mm/migrate.c

   1 /*
   2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migration.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
   5  *
   6  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
   7  * project. The main authors of the migration code are:
   8  *
   9  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
  10  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
  11  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
  12  * Christoph Lameter
  13  */
  14
  15 #include <linux/migrate.h>
  16 #include <linux/export.h>
  17 #include <linux/swap.h>
  18 #include <linux/swapops.h>
  19 #include <linux/pagemap.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/mm_inline.h>
  22 #include <linux/nsproxy.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/ksm.h>
  25 #include <linux/rmap.h>
  26 #include <linux/topology.h>
  27 #include <linux/cpu.h>
  28 #include <linux/cpuset.h>
  29 #include <linux/writeback.h>
  30 #include <linux/mempolicy.h>
  31 #include <linux/vmalloc.h>
  32 #include <linux/security.h>
  33 #include <linux/memcontrol.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
  37 #include <linux/gfp.h>
  38 #include <linux/balloon_compaction.h>
  39 #include <linux/mmu_notifier.h>
  40
  41 #include <asm/tlbflush.h>
  42
  43 #define CREATE_TRACE_POINTS
  44 #include <trace/events/migrate.h>
  45
  46 #include "internal.h"
  47
  48 /*
  49  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  50  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  51  * undesirable, use migrate_prep_local()
  52  */
  53 int migrate_prep(void)
  54 {
  55         /*
  56          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  57          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  58          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  59          * pages that may be busy.
  60          */
  61         lru_add_drain_all();
  62
  63         return 0;
  64 }
  65
  66 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  67 int migrate_prep_local(void)
  68 {
  69         lru_add_drain();
  70
  71         return 0;
  72 }
  73
  74 /*
  75  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
  76  * from where they were once taken off for compaction/migration.
  77  *
  78  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
  79  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
  80  * and isolate_huge_page().
  81  */
  82 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
  83 {
  84         struct page *page;
  85         struct page *page2;
  86
  87         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  88                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
  89                         putback_active_hugepage(page);
  90                         continue;
  91                 }
  92                 list_del(&page->lru);
  93                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  94                                 page_is_file_cache(page));
  95                 if (unlikely(isolated_balloon_page(page)))
  96                         balloon_page_putback(page);
  97                 else
  98                         putback_lru_page(page);
  99         }
 100 }
 101
 102 /*
 103  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
 104  */
 105 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
 106                                  unsigned long addr, void *old)
 107 {
 108         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 109         swp_entry_t entry;
 110         pmd_t *pmd;
 111         pte_t *ptep, pte;
 112         spinlock_t *ptl;
 113
 114         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 115                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 116                 if (!ptep)
 117                         goto out;
 118                 ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, ptep);
 119         } else {
 120                 pmd = mm_find_pmd(mm, addr);
 121                 if (!pmd)
 122                         goto out;
 123
 124                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 125
 126                 /*
 127                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 128                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 129                  */
 130
 131                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 132         }
 133
 134         spin_lock(ptl);
 135         pte = *ptep;
 136         if (!is_swap_pte(pte))
 137                 goto unlock;
 138
 139         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 140
 141         if (!is_migration_entry(entry) ||
 142             migration_entry_to_page(entry) != old)
 143                 goto unlock;
 144
 145         get_page(new);
 146         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 147         if (pte_swp_soft_dirty(*ptep))
 148                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
 149
 150         /* Recheck VMA as permissions can change since migration started  */
 151         if (is_write_migration_entry(entry))
 152                 pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
 153
 154 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 155         if (PageHuge(new)) {
 156                 pte = pte_mkhuge(pte);
 157                 pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, new, 0);
 158         }
 159 #endif
 160         flush_dcache_page(new);
 161         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 162
 163         if (PageHuge(new)) {
 164                 if (PageAnon(new))
 165                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 166                 else
 167                         page_dup_rmap(new);
 168         } else if (PageAnon(new))
 169                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 170         else
 171                 page_add_file_rmap(new);
 172
 173         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 174         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 175 unlock:
 176         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 177 out:
 178         return SWAP_AGAIN;
 179 }
 180
 181 /*
 182  * Congratulations to trinity for discovering this bug.
 183  * mm/fremap.c's remap_file_pages() accepts any range within a single vma to
 184  * convert that vma to VM_NONLINEAR; and generic_file_remap_pages() will then
 185  * replace the specified range by file ptes throughout (maybe populated after).
 186  * If page migration finds a page within that range, while it's still located
 187  * by vma_interval_tree rather than lost to i_mmap_nonlinear list, no problem:
 188  * zap_pte() clears the temporary migration entry before mmap_sem is dropped.
 189  * But if the migrating page is in a part of the vma outside the range to be
 190  * remapped, then it will not be cleared, and remove_migration_ptes() needs to
 191  * deal with it.  Fortunately, this part of the vma is of course still linear,
 192  * so we just need to use linear location on the nonlinear list.
 193  */
 194 static int remove_linear_migration_ptes_from_nonlinear(struct page *page,
 195                 struct address_space *mapping, void *arg)
 196 {
 197         struct vm_area_struct *vma;
 198         /* hugetlbfs does not support remap_pages, so no huge pgoff worries */
 199         pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 200         unsigned long addr;
 201
 202         list_for_each_entry(vma,
 203                 &mapping->i_mmap_nonlinear, shared.nonlinear) {
 204
 205                 addr = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
 206                 if (addr >= vma->vm_start && addr < vma->vm_end)
 207                         remove_migration_pte(page, vma, addr, arg);
 208         }
 209         return SWAP_AGAIN;
 210 }
 211
 212 /*
 213  * Get rid of all migration entries and replace them by
 214  * references to the indicated page.
 215  */
 216 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 217 {
 218         struct rmap_walk_control rwc = {
 219                 .rmap_one = remove_migration_pte,
 220                 .arg = old,
 221                 .file_nonlinear = remove_linear_migration_ptes_from_nonlinear,
 222         };
 223
 224         rmap_walk(new, &rwc);
 225 }
 226
 227 /*
 228  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 229  * get to the page and wait until migration is finished.
 230  * When we return from this function the fault will be retried.
 231  */
 232 static void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
 233                                 spinlock_t *ptl)
 234 {
 235         pte_t pte;
 236         swp_entry_t entry;
 237         struct page *page;
 238
 239         spin_lock(ptl);
 240         pte = *ptep;
 241         if (!is_swap_pte(pte))
 242                 goto out;
 243
 244         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 245         if (!is_migration_entry(entry))
 246                 goto out;
 247
 248         page = migration_entry_to_page(entry);
 249
 250         /*
 251          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 252          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 253          * against a page without get_page().
 254          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 255          * will occur again.
 256          */
 257         if (!get_page_unless_zero(page))
 258                 goto out;
 259         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 260         wait_on_page_locked(page);
 261         put_page(page);
 262         return;
 263 out:
 264         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 265 }
 266
 267 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 268                                 unsigned long address)
 269 {
 270         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 271         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
 272         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
 273 }
 274
 275 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
 276                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
 277 {
 278         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
 279         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
 280 }
 281
 282 #ifdef CONFIG_BLOCK
 283 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 284 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 285                                                         enum migrate_mode mode)
 286 {
 287         struct buffer_head *bh = head;
 288
 289         /* Simple case, sync compaction */
 290         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 291                 do {
 292                         get_bh(bh);
 293                         lock_buffer(bh);
 294                         bh = bh->b_this_page;
 295
 296                 } while (bh != head);
 297
 298                 return true;
 299         }
 300
 301         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 302         do {
 303                 get_bh(bh);
 304                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 305                         /*
 306                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 307                          * async migration. Release the taken locks
 308                          */
 309                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 310                         put_bh(failed_bh);
 311                         bh = head;
 312                         while (bh != failed_bh) {
 313                                 unlock_buffer(bh);
 314                                 put_bh(bh);
 315                                 bh = bh->b_this_page;
 316                         }
 317                         return false;
 318                 }
 319
 320                 bh = bh->b_this_page;
 321         } while (bh != head);
 322         return true;
 323 }
 324 #else
 325 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 326                                                         enum migrate_mode mode)
 327 {
 328         return true;
 329 }
 330 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 331
 332 /*
 333  * Replace the page in the mapping.
 334  *
 335  * The number of remaining references must be:
 336  * 1 for anonymous pages without a mapping
 337  * 2 for pages with a mapping
 338  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 339  */
 340 int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 341                 struct page *newpage, struct page *page,
 342                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode,
 343                 int extra_count)
 344 {
 345         int expected_count = 1 + extra_count;
 346         void **pslot;
 347
 348         if (!mapping) {
 349                 /* Anonymous page without mapping */
 350                 if (page_count(page) != expected_count)
 351                         return -EAGAIN;
 352                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 353         }
 354
 355         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 356
 357         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 358                                         page_index(page));
 359
 360         expected_count += 1 + page_has_private(page);
 361         if (page_count(page) != expected_count ||
 362                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 363                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 364                 return -EAGAIN;
 365         }
 366
 367         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 368                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 369                 return -EAGAIN;
 370         }
 371
 372         /*
 373          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 374          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 375          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 376          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 377          * block waiting on other references to be dropped.
 378          */
 379         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 380                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 381                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 382                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 383                 return -EAGAIN;
 384         }
 385
 386         /*
 387          * Now we know that no one else is looking at the page.
 388          */
 389         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 390         if (PageSwapCache(page)) {
 391                 SetPageSwapCache(newpage);
 392                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 393         }
 394
 395         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 396
 397         /*
 398          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 399          * to one less reference.
 400          * We know this isn't the last reference.
 401          */
 402         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 403
 404         /*
 405          * If moved to a different zone then also account
 406          * the page for that zone. Other VM counters will be
 407          * taken care of when we establish references to the
 408          * new page and drop references to the old page.
 409          *
 410          * Note that anonymous pages are accounted for
 411          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 412          * are mapped to swap space.
 413          */
 414         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 415         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 416         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 417                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 418                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 419         }
 420         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 421
 422         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 423 }
 424
 425 /*
 426  * The expected number of remaining references is the same as that
 427  * of migrate_page_move_mapping().
 428  */
 429 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 430                                    struct page *newpage, struct page *page)
 431 {
 432         int expected_count;
 433         void **pslot;
 434
 435         if (!mapping) {
 436                 if (page_count(page) != 1)
 437                         return -EAGAIN;
 438                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 439         }
 440
 441         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 442
 443         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 444                                         page_index(page));
 445
 446         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 447         if (page_count(page) != expected_count ||
 448                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 449                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 450                 return -EAGAIN;
 451         }
 452
 453         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 454                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 455                 return -EAGAIN;
 456         }
 457
 458         get_page(newpage);
 459
 460         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 461
 462         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 463
 464         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 465         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 466 }
 467
 468 /*
 469  * Gigantic pages are so large that we do not guarantee that page++ pointer
 470  * arithmetic will work across the entire page.  We need something more
 471  * specialized.
 472  */
 473 static void __copy_gigantic_page(struct page *dst, struct page *src,
 474                                 int nr_pages)
 475 {
 476         int i;
 477         struct page *dst_base = dst;
 478         struct page *src_base = src;
 479
 480         for (i = 0; i < nr_pages; ) {
 481                 cond_resched();
 482                 copy_highpage(dst, src);
 483
 484                 i++;
 485                 dst = mem_map_next(dst, dst_base, i);
 486                 src = mem_map_next(src, src_base, i);
 487         }
 488 }
 489
 490 static void copy_huge_page(struct page *dst, struct page *src)
 491 {
 492         int i;
 493         int nr_pages;
 494
 495         if (PageHuge(src)) {
 496                 /* hugetlbfs page */
 497                 struct hstate *h = page_hstate(src);
 498                 nr_pages = pages_per_huge_page(h);
 499
 500                 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
 501                         __copy_gigantic_page(dst, src, nr_pages);
 502                         return;
 503                 }
 504         } else {
 505                 /* thp page */
 506                 BUG_ON(!PageTransHuge(src));
 507                 nr_pages = hpage_nr_pages(src);
 508         }
 509
 510         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 511                 cond_resched();
 512                 copy_highpage(dst + i, src + i);
 513         }
 514 }
 515
 516 /*
 517  * Copy the page to its new location
 518  */
 519 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 520 {
 521         int cpupid;
 522
 523         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
 524                 copy_huge_page(newpage, page);
 525         else
 526                 copy_highpage(newpage, page);
 527
 528         if (PageError(page))
 529                 SetPageError(newpage);
 530         if (PageReferenced(page))
 531                 SetPageReferenced(newpage);
 532         if (PageUptodate(page))
 533                 SetPageUptodate(newpage);
 534         if (TestClearPageActive(page)) {
 535                 VM_BUG_ON_PAGE(PageUnevictable(page), page);
 536                 SetPageActive(newpage);
 537         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 538                 SetPageUnevictable(newpage);
 539         if (PageChecked(page))
 540                 SetPageChecked(newpage);
 541         if (PageMappedToDisk(page))
 542                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 543
 544         if (PageDirty(page)) {
 545                 clear_page_dirty_for_io(page);
 546                 /*
 547                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 548                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 549                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 550                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 551                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 552                  */
 553                 if (PageSwapBacked(page))
 554                         SetPageDirty(newpage);
 555                 else
 556                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 557         }
 558
 559         /*
 560          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
 561          * future migrations of this same page.
 562          */
 563         cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, -1);
 564         page_cpupid_xchg_last(newpage, cpupid);
 565
 566         mlock_migrate_page(newpage, page);
 567         ksm_migrate_page(newpage, page);
 568         /*
 569          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
 570          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
 571          */
 572         ClearPageSwapCache(page);
 573         ClearPagePrivate(page);
 574         set_page_private(page, 0);
 575
 576         /*
 577          * If any waiters have accumulated on the new page then
 578          * wake them up.
 579          */
 580         if (PageWriteback(newpage))
 581                 end_page_writeback(newpage);
 582 }
 583
 584 /************************************************************
 585  *                    Migration functions
 586  ***********************************************************/
 587
 588 /*
 589  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 590  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 591  *
 592  * Pages are locked upon entry and exit.
 593  */
 594 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 595                 struct page *newpage, struct page *page,
 596                 enum migrate_mode mode)
 597 {
 598         int rc;
 599
 600         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 601
 602         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode, 0);
 603
 604         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 605                 return rc;
 606
 607         migrate_page_copy(newpage, page);
 608         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 609 }
 610 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 611
 612 #ifdef CONFIG_BLOCK
 613 /*
 614  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 615  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 616  * exist.
 617  */
 618 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 619                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 620 {
 621         struct buffer_head *bh, *head;
 622         int rc;
 623
 624         if (!page_has_buffers(page))
 625                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 626
 627         head = page_buffers(page);
 628
 629         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode, 0);
 630
 631         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 632                 return rc;
 633
 634         /*
 635          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 636          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 637          * need to be locked now
 638          */
 639         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 640                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 641
 642         ClearPagePrivate(page);
 643         set_page_private(newpage, page_private(page));
 644         set_page_private(page, 0);
 645         put_page(page);
 646         get_page(newpage);
 647
 648         bh = head;
 649         do {
 650                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 651                 bh = bh->b_this_page;
 652
 653         } while (bh != head);
 654
 655         SetPagePrivate(newpage);
 656
 657         migrate_page_copy(newpage, page);
 658
 659         bh = head;
 660         do {
 661                 unlock_buffer(bh);
 662                 put_bh(bh);
 663                 bh = bh->b_this_page;
 664
 665         } while (bh != head);
 666
 667         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 668 }
 669 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 670 #endif
 671
 672 /*
 673  * Writeback a page to clean the dirty state
 674  */
 675 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 676 {
 677         struct writeback_control wbc = {
 678                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 679                 .nr_to_write = 1,
 680                 .range_start = 0,
 681                 .range_end = LLONG_MAX,
 682                 .for_reclaim = 1
 683         };
 684         int rc;
 685
 686         if (!mapping->a_ops->writepage)
 687                 /* No write method for the address space */
 688                 return -EINVAL;
 689
 690         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 691                 /* Someone else already triggered a write */
 692                 return -EAGAIN;
 693
 694         /*
 695          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 696          * the page on some queue. So the page must be clean for
 697          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 698          * page state is no longer what we checked for earlier.
 699          * At this point we know that the migration attempt cannot
 700          * be successful.
 701          */
 702         remove_migration_ptes(page, page);
 703
 704         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 705
 706         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 707                 /* unlocked. Relock */
 708                 lock_page(page);
 709
 710         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 711 }
 712
 713 /*
 714  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 715  */
 716 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 717         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 718 {
 719         if (PageDirty(page)) {
 720                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 721                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 722                         return -EBUSY;
 723                 return writeout(mapping, page);
 724         }
 725
 726         /*
 727          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 728          * We must have no buffers or drop them.
 729          */
 730         if (page_has_private(page) &&
 731             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 732                 return -EAGAIN;
 733
 734         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 735 }
 736
 737 /*
 738  * Move a page to a newly allocated page
 739  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 740  *
 741  * The new page will have replaced the old page if this function
 742  * is successful.
 743  *
 744  * Return value:
 745  *   < 0 - error code
 746  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
 747  */
 748 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 749                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
 750 {
 751         struct address_space *mapping;
 752         int rc;
 753
 754         /*
 755          * Block others from accessing the page when we get around to
 756          * establishing additional references. We are the only one
 757          * holding a reference to the new page at this point.
 758          */
 759         if (!trylock_page(newpage))
 760                 BUG();
 761
 762         /* Prepare mapping for the new page.*/
 763         newpage->index = page->index;
 764         newpage->mapping = page->mapping;
 765         if (PageSwapBacked(page))
 766                 SetPageSwapBacked(newpage);
 767
 768         mapping = page_mapping(page);
 769         if (!mapping)
 770                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 771         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 772                 /*
 773                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 774                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 775                  * space which also has its own migratepage callback. This
 776                  * is the most common path for page migration.
 777                  */
 778                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 779                                                 newpage, page, mode);
 780         else
 781                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 782
 783         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 784                 newpage->mapping = NULL;
 785         } else {
 786                 mem_cgroup_migrate(page, newpage, false);
 787                 if (remap_swapcache)
 788                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 789                 page->mapping = NULL;
 790         }
 791
 792         unlock_page(newpage);
 793
 794         return rc;
 795 }
 796
 797 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 798                                 int force, enum migrate_mode mode)
 799 {
 800         int rc = -EAGAIN;
 801         int remap_swapcache = 1;
 802         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 803
 804         if (!trylock_page(page)) {
 805                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 806                         goto out;
 807
 808                 /*
 809                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 810                  * For example, during page readahead pages are added locked
 811                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 812                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 813                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 814                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 815                  * second or third page, the process can end up locking
 816                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 817                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 818                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 819                  * altogether.
 820                  */
 821                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 822                         goto out;
 823
 824                 lock_page(page);
 825         }
 826
 827         if (PageWriteback(page)) {
 828                 /*
 829                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
 830                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 831                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 832                  * the overhead of stalling is too much
 833                  */
 834                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 835                         rc = -EBUSY;
 836                         goto out_unlock;
 837                 }
 838                 if (!force)
 839                         goto out_unlock;
 840                 wait_on_page_writeback(page);
 841         }
 842         /*
 843          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 844          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 845          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 846          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 847          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 848          * just care Anon page here.
 849          */
 850         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page)) {
 851                 /*
 852                  * Only page_lock_anon_vma_read() understands the subtleties of
 853                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 854                  */
 855                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 856                 if (anon_vma) {
 857                         /*
 858                          * Anon page
 859                          */
 860                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 861                         /*
 862                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 863                          * swapcache page is safe to use because we don't
 864                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 865                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 866                          * data have been freed, then the anon_vma could
 867                          * already be invalid.
 868                          *
 869                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 870                          * migrated but are not remapped when migration
 871                          * completes
 872                          */
 873                         remap_swapcache = 0;
 874                 } else {
 875                         goto out_unlock;
 876                 }
 877         }
 878
 879         if (unlikely(isolated_balloon_page(page))) {
 880                 /*
 881                  * A ballooned page does not need any special attention from
 882                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
 883                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
 884                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
 885                  * the page migration right away (proteced by page lock).
 886                  */
 887                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
 888                 goto out_unlock;
 889         }
 890
 891         /*
 892          * Corner case handling:
 893          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 894          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 895          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 896          * trigger a BUG.  So handle it here.
 897          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 898          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 899          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 900          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 901          * free the metadata, so the page can be freed.
 902          */
 903         if (!page->mapping) {
 904                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
 905                 if (page_has_private(page)) {
 906                         try_to_free_buffers(page);
 907                         goto out_unlock;
 908                 }
 909                 goto skip_unmap;
 910         }
 911
 912         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 913         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 914
 915 skip_unmap:
 916         if (!page_mapped(page))
 917                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
 918
 919         if (rc && remap_swapcache)
 920                 remove_migration_ptes(page, page);
 921
 922         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 923         if (anon_vma)
 924                 put_anon_vma(anon_vma);
 925
 926 out_unlock:
 927         unlock_page(page);
 928 out:
 929         return rc;
 930 }
 931
 932 /*
 933  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 934  * to the newly allocated page in newpage.
 935  */
 936 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, free_page_t put_new_page,
 937                         unsigned long private, struct page *page, int force,
 938                         enum migrate_mode mode)
 939 {
 940         int rc = 0;
 941         int *result = NULL;
 942         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 943
 944         if (!newpage)
 945                 return -ENOMEM;
 946
 947         if (page_count(page) == 1) {
 948                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 949                 goto out;
 950         }
 951
 952         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 953                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 954                         goto out;
 955
 956         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
 957
 958 out:
 959         if (rc != -EAGAIN) {
 960                 /*
 961                  * A page that has been migrated has all references
 962                  * removed and will be freed. A page that has not been
 963                  * migrated will have kepts its references and be
 964                  * restored.
 965                  */
 966                 list_del(&page->lru);
 967                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 968                                 page_is_file_cache(page));
 969                 putback_lru_page(page);
 970         }
 971
 972         /*
 973          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
 974          * it.  Otherwise, putback_lru_page() will drop the reference grabbed
 975          * during isolation.
 976          */
 977         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS && put_new_page) {
 978                 ClearPageSwapBacked(newpage);
 979                 put_new_page(newpage, private);
 980         } else if (unlikely(__is_movable_balloon_page(newpage))) {
 981                 /* drop our reference, page already in the balloon */
 982                 put_page(newpage);
 983         } else
 984                 putback_lru_page(newpage);
 985
 986         if (result) {
 987                 if (rc)
 988                         *result = rc;
 989                 else
 990                         *result = page_to_nid(newpage);
 991         }
 992         return rc;
 993 }
 994
 995 /*
 996  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 997  *
 998  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 999  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1000  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1001  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1002  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1003  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1004  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1005  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1006  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1007  * hugepage migration fails without data corruption.
1008  *
1009  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1010  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1011  * will wait in the page fault for migration to complete.
1012  */
1013 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1014                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1015                                 struct page *hpage, int force,
1016                                 enum migrate_mode mode)
1017 {
1018         int rc = 0;
1019         int *result = NULL;
1020         struct page *new_hpage;
1021         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1022
1023         /*
1024          * Movability of hugepages depends on architectures and hugepage size.
1025          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1026          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1027          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1028          * kicking migration.
1029          */
1030         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1031                 putback_active_hugepage(hpage);
1032                 return -ENOSYS;
1033         }
1034
1035         new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
1036         if (!new_hpage)
1037                 return -ENOMEM;
1038
1039         rc = -EAGAIN;
1040
1041         if (!trylock_page(hpage)) {
1042                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
1043                         goto out;
1044                 lock_page(hpage);
1045         }
1046
1047         if (PageAnon(hpage))
1048                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1049
1050         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
1051
1052         if (!page_mapped(hpage))
1053                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
1054
1055         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1056                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
1057
1058         if (anon_vma)
1059                 put_anon_vma(anon_vma);
1060
1061         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1062                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
1063
1064         unlock_page(hpage);
1065 out:
1066         if (rc != -EAGAIN)
1067                 putback_active_hugepage(hpage);
1068
1069         /*
1070          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1071          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1072          * isolation.
1073          */
1074         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS && put_new_page)
1075                 put_new_page(new_hpage, private);
1076         else
1077                 put_page(new_hpage);
1078
1079         if (result) {
1080                 if (rc)
1081                         *result = rc;
1082                 else
1083                         *result = page_to_nid(new_hpage);
1084         }
1085         return rc;
1086 }
1087
1088 /*
1089  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1090  *                 supplied as the target for the page migration
1091  *
1092  * @from:               The list of pages to be migrated.
1093  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1094  *                      as the target of the page migration.
1095  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1096  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1097  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1098  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1099  *                      page migration, if any.
1100  * @reason:             The reason for page migration.
1101  *
1102  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1103  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1104  * The caller should call putback_lru_pages() to return pages to the LRU
1105  * or free list only if ret != 0.
1106  *
1107  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1108  */
1109 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1110                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1111                 enum migrate_mode mode, int reason)
1112 {
1113         int retry = 1;
1114         int nr_failed = 0;
1115         int nr_succeeded = 0;
1116         int pass = 0;
1117         struct page *page;
1118         struct page *page2;
1119         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1120         int rc;
1121
1122         if (!swapwrite)
1123                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1124
1125         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1126                 retry = 0;
1127
1128                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1129                         cond_resched();
1130
1131                         if (PageHuge(page))
1132                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1133                                                 put_new_page, private, page,
1134                                                 pass > 2, mode);
1135                         else
1136                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1137                                                 private, page, pass > 2, mode);
1138
1139                         switch(rc) {
1140                         case -ENOMEM:
1141                                 goto out;
1142                         case -EAGAIN:
1143                                 retry++;
1144                                 break;
1145                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1146                                 nr_succeeded++;
1147                                 break;
1148                         default:
1149                                 /*
1150                                  * Permanent failure (-EBUSY, -ENOSYS, etc.):
1151                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1152                                  * removed from migration page list and not
1153                                  * retried in the next outer loop.
1154                                  */
1155                                 nr_failed++;
1156                                 break;
1157                         }
1158                 }
1159         }
1160         rc = nr_failed + retry;
1161 out:
1162         if (nr_succeeded)
1163                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1164         if (nr_failed)
1165                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1166         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1167
1168         if (!swapwrite)
1169                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1170
1171         return rc;
1172 }
1173
1174 #ifdef CONFIG_NUMA
1175 /*
1176  * Move a list of individual pages
1177  */
1178 struct page_to_node {
1179         unsigned long addr;
1180         struct page *page;
1181         int node;
1182         int status;
1183 };
1184
1185 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1186                 int **result)
1187 {
1188         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1189
1190         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1191                 pm++;
1192
1193         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1194                 return NULL;
1195
1196         *result = &pm->status;
1197
1198         if (PageHuge(p))
1199                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(p)),
1200                                         pm->node);
1201         else
1202                 return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1203                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE, 0);
1204 }
1205
1206 /*
1207  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1208  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1209  * and the node number must contain a valid target node.
1210  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1211  */
1212 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1213                                       struct page_to_node *pm,
1214                                       int migrate_all)
1215 {
1216         int err;
1217         struct page_to_node *pp;
1218         LIST_HEAD(pagelist);
1219
1220         down_read(&mm->mmap_sem);
1221
1222         /*
1223          * Build a list of pages to migrate
1224          */
1225         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1226                 struct vm_area_struct *vma;
1227                 struct page *page;
1228
1229                 err = -EFAULT;
1230                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1231                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1232                         goto set_status;
1233
1234                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1235
1236                 err = PTR_ERR(page);
1237                 if (IS_ERR(page))
1238                         goto set_status;
1239
1240                 err = -ENOENT;
1241                 if (!page)
1242                         goto set_status;
1243
1244                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1245                 if (PageReserved(page))
1246                         goto put_and_set;
1247
1248                 pp->page = page;
1249                 err = page_to_nid(page);
1250
1251                 if (err == pp->node)
1252                         /*
1253                          * Node already in the right place
1254                          */
1255                         goto put_and_set;
1256
1257                 err = -EACCES;
1258                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1259                                 !migrate_all)
1260                         goto put_and_set;
1261
1262                 if (PageHuge(page)) {
1263                         isolate_huge_page(page, &pagelist);
1264                         goto put_and_set;
1265                 }
1266
1267                 err = isolate_lru_page(page);
1268                 if (!err) {
1269                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1270                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1271                                             page_is_file_cache(page));
1272                 }
1273 put_and_set:
1274                 /*
1275                  * Either remove the duplicate refcount from
1276                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1277                  * not isolated.
1278                  */
1279                 put_page(page);
1280 set_status:
1281                 pp->status = err;
1282         }
1283
1284         err = 0;
1285         if (!list_empty(&pagelist)) {
1286                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node, NULL,
1287                                 (unsigned long)pm, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1288                 if (err)
1289                         putback_movable_pages(&pagelist);
1290         }
1291
1292         up_read(&mm->mmap_sem);
1293         return err;
1294 }
1295
1296 /*
1297  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1298  * the corresponding array of status.
1299  */
1300 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1301                          unsigned long nr_pages,
1302                          const void __user * __user *pages,
1303                          const int __user *nodes,
1304                          int __user *status, int flags)
1305 {
1306         struct page_to_node *pm;
1307         unsigned long chunk_nr_pages;
1308         unsigned long chunk_start;
1309         int err;
1310
1311         err = -ENOMEM;
1312         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1313         if (!pm)
1314                 goto out;
1315
1316         migrate_prep();
1317
1318         /*
1319          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1320          * but keep the last one as a marker
1321          */
1322         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1323
1324         for (chunk_start = 0;
1325              chunk_start < nr_pages;
1326              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1327                 int j;
1328
1329                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1330                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1331
1332                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1333                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1334                         const void __user *p;
1335                         int node;
1336
1337                         err = -EFAULT;
1338                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1339                                 goto out_pm;
1340                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1341
1342                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1343                                 goto out_pm;
1344
1345                         err = -ENODEV;
1346                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1347                                 goto out_pm;
1348
1349                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1350                                 goto out_pm;
1351
1352                         err = -EACCES;
1353                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1354                                 goto out_pm;
1355
1356                         pm[j].node = node;
1357                 }
1358
1359                 /* End marker for this chunk */
1360                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1361
1362                 /* Migrate this chunk */
1363                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1364                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1365                 if (err < 0)
1366                         goto out_pm;
1367
1368                 /* Return status information */
1369                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1370                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1371                                 err = -EFAULT;
1372                                 goto out_pm;
1373                         }
1374         }
1375         err = 0;
1376
1377 out_pm:
1378         free_page((unsigned long)pm);
1379 out:
1380         return err;
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1385  */
1386 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1387                                 const void __user **pages, int *status)
1388 {
1389         unsigned long i;
1390
1391         down_read(&mm->mmap_sem);
1392
1393         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1394                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1395                 struct vm_area_struct *vma;
1396                 struct page *page;
1397                 int err = -EFAULT;
1398
1399                 vma = find_vma(mm, addr);
1400                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1401                         goto set_status;
1402
1403                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1404
1405                 err = PTR_ERR(page);
1406                 if (IS_ERR(page))
1407                         goto set_status;
1408
1409                 err = -ENOENT;
1410                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1411                 if (!page || PageReserved(page))
1412                         goto set_status;
1413
1414                 err = page_to_nid(page);
1415 set_status:
1416                 *status = err;
1417
1418                 pages++;
1419                 status++;
1420         }
1421
1422         up_read(&mm->mmap_sem);
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1427  * a user array of status.
1428  */
1429 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1430                          const void __user * __user *pages,
1431                          int __user *status)
1432 {
1433 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1434         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1435         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1436
1437         while (nr_pages) {
1438                 unsigned long chunk_nr;
1439
1440                 chunk_nr = nr_pages;
1441                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1442                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1443
1444                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1445                         break;
1446
1447                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1448
1449                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1450                         break;
1451
1452                 pages += chunk_nr;
1453                 status += chunk_nr;
1454                 nr_pages -= chunk_nr;
1455         }
1456         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1457 }
1458
1459 /*
1460  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1461  * process.
1462  */
1463 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1464                 const void __user * __user *, pages,
1465                 const int __user *, nodes,
1466                 int __user *, status, int, flags)
1467 {
1468         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1469         struct task_struct *task;
1470         struct mm_struct *mm;
1471         int err;
1472         nodemask_t task_nodes;
1473
1474         /* Check flags */
1475         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1476                 return -EINVAL;
1477
1478         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1479                 return -EPERM;
1480
1481         /* Find the mm_struct */
1482         rcu_read_lock();
1483         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1484         if (!task) {
1485                 rcu_read_unlock();
1486                 return -ESRCH;
1487         }
1488         get_task_struct(task);
1489
1490         /*
1491          * Check if this process has the right to modify the specified
1492          * process. The right exists if the process has administrative
1493          * capabilities, superuser privileges or the same
1494          * userid as the target process.
1495          */
1496         tcred = __task_cred(task);
1497         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1498             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1499             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1500                 rcu_read_unlock();
1501                 err = -EPERM;
1502                 goto out;
1503         }
1504         rcu_read_unlock();
1505
1506         err = security_task_movememory(task);
1507         if (err)
1508                 goto out;
1509
1510         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1511         mm = get_task_mm(task);
1512         put_task_struct(task);
1513
1514         if (!mm)
1515                 return -EINVAL;
1516
1517         if (nodes)
1518                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1519                                     nodes, status, flags);
1520         else
1521                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1522
1523         mmput(mm);
1524         return err;
1525
1526 out:
1527         put_task_struct(task);
1528         return err;
1529 }
1530
1531 /*
1532  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1533  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1534  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1535  */
1536 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1537         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1538 {
1539         struct vm_area_struct *vma;
1540         int err = 0;
1541
1542         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1543                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1544                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1545                         if (err)
1546                                 break;
1547                 }
1548         }
1549         return err;
1550 }
1551
1552 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1553 /*
1554  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1555  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1556  */
1557 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1558                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1559 {
1560         int z;
1561         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1562                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1563
1564                 if (!populated_zone(zone))
1565                         continue;
1566
1567                 if (!zone_reclaimable(zone))
1568                         continue;
1569
1570                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1571                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1572                                        high_wmark_pages(zone) +
1573                                        nr_migrate_pages,
1574                                        0, 0))
1575                         continue;
1576                 return true;
1577         }
1578         return false;
1579 }
1580
1581 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1582                                            unsigned long data,
1583                                            int **result)
1584 {
1585         int nid = (int) data;
1586         struct page *newpage;
1587
1588         newpage = alloc_pages_exact_node(nid,
1589                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
1590                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
1591                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
1592                                          ~GFP_IOFS, 0);
1593
1594         return newpage;
1595 }
1596
1597 /*
1598  * page migration rate limiting control.
1599  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1600  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1601  * If a node is rate-limited then PTE NUMA updates are also rate-limited. However
1602  * as it is faults that reset the window, pte updates will happen unconditionally
1603  * if there has not been a fault since @pteupdate_interval_millisecs after the
1604  * throttle window closed.
1605  */
1606 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1607 static unsigned int pteupdate_interval_millisecs __read_mostly = 1000;
1608 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1609
1610 /* Returns true if NUMA migration is currently rate limited */
1611 bool migrate_ratelimited(int node)
1612 {
1613         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1614
1615         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window +
1616                                 msecs_to_jiffies(pteupdate_interval_millisecs)))
1617                 return false;
1618
1619         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages < ratelimit_pages)
1620                 return false;
1621
1622         return true;
1623 }
1624
1625 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1626 static bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat,
1627                                         unsigned long nr_pages)
1628 {
1629         /*
1630          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1631          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1632          * all the time is being spent migrating!
1633          */
1634         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1635                 spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1636                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1637                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1638                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1639                 spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1640         }
1641         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages) {
1642                 trace_mm_numa_migrate_ratelimit(current, pgdat->node_id,
1643                                                                 nr_pages);
1644                 return true;
1645         }
1646
1647         /*
1648          * This is an unlocked non-atomic update so errors are possible.
1649          * The consequences are failing to migrate when we potentiall should
1650          * have which is not severe enough to warrant locking. If it is ever
1651          * a problem, it can be converted to a per-cpu counter.
1652          */
1653         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1654         return false;
1655 }
1656
1657 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1658 {
1659         int page_lru;
1660
1661         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
1662
1663         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1664         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1665                 return 0;
1666
1667         if (isolate_lru_page(page))
1668                 return 0;
1669
1670         /*
1671          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1672          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1673          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1674          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1675          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1676          */
1677         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1678                 putback_lru_page(page);
1679                 return 0;
1680         }
1681
1682         page_lru = page_is_file_cache(page);
1683         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1684                                 hpage_nr_pages(page));
1685
1686         /*
1687          * Isolating the page has taken another reference, so the
1688          * caller's reference can be safely dropped without the page
1689          * disappearing underneath us during migration.
1690          */
1691         put_page(page);
1692         return 1;
1693 }
1694
1695 bool pmd_trans_migrating(pmd_t pmd)
1696 {
1697         struct page *page = pmd_page(pmd);
1698         return PageLocked(page);
1699 }
1700
1701 void wait_migrate_huge_page(struct anon_vma *anon_vma, pmd_t *pmd)
1702 {
1703         struct page *page = pmd_page(*pmd);
1704         wait_on_page_locked(page);
1705 }
1706
1707 /*
1708  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1709  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1710  * the page that will be dropped by this function before returning.
1711  */
1712 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1713                            int node)
1714 {
1715         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1716         int isolated;
1717         int nr_remaining;
1718         LIST_HEAD(migratepages);
1719
1720         /*
1721          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
1722          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
1723          */
1724         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_cache(page) &&
1725             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
1726                 goto out;
1727
1728         /*
1729          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1730          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1731          * all the time is being spent migrating!
1732          */
1733         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1734                 goto out;
1735
1736         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1737         if (!isolated)
1738                 goto out;
1739
1740         list_add(&page->lru, &migratepages);
1741         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
1742                                      NULL, node, MIGRATE_ASYNC,
1743                                      MR_NUMA_MISPLACED);
1744         if (nr_remaining) {
1745                 if (!list_empty(&migratepages)) {
1746                         list_del(&page->lru);
1747                         dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1748                                         page_is_file_cache(page));
1749                         putback_lru_page(page);
1750                 }
1751                 isolated = 0;
1752         } else
1753                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1754         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1755         return isolated;
1756
1757 out:
1758         put_page(page);
1759         return 0;
1760 }
1761 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1762
1763 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1764 /*
1765  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1766  * before returning.
1767  */
1768 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1769                                 struct vm_area_struct *vma,
1770                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1771                                 unsigned long address,
1772                                 struct page *page, int node)
1773 {
1774         spinlock_t *ptl;
1775         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1776         int isolated = 0;
1777         struct page *new_page = NULL;
1778         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1779         unsigned long mmun_start = address & HPAGE_PMD_MASK;
1780         unsigned long mmun_end = mmun_start + HPAGE_PMD_SIZE;
1781         pmd_t orig_entry;
1782
1783         /*
1784          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1785          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1786          * all the time is being spent migrating!
1787          */
1788         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1789                 goto out_dropref;
1790
1791         new_page = alloc_pages_node(node,
1792                 (GFP_TRANSHUGE | __GFP_THISNODE) & ~__GFP_WAIT,
1793                 HPAGE_PMD_ORDER);
1794         if (!new_page)
1795                 goto out_fail;
1796
1797         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1798         if (!isolated) {
1799                 put_page(new_page);
1800                 goto out_fail;
1801         }
1802
1803         if (mm_tlb_flush_pending(mm))
1804                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1805
1806         /* Prepare a page as a migration target */
1807         __set_page_locked(new_page);
1808         SetPageSwapBacked(new_page);
1809
1810         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1811         new_page->mapping = page->mapping;
1812         new_page->index = page->index;
1813         migrate_page_copy(new_page, page);
1814         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1815
1816         /* Recheck the target PMD */
1817         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1818         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1819         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry) || page_count(page) != 2)) {
1820 fail_putback:
1821                 spin_unlock(ptl);
1822                 mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1823
1824                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1825                 if (TestClearPageActive(new_page))
1826                         SetPageActive(page);
1827                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1828                         SetPageUnevictable(page);
1829                 mlock_migrate_page(page, new_page);
1830
1831                 unlock_page(new_page);
1832                 put_page(new_page);             /* Free it */
1833
1834                 /* Retake the callers reference and putback on LRU */
1835                 get_page(page);
1836                 putback_lru_page(page);
1837                 mod_zone_page_state(page_zone(page),
1838                          NR_ISOLATED_ANON + page_lru, -HPAGE_PMD_NR);
1839
1840                 goto out_unlock;
1841         }
1842
1843         orig_entry = *pmd;
1844         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1845         entry = pmd_mkhuge(entry);
1846         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1847
1848         /*
1849          * Clear the old entry under pagetable lock and establish the new PTE.
1850          * Any parallel GUP will either observe the old page blocking on the
1851          * page lock, block on the page table lock or observe the new page.
1852          * The SetPageUptodate on the new page and page_add_new_anon_rmap
1853          * guarantee the copy is visible before the pagetable update.
1854          */
1855         flush_cache_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1856         page_add_anon_rmap(new_page, vma, mmun_start);
1857         pmdp_clear_flush(vma, mmun_start, pmd);
1858         set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1859         flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1860         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1861
1862         if (page_count(page) != 2) {
1863                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, orig_entry);
1864                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1865                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1866                 page_remove_rmap(new_page);
1867                 goto fail_putback;
1868         }
1869
1870         mem_cgroup_migrate(page, new_page, false);
1871
1872         page_remove_rmap(page);
1873
1874         spin_unlock(ptl);
1875         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1876
1877         /* Take an "isolate" reference and put new page on the LRU. */
1878         get_page(new_page);
1879         putback_lru_page(new_page);
1880
1881         unlock_page(new_page);
1882         unlock_page(page);
1883         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1884         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1885
1886         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1887         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1888
1889         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1890                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1891                         -HPAGE_PMD_NR);
1892         return isolated;
1893
1894 out_fail:
1895         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1896 out_dropref:
1897         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1898         if (pmd_same(*pmd, entry)) {
1899                 entry = pmd_mknonnuma(entry);
1900                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1901                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1902         }
1903         spin_unlock(ptl);
1904
1905 out_unlock:
1906         unlock_page(page);
1907         put_page(page);
1908         return 0;
1909 }
1910 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1911
1912 #endif /* CONFIG_NUMA */