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