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/module.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/gfp.h>
  37
  38 #include <asm/tlbflush.h>
  39
  40 #include "internal.h"
  41
  42 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
  43
  44 /*
  45  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  46  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  47  * undesirable, use migrate_prep_local()
  48  */
  49 int migrate_prep(void)
  50 {
  51         /*
  52          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  53          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  54          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  55          * pages that may be busy.
  56          */
  57         lru_add_drain_all();
  58
  59         return 0;
  60 }
  61
  62 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  63 int migrate_prep_local(void)
  64 {
  65         lru_add_drain();
  66
  67         return 0;
  68 }
  69
  70 /*
  71  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
  72  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
  73  */
  74 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
  75 {
  76         struct page *page;
  77         struct page *page2;
  78
  79         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  80                 list_del(&page->lru);
  81                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  82                                 page_is_file_cache(page));
  83                 putback_lru_page(page);
  84         }
  85 }
  86
  87 /*
  88  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
  89  */
  90 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
  91                                  unsigned long addr, void *old)
  92 {
  93         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  94         swp_entry_t entry;
  95         pgd_t *pgd;
  96         pud_t *pud;
  97         pmd_t *pmd;
  98         pte_t *ptep, pte;
  99         spinlock_t *ptl;
 100
 101         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 102                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 103                 if (!ptep)
 104                         goto out;
 105                 ptl = &mm->page_table_lock;
 106         } else {
 107                 pgd = pgd_offset(mm, addr);
 108                 if (!pgd_present(*pgd))
 109                         goto out;
 110
 111                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 112                 if (!pud_present(*pud))
 113                         goto out;
 114
 115                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 116                 if (!pmd_present(*pmd))
 117                         goto out;
 118
 119                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 120
 121                 if (!is_swap_pte(*ptep)) {
 122                         pte_unmap(ptep);
 123                         goto out;
 124                 }
 125
 126                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 127         }
 128
 129         spin_lock(ptl);
 130         pte = *ptep;
 131         if (!is_swap_pte(pte))
 132                 goto unlock;
 133
 134         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 135
 136         if (!is_migration_entry(entry) ||
 137             migration_entry_to_page(entry) != old)
 138                 goto unlock;
 139
 140         get_page(new);
 141         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 142         if (is_write_migration_entry(entry))
 143                 pte = pte_mkwrite(pte);
 144 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 145         if (PageHuge(new))
 146                 pte = pte_mkhuge(pte);
 147 #endif
 148         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 149         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 150
 151         if (PageHuge(new)) {
 152                 if (PageAnon(new))
 153                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 154                 else
 155                         page_dup_rmap(new);
 156         } else if (PageAnon(new))
 157                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 158         else
 159                 page_add_file_rmap(new);
 160
 161         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 162         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 163 unlock:
 164         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 165 out:
 166         return SWAP_AGAIN;
 167 }
 168
 169 /*
 170  * Get rid of all migration entries and replace them by
 171  * references to the indicated page.
 172  */
 173 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 174 {
 175         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 176 }
 177
 178 /*
 179  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 180  * get to the page and wait until migration is finished.
 181  * When we return from this function the fault will be retried.
 182  *
 183  * This function is called from do_swap_page().
 184  */
 185 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 186                                 unsigned long address)
 187 {
 188         pte_t *ptep, pte;
 189         spinlock_t *ptl;
 190         swp_entry_t entry;
 191         struct page *page;
 192
 193         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 194         pte = *ptep;
 195         if (!is_swap_pte(pte))
 196                 goto out;
 197
 198         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 199         if (!is_migration_entry(entry))
 200                 goto out;
 201
 202         page = migration_entry_to_page(entry);
 203
 204         /*
 205          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 206          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 207          * against a page without get_page().
 208          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 209          * will occur again.
 210          */
 211         if (!get_page_unless_zero(page))
 212                 goto out;
 213         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 214         wait_on_page_locked(page);
 215         put_page(page);
 216         return;
 217 out:
 218         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 219 }
 220
 221 /*
 222  * Replace the page in the mapping.
 223  *
 224  * The number of remaining references must be:
 225  * 1 for anonymous pages without a mapping
 226  * 2 for pages with a mapping
 227  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 228  */
 229 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 230                 struct page *newpage, struct page *page)
 231 {
 232         int expected_count;
 233         void **pslot;
 234
 235         if (!mapping) {
 236                 /* Anonymous page without mapping */
 237                 if (page_count(page) != 1)
 238                         return -EAGAIN;
 239                 return 0;
 240         }
 241
 242         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 243
 244         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 245                                         page_index(page));
 246
 247         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 248         if (page_count(page) != expected_count ||
 249                         (struct page *)radix_tree_deref_slot(pslot) != page) {
 250                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 251                 return -EAGAIN;
 252         }
 253
 254         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 255                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 256                 return -EAGAIN;
 257         }
 258
 259         /*
 260          * Now we know that no one else is looking at the page.
 261          */
 262         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 263         if (PageSwapCache(page)) {
 264                 SetPageSwapCache(newpage);
 265                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 266         }
 267
 268         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 269
 270         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 271         /*
 272          * Drop cache reference from old page.
 273          * We know this isn't the last reference.
 274          */
 275         __put_page(page);
 276
 277         /*
 278          * If moved to a different zone then also account
 279          * the page for that zone. Other VM counters will be
 280          * taken care of when we establish references to the
 281          * new page and drop references to the old page.
 282          *
 283          * Note that anonymous pages are accounted for
 284          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 285          * are mapped to swap space.
 286          */
 287         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 288         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 289         if (PageSwapBacked(page)) {
 290                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 291                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 292         }
 293         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 294
 295         return 0;
 296 }
 297
 298 /*
 299  * The expected number of remaining references is the same as that
 300  * of migrate_page_move_mapping().
 301  */
 302 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 303                                    struct page *newpage, struct page *page)
 304 {
 305         int expected_count;
 306         void **pslot;
 307
 308         if (!mapping) {
 309                 if (page_count(page) != 1)
 310                         return -EAGAIN;
 311                 return 0;
 312         }
 313
 314         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 315
 316         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 317                                         page_index(page));
 318
 319         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 320         if (page_count(page) != expected_count ||
 321             (struct page *)radix_tree_deref_slot(pslot) != page) {
 322                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 323                 return -EAGAIN;
 324         }
 325
 326         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 327                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 328                 return -EAGAIN;
 329         }
 330
 331         get_page(newpage);
 332
 333         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 334
 335         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 336
 337         __put_page(page);
 338
 339         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 340         return 0;
 341 }
 342
 343 /*
 344  * Copy the page to its new location
 345  */
 346 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 347 {
 348         if (PageHuge(page))
 349                 copy_huge_page(newpage, page);
 350         else
 351                 copy_highpage(newpage, page);
 352
 353         if (PageError(page))
 354                 SetPageError(newpage);
 355         if (PageReferenced(page))
 356                 SetPageReferenced(newpage);
 357         if (PageUptodate(page))
 358                 SetPageUptodate(newpage);
 359         if (TestClearPageActive(page)) {
 360                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 361                 SetPageActive(newpage);
 362         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 363                 SetPageUnevictable(newpage);
 364         if (PageChecked(page))
 365                 SetPageChecked(newpage);
 366         if (PageMappedToDisk(page))
 367                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 368
 369         if (PageDirty(page)) {
 370                 clear_page_dirty_for_io(page);
 371                 /*
 372                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 373                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 374                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 375                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 376                  * Wheras only part of our page may be dirty.
 377                  */
 378                 __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 379         }
 380
 381         mlock_migrate_page(newpage, page);
 382         ksm_migrate_page(newpage, page);
 383
 384         ClearPageSwapCache(page);
 385         ClearPagePrivate(page);
 386         set_page_private(page, 0);
 387         page->mapping = NULL;
 388
 389         /*
 390          * If any waiters have accumulated on the new page then
 391          * wake them up.
 392          */
 393         if (PageWriteback(newpage))
 394                 end_page_writeback(newpage);
 395 }
 396
 397 /************************************************************
 398  *                    Migration functions
 399  ***********************************************************/
 400
 401 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 402 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 403                         struct page *newpage, struct page *page)
 404 {
 405         return -EIO;
 406 }
 407 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 408
 409 /*
 410  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 411  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 412  *
 413  * Pages are locked upon entry and exit.
 414  */
 415 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 416                 struct page *newpage, struct page *page)
 417 {
 418         int rc;
 419
 420         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 421
 422         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 423
 424         if (rc)
 425                 return rc;
 426
 427         migrate_page_copy(newpage, page);
 428         return 0;
 429 }
 430 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 431
 432 #ifdef CONFIG_BLOCK
 433 /*
 434  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 435  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 436  * exist.
 437  */
 438 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 439                 struct page *newpage, struct page *page)
 440 {
 441         struct buffer_head *bh, *head;
 442         int rc;
 443
 444         if (!page_has_buffers(page))
 445                 return migrate_page(mapping, newpage, page);
 446
 447         head = page_buffers(page);
 448
 449         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 450
 451         if (rc)
 452                 return rc;
 453
 454         bh = head;
 455         do {
 456                 get_bh(bh);
 457                 lock_buffer(bh);
 458                 bh = bh->b_this_page;
 459
 460         } while (bh != head);
 461
 462         ClearPagePrivate(page);
 463         set_page_private(newpage, page_private(page));
 464         set_page_private(page, 0);
 465         put_page(page);
 466         get_page(newpage);
 467
 468         bh = head;
 469         do {
 470                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 471                 bh = bh->b_this_page;
 472
 473         } while (bh != head);
 474
 475         SetPagePrivate(newpage);
 476
 477         migrate_page_copy(newpage, page);
 478
 479         bh = head;
 480         do {
 481                 unlock_buffer(bh);
 482                 put_bh(bh);
 483                 bh = bh->b_this_page;
 484
 485         } while (bh != head);
 486
 487         return 0;
 488 }
 489 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 490 #endif
 491
 492 /*
 493  * Writeback a page to clean the dirty state
 494  */
 495 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 496 {
 497         struct writeback_control wbc = {
 498                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 499                 .nr_to_write = 1,
 500                 .range_start = 0,
 501                 .range_end = LLONG_MAX,
 502                 .for_reclaim = 1
 503         };
 504         int rc;
 505
 506         if (!mapping->a_ops->writepage)
 507                 /* No write method for the address space */
 508                 return -EINVAL;
 509
 510         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 511                 /* Someone else already triggered a write */
 512                 return -EAGAIN;
 513
 514         /*
 515          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 516          * the page on some queue. So the page must be clean for
 517          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 518          * page state is no longer what we checked for earlier.
 519          * At this point we know that the migration attempt cannot
 520          * be successful.
 521          */
 522         remove_migration_ptes(page, page);
 523
 524         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 525
 526         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 527                 /* unlocked. Relock */
 528                 lock_page(page);
 529
 530         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 531 }
 532
 533 /*
 534  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 535  */
 536 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 537         struct page *newpage, struct page *page)
 538 {
 539         if (PageDirty(page))
 540                 return writeout(mapping, page);
 541
 542         /*
 543          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 544          * We must have no buffers or drop them.
 545          */
 546         if (page_has_private(page) &&
 547             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 548                 return -EAGAIN;
 549
 550         return migrate_page(mapping, newpage, page);
 551 }
 552
 553 /*
 554  * Move a page to a newly allocated page
 555  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 556  *
 557  * The new page will have replaced the old page if this function
 558  * is successful.
 559  *
 560  * Return value:
 561  *   < 0 - error code
 562  *  == 0 - success
 563  */
 564 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 565                                                 int remap_swapcache)
 566 {
 567         struct address_space *mapping;
 568         int rc;
 569
 570         /*
 571          * Block others from accessing the page when we get around to
 572          * establishing additional references. We are the only one
 573          * holding a reference to the new page at this point.
 574          */
 575         if (!trylock_page(newpage))
 576                 BUG();
 577
 578         /* Prepare mapping for the new page.*/
 579         newpage->index = page->index;
 580         newpage->mapping = page->mapping;
 581         if (PageSwapBacked(page))
 582                 SetPageSwapBacked(newpage);
 583
 584         mapping = page_mapping(page);
 585         if (!mapping)
 586                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page);
 587         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 588                 /*
 589                  * Most pages have a mapping and most filesystems
 590                  * should provide a migration function. Anonymous
 591                  * pages are part of swap space which also has its
 592                  * own migration function. This is the most common
 593                  * path for page migration.
 594                  */
 595                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 596                                                 newpage, page);
 597         else
 598                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page);
 599
 600         if (rc) {
 601                 newpage->mapping = NULL;
 602         } else {
 603                 if (remap_swapcache)
 604                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 605         }
 606
 607         unlock_page(newpage);
 608
 609         return rc;
 610 }
 611
 612 /*
 613  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 614  * to the newly allocated page in newpage.
 615  */
 616 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 617                         struct page *page, int force, int offlining)
 618 {
 619         int rc = 0;
 620         int *result = NULL;
 621         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 622         int remap_swapcache = 1;
 623         int rcu_locked = 0;
 624         int charge = 0;
 625         struct mem_cgroup *mem = NULL;
 626         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 627
 628         if (!newpage)
 629                 return -ENOMEM;
 630
 631         if (page_count(page) == 1) {
 632                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 633                 goto move_newpage;
 634         }
 635
 636         /* prepare cgroup just returns 0 or -ENOMEM */
 637         rc = -EAGAIN;
 638
 639         if (!trylock_page(page)) {
 640                 if (!force)
 641                         goto move_newpage;
 642                 lock_page(page);
 643         }
 644
 645         /*
 646          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 647          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 648          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 649          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 650          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 651          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 652          * serializes that).
 653          */
 654         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 655                 rc = -EBUSY;
 656                 goto unlock;
 657         }
 658
 659         /* charge against new page */
 660         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
 661         if (charge == -ENOMEM) {
 662                 rc = -ENOMEM;
 663                 goto unlock;
 664         }
 665         BUG_ON(charge);
 666
 667         if (PageWriteback(page)) {
 668                 if (!force)
 669                         goto uncharge;
 670                 wait_on_page_writeback(page);
 671         }
 672         /*
 673          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 674          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 675          * This rcu_read_lock() delays freeing anon_vma pointer until the end
 676          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 677          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 678          * just care Anon page here.
 679          */
 680         if (PageAnon(page)) {
 681                 rcu_read_lock();
 682                 rcu_locked = 1;
 683
 684                 /* Determine how to safely use anon_vma */
 685                 if (!page_mapped(page)) {
 686                         if (!PageSwapCache(page))
 687                                 goto rcu_unlock;
 688
 689                         /*
 690                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 691                          * swapcache page is safe to use because we don't
 692                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 693                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 694                          * data have been freed, then the anon_vma could
 695                          * already be invalid.
 696                          *
 697                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 698                          * migrated but are not remapped when migration
 699                          * completes
 700                          */
 701                         remap_swapcache = 0;
 702                 } else {
 703                         /*
 704                          * Take a reference count on the anon_vma if the
 705                          * page is mapped so that it is guaranteed to
 706                          * exist when the page is remapped later
 707                          */
 708                         anon_vma = page_anon_vma(page);
 709                         get_anon_vma(anon_vma);
 710                 }
 711         }
 712
 713         /*
 714          * Corner case handling:
 715          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 716          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 717          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 718          * trigger a BUG.  So handle it here.
 719          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 720          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 721          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 722          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 723          * free the metadata, so the page can be freed.
 724          */
 725         if (!page->mapping) {
 726                 if (!PageAnon(page) && page_has_private(page)) {
 727                         /*
 728                          * Go direct to try_to_free_buffers() here because
 729                          * a) that's what try_to_release_page() would do anyway
 730                          * b) we may be under rcu_read_lock() here, so we can't
 731                          *    use GFP_KERNEL which is what try_to_release_page()
 732                          *    needs to be effective.
 733                          */
 734                         try_to_free_buffers(page);
 735                         goto rcu_unlock;
 736                 }
 737                 goto skip_unmap;
 738         }
 739
 740         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 741         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 742
 743 skip_unmap:
 744         if (!page_mapped(page))
 745                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache);
 746
 747         if (rc && remap_swapcache)
 748                 remove_migration_ptes(page, page);
 749 rcu_unlock:
 750
 751         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 752         if (anon_vma)
 753                 drop_anon_vma(anon_vma);
 754
 755         if (rcu_locked)
 756                 rcu_read_unlock();
 757 uncharge:
 758         if (!charge)
 759                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage);
 760 unlock:
 761         unlock_page(page);
 762
 763         if (rc != -EAGAIN) {
 764                 /*
 765                  * A page that has been migrated has all references
 766                  * removed and will be freed. A page that has not been
 767                  * migrated will have kepts its references and be
 768                  * restored.
 769                  */
 770                 list_del(&page->lru);
 771                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 772                                 page_is_file_cache(page));
 773                 putback_lru_page(page);
 774         }
 775
 776 move_newpage:
 777
 778         /*
 779          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 780          * then this will free the page.
 781          */
 782         putback_lru_page(newpage);
 783
 784         if (result) {
 785                 if (rc)
 786                         *result = rc;
 787                 else
 788                         *result = page_to_nid(newpage);
 789         }
 790         return rc;
 791 }
 792
 793 /*
 794  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 795  *
 796  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 797  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 798  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 799  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 800  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 801  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 802  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 803  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 804  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 805  * hugepage migration fails without data corruption.
 806  *
 807  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 808  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 809  * will wait in the page fault for migration to complete.
 810  */
 811 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 812                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 813                                 int force, int offlining)
 814 {
 815         int rc = 0;
 816         int *result = NULL;
 817         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 818         int rcu_locked = 0;
 819         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 820
 821         if (!new_hpage)
 822                 return -ENOMEM;
 823
 824         rc = -EAGAIN;
 825
 826         if (!trylock_page(hpage)) {
 827                 if (!force)
 828                         goto out;
 829                 lock_page(hpage);
 830         }
 831
 832         if (PageAnon(hpage)) {
 833                 rcu_read_lock();
 834                 rcu_locked = 1;
 835
 836                 if (page_mapped(hpage)) {
 837                         anon_vma = page_anon_vma(hpage);
 838                         atomic_inc(&anon_vma->external_refcount);
 839                 }
 840         }
 841
 842         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 843
 844         if (!page_mapped(hpage))
 845                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1);
 846
 847         if (rc)
 848                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 849
 850         if (anon_vma && atomic_dec_and_lock(&anon_vma->external_refcount,
 851                                             &anon_vma->lock)) {
 852                 int empty = list_empty(&anon_vma->head);
 853                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
 854                 if (empty)
 855                         anon_vma_free(anon_vma);
 856         }
 857
 858         if (rcu_locked)
 859                 rcu_read_unlock();
 860 out:
 861         unlock_page(hpage);
 862
 863         if (rc != -EAGAIN) {
 864                 list_del(&hpage->lru);
 865                 put_page(hpage);
 866         }
 867
 868         put_page(new_hpage);
 869
 870         if (result) {
 871                 if (rc)
 872                         *result = rc;
 873                 else
 874                         *result = page_to_nid(new_hpage);
 875         }
 876         return rc;
 877 }
 878
 879 /*
 880  * migrate_pages
 881  *
 882  * The function takes one list of pages to migrate and a function
 883  * that determines from the page to be migrated and the private data
 884  * the target of the move and allocates the page.
 885  *
 886  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 887  * are movable anymore because to has become empty
 888  * or no retryable pages exist anymore.
 889  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
 890  * or free list.
 891  *
 892  * Return: Number of pages not migrated or error code.
 893  */
 894 int migrate_pages(struct list_head *from,
 895                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, int offlining)
 896 {
 897         int retry = 1;
 898         int nr_failed = 0;
 899         int pass = 0;
 900         struct page *page;
 901         struct page *page2;
 902         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
 903         int rc;
 904
 905         if (!swapwrite)
 906                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
 907
 908         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 909                 retry = 0;
 910
 911                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 912                         cond_resched();
 913
 914                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
 915                                                 page, pass > 2, offlining);
 916
 917                         switch(rc) {
 918                         case -ENOMEM:
 919                                 goto out;
 920                         case -EAGAIN:
 921                                 retry++;
 922                                 break;
 923                         case 0:
 924                                 break;
 925                         default:
 926                                 /* Permanent failure */
 927                                 nr_failed++;
 928                                 break;
 929                         }
 930                 }
 931         }
 932         rc = 0;
 933 out:
 934         if (!swapwrite)
 935                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
 936
 937         if (rc)
 938                 return rc;
 939
 940         return nr_failed + retry;
 941 }
 942
 943 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
 944                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, int offlining)
 945 {
 946         int retry = 1;
 947         int nr_failed = 0;
 948         int pass = 0;
 949         struct page *page;
 950         struct page *page2;
 951         int rc;
 952
 953         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 954                 retry = 0;
 955
 956                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 957                         cond_resched();
 958
 959                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
 960                                         private, page, pass > 2, offlining);
 961
 962                         switch(rc) {
 963                         case -ENOMEM:
 964                                 goto out;
 965                         case -EAGAIN:
 966                                 retry++;
 967                                 break;
 968                         case 0:
 969                                 break;
 970                         default:
 971                                 /* Permanent failure */
 972                                 nr_failed++;
 973                                 break;
 974                         }
 975                 }
 976         }
 977         rc = 0;
 978 out:
 979
 980         list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru)
 981                 put_page(page);
 982
 983         if (rc)
 984                 return rc;
 985
 986         return nr_failed + retry;
 987 }
 988
 989 #ifdef CONFIG_NUMA
 990 /*
 991  * Move a list of individual pages
 992  */
 993 struct page_to_node {
 994         unsigned long addr;
 995         struct page *page;
 996         int node;
 997         int status;
 998 };
 999
1000 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1001                 int **result)
1002 {
1003         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1004
1005         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1006                 pm++;
1007
1008         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1009                 return NULL;
1010
1011         *result = &pm->status;
1012
1013         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1014                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1015 }
1016
1017 /*
1018  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1019  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1020  * and the node number must contain a valid target node.
1021  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1022  */
1023 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1024                                       struct page_to_node *pm,
1025                                       int migrate_all)
1026 {
1027         int err;
1028         struct page_to_node *pp;
1029         LIST_HEAD(pagelist);
1030
1031         down_read(&mm->mmap_sem);
1032
1033         /*
1034          * Build a list of pages to migrate
1035          */
1036         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1037                 struct vm_area_struct *vma;
1038                 struct page *page;
1039
1040                 err = -EFAULT;
1041                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1042                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1043                         goto set_status;
1044
1045                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET);
1046
1047                 err = PTR_ERR(page);
1048                 if (IS_ERR(page))
1049                         goto set_status;
1050
1051                 err = -ENOENT;
1052                 if (!page)
1053                         goto set_status;
1054
1055                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1056                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1057                         goto put_and_set;
1058
1059                 pp->page = page;
1060                 err = page_to_nid(page);
1061
1062                 if (err == pp->node)
1063                         /*
1064                          * Node already in the right place
1065                          */
1066                         goto put_and_set;
1067
1068                 err = -EACCES;
1069                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1070                                 !migrate_all)
1071                         goto put_and_set;
1072
1073                 err = isolate_lru_page(page);
1074                 if (!err) {
1075                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1076                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1077                                             page_is_file_cache(page));
1078                 }
1079 put_and_set:
1080                 /*
1081                  * Either remove the duplicate refcount from
1082                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1083                  * not isolated.
1084                  */
1085                 put_page(page);
1086 set_status:
1087                 pp->status = err;
1088         }
1089
1090         err = 0;
1091         if (!list_empty(&pagelist)) {
1092                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1093                                 (unsigned long)pm, 0);
1094                 if (err)
1095                         putback_lru_pages(&pagelist);
1096         }
1097
1098         up_read(&mm->mmap_sem);
1099         return err;
1100 }
1101
1102 /*
1103  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1104  * the corresponding array of status.
1105  */
1106 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, struct task_struct *task,
1107                          unsigned long nr_pages,
1108                          const void __user * __user *pages,
1109                          const int __user *nodes,
1110                          int __user *status, int flags)
1111 {
1112         struct page_to_node *pm;
1113         nodemask_t task_nodes;
1114         unsigned long chunk_nr_pages;
1115         unsigned long chunk_start;
1116         int err;
1117
1118         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1119
1120         err = -ENOMEM;
1121         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1122         if (!pm)
1123                 goto out;
1124
1125         migrate_prep();
1126
1127         /*
1128          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1129          * but keep the last one as a marker
1130          */
1131         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1132
1133         for (chunk_start = 0;
1134              chunk_start < nr_pages;
1135              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1136                 int j;
1137
1138                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1139                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1140
1141                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1142                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1143                         const void __user *p;
1144                         int node;
1145
1146                         err = -EFAULT;
1147                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1148                                 goto out_pm;
1149                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1150
1151                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1152                                 goto out_pm;
1153
1154                         err = -ENODEV;
1155                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1156                                 goto out_pm;
1157
1158                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1159                                 goto out_pm;
1160
1161                         err = -EACCES;
1162                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1163                                 goto out_pm;
1164
1165                         pm[j].node = node;
1166                 }
1167
1168                 /* End marker for this chunk */
1169                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1170
1171                 /* Migrate this chunk */
1172                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1173                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1174                 if (err < 0)
1175                         goto out_pm;
1176
1177                 /* Return status information */
1178                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1179                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1180                                 err = -EFAULT;
1181                                 goto out_pm;
1182                         }
1183         }
1184         err = 0;
1185
1186 out_pm:
1187         free_page((unsigned long)pm);
1188 out:
1189         return err;
1190 }
1191
1192 /*
1193  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1194  */
1195 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1196                                 const void __user **pages, int *status)
1197 {
1198         unsigned long i;
1199
1200         down_read(&mm->mmap_sem);
1201
1202         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1203                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1204                 struct vm_area_struct *vma;
1205                 struct page *page;
1206                 int err = -EFAULT;
1207
1208                 vma = find_vma(mm, addr);
1209                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1210                         goto set_status;
1211
1212                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1213
1214                 err = PTR_ERR(page);
1215                 if (IS_ERR(page))
1216                         goto set_status;
1217
1218                 err = -ENOENT;
1219                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1220                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1221                         goto set_status;
1222
1223                 err = page_to_nid(page);
1224 set_status:
1225                 *status = err;
1226
1227                 pages++;
1228                 status++;
1229         }
1230
1231         up_read(&mm->mmap_sem);
1232 }
1233
1234 /*
1235  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1236  * a user array of status.
1237  */
1238 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1239                          const void __user * __user *pages,
1240                          int __user *status)
1241 {
1242 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1243         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1244         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1245
1246         while (nr_pages) {
1247                 unsigned long chunk_nr;
1248
1249                 chunk_nr = nr_pages;
1250                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1251                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1252
1253                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1254                         break;
1255
1256                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1257
1258                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1259                         break;
1260
1261                 pages += chunk_nr;
1262                 status += chunk_nr;
1263                 nr_pages -= chunk_nr;
1264         }
1265         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1266 }
1267
1268 /*
1269  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1270  * process.
1271  */
1272 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1273                 const void __user * __user *, pages,
1274                 const int __user *, nodes,
1275                 int __user *, status, int, flags)
1276 {
1277         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1278         struct task_struct *task;
1279         struct mm_struct *mm;
1280         int err;
1281
1282         /* Check flags */
1283         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1284                 return -EINVAL;
1285
1286         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1287                 return -EPERM;
1288
1289         /* Find the mm_struct */
1290         read_lock(&tasklist_lock);
1291         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1292         if (!task) {
1293                 read_unlock(&tasklist_lock);
1294                 return -ESRCH;
1295         }
1296         mm = get_task_mm(task);
1297         read_unlock(&tasklist_lock);
1298
1299         if (!mm)
1300                 return -EINVAL;
1301
1302         /*
1303          * Check if this process has the right to modify the specified
1304          * process. The right exists if the process has administrative
1305          * capabilities, superuser privileges or the same
1306          * userid as the target process.
1307          */
1308         rcu_read_lock();
1309         tcred = __task_cred(task);
1310         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1311             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1312             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1313                 rcu_read_unlock();
1314                 err = -EPERM;
1315                 goto out;
1316         }
1317         rcu_read_unlock();
1318
1319         err = security_task_movememory(task);
1320         if (err)
1321                 goto out;
1322
1323         if (nodes) {
1324                 err = do_pages_move(mm, task, nr_pages, pages, nodes, status,
1325                                     flags);
1326         } else {
1327                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1328         }
1329
1330 out:
1331         mmput(mm);
1332         return err;
1333 }
1334
1335 /*
1336  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1337  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1338  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1339  */
1340 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1341         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1342 {
1343         struct vm_area_struct *vma;
1344         int err = 0;
1345
1346         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1347                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1348                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1349                         if (err)
1350                                 break;
1351                 }
1352         }
1353         return err;
1354 }
1355 #endif