 443         void **pslot;
 444
 445         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 446
 447         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 448                                         page_index(page));
 449
 450         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 451         if (page_count(page) != expected_count ||
 452                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 453                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 454                 return -EAGAIN;
 455         }
 456
 457         if (!page_ref_freeze(page, expected_count)) {
 458                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 459                 return -EAGAIN;
 460         }
 461
 462         newpage->index = page->index;
 463         newpage->mapping = page->mapping;
 464
 465         get_page(newpage);
 466
 467         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 468
 469         page_ref_unfreeze(page, expected_count - 1);
 470
 471         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 472
 473         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 474 }
 475
 476 /*
 477  * Gigantic pages are so large that we do not guarantee that page++ pointer
 478  * arithmetic will work across the entire page.  We need something more
 479  * specialized.
 480  */
 481 static void __copy_gigantic_page(struct page *dst, struct page *src,
 482                                 int nr_pages)
 483 {
 484         int i;
 485         struct page *dst_base = dst;
 486         struct page *src_base = src;
 487
 488         for (i = 0; i < nr_pages; ) {
 489                 cond_resched();
 490                 copy_highpage(dst, src);
 491
 492                 i++;
 493                 dst = mem_map_next(dst, dst_base, i);
 494                 src = mem_map_next(src, src_base, i);
 495         }
 496 }
 497
 498 static void copy_huge_page(struct page *dst, struct page *src)
 499 {
 500         int i;
 501         int nr_pages;
 502
 503         if (PageHuge(src)) {
 504                 /* hugetlbfs page */
 505                 struct hstate *h = page_hstate(src);
 506                 nr_pages = pages_per_huge_page(h);
 507
 508                 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
 509                         __copy_gigantic_page(dst, src, nr_pages);
 510                         return;
 511                 }
 512         } else {
 513                 /* thp page */
 514                 BUG_ON(!PageTransHuge(src));
 515                 nr_pages = hpage_nr_pages(src);
 516         }
 517
 518         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 519                 cond_resched();
 520                 copy_highpage(dst + i, src + i);
 521         }
 522 }
 523
 524 /*
 525  * Copy the page to its new location
 526  */
 527 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 528 {
 529         int cpupid;
 530
 531         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
 532                 copy_huge_page(newpage, page);
 533         else
 534                 copy_highpage(newpage, page);
 535
 536         if (PageError(page))
 537                 SetPageError(newpage);
 538         if (PageReferenced(page))
 539                 SetPageReferenced(newpage);
 540         if (PageUptodate(page))
 541                 SetPageUptodate(newpage);
 542         if (TestClearPageActive(page)) {
 543                 VM_BUG_ON_PAGE(PageUnevictable(page), page);
 544                 SetPageActive(newpage);
 545         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 546                 SetPageUnevictable(newpage);
 547         if (PageChecked(page))
 548                 SetPageChecked(newpage);
 549         if (PageMappedToDisk(page))
 550                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 551
 552         /* Move dirty on pages not done by migrate_page_move_mapping() */
 553         if (PageDirty(page))
 554                 SetPageDirty(newpage);
 555
 556         if (page_is_young(page))
 557                 set_page_young(newpage);
 558         if (page_is_idle(page))
 559                 set_page_idle(newpage);
 560
 561         /*
 562          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
 563          * future migrations of this same page.
 564          */
 565         cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, -1);
 566         page_cpupid_xchg_last(newpage, cpupid);
 567
 568         ksm_migrate_page(newpage, page);
 569         /*
 570          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
 571          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
 572          */
 573         if (PageSwapCache(page))
 574                 ClearPageSwapCache(page);
 575         ClearPagePrivate(page);
 576         set_page_private(page, 0);
 577
 578         /*
 579          * If any waiters have accumulated on the new page then
 580          * wake them up.
 581          */
 582         if (PageWriteback(newpage))
 583                 end_page_writeback(newpage);
 584
 585         copy_page_owner(page, newpage);
 586
 587         mem_cgroup_migrate(page, newpage);
 588 }
 589
 590 /************************************************************
 591  *                    Migration functions
 592  ***********************************************************/
 593
 594 /*
 595  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 596  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 597  *
 598  * Pages are locked upon entry and exit.
 599  */
 600 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 601                 struct page *newpage, struct page *page,
 602                 enum migrate_mode mode)
 603 {
 604         int rc;
 605
 606         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 607
 608         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode, 0);
 609
 610         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 611                 return rc;
 612
 613         migrate_page_copy(newpage, page);
 614         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 615 }
 616 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 617
 618 #ifdef CONFIG_BLOCK
 619 /*
 620  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 621  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 622  * exist.
 623  */
 624 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 625                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 626 {
 627         struct buffer_head *bh, *head;
 628         int rc;
 629
 630         if (!page_has_buffers(page))
 631                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 632
 633         head = page_buffers(page);
 634
 635         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode, 0);
 636
 637         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 638                 return rc;
 639
 640         /*
 641          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 642          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 643          * need to be locked now
 644          */
 645         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 646                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 647
 648         ClearPagePrivate(page);
 649         set_page_private(newpage, page_private(page));
 650         set_page_private(page, 0);
 651         put_page(page);
 652         get_page(newpage);
 653
 654         bh = head;
 655         do {
 656                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 657                 bh = bh->b_this_page;
 658
 659         } while (bh != head);
 660
 661         SetPagePrivate(newpage);
 662
 663         migrate_page_copy(newpage, page);
 664
 665         bh = head;
 666         do {
 667                 unlock_buffer(bh);
 668                 put_bh(bh);
 669                 bh = bh->b_this_page;
 670
 671         } while (bh != head);
 672
 673         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 674 }
 675 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 676 #endif
 677
 678 /*
 679  * Writeback a page to clean the dirty state
 680  */
 681 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 682 {
 683         struct writeback_control wbc = {
 684                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 685                 .nr_to_write = 1,
 686                 .range_start = 0,
 687                 .range_end = LLONG_MAX,
 688                 .for_reclaim = 1
 689         };
 690         int rc;
 691
 692         if (!mapping->a_ops->writepage)
 693                 /* No write method for the address space */
 694                 return -EINVAL;
 695
 696         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 697                 /* Someone else already triggered a write */
 698                 return -EAGAIN;
 699
 700         /*
 701          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 702          * the page on some queue. So the page must be clean for
 703          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 704          * page state is no longer what we checked for earlier.
 705          * At this point we know that the migration attempt cannot
 706          * be successful.
 707          */
 708         remove_migration_ptes(page, page, false);
 709
 710         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 711
 712         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 713                 /* unlocked. Relock */
 714                 lock_page(page);
 715
 716         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 717 }
 718
 719 /*
 720  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 721  */
 722 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 723         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 724 {
 725         if (PageDirty(page)) {
 726                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 727                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 728                         return -EBUSY;
 729                 return writeout(mapping, page);
 730         }
 731
 732         /*
 733          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 734          * We must have no buffers or drop them.
 735          */
 736         if (page_has_private(page) &&
 737             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 738                 return -EAGAIN;
 739
 740         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 741 }
 742
 743 /*
 744  * Move a page to a newly allocated page
 745  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 746  *
 747  * The new page will have replaced the old page if this function
 748  * is successful.
 749  *
 750  * Return value:
 751  *   < 0 - error code
 752  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
 753  */
 754 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 755                                 enum migrate_mode mode)
 756 {
 757         struct address_space *mapping;
 758         int rc;
 759
 760         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
 761         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
 762
 763         mapping = page_mapping(page);
 764         if (!mapping)
 765                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 766         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 767                 /*
 768                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 769                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 770                  * space which also has its own migratepage callback. This
 771                  * is the most common path for page migration.
 772                  */
 773                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage, page, mode);
 774         else
 775                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 776
 777         /*
 778          * When successful, old pagecache page->mapping must be cleared before
 779          * page is freed; but stats require that PageAnon be left as PageAnon.
 780          */
 781         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 782                 if (!PageAnon(page))
 783                         page->mapping = NULL;
 784         }
 785         return rc;
 786 }
 787
 788 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 789                                 int force, enum migrate_mode mode)
 790 {
 791         int rc = -EAGAIN;
 792         int page_was_mapped = 0;
 793         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 794
 795         if (!trylock_page(page)) {
 796                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 797                         goto out;
 798
 799                 /*
 800                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 801                  * For example, during page readahead pages are added locked
 802                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 803                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 804                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 805                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 806                  * second or third page, the process can end up locking
 807                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 808                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 809                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 810                  * altogether.
 811                  */
 812                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 813                         goto out;
 814
 815                 lock_page(page);
 816         }
 817
 818         if (PageWriteback(page)) {
 819                 /*
 820                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
 821                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 822                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 823                  * the overhead of stalling is too much
 824                  */
 825                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 826                         rc = -EBUSY;
 827                         goto out_unlock;
 828                 }
 829                 if (!force)
 830                         goto out_unlock;
 831                 wait_on_page_writeback(page);
 832         }
 833
 834         /*
 835          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 836          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 837          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 838          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 839          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 840          * just care Anon page here.
 841          *
 842          * Only page_get_anon_vma() understands the subtleties of
 843          * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 844          * But if we cannot get anon_vma, then we won't need it anyway,
 845          * because that implies that the anon page is no longer mapped
 846          * (and cannot be remapped so long as we hold the page lock).
 847          */
 848         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page))
 849                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 850
 851         /*
 852          * Block others from accessing the new page when we get around to
 853          * establishing additional references. We are usually the only one
 854          * holding a reference to newpage at this point. We used to have a BUG
 855          * here if trylock_page(newpage) fails, but would like to allow for
 856          * cases where there might be a race with the previous use of newpage.
 857          * This is much like races on refcount of oldpage: just don't BUG().
 858          */
 859         if (unlikely(!trylock_page(newpage)))
 860                 goto out_unlock;
 861
 862         if (unlikely(isolated_balloon_page(page))) {
 863                 /*
 864                  * A ballooned page does not need any special attention from
 865                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
 866                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
 867                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
 868                  * the page migration right away (proteced by page lock).
 869                  */
 870                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
 871                 goto out_unlock_both;
 872         }
 873
 874         /*
 875          * Corner case handling:
 876          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 877          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 878          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 879          * trigger a BUG.  So handle it here.
 880          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 881          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 882          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 883          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 884          * free the metadata, so the page can be freed.
 885          */
 886         if (!page->mapping) {
 887                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
 888                 if (page_has_private(page)) {
 889                         try_to_free_buffers(page);
 890                         goto out_unlock_both;
 891                 }
 892         } else if (page_mapped(page)) {
 893                 /* Establish migration ptes */
 894                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page) && !PageKsm(page) && !anon_vma,
 895                                 page);
 896                 try_to_unmap(page,
 897                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 898                 page_was_mapped = 1;
 899         }
 900
 901         if (!page_mapped(page))
 902                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
 903
 904         if (page_was_mapped)
 905                 remove_migration_ptes(page,
 906                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? newpage : page, false);
 907
 908 out_unlock_both:
 909         unlock_page(newpage);
 910 out_unlock:
 911         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 912         if (anon_vma)
 913                 put_anon_vma(anon_vma);
 914         unlock_page(page);
 915 out:
 916         return rc;
 917 }
 918
 919 /*
 920  * gcc 4.7 and 4.8 on arm get an ICEs when inlining unmap_and_move().  Work
 921  * around it.
 922  */
 923 #if (GCC_VERSION >= 40700 && GCC_VERSION < 40900) && defined(CONFIG_ARM)
 924 #define ICE_noinline noinline
 925 #else
 926 #define ICE_noinline
 927 #endif
 928
 929 /*
 930  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 931  * to the newly allocated page in newpage.
 932  */
 933 static ICE_noinline int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
 934                                    free_page_t put_new_page,
 935                                    unsigned long private, struct page *page,
 936                                    int force, enum migrate_mode mode,
 937                                    enum migrate_reason reason)
 938 {
 939         int rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 940         int *result = NULL;
 941         struct page *newpage;
 942
 943         newpage = get_new_page(page, private, &result);
 944         if (!newpage)
 945                 return -ENOMEM;
 946
 947         if (page_count(page) == 1) {
 948                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 949                 goto out;
 950         }
 951
 952         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
 953                 lock_page(page);
 954                 rc = split_huge_page(page);
 955                 unlock_page(page);
 956                 if (rc)
 957                         goto out;
 958         }
 959
 960         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
 961         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 962                 put_new_page = NULL;
 963                 set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
 964         }
 965
 966 out:
 967         if (rc != -EAGAIN) {
 968                 /*
 969                  * A page that has been migrated has all references
 970                  * removed and will be freed. A page that has not been
 971                  * migrated will have kepts its references and be
 972                  * restored.
 973                  */
 974                 list_del(&page->lru);
 975                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 976                                 page_is_file_cache(page));
 977                 /* Soft-offlined page shouldn't go through lru cache list */
 978                 if (reason == MR_MEMORY_FAILURE && rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 979                         /*
 980                          * With this release, we free successfully migrated
 981                          * page and set PG_HWPoison on just freed page
 982                          * intentionally. Although it's rather weird, it's how
 983                          * HWPoison flag works at the moment.
 984                          */
 985                         put_page(page);
 986                         if (!test_set_page_hwpoison(page))
 987                                 num_poisoned_pages_inc();
 988                 } else
 989                         putback_lru_page(page);
 990         }
 991
 992         /*
 993          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
 994          * it.  Otherwise, putback_lru_page() will drop the reference grabbed
 995          * during isolation.
 996          */
 997         if (put_new_page)
 998                 put_new_page(newpage, private);
 999         else if (unlikely(__is_movable_balloon_page(newpage))) {
1000                 /* drop our reference, page already in the balloon */
1001                 put_page(newpage);
1002         } else
1003                 putback_lru_page(newpage);
1004
1005         if (result) {
1006                 if (rc)
1007                         *result = rc;
1008                 else
1009                         *result = page_to_nid(newpage);
1010         }
1011         return rc;
1012 }
1013
1014 /*
1015  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1016  *
1017  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1018  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1019  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1020  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1021  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1022  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1023  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1024  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1025  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1026  * hugepage migration fails without data corruption.
1027  *
1028  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1029  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1030  * will wait in the page fault for migration to complete.
1031  */
1032 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1033                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1034                                 struct page *hpage, int force,
1035                                 enum migrate_mode mode, int reason)
1036 {
1037         int rc = -EAGAIN;
1038         int *result = NULL;
1039         int page_was_mapped = 0;
1040         struct page *new_hpage;
1041         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1042
1043         /*
1044          * Movability of hugepages depends on architectures and hugepage size.
1045          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1046          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1047          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1048          * kicking migration.
1049          */
1050         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1051                 putback_active_hugepage(hpage);
1052                 return -ENOSYS;
1053         }
1054
1055         new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
1056         if (!new_hpage)
1057                 return -ENOMEM;
1058
1059         if (!trylock_page(hpage)) {
1060                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
1061                         goto out;
1062                 lock_page(hpage);
1063         }
1064
1065         if (PageAnon(hpage))
1066                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1067
1068         if (unlikely(!trylock_page(new_hpage)))
1069                 goto put_anon;
1070
1071         if (page_mapped(hpage)) {
1072                 try_to_unmap(hpage,
1073                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
1074                 page_was_mapped = 1;
1075         }
1076
1077         if (!page_mapped(hpage))
1078                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, mode);
1079
1080         if (page_was_mapped)
1081                 remove_migration_ptes(hpage,
1082                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? new_hpage : hpage, false);
1083
1084         unlock_page(new_hpage);
1085
1086 put_anon:
1087         if (anon_vma)
1088                 put_anon_vma(anon_vma);
1089
1090         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1091                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
1092                 put_new_page = NULL;
1093                 set_page_owner_migrate_reason(new_hpage, reason);
1094         }
1095
1096         unlock_page(hpage);
1097 out:
1098         if (rc != -EAGAIN)
1099                 putback_active_hugepage(hpage);
1100
1101         /*
1102          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1103          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1104          * isolation.
1105          */
1106         if (put_new_page)
1107                 put_new_page(new_hpage, private);
1108         else
1109                 putback_active_hugepage(new_hpage);
1110
1111         if (result) {
1112                 if (rc)
1113                         *result = rc;
1114                 else
1115                         *result = page_to_nid(new_hpage);
1116         }
1117         return rc;
1118 }
1119
1120 /*
1121  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1122  *                 supplied as the target for the page migration
1123  *
1124  * @from:               The list of pages to be migrated.
1125  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1126  *                      as the target of the page migration.
1127  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1128  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1129  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1130  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1131  *                      page migration, if any.
1132  * @reason:             The reason for page migration.
1133  *
1134  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1135  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1136  * The caller should call putback_movable_pages() to return pages to the LRU
1137  * or free list only if ret != 0.
1138  *
1139  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1140  */
1141 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1142                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1143                 enum migrate_mode mode, int reason)
1144 {
1145         int retry = 1;
1146         int nr_failed = 0;
1147         int nr_succeeded = 0;
1148         int pass = 0;
1149         struct page *page;
1150         struct page *page2;
1151         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1152         int rc;
1153
1154         if (!swapwrite)
1155                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1156
1157         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1158                 retry = 0;
1159
1160                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1161                         cond_resched();
1162
1163                         if (PageHuge(page))
1164                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1165                                                 put_new_page, private, page,
1166                                                 pass > 2, mode, reason);
1167                         else
1168                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1169                                                 private, page, pass > 2, mode,
1170                                                 reason);
1171
1172                         switch(rc) {
1173                         case -ENOMEM:
1174                                 goto out;
1175                         case -EAGAIN:
1176                                 retry++;
1177                                 break;
1178                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1179                                 nr_succeeded++;
1180                                 break;
1181                         default:
1182                                 /*
1183                                  * Permanent failure (-EBUSY, -ENOSYS, etc.):
1184                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1185                                  * removed from migration page list and not
1186                                  * retried in the next outer loop.
1187                                  */
1188                                 nr_failed++;
1189                                 break;
1190                         }
1191                 }
1192         }
1193         nr_failed += retry;
1194         rc = nr_failed;
1195 out:
1196         if (nr_succeeded)
1197                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1198         if (nr_failed)
1199                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1200         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1201
1202         if (!swapwrite)
1203                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1204
1205         return rc;
1206 }
1207
1208 #ifdef CONFIG_NUMA
1209 /*
1210  * Move a list of individual pages
1211  */
1212 struct page_to_node {
1213         unsigned long addr;
1214         struct page *page;
1215         int node;
1216         int status;
1217 };
1218
1219 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1220                 int **result)
1221 {
1222         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1223
1224         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1225                 pm++;
1226
1227         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1228                 return NULL;
1229
1230         *result = &pm->status;
1231
1232         if (PageHuge(p))
1233                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(p)),
1234                                         pm->node);
1235         else
1236                 return __alloc_pages_node(pm->node,
1237                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE, 0);
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1242  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1243  * and the node number must contain a valid target node.
1244  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1245  */
1246 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1247                                       struct page_to_node *pm,
1248                                       int migrate_all)
1249 {
1250         int err;
1251         struct page_to_node *pp;
1252         LIST_HEAD(pagelist);
1253
1254         down_read(&mm->mmap_sem);
1255
1256         /*
1257          * Build a list of pages to migrate
1258          */
1259         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1260                 struct vm_area_struct *vma;
1261                 struct page *page;
1262
1263                 err = -EFAULT;
1264                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1265                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1266                         goto set_status;
1267
1268                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1269                 page = follow_page(vma, pp->addr,
1270                                 FOLL_GET | FOLL_SPLIT | FOLL_DUMP);
1271
1272                 err = PTR_ERR(page);
1273                 if (IS_ERR(page))
1274                         goto set_status;
1275
1276                 err = -ENOENT;
1277                 if (!page)
1278                         goto set_status;
1279
1280                 pp->page = page;
1281                 err = page_to_nid(page);
1282
1283                 if (err == pp->node)
1284                         /*
1285                          * Node already in the right place
1286                          */
1287                         goto put_and_set;
1288
1289                 err = -EACCES;
1290                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1291                                 !migrate_all)
1292                         goto put_and_set;
1293
1294                 if (PageHuge(page)) {
1295                         if (PageHead(page))
1296                                 isolate_huge_page(page, &pagelist);
1297                         goto put_and_set;
1298                 }
1299
1300                 err = isolate_lru_page(page);
1301                 if (!err) {
1302                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1303                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1304                                             page_is_file_cache(page));
1305                 }
1306 put_and_set:
1307                 /*
1308                  * Either remove the duplicate refcount from
1309                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1310                  * not isolated.
1311                  */
1312                 put_page(page);
1313 set_status:
1314                 pp->status = err;
1315         }
1316
1317         err = 0;
1318         if (!list_empty(&pagelist)) {
1319                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node, NULL,
1320                                 (unsigned long)pm, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1321                 if (err)
1322                         putback_movable_pages(&pagelist);
1323         }
1324
1325         up_read(&mm->mmap_sem);
1326         return err;
1327 }
1328
1329 /*
1330  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1331  * the corresponding array of status.
1332  */
1333 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1334                          unsigned long nr_pages,
1335                          const void __user * __user *pages,
1336                          const int __user *nodes,
1337                          int __user *status, int flags)
1338 {
1339         struct page_to_node *pm;
1340         unsigned long chunk_nr_pages;
1341         unsigned long chunk_start;
1342         int err;
1343
1344         err = -ENOMEM;
1345         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1346         if (!pm)
1347                 goto out;
1348
1349         migrate_prep();
1350
1351         /*
1352          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1353          * but keep the last one as a marker
1354          */
1355         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1356
1357         for (chunk_start = 0;
1358              chunk_start < nr_pages;
1359              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1360                 int j;
1361
1362                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1363                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1364
1365                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1366                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1367                         const void __user *p;
1368                         int node;
1369
1370                         err = -EFAULT;
1371                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1372                                 goto out_pm;
1373                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1374
1375                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1376                                 goto out_pm;
1377
1378                         err = -ENODEV;
1379                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1380                                 goto out_pm;
1381
1382                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1383                                 goto out_pm;
1384
1385                         err = -EACCES;
1386                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1387                                 goto out_pm;
1388
1389                         pm[j].node = node;
1390                 }
1391
1392                 /* End marker for this chunk */
1393                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1394
1395                 /* Migrate this chunk */
1396                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1397                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1398                 if (err < 0)
1399                         goto out_pm;
1400
1401                 /* Return status information */
1402                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1403                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1404                                 err = -EFAULT;
1405                                 goto out_pm;
1406                         }
1407         }
1408         err = 0;
1409
1410 out_pm:
1411         free_page((unsigned long)pm);
1412 out:
1413         return err;
1414 }
1415
1416 /*
1417  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1418  */
1419 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1420                                 const void __user **pages, int *status)
1421 {
1422         unsigned long i;
1423
1424         down_read(&mm->mmap_sem);
1425
1426         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1427                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1428                 struct vm_area_struct *vma;
1429                 struct page *page;
1430                 int err = -EFAULT;
1431
1432                 vma = find_vma(mm, addr);
1433                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1434                         goto set_status;
1435
1436                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1437                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_DUMP);
1438
1439                 err = PTR_ERR(page);
1440                 if (IS_ERR(page))
1441                         goto set_status;
1442
1443                 err = page ? page_to_nid(page) : -ENOENT;
1444 set_status:
1445                 *status = err;
1446
1447                 pages++;
1448                 status++;
1449         }
1450
1451         up_read(&mm->mmap_sem);
1452 }
1453
1454 /*
1455  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1456  * a user array of status.
1457  */
1458 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1459                          const void __user * __user *pages,
1460                          int __user *status)
1461 {
1462 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1463         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1464         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1465
1466         while (nr_pages) {
1467                 unsigned long chunk_nr;
1468
1469                 chunk_nr = nr_pages;
1470                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1471                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1472
1473                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1474                         break;
1475
1476                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1477
1478                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1479                         break;
1480
1481                 pages += chunk_nr;
1482                 status += chunk_nr;
1483                 nr_pages -= chunk_nr;
1484         }
1485         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1486 }
1487
1488 /*
1489  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1490  * process.
1491  */
1492 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1493                 const void __user * __user *, pages,
1494                 const int __user *, nodes,
1495                 int __user *, status, int, flags)
1496 {
1497         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1498         struct task_struct *task;
1499         struct mm_struct *mm;
1500         int err;
1501         nodemask_t task_nodes;
1502
1503         /* Check flags */
1504         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1505                 return -EINVAL;
1506
1507         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1508                 return -EPERM;
1509
1510         /* Find the mm_struct */
1511         rcu_read_lock();
1512         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1513         if (!task) {
1514                 rcu_read_unlock();
1515                 return -ESRCH;
1516         }
1517         get_task_struct(task);
1518
1519         /*
1520          * Check if this process has the right to modify the specified
1521          * process. The right exists if the process has administrative
1522          * capabilities, superuser privileges or the same
1523          * userid as the target process.
1524          */
1525         tcred = __task_cred(task);
1526         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1527             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1528             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1529                 rcu_read_unlock();
1530                 err = -EPERM;
1531                 goto out;
1532         }
1533         rcu_read_unlock();
1534
1535         err = security_task_movememory(task);
1536         if (err)
1537                 goto out;
1538
1539         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1540         mm = get_task_mm(task);
1541         put_task_struct(task);
1542
1543         if (!mm)
1544                 return -EINVAL;
1545
1546         if (nodes)
1547                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1548                                     nodes, status, flags);
1549         else
1550                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1551
1552         mmput(mm);
1553         return err;
1554
1555 out:
1556         put_task_struct(task);
1557         return err;
1558 }
1559
1560 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1561 /*
1562  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1563  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1564  */
1565 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1566                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1567 {
1568         int z;
1569         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1570                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1571
1572                 if (!populated_zone(zone))
1573                         continue;
1574
1575                 if (!zone_reclaimable(zone))
1576                         continue;
1577
1578                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1579                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1580                                        high_wmark_pages(zone) +
1581                                        nr_migrate_pages,
1582                                        0, 0))
1583                         continue;
1584                 return true;
1585         }
1586         return false;
1587 }
1588
1589 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1590                                            unsigned long data,
1591                                            int **result)
1592 {
1593         int nid = (int) data;
1594         struct page *newpage;
1595
1596         newpage = __alloc_pages_node(nid,
1597                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
1598                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
1599                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
1600                                          ~__GFP_RECLAIM, 0);
1601
1602         return newpage;
1603 }
1604
1605 /*
1606  * page migration rate limiting control.
1607  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1608  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1609  */
1610 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1611 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1612
1613 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1614 static bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat,
1615                                         unsigned long nr_pages)
1616 {
1617         /*
1618          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1619          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1620          * all the time is being spent migrating!
1621          */
1622         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1623                 spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1624                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1625                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1626                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1627                 spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1628         }
1629         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages) {
1630                 trace_mm_numa_migrate_ratelimit(current, pgdat->node_id,
1631                                                                 nr_pages);
1632                 return true;
1633         }
1634
1635         /*
1636          * This is an unlocked non-atomic update so errors are possible.
1637          * The consequences are failing to migrate when we potentiall should
1638          * have which is not severe enough to warrant locking. If it is ever
1639          * a problem, it can be converted to a per-cpu counter.
1640          */
1641         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1642         return false;
1643 }
1644
1645 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1646 {
1647         int page_lru;
1648
1649         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
1650
1651         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1652         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1653                 return 0;
1654
1655         if (isolate_lru_page(page))
1656                 return 0;
1657
1658         /*
1659          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1660          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1661          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1662          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1663          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1664          */
1665         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1666                 putback_lru_page(page);
1667                 return 0;
1668         }
1669
1670         page_lru = page_is_file_cache(page);
1671         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1672                                 hpage_nr_pages(page));
1673
1674         /*
1675          * Isolating the page has taken another reference, so the
1676          * caller's reference can be safely dropped without the page
1677          * disappearing underneath us during migration.
1678          */
1679         put_page(page);
1680         return 1;
1681 }
1682
1683 bool pmd_trans_migrating(pmd_t pmd)
1684 {
1685         struct page *page = pmd_page(pmd);
1686         return PageLocked(page);
1687 }
1688
1689 /*
1690  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1691  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1692  * the page that will be dropped by this function before returning.
1693  */
1694 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1695                            int node)
1696 {
1697         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1698         int isolated;
1699         int nr_remaining;
1700         LIST_HEAD(migratepages);
1701
1702         /*
1703          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
1704          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
1705          */
1706         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_cache(page) &&
1707             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
1708                 goto out;
1709
1710         /*
1711          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1712          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1713          * all the time is being spent migrating!
1714          */
1715         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1716                 goto out;
1717
1718         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1719         if (!isolated)
1720                 goto out;
1721
1722         list_add(&page->lru, &migratepages);
1723         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
1724                                      NULL, node, MIGRATE_ASYNC,
1725                                      MR_NUMA_MISPLACED);
1726         if (nr_remaining) {
1727                 if (!list_empty(&migratepages)) {
1728                         list_del(&page->lru);
1729                         dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1730                                         page_is_file_cache(page));
1731                         putback_lru_page(page);
1732                 }
1733                 isolated = 0;
1734         } else
1735                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1736         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1737         return isolated;
1738
1739 out:
1740         put_page(page);
1741         return 0;
1742 }
1743 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1744
1745 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1746 /*
1747  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1748  * before returning.
1749  */
1750 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1751                                 struct vm_area_struct *vma,
1752                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1753                                 unsigned long address,
1754                                 struct page *page, int node)
1755 {
1756         spinlock_t *ptl;
1757         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1758         int isolated = 0;
1759         struct page *new_page = NULL;
1760         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1761         unsigned long mmun_start = address & HPAGE_PMD_MASK;
1762         unsigned long mmun_end = mmun_start + HPAGE_PMD_SIZE;
1763         pmd_t orig_entry;
1764
1765         /*
1766          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1767          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1768          * all the time is being spent migrating!
1769          */
1770         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1771                 goto out_dropref;
1772
1773         new_page = alloc_pages_node(node,
1774                 (GFP_TRANSHUGE | __GFP_THISNODE) & ~__GFP_RECLAIM,
1775                 HPAGE_PMD_ORDER);
1776         if (!new_page)
1777                 goto out_fail;
1778         prep_transhuge_page(new_page);
1779
1780         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1781         if (!isolated) {
1782                 put_page(new_page);
1783                 goto out_fail;
1784         }
1785         /*
1786          * We are not sure a pending tlb flush here is for a huge page
1787          * mapping or not. Hence use the tlb range variant
1788          */
1789         if (mm_tlb_flush_pending(mm))
1790                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1791
1792         /* Prepare a page as a migration target */
1793         __SetPageLocked(new_page);
1794         SetPageSwapBacked(new_page);
1795
1796         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1797         new_page->mapping = page->mapping;
1798         new_page->index = page->index;
1799         migrate_page_copy(new_page, page);
1800         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1801
1802         /* Recheck the target PMD */
1803         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1804         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1805         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry) || page_count(page) != 2)) {
1806 fail_putback:
1807                 spin_unlock(ptl);
1808                 mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1809
1810                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1811                 if (TestClearPageActive(new_page))
1812                         SetPageActive(page);
1813                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1814                         SetPageUnevictable(page);
1815
1816                 unlock_page(new_page);
1817                 put_page(new_page);             /* Free it */
1818
1819                 /* Retake the callers reference and putback on LRU */
1820                 get_page(page);
1821                 putback_lru_page(page);
1822                 mod_zone_page_state(page_zone(page),
1823                          NR_ISOLATED_ANON + page_lru, -HPAGE_PMD_NR);
1824
1825                 goto out_unlock;
1826         }
1827
1828         orig_entry = *pmd;
1829         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1830         entry = pmd_mkhuge(entry);
1831         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1832
1833         /*
1834          * Clear the old entry under pagetable lock and establish the new PTE.
1835          * Any parallel GUP will either observe the old page blocking on the
1836          * page lock, block on the page table lock or observe the new page.
1837          * The SetPageUptodate on the new page and page_add_new_anon_rmap
1838          * guarantee the copy is visible before the pagetable update.
1839          */
1840         flush_cache_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1841         page_add_anon_rmap(new_page, vma, mmun_start, true);
1842         pmdp_huge_clear_flush_notify(vma, mmun_start, pmd);
1843         set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1844         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1845
1846         if (page_count(page) != 2) {
1847                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, orig_entry);
1848                 flush_pmd_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1849                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, mmun_start, mmun_end);
1850                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1851                 page_remove_rmap(new_page, true);
1852                 goto fail_putback;
1853         }
1854
1855         mlock_migrate_page(new_page, page);
1856         page_remove_rmap(page, true);
1857         set_page_owner_migrate_reason(new_page, MR_NUMA_MISPLACED);
1858
1859         spin_unlock(ptl);
1860         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1861
1862         /* Take an "isolate" reference and put new page on the LRU. */
1863         get_page(new_page);
1864         putback_lru_page(new_page);
1865
1866         unlock_page(new_page);
1867         unlock_page(page);
1868         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1869         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1870
1871         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1872         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1873
1874         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1875                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1876                         -HPAGE_PMD_NR);
1877         return isolated;
1878
1879 out_fail:
1880         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1881 out_dropref:
1882         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1883         if (pmd_same(*pmd, entry)) {
1884                 entry = pmd_modify(entry, vma->vm_page_prot);
1885                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1886                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1887         }
1888         spin_unlock(ptl);
1889
1890 out_unlock:
1891         unlock_page(page);
1892         put_page(page);
1893         return 0;
1894 }
1895 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1896
1897 #endif /* CONFIG_NUMA */