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_trans_huge(*pmd))
 117                         goto out;
 118                 if (!pmd_present(*pmd))
 119                         goto out;
 120
 121                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 122
 123                 if (!is_swap_pte(*ptep)) {
 124                         pte_unmap(ptep);
 125                         goto out;
 126                 }
 127
 128                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 129         }
 130
 131         spin_lock(ptl);
 132         pte = *ptep;
 133         if (!is_swap_pte(pte))
 134                 goto unlock;
 135
 136         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 137
 138         if (!is_migration_entry(entry) ||
 139             migration_entry_to_page(entry) != old)
 140                 goto unlock;
 141
 142         get_page(new);
 143         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 144         if (is_write_migration_entry(entry))
 145                 pte = pte_mkwrite(pte);
 146 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 147         if (PageHuge(new))
 148                 pte = pte_mkhuge(pte);
 149 #endif
 150         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 151         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 152
 153         if (PageHuge(new)) {
 154                 if (PageAnon(new))
 155                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 156                 else
 157                         page_dup_rmap(new);
 158         } else if (PageAnon(new))
 159                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 160         else
 161                 page_add_file_rmap(new);
 162
 163         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 164         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 165 unlock:
 166         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 167 out:
 168         return SWAP_AGAIN;
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Get rid of all migration entries and replace them by
 173  * references to the indicated page.
 174  */
 175 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 176 {
 177         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 178 }
 179
 180 /*
 181  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 182  * get to the page and wait until migration is finished.
 183  * When we return from this function the fault will be retried.
 184  *
 185  * This function is called from do_swap_page().
 186  */
 187 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 188                                 unsigned long address)
 189 {
 190         pte_t *ptep, pte;
 191         spinlock_t *ptl;
 192         swp_entry_t entry;
 193         struct page *page;
 194
 195         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 196         pte = *ptep;
 197         if (!is_swap_pte(pte))
 198                 goto out;
 199
 200         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 201         if (!is_migration_entry(entry))
 202                 goto out;
 203
 204         page = migration_entry_to_page(entry);
 205
 206         /*
 207          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 208          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 209          * against a page without get_page().
 210          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 211          * will occur again.
 212          */
 213         if (!get_page_unless_zero(page))
 214                 goto out;
 215         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 216         wait_on_page_locked(page);
 217         put_page(page);
 218         return;
 219 out:
 220         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Replace the page in the mapping.
 225  *
 226  * The number of remaining references must be:
 227  * 1 for anonymous pages without a mapping
 228  * 2 for pages with a mapping
 229  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 230  */
 231 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 232                 struct page *newpage, struct page *page)
 233 {
 234         int expected_count;
 235         void **pslot;
 236
 237         if (!mapping) {
 238                 /* Anonymous page without mapping */
 239                 if (page_count(page) != 1)
 240                         return -EAGAIN;
 241                 return 0;
 242         }
 243
 244         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 245
 246         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 247                                         page_index(page));
 248
 249         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 250         if (page_count(page) != expected_count ||
 251                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 252                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 253                 return -EAGAIN;
 254         }
 255
 256         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 257                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 258                 return -EAGAIN;
 259         }
 260
 261         /*
 262          * Now we know that no one else is looking at the page.
 263          */
 264         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 265         if (PageSwapCache(page)) {
 266                 SetPageSwapCache(newpage);
 267                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 268         }
 269
 270         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 271
 272         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 273         /*
 274          * Drop cache reference from old page.
 275          * We know this isn't the last reference.
 276          */
 277         __put_page(page);
 278
 279         /*
 280          * If moved to a different zone then also account
 281          * the page for that zone. Other VM counters will be
 282          * taken care of when we establish references to the
 283          * new page and drop references to the old page.
 284          *
 285          * Note that anonymous pages are accounted for
 286          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 287          * are mapped to swap space.
 288          */
 289         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 290         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 291         if (PageSwapBacked(page)) {
 292                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 293                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 294         }
 295         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 296
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 /*
 301  * The expected number of remaining references is the same as that
 302  * of migrate_page_move_mapping().
 303  */
 304 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 305                                    struct page *newpage, struct page *page)
 306 {
 307         int expected_count;
 308         void **pslot;
 309
 310         if (!mapping) {
 311                 if (page_count(page) != 1)
 312                         return -EAGAIN;
 313                 return 0;
 314         }
 315
 316         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 317
 318         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 319                                         page_index(page));
 320
 321         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 322         if (page_count(page) != expected_count ||
 323                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 324                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 325                 return -EAGAIN;
 326         }
 327
 328         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 329                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 330                 return -EAGAIN;
 331         }
 332
 333         get_page(newpage);
 334
 335         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 336
 337         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 338
 339         __put_page(page);
 340
 341         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 342         return 0;
 343 }
 344
 345 /*
 346  * Copy the page to its new location
 347  */
 348 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 349 {
 350         if (PageHuge(page))
 351                 copy_huge_page(newpage, page);
 352         else
 353                 copy_highpage(newpage, page);
 354
 355         if (PageError(page))
 356                 SetPageError(newpage);
 357         if (PageReferenced(page))
 358                 SetPageReferenced(newpage);
 359         if (PageUptodate(page))
 360                 SetPageUptodate(newpage);
 361         if (TestClearPageActive(page)) {
 362                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 363                 SetPageActive(newpage);
 364         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 365                 SetPageUnevictable(newpage);
 366         if (PageChecked(page))
 367                 SetPageChecked(newpage);
 368         if (PageMappedToDisk(page))
 369                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 370
 371         if (PageDirty(page)) {
 372                 clear_page_dirty_for_io(page);
 373                 /*
 374                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 375                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 376                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 377                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 378                  * Wheras only part of our page may be dirty.
 379                  */
 380                 __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 381         }
 382
 383         mlock_migrate_page(newpage, page);
 384         ksm_migrate_page(newpage, page);
 385
 386         ClearPageSwapCache(page);
 387         ClearPagePrivate(page);
 388         set_page_private(page, 0);
 389         page->mapping = NULL;
 390
 391         /*
 392          * If any waiters have accumulated on the new page then
 393          * wake them up.
 394          */
 395         if (PageWriteback(newpage))
 396                 end_page_writeback(newpage);
 397 }
 398
 399 /************************************************************
 400  *                    Migration functions
 401  ***********************************************************/
 402
 403 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 404 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 405                         struct page *newpage, struct page *page)
 406 {
 407         return -EIO;
 408 }
 409 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 410
 411 /*
 412  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 413  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 414  *
 415  * Pages are locked upon entry and exit.
 416  */
 417 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 418                 struct page *newpage, struct page *page)
 419 {
 420         int rc;
 421
 422         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 423
 424         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 425
 426         if (rc)
 427                 return rc;
 428
 429         migrate_page_copy(newpage, page);
 430         return 0;
 431 }
 432 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 433
 434 #ifdef CONFIG_BLOCK
 435 /*
 436  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 437  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 438  * exist.
 439  */
 440 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 441                 struct page *newpage, struct page *page)
 442 {
 443         struct buffer_head *bh, *head;
 444         int rc;
 445
 446         if (!page_has_buffers(page))
 447                 return migrate_page(mapping, newpage, page);
 448
 449         head = page_buffers(page);
 450
 451         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 452
 453         if (rc)
 454                 return rc;
 455
 456         bh = head;
 457         do {
 458                 get_bh(bh);
 459                 lock_buffer(bh);
 460                 bh = bh->b_this_page;
 461
 462         } while (bh != head);
 463
 464         ClearPagePrivate(page);
 465         set_page_private(newpage, page_private(page));
 466         set_page_private(page, 0);
 467         put_page(page);
 468         get_page(newpage);
 469
 470         bh = head;
 471         do {
 472                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 473                 bh = bh->b_this_page;
 474
 475         } while (bh != head);
 476
 477         SetPagePrivate(newpage);
 478
 479         migrate_page_copy(newpage, page);
 480
 481         bh = head;
 482         do {
 483                 unlock_buffer(bh);
 484                 put_bh(bh);
 485                 bh = bh->b_this_page;
 486
 487         } while (bh != head);
 488
 489         return 0;
 490 }
 491 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 492 #endif
 493
 494 /*
 495  * Writeback a page to clean the dirty state
 496  */
 497 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 498 {
 499         struct writeback_control wbc = {
 500                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 501                 .nr_to_write = 1,
 502                 .range_start = 0,
 503                 .range_end = LLONG_MAX,
 504                 .for_reclaim = 1
 505         };
 506         int rc;
 507
 508         if (!mapping->a_ops->writepage)
 509                 /* No write method for the address space */
 510                 return -EINVAL;
 511
 512         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 513                 /* Someone else already triggered a write */
 514                 return -EAGAIN;
 515
 516         /*
 517          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 518          * the page on some queue. So the page must be clean for
 519          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 520          * page state is no longer what we checked for earlier.
 521          * At this point we know that the migration attempt cannot
 522          * be successful.
 523          */
 524         remove_migration_ptes(page, page);
 525
 526         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 527
 528         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 529                 /* unlocked. Relock */
 530                 lock_page(page);
 531
 532         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 533 }
 534
 535 /*
 536  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 537  */
 538 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 539         struct page *newpage, struct page *page)
 540 {
 541         if (PageDirty(page))
 542                 return writeout(mapping, page);
 543
 544         /*
 545          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 546          * We must have no buffers or drop them.
 547          */
 548         if (page_has_private(page) &&
 549             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 550                 return -EAGAIN;
 551
 552         return migrate_page(mapping, newpage, page);
 553 }
 554
 555 /*
 556  * Move a page to a newly allocated page
 557  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 558  *
 559  * The new page will have replaced the old page if this function
 560  * is successful.
 561  *
 562  * Return value:
 563  *   < 0 - error code
 564  *  == 0 - success
 565  */
 566 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 567                                                 int remap_swapcache)
 568 {
 569         struct address_space *mapping;
 570         int rc;
 571
 572         /*
 573          * Block others from accessing the page when we get around to
 574          * establishing additional references. We are the only one
 575          * holding a reference to the new page at this point.
 576          */
 577         if (!trylock_page(newpage))
 578                 BUG();
 579
 580         /* Prepare mapping for the new page.*/
 581         newpage->index = page->index;
 582         newpage->mapping = page->mapping;
 583         if (PageSwapBacked(page))
 584                 SetPageSwapBacked(newpage);
 585
 586         mapping = page_mapping(page);
 587         if (!mapping)
 588                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page);
 589         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 590                 /*
 591                  * Most pages have a mapping and most filesystems
 592                  * should provide a migration function. Anonymous
 593                  * pages are part of swap space which also has its
 594                  * own migration function. This is the most common
 595                  * path for page migration.
 596                  */
 597                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 598                                                 newpage, page);
 599         else
 600                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page);
 601
 602         if (rc) {
 603                 newpage->mapping = NULL;
 604         } else {
 605                 if (remap_swapcache)
 606                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 607         }
 608
 609         unlock_page(newpage);
 610
 611         return rc;
 612 }
 613
 614 /*
 615  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 616  * to the newly allocated page in newpage.
 617  */
 618 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 619                         struct page *page, int force, bool offlining, bool sync)
 620 {
 621         int rc = 0;
 622         int *result = NULL;
 623         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 624         int remap_swapcache = 1;
 625         int charge = 0;
 626         struct mem_cgroup *mem = NULL;
 627         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 628
 629         if (!newpage)
 630                 return -ENOMEM;
 631
 632         if (page_count(page) == 1) {
 633                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 634                 goto move_newpage;
 635         }
 636         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 637                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 638                         goto move_newpage;
 639
 640         /* prepare cgroup just returns 0 or -ENOMEM */
 641         rc = -EAGAIN;
 642
 643         if (!trylock_page(page)) {
 644                 if (!force)
 645                         goto move_newpage;
 646
 647                 /*
 648                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 649                  * For example, during page readahead pages are added locked
 650                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 651                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 652                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 653                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 654                  * second or third page, the process can end up locking
 655                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 656                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 657                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 658                  * altogether.
 659                  */
 660                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 661                         goto move_newpage;
 662
 663                 lock_page(page);
 664         }
 665
 666         /*
 667          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 668          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 669          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 670          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 671          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 672          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 673          * serializes that).
 674          */
 675         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 676                 rc = -EBUSY;
 677                 goto unlock;
 678         }
 679
 680         /* charge against new page */
 681         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
 682         if (charge == -ENOMEM) {
 683                 rc = -ENOMEM;
 684                 goto unlock;
 685         }
 686         BUG_ON(charge);
 687
 688         if (PageWriteback(page)) {
 689                 if (!force || !sync)
 690                         goto uncharge;
 691                 wait_on_page_writeback(page);
 692         }
 693         /*
 694          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 695          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 696          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 697          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 698          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 699          * just care Anon page here.
 700          */
 701         if (PageAnon(page)) {
 702                 /*
 703                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
 704                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 705                  */
 706                 anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 707                 if (anon_vma) {
 708                         /*
 709                          * Take a reference count on the anon_vma if the
 710                          * page is mapped so that it is guaranteed to
 711                          * exist when the page is remapped later
 712                          */
 713                         get_anon_vma(anon_vma);
 714                         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
 715                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 716                         /*
 717                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 718                          * swapcache page is safe to use because we don't
 719                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 720                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 721                          * data have been freed, then the anon_vma could
 722                          * already be invalid.
 723                          *
 724                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 725                          * migrated but are not remapped when migration
 726                          * completes
 727                          */
 728                         remap_swapcache = 0;
 729                 } else {
 730                         goto uncharge;
 731                 }
 732         }
 733
 734         /*
 735          * Corner case handling:
 736          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 737          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 738          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 739          * trigger a BUG.  So handle it here.
 740          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 741          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 742          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 743          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 744          * free the metadata, so the page can be freed.
 745          */
 746         if (!page->mapping) {
 747                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
 748                 if (page_has_private(page)) {
 749                         try_to_free_buffers(page);
 750                         goto uncharge;
 751                 }
 752                 goto skip_unmap;
 753         }
 754
 755         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 756         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 757
 758 skip_unmap:
 759         if (!page_mapped(page))
 760                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache);
 761
 762         if (rc && remap_swapcache)
 763                 remove_migration_ptes(page, page);
 764
 765         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 766         if (anon_vma)
 767                 drop_anon_vma(anon_vma);
 768
 769 uncharge:
 770         if (!charge)
 771                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage, rc == 0);
 772 unlock:
 773         unlock_page(page);
 774
 775 move_newpage:
 776         if (rc != -EAGAIN) {
 777                 /*
 778                  * A page that has been migrated has all references
 779                  * removed and will be freed. A page that has not been
 780                  * migrated will have kepts its references and be
 781                  * restored.
 782                  */
 783                 list_del(&page->lru);
 784                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 785                                 page_is_file_cache(page));
 786                 putback_lru_page(page);
 787         }
 788
 789         /*
 790          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 791          * then this will free the page.
 792          */
 793         putback_lru_page(newpage);
 794
 795         if (result) {
 796                 if (rc)
 797                         *result = rc;
 798                 else
 799                         *result = page_to_nid(newpage);
 800         }
 801         return rc;
 802 }
 803
 804 /*
 805  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 806  *
 807  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 808  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 809  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 810  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 811  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 812  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 813  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 814  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 815  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 816  * hugepage migration fails without data corruption.
 817  *
 818  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 819  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 820  * will wait in the page fault for migration to complete.
 821  */
 822 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 823                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 824                                 int force, bool offlining, bool sync)
 825 {
 826         int rc = 0;
 827         int *result = NULL;
 828         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 829         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 830
 831         if (!new_hpage)
 832                 return -ENOMEM;
 833
 834         rc = -EAGAIN;
 835
 836         if (!trylock_page(hpage)) {
 837                 if (!force || !sync)
 838                         goto out;
 839                 lock_page(hpage);
 840         }
 841
 842         if (PageAnon(hpage)) {
 843                 anon_vma = page_lock_anon_vma(hpage);
 844                 if (anon_vma) {
 845                         get_anon_vma(anon_vma);
 846                         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
 847                 }
 848         }
 849
 850         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 851
 852         if (!page_mapped(hpage))
 853                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1);
 854
 855         if (rc)
 856                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 857
 858         if (anon_vma)
 859                 drop_anon_vma(anon_vma);
 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 only if ret != 0.
 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, bool offlining,
 896                 bool sync)
 897 {
 898         int retry = 1;
 899         int nr_failed = 0;
 900         int pass = 0;
 901         struct page *page;
 902         struct page *page2;
 903         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
 904         int rc;
 905
 906         if (!swapwrite)
 907                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
 908
 909         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 910                 retry = 0;
 911
 912                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 913                         cond_resched();
 914
 915                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
 916                                                 page, pass > 2, offlining,
 917                                                 sync);
 918
 919                         switch(rc) {
 920                         case -ENOMEM:
 921                                 goto out;
 922                         case -EAGAIN:
 923                                 retry++;
 924                                 break;
 925                         case 0:
 926                                 break;
 927                         default:
 928                                 /* Permanent failure */
 929                                 nr_failed++;
 930                                 break;
 931                         }
 932                 }
 933         }
 934         rc = 0;
 935 out:
 936         if (!swapwrite)
 937                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
 938
 939         if (rc)
 940                 return rc;
 941
 942         return nr_failed + retry;
 943 }
 944
 945 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
 946                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
 947                 bool sync)
 948 {
 949         int retry = 1;
 950         int nr_failed = 0;
 951         int pass = 0;
 952         struct page *page;
 953         struct page *page2;
 954         int rc;
 955
 956         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 957                 retry = 0;
 958
 959                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 960                         cond_resched();
 961
 962                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
 963                                         private, page, pass > 2, offlining,
 964                                         sync);
 965
 966                         switch(rc) {
 967                         case -ENOMEM:
 968                                 goto out;
 969                         case -EAGAIN:
 970                                 retry++;
 971                                 break;
 972                         case 0:
 973                                 break;
 974                         default:
 975                                 /* Permanent failure */
 976                                 nr_failed++;
 977                                 break;
 978                         }
 979                 }
 980         }
 981         rc = 0;
 982 out:
 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|FOLL_SPLIT);
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, true);
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         rcu_read_lock();
1291         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1292         if (!task) {
1293                 rcu_read_unlock();
1294                 return -ESRCH;
1295         }
1296         mm = get_task_mm(task);
1297         rcu_read_unlock();
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