btrfs: add an inode-item.h
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / migrate.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Memory Migration functionality - linux/mm/migrate.c
4  *
5  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
6  *
7  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
8  * project. The main authors of the migration code are:
9  *
10  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
11  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
12  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
13  * Christoph Lameter
14  */
15
16 #include <linux/migrate.h>
17 #include <linux/export.h>
18 #include <linux/swap.h>
19 #include <linux/swapops.h>
20 #include <linux/pagemap.h>
21 #include <linux/buffer_head.h>
22 #include <linux/mm_inline.h>
23 #include <linux/nsproxy.h>
24 #include <linux/pagevec.h>
25 #include <linux/ksm.h>
26 #include <linux/rmap.h>
27 #include <linux/topology.h>
28 #include <linux/cpu.h>
29 #include <linux/cpuset.h>
30 #include <linux/writeback.h>
31 #include <linux/mempolicy.h>
32 #include <linux/vmalloc.h>
33 #include <linux/security.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/compaction.h>
36 #include <linux/syscalls.h>
37 #include <linux/compat.h>
38 #include <linux/hugetlb.h>
39 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
40 #include <linux/gfp.h>
41 #include <linux/pagewalk.h>
42 #include <linux/pfn_t.h>
43 #include <linux/memremap.h>
44 #include <linux/userfaultfd_k.h>
45 #include <linux/balloon_compaction.h>
46 #include <linux/mmu_notifier.h>
47 #include <linux/page_idle.h>
48 #include <linux/page_owner.h>
49 #include <linux/sched/mm.h>
50 #include <linux/ptrace.h>
51 #include <linux/oom.h>
52 #include <linux/memory.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55
56 #define CREATE_TRACE_POINTS
57 #include <trace/events/migrate.h>
58
59 #include "internal.h"
60
61 int isolate_movable_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
62 {
63         struct address_space *mapping;
64
65         /*
66          * Avoid burning cycles with pages that are yet under __free_pages(),
67          * or just got freed under us.
68          *
69          * In case we 'win' a race for a movable page being freed under us and
70          * raise its refcount preventing __free_pages() from doing its job
71          * the put_page() at the end of this block will take care of
72          * release this page, thus avoiding a nasty leakage.
73          */
74         if (unlikely(!get_page_unless_zero(page)))
75                 goto out;
76
77         /*
78          * Check PageMovable before holding a PG_lock because page's owner
79          * assumes anybody doesn't touch PG_lock of newly allocated page
80          * so unconditionally grabbing the lock ruins page's owner side.
81          */
82         if (unlikely(!__PageMovable(page)))
83                 goto out_putpage;
84         /*
85          * As movable pages are not isolated from LRU lists, concurrent
86          * compaction threads can race against page migration functions
87          * as well as race against the releasing a page.
88          *
89          * In order to avoid having an already isolated movable page
90          * being (wrongly) re-isolated while it is under migration,
91          * or to avoid attempting to isolate pages being released,
92          * lets be sure we have the page lock
93          * before proceeding with the movable page isolation steps.
94          */
95         if (unlikely(!trylock_page(page)))
96                 goto out_putpage;
97
98         if (!PageMovable(page) || PageIsolated(page))
99                 goto out_no_isolated;
100
101         mapping = page_mapping(page);
102         VM_BUG_ON_PAGE(!mapping, page);
103
104         if (!mapping->a_ops->isolate_page(page, mode))
105                 goto out_no_isolated;
106
107         /* Driver shouldn't use PG_isolated bit of page->flags */
108         WARN_ON_ONCE(PageIsolated(page));
109         __SetPageIsolated(page);
110         unlock_page(page);
111
112         return 0;
113
114 out_no_isolated:
115         unlock_page(page);
116 out_putpage:
117         put_page(page);
118 out:
119         return -EBUSY;
120 }
121
122 static void putback_movable_page(struct page *page)
123 {
124         struct address_space *mapping;
125
126         mapping = page_mapping(page);
127         mapping->a_ops->putback_page(page);
128         __ClearPageIsolated(page);
129 }
130
131 /*
132  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
133  * from where they were once taken off for compaction/migration.
134  *
135  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
136  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
137  * and isolate_huge_page().
138  */
139 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
140 {
141         struct page *page;
142         struct page *page2;
143
144         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
145                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
146                         putback_active_hugepage(page);
147                         continue;
148                 }
149                 list_del(&page->lru);
150                 /*
151                  * We isolated non-lru movable page so here we can use
152                  * __PageMovable because LRU page's mapping cannot have
153                  * PAGE_MAPPING_MOVABLE.
154                  */
155                 if (unlikely(__PageMovable(page))) {
156                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
157                         lock_page(page);
158                         if (PageMovable(page))
159                                 putback_movable_page(page);
160                         else
161                                 __ClearPageIsolated(page);
162                         unlock_page(page);
163                         put_page(page);
164                 } else {
165                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
166                                         page_is_file_lru(page), -thp_nr_pages(page));
167                         putback_lru_page(page);
168                 }
169         }
170 }
171
172 /*
173  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
174  */
175 static bool remove_migration_pte(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
176                                  unsigned long addr, void *old)
177 {
178         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
179                 .page = old,
180                 .vma = vma,
181                 .address = addr,
182                 .flags = PVMW_SYNC | PVMW_MIGRATION,
183         };
184         struct page *new;
185         pte_t pte;
186         swp_entry_t entry;
187
188         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
189         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
190                 if (PageKsm(page))
191                         new = page;
192                 else
193                         new = page - pvmw.page->index +
194                                 linear_page_index(vma, pvmw.address);
195
196 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
197                 /* PMD-mapped THP migration entry */
198                 if (!pvmw.pte) {
199                         VM_BUG_ON_PAGE(PageHuge(page) || !PageTransCompound(page), page);
200                         remove_migration_pmd(&pvmw, new);
201                         continue;
202                 }
203 #endif
204
205                 get_page(new);
206                 pte = pte_mkold(mk_pte(new, READ_ONCE(vma->vm_page_prot)));
207                 if (pte_swp_soft_dirty(*pvmw.pte))
208                         pte = pte_mksoft_dirty(pte);
209
210                 /*
211                  * Recheck VMA as permissions can change since migration started
212                  */
213                 entry = pte_to_swp_entry(*pvmw.pte);
214                 if (is_writable_migration_entry(entry))
215                         pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
216                 else if (pte_swp_uffd_wp(*pvmw.pte))
217                         pte = pte_mkuffd_wp(pte);
218
219                 if (unlikely(is_device_private_page(new))) {
220                         if (pte_write(pte))
221                                 entry = make_writable_device_private_entry(
222                                                         page_to_pfn(new));
223                         else
224                                 entry = make_readable_device_private_entry(
225                                                         page_to_pfn(new));
226                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
227                         if (pte_swp_soft_dirty(*pvmw.pte))
228                                 pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
229                         if (pte_swp_uffd_wp(*pvmw.pte))
230                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
231                 }
232
233 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
234                 if (PageHuge(new)) {
235                         unsigned int shift = huge_page_shift(hstate_vma(vma));
236
237                         pte = pte_mkhuge(pte);
238                         pte = arch_make_huge_pte(pte, shift, vma->vm_flags);
239                         set_huge_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
240                         if (PageAnon(new))
241                                 hugepage_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address);
242                         else
243                                 page_dup_rmap(new, true);
244                 } else
245 #endif
246                 {
247                         set_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
248
249                         if (PageAnon(new))
250                                 page_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address, false);
251                         else
252                                 page_add_file_rmap(new, false);
253                 }
254                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED && !PageTransCompound(new))
255                         mlock_vma_page(new);
256
257                 if (PageTransHuge(page) && PageMlocked(page))
258                         clear_page_mlock(page);
259
260                 /* No need to invalidate - it was non-present before */
261                 update_mmu_cache(vma, pvmw.address, pvmw.pte);
262         }
263
264         return true;
265 }
266
267 /*
268  * Get rid of all migration entries and replace them by
269  * references to the indicated page.
270  */
271 void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new, bool locked)
272 {
273         struct rmap_walk_control rwc = {
274                 .rmap_one = remove_migration_pte,
275                 .arg = old,
276         };
277
278         if (locked)
279                 rmap_walk_locked(new, &rwc);
280         else
281                 rmap_walk(new, &rwc);
282 }
283
284 /*
285  * Something used the pte of a page under migration. We need to
286  * get to the page and wait until migration is finished.
287  * When we return from this function the fault will be retried.
288  */
289 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
290                                 spinlock_t *ptl)
291 {
292         pte_t pte;
293         swp_entry_t entry;
294         struct page *page;
295
296         spin_lock(ptl);
297         pte = *ptep;
298         if (!is_swap_pte(pte))
299                 goto out;
300
301         entry = pte_to_swp_entry(pte);
302         if (!is_migration_entry(entry))
303                 goto out;
304
305         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
306         page = compound_head(page);
307
308         /*
309          * Once page cache replacement of page migration started, page_count
310          * is zero; but we must not call put_and_wait_on_page_locked() without
311          * a ref. Use get_page_unless_zero(), and just fault again if it fails.
312          */
313         if (!get_page_unless_zero(page))
314                 goto out;
315         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
316         put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
317         return;
318 out:
319         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
320 }
321
322 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
323                                 unsigned long address)
324 {
325         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
326         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
327         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
328 }
329
330 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
331                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
332 {
333         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
334         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
335 }
336
337 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
338 void pmd_migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
339 {
340         spinlock_t *ptl;
341         struct page *page;
342
343         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
344         if (!is_pmd_migration_entry(*pmd))
345                 goto unlock;
346         page = pfn_swap_entry_to_page(pmd_to_swp_entry(*pmd));
347         if (!get_page_unless_zero(page))
348                 goto unlock;
349         spin_unlock(ptl);
350         put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
351         return;
352 unlock:
353         spin_unlock(ptl);
354 }
355 #endif
356
357 static int expected_page_refs(struct address_space *mapping, struct page *page)
358 {
359         int expected_count = 1;
360
361         /*
362          * Device private pages have an extra refcount as they are
363          * ZONE_DEVICE pages.
364          */
365         expected_count += is_device_private_page(page);
366         if (mapping)
367                 expected_count += compound_nr(page) + page_has_private(page);
368
369         return expected_count;
370 }
371
372 /*
373  * Replace the page in the mapping.
374  *
375  * The number of remaining references must be:
376  * 1 for anonymous pages without a mapping
377  * 2 for pages with a mapping
378  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
379  */
380 int folio_migrate_mapping(struct address_space *mapping,
381                 struct folio *newfolio, struct folio *folio, int extra_count)
382 {
383         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio_index(folio));
384         struct zone *oldzone, *newzone;
385         int dirty;
386         int expected_count = expected_page_refs(mapping, &folio->page) + extra_count;
387         long nr = folio_nr_pages(folio);
388
389         if (!mapping) {
390                 /* Anonymous page without mapping */
391                 if (folio_ref_count(folio) != expected_count)
392                         return -EAGAIN;
393
394                 /* No turning back from here */
395                 newfolio->index = folio->index;
396                 newfolio->mapping = folio->mapping;
397                 if (folio_test_swapbacked(folio))
398                         __folio_set_swapbacked(newfolio);
399
400                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
401         }
402
403         oldzone = folio_zone(folio);
404         newzone = folio_zone(newfolio);
405
406         xas_lock_irq(&xas);
407         if (!folio_ref_freeze(folio, expected_count)) {
408                 xas_unlock_irq(&xas);
409                 return -EAGAIN;
410         }
411
412         /*
413          * Now we know that no one else is looking at the folio:
414          * no turning back from here.
415          */
416         newfolio->index = folio->index;
417         newfolio->mapping = folio->mapping;
418         folio_ref_add(newfolio, nr); /* add cache reference */
419         if (folio_test_swapbacked(folio)) {
420                 __folio_set_swapbacked(newfolio);
421                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
422                         folio_set_swapcache(newfolio);
423                         newfolio->private = folio_get_private(folio);
424                 }
425         } else {
426                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapcache(folio), folio);
427         }
428
429         /* Move dirty while page refs frozen and newpage not yet exposed */
430         dirty = folio_test_dirty(folio);
431         if (dirty) {
432                 folio_clear_dirty(folio);
433                 folio_set_dirty(newfolio);
434         }
435
436         xas_store(&xas, newfolio);
437         if (nr > 1) {
438                 int i;
439
440                 for (i = 1; i < nr; i++) {
441                         xas_next(&xas);
442                         xas_store(&xas, newfolio);
443                 }
444         }
445
446         /*
447          * Drop cache reference from old page by unfreezing
448          * to one less reference.
449          * We know this isn't the last reference.
450          */
451         folio_ref_unfreeze(folio, expected_count - nr);
452
453         xas_unlock(&xas);
454         /* Leave irq disabled to prevent preemption while updating stats */
455
456         /*
457          * If moved to a different zone then also account
458          * the page for that zone. Other VM counters will be
459          * taken care of when we establish references to the
460          * new page and drop references to the old page.
461          *
462          * Note that anonymous pages are accounted for
463          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_MAPPED if they
464          * are mapped to swap space.
465          */
466         if (newzone != oldzone) {
467                 struct lruvec *old_lruvec, *new_lruvec;
468                 struct mem_cgroup *memcg;
469
470                 memcg = folio_memcg(folio);
471                 old_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, oldzone->zone_pgdat);
472                 new_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, newzone->zone_pgdat);
473
474                 __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_PAGES, -nr);
475                 __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_PAGES, nr);
476                 if (folio_test_swapbacked(folio) && !folio_test_swapcache(folio)) {
477                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SHMEM, -nr);
478                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SHMEM, nr);
479                 }
480 #ifdef CONFIG_SWAP
481                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
482                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SWAPCACHE, -nr);
483                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SWAPCACHE, nr);
484                 }
485 #endif
486                 if (dirty && mapping_can_writeback(mapping)) {
487                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_DIRTY, -nr);
488                         __mod_zone_page_state(oldzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, -nr);
489                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_DIRTY, nr);
490                         __mod_zone_page_state(newzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, nr);
491                 }
492         }
493         local_irq_enable();
494
495         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
496 }
497 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_mapping);
498
499 /*
500  * The expected number of remaining references is the same as that
501  * of folio_migrate_mapping().
502  */
503 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
504                                    struct page *newpage, struct page *page)
505 {
506         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, page_index(page));
507         int expected_count;
508
509         xas_lock_irq(&xas);
510         expected_count = 2 + page_has_private(page);
511         if (page_count(page) != expected_count || xas_load(&xas) != page) {
512                 xas_unlock_irq(&xas);
513                 return -EAGAIN;
514         }
515
516         if (!page_ref_freeze(page, expected_count)) {
517                 xas_unlock_irq(&xas);
518                 return -EAGAIN;
519         }
520
521         newpage->index = page->index;
522         newpage->mapping = page->mapping;
523
524         get_page(newpage);
525
526         xas_store(&xas, newpage);
527
528         page_ref_unfreeze(page, expected_count - 1);
529
530         xas_unlock_irq(&xas);
531
532         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
533 }
534
535 /*
536  * Copy the flags and some other ancillary information
537  */
538 void folio_migrate_flags(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
539 {
540         int cpupid;
541
542         if (folio_test_error(folio))
543                 folio_set_error(newfolio);
544         if (folio_test_referenced(folio))
545                 folio_set_referenced(newfolio);
546         if (folio_test_uptodate(folio))
547                 folio_mark_uptodate(newfolio);
548         if (folio_test_clear_active(folio)) {
549                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
550                 folio_set_active(newfolio);
551         } else if (folio_test_clear_unevictable(folio))
552                 folio_set_unevictable(newfolio);
553         if (folio_test_workingset(folio))
554                 folio_set_workingset(newfolio);
555         if (folio_test_checked(folio))
556                 folio_set_checked(newfolio);
557         if (folio_test_mappedtodisk(folio))
558                 folio_set_mappedtodisk(newfolio);
559
560         /* Move dirty on pages not done by folio_migrate_mapping() */
561         if (folio_test_dirty(folio))
562                 folio_set_dirty(newfolio);
563
564         if (folio_test_young(folio))
565                 folio_set_young(newfolio);
566         if (folio_test_idle(folio))
567                 folio_set_idle(newfolio);
568
569         /*
570          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
571          * future migrations of this same page.
572          */
573         cpupid = page_cpupid_xchg_last(&folio->page, -1);
574         page_cpupid_xchg_last(&newfolio->page, cpupid);
575
576         folio_migrate_ksm(newfolio, folio);
577         /*
578          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
579          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
580          */
581         if (folio_test_swapcache(folio))
582                 folio_clear_swapcache(folio);
583         folio_clear_private(folio);
584
585         /* page->private contains hugetlb specific flags */
586         if (!folio_test_hugetlb(folio))
587                 folio->private = NULL;
588
589         /*
590          * If any waiters have accumulated on the new page then
591          * wake them up.
592          */
593         if (folio_test_writeback(newfolio))
594                 folio_end_writeback(newfolio);
595
596         /*
597          * PG_readahead shares the same bit with PG_reclaim.  The above
598          * end_page_writeback() may clear PG_readahead mistakenly, so set the
599          * bit after that.
600          */
601         if (folio_test_readahead(folio))
602                 folio_set_readahead(newfolio);
603
604         folio_copy_owner(newfolio, folio);
605
606         if (!folio_test_hugetlb(folio))
607                 mem_cgroup_migrate(folio, newfolio);
608 }
609 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_flags);
610
611 void folio_migrate_copy(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
612 {
613         folio_copy(newfolio, folio);
614         folio_migrate_flags(newfolio, folio);
615 }
616 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_copy);
617
618 /************************************************************
619  *                    Migration functions
620  ***********************************************************/
621
622 /*
623  * Common logic to directly migrate a single LRU page suitable for
624  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
625  *
626  * Pages are locked upon entry and exit.
627  */
628 int migrate_page(struct address_space *mapping,
629                 struct page *newpage, struct page *page,
630                 enum migrate_mode mode)
631 {
632         struct folio *newfolio = page_folio(newpage);
633         struct folio *folio = page_folio(page);
634         int rc;
635
636         BUG_ON(folio_test_writeback(folio));    /* Writeback must be complete */
637
638         rc = folio_migrate_mapping(mapping, newfolio, folio, 0);
639
640         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
641                 return rc;
642
643         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
644                 folio_migrate_copy(newfolio, folio);
645         else
646                 folio_migrate_flags(newfolio, folio);
647         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
648 }
649 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
650
651 #ifdef CONFIG_BLOCK
652 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
653 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
654                                                         enum migrate_mode mode)
655 {
656         struct buffer_head *bh = head;
657
658         /* Simple case, sync compaction */
659         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
660                 do {
661                         lock_buffer(bh);
662                         bh = bh->b_this_page;
663
664                 } while (bh != head);
665
666                 return true;
667         }
668
669         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
670         do {
671                 if (!trylock_buffer(bh)) {
672                         /*
673                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
674                          * async migration. Release the taken locks
675                          */
676                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
677                         bh = head;
678                         while (bh != failed_bh) {
679                                 unlock_buffer(bh);
680                                 bh = bh->b_this_page;
681                         }
682                         return false;
683                 }
684
685                 bh = bh->b_this_page;
686         } while (bh != head);
687         return true;
688 }
689
690 static int __buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
691                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode,
692                 bool check_refs)
693 {
694         struct buffer_head *bh, *head;
695         int rc;
696         int expected_count;
697
698         if (!page_has_buffers(page))
699                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
700
701         /* Check whether page does not have extra refs before we do more work */
702         expected_count = expected_page_refs(mapping, page);
703         if (page_count(page) != expected_count)
704                 return -EAGAIN;
705
706         head = page_buffers(page);
707         if (!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode))
708                 return -EAGAIN;
709
710         if (check_refs) {
711                 bool busy;
712                 bool invalidated = false;
713
714 recheck_buffers:
715                 busy = false;
716                 spin_lock(&mapping->private_lock);
717                 bh = head;
718                 do {
719                         if (atomic_read(&bh->b_count)) {
720                                 busy = true;
721                                 break;
722                         }
723                         bh = bh->b_this_page;
724                 } while (bh != head);
725                 if (busy) {
726                         if (invalidated) {
727                                 rc = -EAGAIN;
728                                 goto unlock_buffers;
729                         }
730                         spin_unlock(&mapping->private_lock);
731                         invalidate_bh_lrus();
732                         invalidated = true;
733                         goto recheck_buffers;
734                 }
735         }
736
737         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, 0);
738         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
739                 goto unlock_buffers;
740
741         attach_page_private(newpage, detach_page_private(page));
742
743         bh = head;
744         do {
745                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
746                 bh = bh->b_this_page;
747
748         } while (bh != head);
749
750         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
751                 migrate_page_copy(newpage, page);
752         else
753                 migrate_page_states(newpage, page);
754
755         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
756 unlock_buffers:
757         if (check_refs)
758                 spin_unlock(&mapping->private_lock);
759         bh = head;
760         do {
761                 unlock_buffer(bh);
762                 bh = bh->b_this_page;
763
764         } while (bh != head);
765
766         return rc;
767 }
768
769 /*
770  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
771  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
772  * exist. For example attached buffer heads are accessed only under page lock.
773  */
774 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
775                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
776 {
777         return __buffer_migrate_page(mapping, newpage, page, mode, false);
778 }
779 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
780
781 /*
782  * Same as above except that this variant is more careful and checks that there
783  * are also no buffer head references. This function is the right one for
784  * mappings where buffer heads are directly looked up and referenced (such as
785  * block device mappings).
786  */
787 int buffer_migrate_page_norefs(struct address_space *mapping,
788                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
789 {
790         return __buffer_migrate_page(mapping, newpage, page, mode, true);
791 }
792 #endif
793
794 /*
795  * Writeback a page to clean the dirty state
796  */
797 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
798 {
799         struct writeback_control wbc = {
800                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
801                 .nr_to_write = 1,
802                 .range_start = 0,
803                 .range_end = LLONG_MAX,
804                 .for_reclaim = 1
805         };
806         int rc;
807
808         if (!mapping->a_ops->writepage)
809                 /* No write method for the address space */
810                 return -EINVAL;
811
812         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
813                 /* Someone else already triggered a write */
814                 return -EAGAIN;
815
816         /*
817          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
818          * the page on some queue. So the page must be clean for
819          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
820          * page state is no longer what we checked for earlier.
821          * At this point we know that the migration attempt cannot
822          * be successful.
823          */
824         remove_migration_ptes(page, page, false);
825
826         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
827
828         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
829                 /* unlocked. Relock */
830                 lock_page(page);
831
832         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
833 }
834
835 /*
836  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
837  */
838 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
839         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
840 {
841         if (PageDirty(page)) {
842                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
843                 switch (mode) {
844                 case MIGRATE_SYNC:
845                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
846                         break;
847                 default:
848                         return -EBUSY;
849                 }
850                 return writeout(mapping, page);
851         }
852
853         /*
854          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
855          * We must have no buffers or drop them.
856          */
857         if (page_has_private(page) &&
858             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
859                 return mode == MIGRATE_SYNC ? -EAGAIN : -EBUSY;
860
861         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
862 }
863
864 /*
865  * Move a page to a newly allocated page
866  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
867  *
868  * The new page will have replaced the old page if this function
869  * is successful.
870  *
871  * Return value:
872  *   < 0 - error code
873  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
874  */
875 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
876                                 enum migrate_mode mode)
877 {
878         struct address_space *mapping;
879         int rc = -EAGAIN;
880         bool is_lru = !__PageMovable(page);
881
882         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
883         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
884
885         mapping = page_mapping(page);
886
887         if (likely(is_lru)) {
888                 if (!mapping)
889                         rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
890                 else if (mapping->a_ops->migratepage)
891                         /*
892                          * Most pages have a mapping and most filesystems
893                          * provide a migratepage callback. Anonymous pages
894                          * are part of swap space which also has its own
895                          * migratepage callback. This is the most common path
896                          * for page migration.
897                          */
898                         rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage,
899                                                         page, mode);
900                 else
901                         rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage,
902                                                         page, mode);
903         } else {
904                 /*
905                  * In case of non-lru page, it could be released after
906                  * isolation step. In that case, we shouldn't try migration.
907                  */
908                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
909                 if (!PageMovable(page)) {
910                         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
911                         __ClearPageIsolated(page);
912                         goto out;
913                 }
914
915                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage,
916                                                 page, mode);
917                 WARN_ON_ONCE(rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS &&
918                         !PageIsolated(page));
919         }
920
921         /*
922          * When successful, old pagecache page->mapping must be cleared before
923          * page is freed; but stats require that PageAnon be left as PageAnon.
924          */
925         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
926                 if (__PageMovable(page)) {
927                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
928
929                         /*
930                          * We clear PG_movable under page_lock so any compactor
931                          * cannot try to migrate this page.
932                          */
933                         __ClearPageIsolated(page);
934                 }
935
936                 /*
937                  * Anonymous and movable page->mapping will be cleared by
938                  * free_pages_prepare so don't reset it here for keeping
939                  * the type to work PageAnon, for example.
940                  */
941                 if (!PageMappingFlags(page))
942                         page->mapping = NULL;
943
944                 if (likely(!is_zone_device_page(newpage)))
945                         flush_dcache_page(newpage);
946
947         }
948 out:
949         return rc;
950 }
951
952 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
953                                 int force, enum migrate_mode mode)
954 {
955         int rc = -EAGAIN;
956         bool page_was_mapped = false;
957         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
958         bool is_lru = !__PageMovable(page);
959
960         if (!trylock_page(page)) {
961                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
962                         goto out;
963
964                 /*
965                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
966                  * For example, during page readahead pages are added locked
967                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
968                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
969                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
970                  * mpage_readahead). If an allocation happens for the
971                  * second or third page, the process can end up locking
972                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
973                  * trying to be clever about what pages can be locked,
974                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
975                  * altogether.
976                  */
977                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
978                         goto out;
979
980                 lock_page(page);
981         }
982
983         if (PageWriteback(page)) {
984                 /*
985                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
986                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
987                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
988                  * the overhead of stalling is too much
989                  */
990                 switch (mode) {
991                 case MIGRATE_SYNC:
992                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
993                         break;
994                 default:
995                         rc = -EBUSY;
996                         goto out_unlock;
997                 }
998                 if (!force)
999                         goto out_unlock;
1000                 wait_on_page_writeback(page);
1001         }
1002
1003         /*
1004          * By try_to_migrate(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
1005          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
1006          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
1007          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
1008          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
1009          * just care Anon page here.
1010          *
1011          * Only page_get_anon_vma() understands the subtleties of
1012          * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
1013          * But if we cannot get anon_vma, then we won't need it anyway,
1014          * because that implies that the anon page is no longer mapped
1015          * (and cannot be remapped so long as we hold the page lock).
1016          */
1017         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page))
1018                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
1019
1020         /*
1021          * Block others from accessing the new page when we get around to
1022          * establishing additional references. We are usually the only one
1023          * holding a reference to newpage at this point. We used to have a BUG
1024          * here if trylock_page(newpage) fails, but would like to allow for
1025          * cases where there might be a race with the previous use of newpage.
1026          * This is much like races on refcount of oldpage: just don't BUG().
1027          */
1028         if (unlikely(!trylock_page(newpage)))
1029                 goto out_unlock;
1030
1031         if (unlikely(!is_lru)) {
1032                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
1033                 goto out_unlock_both;
1034         }
1035
1036         /*
1037          * Corner case handling:
1038          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
1039          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
1040          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
1041          * trigger a BUG.  So handle it here.
1042          * 2. An orphaned page (see truncate_cleanup_page) might have
1043          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
1044          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
1045          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
1046          * free the metadata, so the page can be freed.
1047          */
1048         if (!page->mapping) {
1049                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
1050                 if (page_has_private(page)) {
1051                         try_to_free_buffers(page);
1052                         goto out_unlock_both;
1053                 }
1054         } else if (page_mapped(page)) {
1055                 /* Establish migration ptes */
1056                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page) && !PageKsm(page) && !anon_vma,
1057                                 page);
1058                 try_to_migrate(page, 0);
1059                 page_was_mapped = true;
1060         }
1061
1062         if (!page_mapped(page))
1063                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
1064
1065         if (page_was_mapped)
1066                 remove_migration_ptes(page,
1067                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? newpage : page, false);
1068
1069 out_unlock_both:
1070         unlock_page(newpage);
1071 out_unlock:
1072         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
1073         if (anon_vma)
1074                 put_anon_vma(anon_vma);
1075         unlock_page(page);
1076 out:
1077         /*
1078          * If migration is successful, decrease refcount of the newpage
1079          * which will not free the page because new page owner increased
1080          * refcounter. As well, if it is LRU page, add the page to LRU
1081          * list in here. Use the old state of the isolated source page to
1082          * determine if we migrated a LRU page. newpage was already unlocked
1083          * and possibly modified by its owner - don't rely on the page
1084          * state.
1085          */
1086         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1087                 if (unlikely(!is_lru))
1088                         put_page(newpage);
1089                 else
1090                         putback_lru_page(newpage);
1091         }
1092
1093         return rc;
1094 }
1095
1096
1097 /*
1098  * node_demotion[] example:
1099  *
1100  * Consider a system with two sockets.  Each socket has
1101  * three classes of memory attached: fast, medium and slow.
1102  * Each memory class is placed in its own NUMA node.  The
1103  * CPUs are placed in the node with the "fast" memory.  The
1104  * 6 NUMA nodes (0-5) might be split among the sockets like
1105  * this:
1106  *
1107  *      Socket A: 0, 1, 2
1108  *      Socket B: 3, 4, 5
1109  *
1110  * When Node 0 fills up, its memory should be migrated to
1111  * Node 1.  When Node 1 fills up, it should be migrated to
1112  * Node 2.  The migration path start on the nodes with the
1113  * processors (since allocations default to this node) and
1114  * fast memory, progress through medium and end with the
1115  * slow memory:
1116  *
1117  *      0 -> 1 -> 2 -> stop
1118  *      3 -> 4 -> 5 -> stop
1119  *
1120  * This is represented in the node_demotion[] like this:
1121  *
1122  *      {  1, // Node 0 migrates to 1
1123  *         2, // Node 1 migrates to 2
1124  *        -1, // Node 2 does not migrate
1125  *         4, // Node 3 migrates to 4
1126  *         5, // Node 4 migrates to 5
1127  *        -1} // Node 5 does not migrate
1128  */
1129
1130 /*
1131  * Writes to this array occur without locking.  Cycles are
1132  * not allowed: Node X demotes to Y which demotes to X...
1133  *
1134  * If multiple reads are performed, a single rcu_read_lock()
1135  * must be held over all reads to ensure that no cycles are
1136  * observed.
1137  */
1138 static int node_demotion[MAX_NUMNODES] __read_mostly =
1139         {[0 ...  MAX_NUMNODES - 1] = NUMA_NO_NODE};
1140
1141 /**
1142  * next_demotion_node() - Get the next node in the demotion path
1143  * @node: The starting node to lookup the next node
1144  *
1145  * Return: node id for next memory node in the demotion path hierarchy
1146  * from @node; NUMA_NO_NODE if @node is terminal.  This does not keep
1147  * @node online or guarantee that it *continues* to be the next demotion
1148  * target.
1149  */
1150 int next_demotion_node(int node)
1151 {
1152         int target;
1153
1154         /*
1155          * node_demotion[] is updated without excluding this
1156          * function from running.  RCU doesn't provide any
1157          * compiler barriers, so the READ_ONCE() is required
1158          * to avoid compiler reordering or read merging.
1159          *
1160          * Make sure to use RCU over entire code blocks if
1161          * node_demotion[] reads need to be consistent.
1162          */
1163         rcu_read_lock();
1164         target = READ_ONCE(node_demotion[node]);
1165         rcu_read_unlock();
1166
1167         return target;
1168 }
1169
1170 /*
1171  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
1172  * to the newly allocated page in newpage.
1173  */
1174 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
1175                                    free_page_t put_new_page,
1176                                    unsigned long private, struct page *page,
1177                                    int force, enum migrate_mode mode,
1178                                    enum migrate_reason reason,
1179                                    struct list_head *ret)
1180 {
1181         int rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1182         struct page *newpage = NULL;
1183
1184         if (!thp_migration_supported() && PageTransHuge(page))
1185                 return -ENOSYS;
1186
1187         if (page_count(page) == 1) {
1188                 /* page was freed from under us. So we are done. */
1189                 ClearPageActive(page);
1190                 ClearPageUnevictable(page);
1191                 if (unlikely(__PageMovable(page))) {
1192                         lock_page(page);
1193                         if (!PageMovable(page))
1194                                 __ClearPageIsolated(page);
1195                         unlock_page(page);
1196                 }
1197                 goto out;
1198         }
1199
1200         newpage = get_new_page(page, private);
1201         if (!newpage)
1202                 return -ENOMEM;
1203
1204         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
1205         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1206                 set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
1207
1208 out:
1209         if (rc != -EAGAIN) {
1210                 /*
1211                  * A page that has been migrated has all references
1212                  * removed and will be freed. A page that has not been
1213                  * migrated will have kept its references and be restored.
1214                  */
1215                 list_del(&page->lru);
1216         }
1217
1218         /*
1219          * If migration is successful, releases reference grabbed during
1220          * isolation. Otherwise, restore the page to right list unless
1221          * we want to retry.
1222          */
1223         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1224                 /*
1225                  * Compaction can migrate also non-LRU pages which are
1226                  * not accounted to NR_ISOLATED_*. They can be recognized
1227                  * as __PageMovable
1228                  */
1229                 if (likely(!__PageMovable(page)))
1230                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
1231                                         page_is_file_lru(page), -thp_nr_pages(page));
1232
1233                 if (reason != MR_MEMORY_FAILURE)
1234                         /*
1235                          * We release the page in page_handle_poison.
1236                          */
1237                         put_page(page);
1238         } else {
1239                 if (rc != -EAGAIN)
1240                         list_add_tail(&page->lru, ret);
1241
1242                 if (put_new_page)
1243                         put_new_page(newpage, private);
1244                 else
1245                         put_page(newpage);
1246         }
1247
1248         return rc;
1249 }
1250
1251 /*
1252  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1253  *
1254  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1255  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1256  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1257  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1258  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1259  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1260  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1261  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1262  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1263  * hugepage migration fails without data corruption.
1264  *
1265  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1266  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1267  * will wait in the page fault for migration to complete.
1268  */
1269 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1270                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1271                                 struct page *hpage, int force,
1272                                 enum migrate_mode mode, int reason,
1273                                 struct list_head *ret)
1274 {
1275         int rc = -EAGAIN;
1276         int page_was_mapped = 0;
1277         struct page *new_hpage;
1278         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1279         struct address_space *mapping = NULL;
1280
1281         /*
1282          * Migratability of hugepages depends on architectures and their size.
1283          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1284          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1285          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1286          * kicking migration.
1287          */
1288         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1289                 list_move_tail(&hpage->lru, ret);
1290                 return -ENOSYS;
1291         }
1292
1293         if (page_count(hpage) == 1) {
1294                 /* page was freed from under us. So we are done. */
1295                 putback_active_hugepage(hpage);
1296                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1297         }
1298
1299         new_hpage = get_new_page(hpage, private);
1300         if (!new_hpage)
1301                 return -ENOMEM;
1302
1303         if (!trylock_page(hpage)) {
1304                 if (!force)
1305                         goto out;
1306                 switch (mode) {
1307                 case MIGRATE_SYNC:
1308                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
1309                         break;
1310                 default:
1311                         goto out;
1312                 }
1313                 lock_page(hpage);
1314         }
1315
1316         /*
1317          * Check for pages which are in the process of being freed.  Without
1318          * page_mapping() set, hugetlbfs specific move page routine will not
1319          * be called and we could leak usage counts for subpools.
1320          */
1321         if (hugetlb_page_subpool(hpage) && !page_mapping(hpage)) {
1322                 rc = -EBUSY;
1323                 goto out_unlock;
1324         }
1325
1326         if (PageAnon(hpage))
1327                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1328
1329         if (unlikely(!trylock_page(new_hpage)))
1330                 goto put_anon;
1331
1332         if (page_mapped(hpage)) {
1333                 bool mapping_locked = false;
1334                 enum ttu_flags ttu = 0;
1335
1336                 if (!PageAnon(hpage)) {
1337                         /*
1338                          * In shared mappings, try_to_unmap could potentially
1339                          * call huge_pmd_unshare.  Because of this, take
1340                          * semaphore in write mode here and set TTU_RMAP_LOCKED
1341                          * to let lower levels know we have taken the lock.
1342                          */
1343                         mapping = hugetlb_page_mapping_lock_write(hpage);
1344                         if (unlikely(!mapping))
1345                                 goto unlock_put_anon;
1346
1347                         mapping_locked = true;
1348                         ttu |= TTU_RMAP_LOCKED;
1349                 }
1350
1351                 try_to_migrate(hpage, ttu);
1352                 page_was_mapped = 1;
1353
1354                 if (mapping_locked)
1355                         i_mmap_unlock_write(mapping);
1356         }
1357
1358         if (!page_mapped(hpage))
1359                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, mode);
1360
1361         if (page_was_mapped)
1362                 remove_migration_ptes(hpage,
1363                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? new_hpage : hpage, false);
1364
1365 unlock_put_anon:
1366         unlock_page(new_hpage);
1367
1368 put_anon:
1369         if (anon_vma)
1370                 put_anon_vma(anon_vma);
1371
1372         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1373                 move_hugetlb_state(hpage, new_hpage, reason);
1374                 put_new_page = NULL;
1375         }
1376
1377 out_unlock:
1378         unlock_page(hpage);
1379 out:
1380         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1381                 putback_active_hugepage(hpage);
1382         else if (rc != -EAGAIN)
1383                 list_move_tail(&hpage->lru, ret);
1384
1385         /*
1386          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1387          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1388          * isolation.
1389          */
1390         if (put_new_page)
1391                 put_new_page(new_hpage, private);
1392         else
1393                 putback_active_hugepage(new_hpage);
1394
1395         return rc;
1396 }
1397
1398 static inline int try_split_thp(struct page *page, struct page **page2,
1399                                 struct list_head *from)
1400 {
1401         int rc = 0;
1402
1403         lock_page(page);
1404         rc = split_huge_page_to_list(page, from);
1405         unlock_page(page);
1406         if (!rc)
1407                 list_safe_reset_next(page, *page2, lru);
1408
1409         return rc;
1410 }
1411
1412 /*
1413  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1414  *                 supplied as the target for the page migration
1415  *
1416  * @from:               The list of pages to be migrated.
1417  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1418  *                      as the target of the page migration.
1419  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1420  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1421  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1422  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1423  *                      page migration, if any.
1424  * @reason:             The reason for page migration.
1425  * @ret_succeeded:      Set to the number of pages migrated successfully if
1426  *                      the caller passes a non-NULL pointer.
1427  *
1428  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1429  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1430  * It is caller's responsibility to call putback_movable_pages() to return pages
1431  * to the LRU or free list only if ret != 0.
1432  *
1433  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1434  */
1435 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1436                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1437                 enum migrate_mode mode, int reason, unsigned int *ret_succeeded)
1438 {
1439         int retry = 1;
1440         int thp_retry = 1;
1441         int nr_failed = 0;
1442         int nr_succeeded = 0;
1443         int nr_thp_succeeded = 0;
1444         int nr_thp_failed = 0;
1445         int nr_thp_split = 0;
1446         int pass = 0;
1447         bool is_thp = false;
1448         struct page *page;
1449         struct page *page2;
1450         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1451         int rc, nr_subpages;
1452         LIST_HEAD(ret_pages);
1453         bool nosplit = (reason == MR_NUMA_MISPLACED);
1454
1455         trace_mm_migrate_pages_start(mode, reason);
1456
1457         if (!swapwrite)
1458                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1459
1460         for (pass = 0; pass < 10 && (retry || thp_retry); pass++) {
1461                 retry = 0;
1462                 thp_retry = 0;
1463
1464                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1465 retry:
1466                         /*
1467                          * THP statistics is based on the source huge page.
1468                          * Capture required information that might get lost
1469                          * during migration.
1470                          */
1471                         is_thp = PageTransHuge(page) && !PageHuge(page);
1472                         nr_subpages = thp_nr_pages(page);
1473                         cond_resched();
1474
1475                         if (PageHuge(page))
1476                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1477                                                 put_new_page, private, page,
1478                                                 pass > 2, mode, reason,
1479                                                 &ret_pages);
1480                         else
1481                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1482                                                 private, page, pass > 2, mode,
1483                                                 reason, &ret_pages);
1484                         /*
1485                          * The rules are:
1486                          *      Success: non hugetlb page will be freed, hugetlb
1487                          *               page will be put back
1488                          *      -EAGAIN: stay on the from list
1489                          *      -ENOMEM: stay on the from list
1490                          *      Other errno: put on ret_pages list then splice to
1491                          *                   from list
1492                          */
1493                         switch(rc) {
1494                         /*
1495                          * THP migration might be unsupported or the
1496                          * allocation could've failed so we should
1497                          * retry on the same page with the THP split
1498                          * to base pages.
1499                          *
1500                          * Head page is retried immediately and tail
1501                          * pages are added to the tail of the list so
1502                          * we encounter them after the rest of the list
1503                          * is processed.
1504                          */
1505                         case -ENOSYS:
1506                                 /* THP migration is unsupported */
1507                                 if (is_thp) {
1508                                         if (!try_split_thp(page, &page2, from)) {
1509                                                 nr_thp_split++;
1510                                                 goto retry;
1511                                         }
1512
1513                                         nr_thp_failed++;
1514                                         nr_failed += nr_subpages;
1515                                         break;
1516                                 }
1517
1518                                 /* Hugetlb migration is unsupported */
1519                                 nr_failed++;
1520                                 break;
1521                         case -ENOMEM:
1522                                 /*
1523                                  * When memory is low, don't bother to try to migrate
1524                                  * other pages, just exit.
1525                                  * THP NUMA faulting doesn't split THP to retry.
1526                                  */
1527                                 if (is_thp && !nosplit) {
1528                                         if (!try_split_thp(page, &page2, from)) {
1529                                                 nr_thp_split++;
1530                                                 goto retry;
1531                                         }
1532
1533                                         nr_thp_failed++;
1534                                         nr_failed += nr_subpages;
1535                                         goto out;
1536                                 }
1537                                 nr_failed++;
1538                                 goto out;
1539                         case -EAGAIN:
1540                                 if (is_thp) {
1541                                         thp_retry++;
1542                                         break;
1543                                 }
1544                                 retry++;
1545                                 break;
1546                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1547                                 if (is_thp) {
1548                                         nr_thp_succeeded++;
1549                                         nr_succeeded += nr_subpages;
1550                                         break;
1551                                 }
1552                                 nr_succeeded++;
1553                                 break;
1554                         default:
1555                                 /*
1556                                  * Permanent failure (-EBUSY, etc.):
1557                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1558                                  * removed from migration page list and not
1559                                  * retried in the next outer loop.
1560                                  */
1561                                 if (is_thp) {
1562                                         nr_thp_failed++;
1563                                         nr_failed += nr_subpages;
1564                                         break;
1565                                 }
1566                                 nr_failed++;
1567                                 break;
1568                         }
1569                 }
1570         }
1571         nr_failed += retry + thp_retry;
1572         nr_thp_failed += thp_retry;
1573         rc = nr_failed;
1574 out:
1575         /*
1576          * Put the permanent failure page back to migration list, they
1577          * will be put back to the right list by the caller.
1578          */
1579         list_splice(&ret_pages, from);
1580
1581         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1582         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1583         count_vm_events(THP_MIGRATION_SUCCESS, nr_thp_succeeded);
1584         count_vm_events(THP_MIGRATION_FAIL, nr_thp_failed);
1585         count_vm_events(THP_MIGRATION_SPLIT, nr_thp_split);
1586         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, nr_thp_succeeded,
1587                                nr_thp_failed, nr_thp_split, mode, reason);
1588
1589         if (!swapwrite)
1590                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1591
1592         if (ret_succeeded)
1593                 *ret_succeeded = nr_succeeded;
1594
1595         return rc;
1596 }
1597
1598 struct page *alloc_migration_target(struct page *page, unsigned long private)
1599 {
1600         struct migration_target_control *mtc;
1601         gfp_t gfp_mask;
1602         unsigned int order = 0;
1603         struct page *new_page = NULL;
1604         int nid;
1605         int zidx;
1606
1607         mtc = (struct migration_target_control *)private;
1608         gfp_mask = mtc->gfp_mask;
1609         nid = mtc->nid;
1610         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1611                 nid = page_to_nid(page);
1612
1613         if (PageHuge(page)) {
1614                 struct hstate *h = page_hstate(compound_head(page));
1615
1616                 gfp_mask = htlb_modify_alloc_mask(h, gfp_mask);
1617                 return alloc_huge_page_nodemask(h, nid, mtc->nmask, gfp_mask);
1618         }
1619
1620         if (PageTransHuge(page)) {
1621                 /*
1622                  * clear __GFP_RECLAIM to make the migration callback
1623                  * consistent with regular THP allocations.
1624                  */
1625                 gfp_mask &= ~__GFP_RECLAIM;
1626                 gfp_mask |= GFP_TRANSHUGE;
1627                 order = HPAGE_PMD_ORDER;
1628         }
1629         zidx = zone_idx(page_zone(page));
1630         if (is_highmem_idx(zidx) || zidx == ZONE_MOVABLE)
1631                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1632
1633         new_page = __alloc_pages(gfp_mask, order, nid, mtc->nmask);
1634
1635         if (new_page && PageTransHuge(new_page))
1636                 prep_transhuge_page(new_page);
1637
1638         return new_page;
1639 }
1640
1641 #ifdef CONFIG_NUMA
1642
1643 static int store_status(int __user *status, int start, int value, int nr)
1644 {
1645         while (nr-- > 0) {
1646                 if (put_user(value, status + start))
1647                         return -EFAULT;
1648                 start++;
1649         }
1650
1651         return 0;
1652 }
1653
1654 static int do_move_pages_to_node(struct mm_struct *mm,
1655                 struct list_head *pagelist, int node)
1656 {
1657         int err;
1658         struct migration_target_control mtc = {
1659                 .nid = node,
1660                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE,
1661         };
1662
1663         err = migrate_pages(pagelist, alloc_migration_target, NULL,
1664                 (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL, NULL);
1665         if (err)
1666                 putback_movable_pages(pagelist);
1667         return err;
1668 }
1669
1670 /*
1671  * Resolves the given address to a struct page, isolates it from the LRU and
1672  * puts it to the given pagelist.
1673  * Returns:
1674  *     errno - if the page cannot be found/isolated
1675  *     0 - when it doesn't have to be migrated because it is already on the
1676  *         target node
1677  *     1 - when it has been queued
1678  */
1679 static int add_page_for_migration(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1680                 int node, struct list_head *pagelist, bool migrate_all)
1681 {
1682         struct vm_area_struct *vma;
1683         struct page *page;
1684         unsigned int follflags;
1685         int err;
1686
1687         mmap_read_lock(mm);
1688         err = -EFAULT;
1689         vma = find_vma(mm, addr);
1690         if (!vma || addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1691                 goto out;
1692
1693         /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1694         follflags = FOLL_GET | FOLL_DUMP;
1695         page = follow_page(vma, addr, follflags);
1696
1697         err = PTR_ERR(page);
1698         if (IS_ERR(page))
1699                 goto out;
1700
1701         err = -ENOENT;
1702         if (!page)
1703                 goto out;
1704
1705         err = 0;
1706         if (page_to_nid(page) == node)
1707                 goto out_putpage;
1708
1709         err = -EACCES;
1710         if (page_mapcount(page) > 1 && !migrate_all)
1711                 goto out_putpage;
1712
1713         if (PageHuge(page)) {
1714                 if (PageHead(page)) {
1715                         isolate_huge_page(page, pagelist);
1716                         err = 1;
1717                 }
1718         } else {
1719                 struct page *head;
1720
1721                 head = compound_head(page);
1722                 err = isolate_lru_page(head);
1723                 if (err)
1724                         goto out_putpage;
1725
1726                 err = 1;
1727                 list_add_tail(&head->lru, pagelist);
1728                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1729                         NR_ISOLATED_ANON + page_is_file_lru(head),
1730                         thp_nr_pages(head));
1731         }
1732 out_putpage:
1733         /*
1734          * Either remove the duplicate refcount from
1735          * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1736          * not isolated.
1737          */
1738         put_page(page);
1739 out:
1740         mmap_read_unlock(mm);
1741         return err;
1742 }
1743
1744 static int move_pages_and_store_status(struct mm_struct *mm, int node,
1745                 struct list_head *pagelist, int __user *status,
1746                 int start, int i, unsigned long nr_pages)
1747 {
1748         int err;
1749
1750         if (list_empty(pagelist))
1751                 return 0;
1752
1753         err = do_move_pages_to_node(mm, pagelist, node);
1754         if (err) {
1755                 /*
1756                  * Positive err means the number of failed
1757                  * pages to migrate.  Since we are going to
1758                  * abort and return the number of non-migrated
1759                  * pages, so need to include the rest of the
1760                  * nr_pages that have not been attempted as
1761                  * well.
1762                  */
1763                 if (err > 0)
1764                         err += nr_pages - i - 1;
1765                 return err;
1766         }
1767         return store_status(status, start, node, i - start);
1768 }
1769
1770 /*
1771  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1772  * the corresponding array of status.
1773  */
1774 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1775                          unsigned long nr_pages,
1776                          const void __user * __user *pages,
1777                          const int __user *nodes,
1778                          int __user *status, int flags)
1779 {
1780         int current_node = NUMA_NO_NODE;
1781         LIST_HEAD(pagelist);
1782         int start, i;
1783         int err = 0, err1;
1784
1785         lru_cache_disable();
1786
1787         for (i = start = 0; i < nr_pages; i++) {
1788                 const void __user *p;
1789                 unsigned long addr;
1790                 int node;
1791
1792                 err = -EFAULT;
1793                 if (get_user(p, pages + i))
1794                         goto out_flush;
1795                 if (get_user(node, nodes + i))
1796                         goto out_flush;
1797                 addr = (unsigned long)untagged_addr(p);
1798
1799                 err = -ENODEV;
1800                 if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1801                         goto out_flush;
1802                 if (!node_state(node, N_MEMORY))
1803                         goto out_flush;
1804
1805                 err = -EACCES;
1806                 if (!node_isset(node, task_nodes))
1807                         goto out_flush;
1808
1809                 if (current_node == NUMA_NO_NODE) {
1810                         current_node = node;
1811                         start = i;
1812                 } else if (node != current_node) {
1813                         err = move_pages_and_store_status(mm, current_node,
1814                                         &pagelist, status, start, i, nr_pages);
1815                         if (err)
1816                                 goto out;
1817                         start = i;
1818                         current_node = node;
1819                 }
1820
1821                 /*
1822                  * Errors in the page lookup or isolation are not fatal and we simply
1823                  * report them via status
1824                  */
1825                 err = add_page_for_migration(mm, addr, current_node,
1826                                 &pagelist, flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1827
1828                 if (err > 0) {
1829                         /* The page is successfully queued for migration */
1830                         continue;
1831                 }
1832
1833                 /*
1834                  * If the page is already on the target node (!err), store the
1835                  * node, otherwise, store the err.
1836                  */
1837                 err = store_status(status, i, err ? : current_node, 1);
1838                 if (err)
1839                         goto out_flush;
1840
1841                 err = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
1842                                 status, start, i, nr_pages);
1843                 if (err)
1844                         goto out;
1845                 current_node = NUMA_NO_NODE;
1846         }
1847 out_flush:
1848         /* Make sure we do not overwrite the existing error */
1849         err1 = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
1850                                 status, start, i, nr_pages);
1851         if (err >= 0)
1852                 err = err1;
1853 out:
1854         lru_cache_enable();
1855         return err;
1856 }
1857
1858 /*
1859  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1860  */
1861 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1862                                 const void __user **pages, int *status)
1863 {
1864         unsigned long i;
1865
1866         mmap_read_lock(mm);
1867
1868         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1869                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1870                 struct vm_area_struct *vma;
1871                 struct page *page;
1872                 int err = -EFAULT;
1873
1874                 vma = vma_lookup(mm, addr);
1875                 if (!vma)
1876                         goto set_status;
1877
1878                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1879                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_DUMP);
1880
1881                 err = PTR_ERR(page);
1882                 if (IS_ERR(page))
1883                         goto set_status;
1884
1885                 err = page ? page_to_nid(page) : -ENOENT;
1886 set_status:
1887                 *status = err;
1888
1889                 pages++;
1890                 status++;
1891         }
1892
1893         mmap_read_unlock(mm);
1894 }
1895
1896 static int get_compat_pages_array(const void __user *chunk_pages[],
1897                                   const void __user * __user *pages,
1898                                   unsigned long chunk_nr)
1899 {
1900         compat_uptr_t __user *pages32 = (compat_uptr_t __user *)pages;
1901         compat_uptr_t p;
1902         int i;
1903
1904         for (i = 0; i < chunk_nr; i++) {
1905                 if (get_user(p, pages32 + i))
1906                         return -EFAULT;
1907                 chunk_pages[i] = compat_ptr(p);
1908         }
1909
1910         return 0;
1911 }
1912
1913 /*
1914  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1915  * a user array of status.
1916  */
1917 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1918                          const void __user * __user *pages,
1919                          int __user *status)
1920 {
1921 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1922         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1923         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1924
1925         while (nr_pages) {
1926                 unsigned long chunk_nr;
1927
1928                 chunk_nr = nr_pages;
1929                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1930                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1931
1932                 if (in_compat_syscall()) {
1933                         if (get_compat_pages_array(chunk_pages, pages,
1934                                                    chunk_nr))
1935                                 break;
1936                 } else {
1937                         if (copy_from_user(chunk_pages, pages,
1938                                       chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1939                                 break;
1940                 }
1941
1942                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1943
1944                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1945                         break;
1946
1947                 pages += chunk_nr;
1948                 status += chunk_nr;
1949                 nr_pages -= chunk_nr;
1950         }
1951         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1952 }
1953
1954 static struct mm_struct *find_mm_struct(pid_t pid, nodemask_t *mem_nodes)
1955 {
1956         struct task_struct *task;
1957         struct mm_struct *mm;
1958
1959         /*
1960          * There is no need to check if current process has the right to modify
1961          * the specified process when they are same.
1962          */
1963         if (!pid) {
1964                 mmget(current->mm);
1965                 *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(current);
1966                 return current->mm;
1967         }
1968
1969         /* Find the mm_struct */
1970         rcu_read_lock();
1971         task = find_task_by_vpid(pid);
1972         if (!task) {
1973                 rcu_read_unlock();
1974                 return ERR_PTR(-ESRCH);
1975         }
1976         get_task_struct(task);
1977
1978         /*
1979          * Check if this process has the right to modify the specified
1980          * process. Use the regular "ptrace_may_access()" checks.
1981          */
1982         if (!ptrace_may_access(task, PTRACE_MODE_READ_REALCREDS)) {
1983                 rcu_read_unlock();
1984                 mm = ERR_PTR(-EPERM);
1985                 goto out;
1986         }
1987         rcu_read_unlock();
1988
1989         mm = ERR_PTR(security_task_movememory(task));
1990         if (IS_ERR(mm))
1991                 goto out;
1992         *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1993         mm = get_task_mm(task);
1994 out:
1995         put_task_struct(task);
1996         if (!mm)
1997                 mm = ERR_PTR(-EINVAL);
1998         return mm;
1999 }
2000
2001 /*
2002  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
2003  * process.
2004  */
2005 static int kernel_move_pages(pid_t pid, unsigned long nr_pages,
2006                              const void __user * __user *pages,
2007                              const int __user *nodes,
2008                              int __user *status, int flags)
2009 {
2010         struct mm_struct *mm;
2011         int err;
2012         nodemask_t task_nodes;
2013
2014         /* Check flags */
2015         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
2016                 return -EINVAL;
2017
2018         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
2019                 return -EPERM;
2020
2021         mm = find_mm_struct(pid, &task_nodes);
2022         if (IS_ERR(mm))
2023                 return PTR_ERR(mm);
2024
2025         if (nodes)
2026                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
2027                                     nodes, status, flags);
2028         else
2029                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
2030
2031         mmput(mm);
2032         return err;
2033 }
2034
2035 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
2036                 const void __user * __user *, pages,
2037                 const int __user *, nodes,
2038                 int __user *, status, int, flags)
2039 {
2040         return kernel_move_pages(pid, nr_pages, pages, nodes, status, flags);
2041 }
2042
2043 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2044 /*
2045  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
2046  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
2047  */
2048 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
2049                                    unsigned long nr_migrate_pages)
2050 {
2051         int z;
2052
2053         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
2054                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
2055
2056                 if (!populated_zone(zone))
2057                         continue;
2058
2059                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
2060                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
2061                                        high_wmark_pages(zone) +
2062                                        nr_migrate_pages,
2063                                        ZONE_MOVABLE, 0))
2064                         continue;
2065                 return true;
2066         }
2067         return false;
2068 }
2069
2070 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
2071                                            unsigned long data)
2072 {
2073         int nid = (int) data;
2074         struct page *newpage;
2075
2076         newpage = __alloc_pages_node(nid,
2077                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
2078                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
2079                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
2080                                          ~__GFP_RECLAIM, 0);
2081
2082         return newpage;
2083 }
2084
2085 static struct page *alloc_misplaced_dst_page_thp(struct page *page,
2086                                                  unsigned long data)
2087 {
2088         int nid = (int) data;
2089         struct page *newpage;
2090
2091         newpage = alloc_pages_node(nid, (GFP_TRANSHUGE_LIGHT | __GFP_THISNODE),
2092                                    HPAGE_PMD_ORDER);
2093         if (!newpage)
2094                 goto out;
2095
2096         prep_transhuge_page(newpage);
2097
2098 out:
2099         return newpage;
2100 }
2101
2102 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
2103 {
2104         int page_lru;
2105         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2106
2107         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
2108
2109         /* Do not migrate THP mapped by multiple processes */
2110         if (PageTransHuge(page) && total_mapcount(page) > 1)
2111                 return 0;
2112
2113         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
2114         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, nr_pages))
2115                 return 0;
2116
2117         if (isolate_lru_page(page))
2118                 return 0;
2119
2120         page_lru = page_is_file_lru(page);
2121         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
2122                             nr_pages);
2123
2124         /*
2125          * Isolating the page has taken another reference, so the
2126          * caller's reference can be safely dropped without the page
2127          * disappearing underneath us during migration.
2128          */
2129         put_page(page);
2130         return 1;
2131 }
2132
2133 /*
2134  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
2135  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
2136  * the page that will be dropped by this function before returning.
2137  */
2138 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
2139                            int node)
2140 {
2141         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
2142         int isolated;
2143         int nr_remaining;
2144         LIST_HEAD(migratepages);
2145         new_page_t *new;
2146         bool compound;
2147         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2148
2149         /*
2150          * PTE mapped THP or HugeTLB page can't reach here so the page could
2151          * be either base page or THP.  And it must be head page if it is
2152          * THP.
2153          */
2154         compound = PageTransHuge(page);
2155
2156         if (compound)
2157                 new = alloc_misplaced_dst_page_thp;
2158         else
2159                 new = alloc_misplaced_dst_page;
2160
2161         /*
2162          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
2163          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
2164          */
2165         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_lru(page) &&
2166             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
2167                 goto out;
2168
2169         /*
2170          * Also do not migrate dirty pages as not all filesystems can move
2171          * dirty pages in MIGRATE_ASYNC mode which is a waste of cycles.
2172          */
2173         if (page_is_file_lru(page) && PageDirty(page))
2174                 goto out;
2175
2176         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
2177         if (!isolated)
2178                 goto out;
2179
2180         list_add(&page->lru, &migratepages);
2181         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, *new, NULL, node,
2182                                      MIGRATE_ASYNC, MR_NUMA_MISPLACED, NULL);
2183         if (nr_remaining) {
2184                 if (!list_empty(&migratepages)) {
2185                         list_del(&page->lru);
2186                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
2187                                         page_is_file_lru(page), -nr_pages);
2188                         putback_lru_page(page);
2189                 }
2190                 isolated = 0;
2191         } else
2192                 count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, nr_pages);
2193         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
2194         return isolated;
2195
2196 out:
2197         put_page(page);
2198         return 0;
2199 }
2200 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2201 #endif /* CONFIG_NUMA */
2202
2203 #ifdef CONFIG_DEVICE_PRIVATE
2204 static int migrate_vma_collect_skip(unsigned long start,
2205                                     unsigned long end,
2206                                     struct mm_walk *walk)
2207 {
2208         struct migrate_vma *migrate = walk->private;
2209         unsigned long addr;
2210
2211         for (addr = start; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
2212                 migrate->dst[migrate->npages] = 0;
2213                 migrate->src[migrate->npages++] = 0;
2214         }
2215
2216         return 0;
2217 }
2218
2219 static int migrate_vma_collect_hole(unsigned long start,
2220                                     unsigned long end,
2221                                     __always_unused int depth,
2222                                     struct mm_walk *walk)
2223 {
2224         struct migrate_vma *migrate = walk->private;
2225         unsigned long addr;
2226
2227         /* Only allow populating anonymous memory. */
2228         if (!vma_is_anonymous(walk->vma))
2229                 return migrate_vma_collect_skip(start, end, walk);
2230
2231         for (addr = start; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
2232                 migrate->src[migrate->npages] = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2233                 migrate->dst[migrate->npages] = 0;
2234                 migrate->npages++;
2235                 migrate->cpages++;
2236         }
2237
2238         return 0;
2239 }
2240
2241 static int migrate_vma_collect_pmd(pmd_t *pmdp,
2242                                    unsigned long start,
2243                                    unsigned long end,
2244                                    struct mm_walk *walk)
2245 {
2246         struct migrate_vma *migrate = walk->private;
2247         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
2248         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2249         unsigned long addr = start, unmapped = 0;
2250         spinlock_t *ptl;
2251         pte_t *ptep;
2252
2253 again:
2254         if (pmd_none(*pmdp))
2255                 return migrate_vma_collect_hole(start, end, -1, walk);
2256
2257         if (pmd_trans_huge(*pmdp)) {
2258                 struct page *page;
2259
2260                 ptl = pmd_lock(mm, pmdp);
2261                 if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmdp))) {
2262                         spin_unlock(ptl);
2263                         goto again;
2264                 }
2265
2266                 page = pmd_page(*pmdp);
2267                 if (is_huge_zero_page(page)) {
2268                         spin_unlock(ptl);
2269                         split_huge_pmd(vma, pmdp, addr);
2270                         if (pmd_trans_unstable(pmdp))
2271                                 return migrate_vma_collect_skip(start, end,
2272                                                                 walk);
2273                 } else {
2274                         int ret;
2275
2276                         get_page(page);
2277                         spin_unlock(ptl);
2278                         if (unlikely(!trylock_page(page)))
2279                                 return migrate_vma_collect_skip(start, end,
2280                                                                 walk);
2281                         ret = split_huge_page(page);
2282                         unlock_page(page);
2283                         put_page(page);
2284                         if (ret)
2285                                 return migrate_vma_collect_skip(start, end,
2286                                                                 walk);
2287                         if (pmd_none(*pmdp))
2288                                 return migrate_vma_collect_hole(start, end, -1,
2289                                                                 walk);
2290                 }
2291         }
2292
2293         if (unlikely(pmd_bad(*pmdp)))
2294                 return migrate_vma_collect_skip(start, end, walk);
2295
2296         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
2297         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2298
2299         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, ptep++) {
2300                 unsigned long mpfn = 0, pfn;
2301                 struct page *page;
2302                 swp_entry_t entry;
2303                 pte_t pte;
2304
2305                 pte = *ptep;
2306
2307                 if (pte_none(pte)) {
2308                         if (vma_is_anonymous(vma)) {
2309                                 mpfn = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2310                                 migrate->cpages++;
2311                         }
2312                         goto next;
2313                 }
2314
2315                 if (!pte_present(pte)) {
2316                         /*
2317                          * Only care about unaddressable device page special
2318                          * page table entry. Other special swap entries are not
2319                          * migratable, and we ignore regular swapped page.
2320                          */
2321                         entry = pte_to_swp_entry(pte);
2322                         if (!is_device_private_entry(entry))
2323                                 goto next;
2324
2325                         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
2326                         if (!(migrate->flags &
2327                                 MIGRATE_VMA_SELECT_DEVICE_PRIVATE) ||
2328                             page->pgmap->owner != migrate->pgmap_owner)
2329                                 goto next;
2330
2331                         mpfn = migrate_pfn(page_to_pfn(page)) |
2332                                         MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2333                         if (is_writable_device_private_entry(entry))
2334                                 mpfn |= MIGRATE_PFN_WRITE;
2335                 } else {
2336                         if (!(migrate->flags & MIGRATE_VMA_SELECT_SYSTEM))
2337                                 goto next;
2338                         pfn = pte_pfn(pte);
2339                         if (is_zero_pfn(pfn)) {
2340                                 mpfn = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2341                                 migrate->cpages++;
2342                                 goto next;
2343                         }
2344                         page = vm_normal_page(migrate->vma, addr, pte);
2345                         mpfn = migrate_pfn(pfn) | MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2346                         mpfn |= pte_write(pte) ? MIGRATE_PFN_WRITE : 0;
2347                 }
2348
2349                 /* FIXME support THP */
2350                 if (!page || !page->mapping || PageTransCompound(page)) {
2351                         mpfn = 0;
2352                         goto next;
2353                 }
2354
2355                 /*
2356                  * By getting a reference on the page we pin it and that blocks
2357                  * any kind of migration. Side effect is that it "freezes" the
2358                  * pte.
2359                  *
2360                  * We drop this reference after isolating the page from the lru
2361                  * for non device page (device page are not on the lru and thus
2362                  * can't be dropped from it).
2363                  */
2364                 get_page(page);
2365
2366                 /*
2367                  * Optimize for the common case where page is only mapped once
2368                  * in one process. If we can lock the page, then we can safely
2369                  * set up a special migration page table entry now.
2370                  */
2371                 if (trylock_page(page)) {
2372                         pte_t swp_pte;
2373
2374                         migrate->cpages++;
2375                         ptep_get_and_clear(mm, addr, ptep);
2376
2377                         /* Setup special migration page table entry */
2378                         if (mpfn & MIGRATE_PFN_WRITE)
2379                                 entry = make_writable_migration_entry(
2380                                                         page_to_pfn(page));
2381                         else
2382                                 entry = make_readable_migration_entry(
2383                                                         page_to_pfn(page));
2384                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2385                         if (pte_present(pte)) {
2386                                 if (pte_soft_dirty(pte))
2387                                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2388                                 if (pte_uffd_wp(pte))
2389                                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2390                         } else {
2391                                 if (pte_swp_soft_dirty(pte))
2392                                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2393                                 if (pte_swp_uffd_wp(pte))
2394                                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2395                         }
2396                         set_pte_at(mm, addr, ptep, swp_pte);
2397
2398                         /*
2399                          * This is like regular unmap: we remove the rmap and
2400                          * drop page refcount. Page won't be freed, as we took
2401                          * a reference just above.
2402                          */
2403                         page_remove_rmap(page, false);
2404                         put_page(page);
2405
2406                         if (pte_present(pte))
2407                                 unmapped++;
2408                 } else {
2409                         put_page(page);
2410                         mpfn = 0;
2411                 }
2412
2413 next:
2414                 migrate->dst[migrate->npages] = 0;
2415                 migrate->src[migrate->npages++] = mpfn;
2416         }
2417         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2418         pte_unmap_unlock(ptep - 1, ptl);
2419
2420         /* Only flush the TLB if we actually modified any entries */
2421         if (unmapped)
2422                 flush_tlb_range(walk->vma, start, end);
2423
2424         return 0;
2425 }
2426
2427 static const struct mm_walk_ops migrate_vma_walk_ops = {
2428         .pmd_entry              = migrate_vma_collect_pmd,
2429         .pte_hole               = migrate_vma_collect_hole,
2430 };
2431
2432 /*
2433  * migrate_vma_collect() - collect pages over a range of virtual addresses
2434  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2435  *
2436  * This will walk the CPU page table. For each virtual address backed by a
2437  * valid page, it updates the src array and takes a reference on the page, in
2438  * order to pin the page until we lock it and unmap it.
2439  */
2440 static void migrate_vma_collect(struct migrate_vma *migrate)
2441 {
2442         struct mmu_notifier_range range;
2443
2444         /*
2445          * Note that the pgmap_owner is passed to the mmu notifier callback so
2446          * that the registered device driver can skip invalidating device
2447          * private page mappings that won't be migrated.
2448          */
2449         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_MIGRATE, 0,
2450                 migrate->vma, migrate->vma->vm_mm, migrate->start, migrate->end,
2451                 migrate->pgmap_owner);
2452         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2453
2454         walk_page_range(migrate->vma->vm_mm, migrate->start, migrate->end,
2455                         &migrate_vma_walk_ops, migrate);
2456
2457         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2458         migrate->end = migrate->start + (migrate->npages << PAGE_SHIFT);
2459 }
2460
2461 /*
2462  * migrate_vma_check_page() - check if page is pinned or not
2463  * @page: struct page to check
2464  *
2465  * Pinned pages cannot be migrated. This is the same test as in
2466  * folio_migrate_mapping(), except that here we allow migration of a
2467  * ZONE_DEVICE page.
2468  */
2469 static bool migrate_vma_check_page(struct page *page)
2470 {
2471         /*
2472          * One extra ref because caller holds an extra reference, either from
2473          * isolate_lru_page() for a regular page, or migrate_vma_collect() for
2474          * a device page.
2475          */
2476         int extra = 1;
2477
2478         /*
2479          * FIXME support THP (transparent huge page), it is bit more complex to
2480          * check them than regular pages, because they can be mapped with a pmd
2481          * or with a pte (split pte mapping).
2482          */
2483         if (PageCompound(page))
2484                 return false;
2485
2486         /* Page from ZONE_DEVICE have one extra reference */
2487         if (is_zone_device_page(page)) {
2488                 /*
2489                  * Private page can never be pin as they have no valid pte and
2490                  * GUP will fail for those. Yet if there is a pending migration
2491                  * a thread might try to wait on the pte migration entry and
2492                  * will bump the page reference count. Sadly there is no way to
2493                  * differentiate a regular pin from migration wait. Hence to
2494                  * avoid 2 racing thread trying to migrate back to CPU to enter
2495                  * infinite loop (one stopping migration because the other is
2496                  * waiting on pte migration entry). We always return true here.
2497                  *
2498                  * FIXME proper solution is to rework migration_entry_wait() so
2499                  * it does not need to take a reference on page.
2500                  */
2501                 return is_device_private_page(page);
2502         }
2503
2504         /* For file back page */
2505         if (page_mapping(page))
2506                 extra += 1 + page_has_private(page);
2507
2508         if ((page_count(page) - extra) > page_mapcount(page))
2509                 return false;
2510
2511         return true;
2512 }
2513
2514 /*
2515  * migrate_vma_unmap() - replace page mapping with special migration pte entry
2516  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2517  *
2518  * Isolate pages from the LRU and replace mappings (CPU page table pte) with a
2519  * special migration pte entry and check if it has been pinned. Pinned pages are
2520  * restored because we cannot migrate them.
2521  *
2522  * This is the last step before we call the device driver callback to allocate
2523  * destination memory and copy contents of original page over to new page.
2524  */
2525 static void migrate_vma_unmap(struct migrate_vma *migrate)
2526 {
2527         const unsigned long npages = migrate->npages;
2528         const unsigned long start = migrate->start;
2529         unsigned long addr, i, restore = 0;
2530         bool allow_drain = true;
2531
2532         lru_add_drain();
2533
2534         for (i = 0; i < npages; i++) {
2535                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2536
2537                 if (!page)
2538                         continue;
2539
2540                 /* ZONE_DEVICE pages are not on LRU */
2541                 if (!is_zone_device_page(page)) {
2542                         if (!PageLRU(page) && allow_drain) {
2543                                 /* Drain CPU's pagevec */
2544                                 lru_add_drain_all();
2545                                 allow_drain = false;
2546                         }
2547
2548                         if (isolate_lru_page(page)) {
2549                                 migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2550                                 migrate->cpages--;
2551                                 restore++;
2552                                 continue;
2553                         }
2554
2555                         /* Drop the reference we took in collect */
2556                         put_page(page);
2557                 }
2558
2559                 if (page_mapped(page))
2560                         try_to_migrate(page, 0);
2561
2562                 if (page_mapped(page) || !migrate_vma_check_page(page)) {
2563                         if (!is_zone_device_page(page)) {
2564                                 get_page(page);
2565                                 putback_lru_page(page);
2566                         }
2567
2568                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2569                         migrate->cpages--;
2570                         restore++;
2571                         continue;
2572                 }
2573         }
2574
2575         for (addr = start, i = 0; i < npages && restore; addr += PAGE_SIZE, i++) {
2576                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2577
2578                 if (!page || (migrate->src[i] & MIGRATE_PFN_MIGRATE))
2579                         continue;
2580
2581                 remove_migration_ptes(page, page, false);
2582
2583                 migrate->src[i] = 0;
2584                 unlock_page(page);
2585                 put_page(page);
2586                 restore--;
2587         }
2588 }
2589
2590 /**
2591  * migrate_vma_setup() - prepare to migrate a range of memory
2592  * @args: contains the vma, start, and pfns arrays for the migration
2593  *
2594  * Returns: negative errno on failures, 0 when 0 or more pages were migrated
2595  * without an error.
2596  *
2597  * Prepare to migrate a range of memory virtual address range by collecting all
2598  * the pages backing each virtual address in the range, saving them inside the
2599  * src array.  Then lock those pages and unmap them. Once the pages are locked
2600  * and unmapped, check whether each page is pinned or not.  Pages that aren't
2601  * pinned have the MIGRATE_PFN_MIGRATE flag set (by this function) in the
2602  * corresponding src array entry.  Then restores any pages that are pinned, by
2603  * remapping and unlocking those pages.
2604  *
2605  * The caller should then allocate destination memory and copy source memory to
2606  * it for all those entries (ie with MIGRATE_PFN_VALID and MIGRATE_PFN_MIGRATE
2607  * flag set).  Once these are allocated and copied, the caller must update each
2608  * corresponding entry in the dst array with the pfn value of the destination
2609  * page and with MIGRATE_PFN_VALID. Destination pages must be locked via
2610  * lock_page().
2611  *
2612  * Note that the caller does not have to migrate all the pages that are marked
2613  * with MIGRATE_PFN_MIGRATE flag in src array unless this is a migration from
2614  * device memory to system memory.  If the caller cannot migrate a device page
2615  * back to system memory, then it must return VM_FAULT_SIGBUS, which has severe
2616  * consequences for the userspace process, so it must be avoided if at all
2617  * possible.
2618  *
2619  * For empty entries inside CPU page table (pte_none() or pmd_none() is true) we
2620  * do set MIGRATE_PFN_MIGRATE flag inside the corresponding source array thus
2621  * allowing the caller to allocate device memory for those unbacked virtual
2622  * addresses.  For this the caller simply has to allocate device memory and
2623  * properly set the destination entry like for regular migration.  Note that
2624  * this can still fail, and thus inside the device driver you must check if the
2625  * migration was successful for those entries after calling migrate_vma_pages(),
2626  * just like for regular migration.
2627  *
2628  * After that, the callers must call migrate_vma_pages() to go over each entry
2629  * in the src array that has the MIGRATE_PFN_VALID and MIGRATE_PFN_MIGRATE flag
2630  * set. If the corresponding entry in dst array has MIGRATE_PFN_VALID flag set,
2631  * then migrate_vma_pages() to migrate struct page information from the source
2632  * struct page to the destination struct page.  If it fails to migrate the
2633  * struct page information, then it clears the MIGRATE_PFN_MIGRATE flag in the
2634  * src array.
2635  *
2636  * At this point all successfully migrated pages have an entry in the src
2637  * array with MIGRATE_PFN_VALID and MIGRATE_PFN_MIGRATE flag set and the dst
2638  * array entry with MIGRATE_PFN_VALID flag set.
2639  *
2640  * Once migrate_vma_pages() returns the caller may inspect which pages were
2641  * successfully migrated, and which were not.  Successfully migrated pages will
2642  * have the MIGRATE_PFN_MIGRATE flag set for their src array entry.
2643  *
2644  * It is safe to update device page table after migrate_vma_pages() because
2645  * both destination and source page are still locked, and the mmap_lock is held
2646  * in read mode (hence no one can unmap the range being migrated).
2647  *
2648  * Once the caller is done cleaning up things and updating its page table (if it
2649  * chose to do so, this is not an obligation) it finally calls
2650  * migrate_vma_finalize() to update the CPU page table to point to new pages
2651  * for successfully migrated pages or otherwise restore the CPU page table to
2652  * point to the original source pages.
2653  */
2654 int migrate_vma_setup(struct migrate_vma *args)
2655 {
2656         long nr_pages = (args->end - args->start) >> PAGE_SHIFT;
2657
2658         args->start &= PAGE_MASK;
2659         args->end &= PAGE_MASK;
2660         if (!args->vma || is_vm_hugetlb_page(args->vma) ||
2661             (args->vma->vm_flags & VM_SPECIAL) || vma_is_dax(args->vma))
2662                 return -EINVAL;
2663         if (nr_pages <= 0)
2664                 return -EINVAL;
2665         if (args->start < args->vma->vm_start ||
2666             args->start >= args->vma->vm_end)
2667                 return -EINVAL;
2668         if (args->end <= args->vma->vm_start || args->end > args->vma->vm_end)
2669                 return -EINVAL;
2670         if (!args->src || !args->dst)
2671                 return -EINVAL;
2672
2673         memset(args->src, 0, sizeof(*args->src) * nr_pages);
2674         args->cpages = 0;
2675         args->npages = 0;
2676
2677         migrate_vma_collect(args);
2678
2679         if (args->cpages)
2680                 migrate_vma_unmap(args);
2681
2682         /*
2683          * At this point pages are locked and unmapped, and thus they have
2684          * stable content and can safely be copied to destination memory that
2685          * is allocated by the drivers.
2686          */
2687         return 0;
2688
2689 }
2690 EXPORT_SYMBOL(migrate_vma_setup);
2691
2692 /*
2693  * This code closely matches the code in:
2694  *   __handle_mm_fault()
2695  *     handle_pte_fault()
2696  *       do_anonymous_page()
2697  * to map in an anonymous zero page but the struct page will be a ZONE_DEVICE
2698  * private page.
2699  */
2700 static void migrate_vma_insert_page(struct migrate_vma *migrate,
2701                                     unsigned long addr,
2702                                     struct page *page,
2703                                     unsigned long *src)
2704 {
2705         struct vm_area_struct *vma = migrate->vma;
2706         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2707         bool flush = false;
2708         spinlock_t *ptl;
2709         pte_t entry;
2710         pgd_t *pgdp;
2711         p4d_t *p4dp;
2712         pud_t *pudp;
2713         pmd_t *pmdp;
2714         pte_t *ptep;
2715
2716         /* Only allow populating anonymous memory */
2717         if (!vma_is_anonymous(vma))
2718                 goto abort;
2719
2720         pgdp = pgd_offset(mm, addr);
2721         p4dp = p4d_alloc(mm, pgdp, addr);
2722         if (!p4dp)
2723                 goto abort;
2724         pudp = pud_alloc(mm, p4dp, addr);
2725         if (!pudp)
2726                 goto abort;
2727         pmdp = pmd_alloc(mm, pudp, addr);
2728         if (!pmdp)
2729                 goto abort;
2730
2731         if (pmd_trans_huge(*pmdp) || pmd_devmap(*pmdp))
2732                 goto abort;
2733
2734         /*
2735          * Use pte_alloc() instead of pte_alloc_map().  We can't run
2736          * pte_offset_map() on pmds where a huge pmd might be created
2737          * from a different thread.
2738          *
2739          * pte_alloc_map() is safe to use under mmap_write_lock(mm) or when
2740          * parallel threads are excluded by other means.
2741          *
2742          * Here we only have mmap_read_lock(mm).
2743          */
2744         if (pte_alloc(mm, pmdp))
2745                 goto abort;
2746
2747         /* See the comment in pte_alloc_one_map() */
2748         if (unlikely(pmd_trans_unstable(pmdp)))
2749                 goto abort;
2750
2751         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
2752                 goto abort;
2753         if (mem_cgroup_charge(page_folio(page), vma->vm_mm, GFP_KERNEL))
2754                 goto abort;
2755
2756         /*
2757          * The memory barrier inside __SetPageUptodate makes sure that
2758          * preceding stores to the page contents become visible before
2759          * the set_pte_at() write.
2760          */
2761         __SetPageUptodate(page);
2762
2763         if (is_zone_device_page(page)) {
2764                 if (is_device_private_page(page)) {
2765                         swp_entry_t swp_entry;
2766
2767                         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
2768                                 swp_entry = make_writable_device_private_entry(
2769                                                         page_to_pfn(page));
2770                         else
2771                                 swp_entry = make_readable_device_private_entry(
2772                                                         page_to_pfn(page));
2773                         entry = swp_entry_to_pte(swp_entry);
2774                 } else {
2775                         /*
2776                          * For now we only support migrating to un-addressable
2777                          * device memory.
2778                          */
2779                         pr_warn_once("Unsupported ZONE_DEVICE page type.\n");
2780                         goto abort;
2781                 }
2782         } else {
2783                 entry = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
2784                 if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
2785                         entry = pte_mkwrite(pte_mkdirty(entry));
2786         }
2787
2788         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
2789
2790         if (check_stable_address_space(mm))
2791                 goto unlock_abort;
2792
2793         if (pte_present(*ptep)) {
2794                 unsigned long pfn = pte_pfn(*ptep);
2795
2796                 if (!is_zero_pfn(pfn))
2797                         goto unlock_abort;
2798                 flush = true;
2799         } else if (!pte_none(*ptep))
2800                 goto unlock_abort;
2801
2802         /*
2803          * Check for userfaultfd but do not deliver the fault. Instead,
2804          * just back off.
2805          */
2806         if (userfaultfd_missing(vma))
2807                 goto unlock_abort;
2808
2809         inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
2810         page_add_new_anon_rmap(page, vma, addr, false);
2811         if (!is_zone_device_page(page))
2812                 lru_cache_add_inactive_or_unevictable(page, vma);
2813         get_page(page);
2814
2815         if (flush) {
2816                 flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(*ptep));
2817                 ptep_clear_flush_notify(vma, addr, ptep);
2818                 set_pte_at_notify(mm, addr, ptep, entry);
2819                 update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
2820         } else {
2821                 /* No need to invalidate - it was non-present before */
2822                 set_pte_at(mm, addr, ptep, entry);
2823                 update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
2824         }
2825
2826         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2827         *src = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2828         return;
2829
2830 unlock_abort:
2831         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2832 abort:
2833         *src &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2834 }
2835
2836 /**
2837  * migrate_vma_pages() - migrate meta-data from src page to dst page
2838  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2839  *
2840  * This migrates struct page meta-data from source struct page to destination
2841  * struct page. This effectively finishes the migration from source page to the
2842  * destination page.
2843  */
2844 void migrate_vma_pages(struct migrate_vma *migrate)
2845 {
2846         const unsigned long npages = migrate->npages;
2847         const unsigned long start = migrate->start;
2848         struct mmu_notifier_range range;
2849         unsigned long addr, i;
2850         bool notified = false;
2851
2852         for (i = 0, addr = start; i < npages; addr += PAGE_SIZE, i++) {
2853                 struct page *newpage = migrate_pfn_to_page(migrate->dst[i]);
2854                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2855                 struct address_space *mapping;
2856                 int r;
2857
2858                 if (!newpage) {
2859                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2860                         continue;
2861                 }
2862
2863                 if (!page) {
2864                         if (!(migrate->src[i] & MIGRATE_PFN_MIGRATE))
2865                                 continue;
2866                         if (!notified) {
2867                                 notified = true;
2868
2869                                 mmu_notifier_range_init_owner(&range,
2870                                         MMU_NOTIFY_MIGRATE, 0, migrate->vma,
2871                                         migrate->vma->vm_mm, addr, migrate->end,
2872                                         migrate->pgmap_owner);
2873                                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2874                         }
2875                         migrate_vma_insert_page(migrate, addr, newpage,
2876                                                 &migrate->src[i]);
2877                         continue;
2878                 }
2879
2880                 mapping = page_mapping(page);
2881
2882                 if (is_zone_device_page(newpage)) {
2883                         if (is_device_private_page(newpage)) {
2884                                 /*
2885                                  * For now only support private anonymous when
2886                                  * migrating to un-addressable device memory.
2887                                  */
2888                                 if (mapping) {
2889                                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2890                                         continue;
2891                                 }
2892                         } else {
2893                                 /*
2894                                  * Other types of ZONE_DEVICE page are not
2895                                  * supported.
2896                                  */
2897                                 migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2898                                 continue;
2899                         }
2900                 }
2901
2902                 r = migrate_page(mapping, newpage, page, MIGRATE_SYNC_NO_COPY);
2903                 if (r != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
2904                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2905         }
2906
2907         /*
2908          * No need to double call mmu_notifier->invalidate_range() callback as
2909          * the above ptep_clear_flush_notify() inside migrate_vma_insert_page()
2910          * did already call it.
2911          */
2912         if (notified)
2913                 mmu_notifier_invalidate_range_only_end(&range);
2914 }
2915 EXPORT_SYMBOL(migrate_vma_pages);
2916
2917 /**
2918  * migrate_vma_finalize() - restore CPU page table entry
2919  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2920  *
2921  * This replaces the special migration pte entry with either a mapping to the
2922  * new page if migration was successful for that page, or to the original page
2923  * otherwise.
2924  *
2925  * This also unlocks the pages and puts them back on the lru, or drops the extra
2926  * refcount, for device pages.
2927  */
2928 void migrate_vma_finalize(struct migrate_vma *migrate)
2929 {
2930         const unsigned long npages = migrate->npages;
2931         unsigned long i;
2932
2933         for (i = 0; i < npages; i++) {
2934                 struct page *newpage = migrate_pfn_to_page(migrate->dst[i]);
2935                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2936
2937                 if (!page) {
2938                         if (newpage) {
2939                                 unlock_page(newpage);
2940                                 put_page(newpage);
2941                         }
2942                         continue;
2943                 }
2944
2945                 if (!(migrate->src[i] & MIGRATE_PFN_MIGRATE) || !newpage) {
2946                         if (newpage) {
2947                                 unlock_page(newpage);
2948                                 put_page(newpage);
2949                         }
2950                         newpage = page;
2951                 }
2952
2953                 remove_migration_ptes(page, newpage, false);
2954                 unlock_page(page);
2955
2956                 if (is_zone_device_page(page))
2957                         put_page(page);
2958                 else
2959                         putback_lru_page(page);
2960
2961                 if (newpage != page) {
2962                         unlock_page(newpage);
2963                         if (is_zone_device_page(newpage))
2964                                 put_page(newpage);
2965                         else
2966                                 putback_lru_page(newpage);
2967                 }
2968         }
2969 }
2970 EXPORT_SYMBOL(migrate_vma_finalize);
2971 #endif /* CONFIG_DEVICE_PRIVATE */
2972
2973 #if defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
2974 /* Disable reclaim-based migration. */
2975 static void __disable_all_migrate_targets(void)
2976 {
2977         int node;
2978
2979         for_each_online_node(node)
2980                 node_demotion[node] = NUMA_NO_NODE;
2981 }
2982
2983 static void disable_all_migrate_targets(void)
2984 {
2985         __disable_all_migrate_targets();
2986
2987         /*
2988          * Ensure that the "disable" is visible across the system.
2989          * Readers will see either a combination of before+disable
2990          * state or disable+after.  They will never see before and
2991          * after state together.
2992          *
2993          * The before+after state together might have cycles and
2994          * could cause readers to do things like loop until this
2995          * function finishes.  This ensures they can only see a
2996          * single "bad" read and would, for instance, only loop
2997          * once.
2998          */
2999         synchronize_rcu();
3000 }
3001
3002 /*
3003  * Find an automatic demotion target for 'node'.
3004  * Failing here is OK.  It might just indicate
3005  * being at the end of a chain.
3006  */
3007 static int establish_migrate_target(int node, nodemask_t *used)
3008 {
3009         int migration_target;
3010
3011         /*
3012          * Can not set a migration target on a
3013          * node with it already set.
3014          *
3015          * No need for READ_ONCE() here since this
3016          * in the write path for node_demotion[].
3017          * This should be the only thread writing.
3018          */
3019         if (node_demotion[node] != NUMA_NO_NODE)
3020                 return NUMA_NO_NODE;
3021
3022         migration_target = find_next_best_node(node, used);
3023         if (migration_target == NUMA_NO_NODE)
3024                 return NUMA_NO_NODE;
3025
3026         node_demotion[node] = migration_target;
3027
3028         return migration_target;
3029 }
3030
3031 /*
3032  * When memory fills up on a node, memory contents can be
3033  * automatically migrated to another node instead of
3034  * discarded at reclaim.
3035  *
3036  * Establish a "migration path" which will start at nodes
3037  * with CPUs and will follow the priorities used to build the
3038  * page allocator zonelists.
3039  *
3040  * The difference here is that cycles must be avoided.  If
3041  * node0 migrates to node1, then neither node1, nor anything
3042  * node1 migrates to can migrate to node0.
3043  *
3044  * This function can run simultaneously with readers of
3045  * node_demotion[].  However, it can not run simultaneously
3046  * with itself.  Exclusion is provided by memory hotplug events
3047  * being single-threaded.
3048  */
3049 static void __set_migration_target_nodes(void)
3050 {
3051         nodemask_t next_pass    = NODE_MASK_NONE;
3052         nodemask_t this_pass    = NODE_MASK_NONE;
3053         nodemask_t used_targets = NODE_MASK_NONE;
3054         int node;
3055
3056         /*
3057          * Avoid any oddities like cycles that could occur
3058          * from changes in the topology.  This will leave
3059          * a momentary gap when migration is disabled.
3060          */
3061         disable_all_migrate_targets();
3062
3063         /*
3064          * Allocations go close to CPUs, first.  Assume that
3065          * the migration path starts at the nodes with CPUs.
3066          */
3067         next_pass = node_states[N_CPU];
3068 again:
3069         this_pass = next_pass;
3070         next_pass = NODE_MASK_NONE;
3071         /*
3072          * To avoid cycles in the migration "graph", ensure
3073          * that migration sources are not future targets by
3074          * setting them in 'used_targets'.  Do this only
3075          * once per pass so that multiple source nodes can
3076          * share a target node.
3077          *
3078          * 'used_targets' will become unavailable in future
3079          * passes.  This limits some opportunities for
3080          * multiple source nodes to share a destination.
3081          */
3082         nodes_or(used_targets, used_targets, this_pass);
3083         for_each_node_mask(node, this_pass) {
3084                 int target_node = establish_migrate_target(node, &used_targets);
3085
3086                 if (target_node == NUMA_NO_NODE)
3087                         continue;
3088
3089                 /*
3090                  * Visit targets from this pass in the next pass.
3091                  * Eventually, every node will have been part of
3092                  * a pass, and will become set in 'used_targets'.
3093                  */
3094                 node_set(target_node, next_pass);
3095         }
3096         /*
3097          * 'next_pass' contains nodes which became migration
3098          * targets in this pass.  Make additional passes until
3099          * no more migrations targets are available.
3100          */
3101         if (!nodes_empty(next_pass))
3102                 goto again;
3103 }
3104
3105 /*
3106  * For callers that do not hold get_online_mems() already.
3107  */
3108 static void set_migration_target_nodes(void)
3109 {
3110         get_online_mems();
3111         __set_migration_target_nodes();
3112         put_online_mems();
3113 }
3114
3115 /*
3116  * This leaves migrate-on-reclaim transiently disabled between
3117  * the MEM_GOING_OFFLINE and MEM_OFFLINE events.  This runs
3118  * whether reclaim-based migration is enabled or not, which
3119  * ensures that the user can turn reclaim-based migration at
3120  * any time without needing to recalculate migration targets.
3121  *
3122  * These callbacks already hold get_online_mems().  That is why
3123  * __set_migration_target_nodes() can be used as opposed to
3124  * set_migration_target_nodes().
3125  */
3126 static int __meminit migrate_on_reclaim_callback(struct notifier_block *self,
3127                                                  unsigned long action, void *_arg)
3128 {
3129         struct memory_notify *arg = _arg;
3130
3131         /*
3132          * Only update the node migration order when a node is
3133          * changing status, like online->offline.  This avoids
3134          * the overhead of synchronize_rcu() in most cases.
3135          */
3136         if (arg->status_change_nid < 0)
3137                 return notifier_from_errno(0);
3138
3139         switch (action) {
3140         case MEM_GOING_OFFLINE:
3141                 /*
3142                  * Make sure there are not transient states where
3143                  * an offline node is a migration target.  This
3144                  * will leave migration disabled until the offline
3145                  * completes and the MEM_OFFLINE case below runs.
3146                  */
3147                 disable_all_migrate_targets();
3148                 break;
3149         case MEM_OFFLINE:
3150         case MEM_ONLINE:
3151                 /*
3152                  * Recalculate the target nodes once the node
3153                  * reaches its final state (online or offline).
3154                  */
3155                 __set_migration_target_nodes();
3156                 break;
3157         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3158                 /*
3159                  * MEM_GOING_OFFLINE disabled all the migration
3160                  * targets.  Reenable them.
3161                  */
3162                 __set_migration_target_nodes();
3163                 break;
3164         case MEM_GOING_ONLINE:
3165         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3166                 break;
3167         }
3168
3169         return notifier_from_errno(0);
3170 }
3171
3172 /*
3173  * React to hotplug events that might affect the migration targets
3174  * like events that online or offline NUMA nodes.
3175  *
3176  * The ordering is also currently dependent on which nodes have
3177  * CPUs.  That means we need CPU on/offline notification too.
3178  */
3179 static int migration_online_cpu(unsigned int cpu)
3180 {
3181         set_migration_target_nodes();
3182         return 0;
3183 }
3184
3185 static int migration_offline_cpu(unsigned int cpu)
3186 {
3187         set_migration_target_nodes();
3188         return 0;
3189 }
3190
3191 static int __init migrate_on_reclaim_init(void)
3192 {
3193         int ret;
3194
3195         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_MM_DEMOTION_DEAD, "mm/demotion:offline",
3196                                         NULL, migration_offline_cpu);
3197         /*
3198          * In the unlikely case that this fails, the automatic
3199          * migration targets may become suboptimal for nodes
3200          * where N_CPU changes.  With such a small impact in a
3201          * rare case, do not bother trying to do anything special.
3202          */
3203         WARN_ON(ret < 0);
3204         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_MM_DEMOTION_ONLINE, "mm/demotion:online",
3205                                 migration_online_cpu, NULL);
3206         WARN_ON(ret < 0);
3207
3208         hotplug_memory_notifier(migrate_on_reclaim_callback, 100);
3209         return 0;
3210 }
3211 late_initcall(migrate_on_reclaim_init);
3212 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
3213
3214 bool numa_demotion_enabled = false;
3215
3216 #ifdef CONFIG_SYSFS
3217 static ssize_t numa_demotion_enabled_show(struct kobject *kobj,
3218                                           struct kobj_attribute *attr, char *buf)
3219 {
3220         return sysfs_emit(buf, "%s\n",
3221                           numa_demotion_enabled ? "true" : "false");
3222 }
3223
3224 static ssize_t numa_demotion_enabled_store(struct kobject *kobj,
3225                                            struct kobj_attribute *attr,
3226                                            const char *buf, size_t count)
3227 {
3228         if (!strncmp(buf, "true", 4) || !strncmp(buf, "1", 1))
3229                 numa_demotion_enabled = true;
3230         else if (!strncmp(buf, "false", 5) || !strncmp(buf, "0", 1))
3231                 numa_demotion_enabled = false;
3232         else
3233                 return -EINVAL;
3234
3235         return count;
3236 }
3237
3238 static struct kobj_attribute numa_demotion_enabled_attr =
3239         __ATTR(demotion_enabled, 0644, numa_demotion_enabled_show,
3240                numa_demotion_enabled_store);
3241
3242 static struct attribute *numa_attrs[] = {
3243         &numa_demotion_enabled_attr.attr,
3244         NULL,
3245 };
3246
3247 static const struct attribute_group numa_attr_group = {
3248         .attrs = numa_attrs,
3249 };
3250
3251 static int __init numa_init_sysfs(void)
3252 {
3253         int err;
3254         struct kobject *numa_kobj;
3255
3256         numa_kobj = kobject_create_and_add("numa", mm_kobj);
3257         if (!numa_kobj) {
3258                 pr_err("failed to create numa kobject\n");
3259                 return -ENOMEM;
3260         }
3261         err = sysfs_create_group(numa_kobj, &numa_attr_group);
3262         if (err) {
3263                 pr_err("failed to register numa group\n");
3264                 goto delete_obj;
3265         }
3266         return 0;
3267
3268 delete_obj:
3269         kobject_put(numa_kobj);
3270         return err;
3271 }
3272 subsys_initcall(numa_init_sysfs);
3273 #endif