mm/migrate.c

   1 /*
   2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migration.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
   5  *
   6  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
   7  * project. The main authors of the migration code are:
   8  *
   9  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
  10  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
  11  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
  12  * Christoph Lameter
  13  */
  14
  15 #include <linux/migrate.h>
  16 #include <linux/export.h>
  17 #include <linux/swap.h>
  18 #include <linux/swapops.h>
  19 #include <linux/pagemap.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/mm_inline.h>
  22 #include <linux/nsproxy.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/ksm.h>
  25 #include <linux/rmap.h>
  26 #include <linux/topology.h>
  27 #include <linux/cpu.h>
  28 #include <linux/cpuset.h>
  29 #include <linux/writeback.h>
  30 #include <linux/mempolicy.h>
  31 #include <linux/vmalloc.h>
  32 #include <linux/security.h>
  33 #include <linux/memcontrol.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/gfp.h>
  37
  38 #include <asm/tlbflush.h>
  39
  40 #include "internal.h"
  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_trans_huge(*pmd))
 115                         goto out;
 116                 if (!pmd_present(*pmd))
 117                         goto out;
 118
 119                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 120
 121                 /*
 122                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 123                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 124                  */
 125
 126                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 127         }
 128
 129         spin_lock(ptl);
 130         pte = *ptep;
 131         if (!is_swap_pte(pte))
 132                 goto unlock;
 133
 134         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 135
 136         if (!is_migration_entry(entry) ||
 137             migration_entry_to_page(entry) != old)
 138                 goto unlock;
 139
 140         get_page(new);
 141         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 142         if (is_write_migration_entry(entry))
 143                 pte = pte_mkwrite(pte);
 144 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 145         if (PageHuge(new))
 146                 pte = pte_mkhuge(pte);
 147 #endif
 148         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 149         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 150
 151         if (PageHuge(new)) {
 152                 if (PageAnon(new))
 153                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 154                 else
 155                         page_dup_rmap(new);
 156         } else if (PageAnon(new))
 157                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 158         else
 159                 page_add_file_rmap(new);
 160
 161         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 162         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 163 unlock:
 164         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 165 out:
 166         return SWAP_AGAIN;
 167 }
 168
 169 /*
 170  * Get rid of all migration entries and replace them by
 171  * references to the indicated page.
 172  */
 173 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 174 {
 175         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 176 }
 177
 178 /*
 179  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 180  * get to the page and wait until migration is finished.
 181  * When we return from this function the fault will be retried.
 182  */
 183 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 184                                 unsigned long address)
 185 {
 186         pte_t *ptep, pte;
 187         spinlock_t *ptl;
 188         swp_entry_t entry;
 189         struct page *page;
 190
 191         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 192         pte = *ptep;
 193         if (!is_swap_pte(pte))
 194                 goto out;
 195
 196         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 197         if (!is_migration_entry(entry))
 198                 goto out;
 199
 200         page = migration_entry_to_page(entry);
 201
 202         /*
 203          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 204          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 205          * against a page without get_page().
 206          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 207          * will occur again.
 208          */
 209         if (!get_page_unless_zero(page))
 210                 goto out;
 211         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 212         wait_on_page_locked(page);
 213         put_page(page);
 214         return;
 215 out:
 216         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 217 }
 218
 219 #ifdef CONFIG_BLOCK
 220 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 221 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 222                                                         enum migrate_mode mode)
 223 {
 224         struct buffer_head *bh = head;
 225
 226         /* Simple case, sync compaction */
 227         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 228                 do {
 229                         get_bh(bh);
 230                         lock_buffer(bh);
 231                         bh = bh->b_this_page;
 232
 233                 } while (bh != head);
 234
 235                 return true;
 236         }
 237
 238         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 239         do {
 240                 get_bh(bh);
 241                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 242                         /*
 243                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 244                          * async migration. Release the taken locks
 245                          */
 246                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 247                         put_bh(failed_bh);
 248                         bh = head;
 249                         while (bh != failed_bh) {
 250                                 unlock_buffer(bh);
 251                                 put_bh(bh);
 252                                 bh = bh->b_this_page;
 253                         }
 254                         return false;
 255                 }
 256
 257                 bh = bh->b_this_page;
 258         } while (bh != head);
 259         return true;
 260 }
 261 #else
 262 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 263                                                         enum migrate_mode mode)
 264 {
 265         return true;
 266 }
 267 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 268
 269 /*
 270  * Replace the page in the mapping.
 271  *
 272  * The number of remaining references must be:
 273  * 1 for anonymous pages without a mapping
 274  * 2 for pages with a mapping
 275  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 276  */
 277 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 278                 struct page *newpage, struct page *page,
 279                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode)
 280 {
 281         int expected_count;
 282         void **pslot;
 283
 284         if (!mapping) {
 285                 /* Anonymous page without mapping */
 286                 if (page_count(page) != 1)
 287                         return -EAGAIN;
 288                 return 0;
 289         }
 290
 291         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 292
 293         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 294                                         page_index(page));
 295
 296         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 297         if (page_count(page) != expected_count ||
 298                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 299                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 300                 return -EAGAIN;
 301         }
 302
 303         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 304                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 305                 return -EAGAIN;
 306         }
 307
 308         /*
 309          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 310          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 311          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 312          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 313          * block waiting on other references to be dropped.
 314          */
 315         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 316                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 317                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 318                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 319                 return -EAGAIN;
 320         }
 321
 322         /*
 323          * Now we know that no one else is looking at the page.
 324          */
 325         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 326         if (PageSwapCache(page)) {
 327                 SetPageSwapCache(newpage);
 328                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 329         }
 330
 331         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 332
 333         /*
 334          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 335          * to one less reference.
 336          * We know this isn't the last reference.
 337          */
 338         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 339
 340         /*
 341          * If moved to a different zone then also account
 342          * the page for that zone. Other VM counters will be
 343          * taken care of when we establish references to the
 344          * new page and drop references to the old page.
 345          *
 346          * Note that anonymous pages are accounted for
 347          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 348          * are mapped to swap space.
 349          */
 350         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 351         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 352         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 353                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 354                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 355         }
 356         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 357
 358         return 0;
 359 }
 360
 361 /*
 362  * The expected number of remaining references is the same as that
 363  * of migrate_page_move_mapping().
 364  */
 365 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 366                                    struct page *newpage, struct page *page)
 367 {
 368         int expected_count;
 369         void **pslot;
 370
 371         if (!mapping) {
 372                 if (page_count(page) != 1)
 373                         return -EAGAIN;
 374                 return 0;
 375         }
 376
 377         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 378
 379         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 380                                         page_index(page));
 381
 382         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 383         if (page_count(page) != expected_count ||
 384                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 385                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 386                 return -EAGAIN;
 387         }
 388
 389         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 390                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 391                 return -EAGAIN;
 392         }
 393
 394         get_page(newpage);
 395
 396         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 397
 398         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 399
 400         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 401         return 0;
 402 }
 403
 404 /*
 405  * Copy the page to its new location
 406  */
 407 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 408 {
 409         if (PageHuge(page))
 410                 copy_huge_page(newpage, page);
 411         else
 412                 copy_highpage(newpage, page);
 413
 414         if (PageError(page))
 415                 SetPageError(newpage);
 416         if (PageReferenced(page))
 417                 SetPageReferenced(newpage);
 418         if (PageUptodate(page))
 419                 SetPageUptodate(newpage);
 420         if (TestClearPageActive(page)) {
 421                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 422                 SetPageActive(newpage);
 423         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 424                 SetPageUnevictable(newpage);
 425         if (PageChecked(page))
 426                 SetPageChecked(newpage);
 427         if (PageMappedToDisk(page))
 428                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 429
 430         if (PageDirty(page)) {
 431                 clear_page_dirty_for_io(page);
 432                 /*
 433                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 434                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 435                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 436                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 437                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 438                  */
 439                 __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 440         }
 441
 442         mlock_migrate_page(newpage, page);
 443         ksm_migrate_page(newpage, page);
 444
 445         ClearPageSwapCache(page);
 446         ClearPagePrivate(page);
 447         set_page_private(page, 0);
 448         page->mapping = NULL;
 449
 450         /*
 451          * If any waiters have accumulated on the new page then
 452          * wake them up.
 453          */
 454         if (PageWriteback(newpage))
 455                 end_page_writeback(newpage);
 456 }
 457
 458 /************************************************************
 459  *                    Migration functions
 460  ***********************************************************/
 461
 462 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 463 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 464                         struct page *newpage, struct page *page)
 465 {
 466         return -EIO;
 467 }
 468 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 469
 470 /*
 471  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 472  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 473  *
 474  * Pages are locked upon entry and exit.
 475  */
 476 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 477                 struct page *newpage, struct page *page,
 478                 enum migrate_mode mode)
 479 {
 480         int rc;
 481
 482         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 483
 484         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode);
 485
 486         if (rc)
 487                 return rc;
 488
 489         migrate_page_copy(newpage, page);
 490         return 0;
 491 }
 492 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 493
 494 #ifdef CONFIG_BLOCK
 495 /*
 496  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 497  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 498  * exist.
 499  */
 500 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 501                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 502 {
 503         struct buffer_head *bh, *head;
 504         int rc;
 505
 506         if (!page_has_buffers(page))
 507                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 508
 509         head = page_buffers(page);
 510
 511         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode);
 512
 513         if (rc)
 514                 return rc;
 515
 516         /*
 517          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 518          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 519          * need to be locked now
 520          */
 521         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 522                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 523
 524         ClearPagePrivate(page);
 525         set_page_private(newpage, page_private(page));
 526         set_page_private(page, 0);
 527         put_page(page);
 528         get_page(newpage);
 529
 530         bh = head;
 531         do {
 532                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 533                 bh = bh->b_this_page;
 534
 535         } while (bh != head);
 536
 537         SetPagePrivate(newpage);
 538
 539         migrate_page_copy(newpage, page);
 540
 541         bh = head;
 542         do {
 543                 unlock_buffer(bh);
 544                 put_bh(bh);
 545                 bh = bh->b_this_page;
 546
 547         } while (bh != head);
 548
 549         return 0;
 550 }
 551 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 552 #endif
 553
 554 /*
 555  * Writeback a page to clean the dirty state
 556  */
 557 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 558 {
 559         struct writeback_control wbc = {
 560                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 561                 .nr_to_write = 1,
 562                 .range_start = 0,
 563                 .range_end = LLONG_MAX,
 564                 .for_reclaim = 1
 565         };
 566         int rc;
 567
 568         if (!mapping->a_ops->writepage)
 569                 /* No write method for the address space */
 570                 return -EINVAL;
 571
 572         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 573                 /* Someone else already triggered a write */
 574                 return -EAGAIN;
 575
 576         /*
 577          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 578          * the page on some queue. So the page must be clean for
 579          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 580          * page state is no longer what we checked for earlier.
 581          * At this point we know that the migration attempt cannot
 582          * be successful.
 583          */
 584         remove_migration_ptes(page, page);
 585
 586         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 587
 588         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 589                 /* unlocked. Relock */
 590                 lock_page(page);
 591
 592         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 593 }
 594
 595 /*
 596  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 597  */
 598 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 599         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 600 {
 601         if (PageDirty(page)) {
 602                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 603                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 604                         return -EBUSY;
 605                 return writeout(mapping, page);
 606         }
 607
 608         /*
 609          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 610          * We must have no buffers or drop them.
 611          */
 612         if (page_has_private(page) &&
 613             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 614                 return -EAGAIN;
 615
 616         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 617 }
 618
 619 /*
 620  * Move a page to a newly allocated page
 621  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 622  *
 623  * The new page will have replaced the old page if this function
 624  * is successful.
 625  *
 626  * Return value:
 627  *   < 0 - error code
 628  *  == 0 - success
 629  */
 630 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 631                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
 632 {
 633         struct address_space *mapping;
 634         int rc;
 635
 636         /*
 637          * Block others from accessing the page when we get around to
 638          * establishing additional references. We are the only one
 639          * holding a reference to the new page at this point.
 640          */
 641         if (!trylock_page(newpage))
 642                 BUG();
 643
 644         /* Prepare mapping for the new page.*/
 645         newpage->index = page->index;
 646         newpage->mapping = page->mapping;
 647         if (PageSwapBacked(page))
 648                 SetPageSwapBacked(newpage);
 649
 650         mapping = page_mapping(page);
 651         if (!mapping)
 652                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 653         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 654                 /*
 655                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 656                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 657                  * space which also has its own migratepage callback. This
 658                  * is the most common path for page migration.
 659                  */
 660                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 661                                                 newpage, page, mode);
 662         else
 663                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 664
 665         if (rc) {
 666                 newpage->mapping = NULL;
 667         } else {
 668                 if (remap_swapcache)
 669                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 670         }
 671
 672         unlock_page(newpage);
 673
 674         return rc;
 675 }
 676
 677 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 678                         int force, bool offlining, enum migrate_mode mode)
 679 {
 680         int rc = -EAGAIN;
 681         int remap_swapcache = 1;
 682         int charge = 0;
 683         struct mem_cgroup *mem;
 684         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 685
 686         if (!trylock_page(page)) {
 687                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 688                         goto out;
 689
 690                 /*
 691                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 692                  * For example, during page readahead pages are added locked
 693                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 694                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 695                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 696                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 697                  * second or third page, the process can end up locking
 698                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 699                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 700                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 701                  * altogether.
 702                  */
 703                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 704                         goto out;
 705
 706                 lock_page(page);
 707         }
 708
 709         /*
 710          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 711          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 712          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 713          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 714          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 715          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 716          * serializes that).
 717          */
 718         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 719                 rc = -EBUSY;
 720                 goto unlock;
 721         }
 722
 723         /* charge against new page */
 724         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem, GFP_KERNEL);
 725         if (charge == -ENOMEM) {
 726                 rc = -ENOMEM;
 727                 goto unlock;
 728         }
 729         BUG_ON(charge);
 730
 731         if (PageWriteback(page)) {
 732                 /*
 733                  * Only in the case of a full syncronous migration is it
 734                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 735                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 736                  * the overhead of stalling is too much
 737                  */
 738                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 739                         rc = -EBUSY;
 740                         goto uncharge;
 741                 }
 742                 if (!force)
 743                         goto uncharge;
 744                 wait_on_page_writeback(page);
 745         }
 746         /*
 747          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 748          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 749          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 750          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 751          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 752          * just care Anon page here.
 753          */
 754         if (PageAnon(page)) {
 755                 /*
 756                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
 757                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 758                  */
 759                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 760                 if (anon_vma) {
 761                         /*
 762                          * Anon page
 763                          */
 764                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 765                         /*
 766                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 767                          * swapcache page is safe to use because we don't
 768                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 769                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 770                          * data have been freed, then the anon_vma could
 771                          * already be invalid.
 772                          *
 773                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 774                          * migrated but are not remapped when migration
 775                          * completes
 776                          */
 777                         remap_swapcache = 0;
 778                 } else {
 779                         goto uncharge;
 780                 }
 781         }
 782
 783         /*
 784          * Corner case handling:
 785          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 786          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 787          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 788          * trigger a BUG.  So handle it here.
 789          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 790          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 791          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 792          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 793          * free the metadata, so the page can be freed.
 794          */
 795         if (!page->mapping) {
 796                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
 797                 if (page_has_private(page)) {
 798                         try_to_free_buffers(page);
 799                         goto uncharge;
 800                 }
 801                 goto skip_unmap;
 802         }
 803
 804         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 805         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 806
 807 skip_unmap:
 808         if (!page_mapped(page))
 809                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
 810
 811         if (rc && remap_swapcache)
 812                 remove_migration_ptes(page, page);
 813
 814         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 815         if (anon_vma)
 816                 put_anon_vma(anon_vma);
 817
 818 uncharge:
 819         if (!charge)
 820                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage, rc == 0);
 821 unlock:
 822         unlock_page(page);
 823 out:
 824         return rc;
 825 }
 826
 827 /*
 828  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 829  * to the newly allocated page in newpage.
 830  */
 831 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 832                         struct page *page, int force, bool offlining,
 833                         enum migrate_mode mode)
 834 {
 835         int rc = 0;
 836         int *result = NULL;
 837         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 838
 839         if (!newpage)
 840                 return -ENOMEM;
 841
 842         mem_cgroup_reset_owner(newpage);
 843
 844         if (page_count(page) == 1) {
 845                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 846                 goto out;
 847         }
 848
 849         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 850                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 851                         goto out;
 852
 853         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, offlining, mode);
 854 out:
 855         if (rc != -EAGAIN) {
 856                 /*
 857                  * A page that has been migrated has all references
 858                  * removed and will be freed. A page that has not been
 859                  * migrated will have kepts its references and be
 860                  * restored.
 861                  */
 862                 list_del(&page->lru);
 863                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 864                                 page_is_file_cache(page));
 865                 putback_lru_page(page);
 866         }
 867         /*
 868          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 869          * then this will free the page.
 870          */
 871         putback_lru_page(newpage);
 872         if (result) {
 873                 if (rc)
 874                         *result = rc;
 875                 else
 876                         *result = page_to_nid(newpage);
 877         }
 878         return rc;
 879 }
 880
 881 /*
 882  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 883  *
 884  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 885  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 886  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 887  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 888  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 889  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 890  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 891  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 892  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 893  * hugepage migration fails without data corruption.
 894  *
 895  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 896  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 897  * will wait in the page fault for migration to complete.
 898  */
 899 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 900                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 901                                 int force, bool offlining,
 902                                 enum migrate_mode mode)
 903 {
 904         int rc = 0;
 905         int *result = NULL;
 906         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 907         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 908
 909         if (!new_hpage)
 910                 return -ENOMEM;
 911
 912         rc = -EAGAIN;
 913
 914         if (!trylock_page(hpage)) {
 915                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
 916                         goto out;
 917                 lock_page(hpage);
 918         }
 919
 920         if (PageAnon(hpage))
 921                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
 922
 923         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 924
 925         if (!page_mapped(hpage))
 926                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
 927
 928         if (rc)
 929                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 930
 931         if (anon_vma)
 932                 put_anon_vma(anon_vma);
 933         unlock_page(hpage);
 934
 935 out:
 936         if (rc != -EAGAIN) {
 937                 list_del(&hpage->lru);
 938                 put_page(hpage);
 939         }
 940
 941         put_page(new_hpage);
 942
 943         if (result) {
 944                 if (rc)
 945                         *result = rc;
 946                 else
 947                         *result = page_to_nid(new_hpage);
 948         }
 949         return rc;
 950 }
 951
 952 /*
 953  * migrate_pages
 954  *
 955  * The function takes one list of pages to migrate and a function
 956  * that determines from the page to be migrated and the private data
 957  * the target of the move and allocates the page.
 958  *
 959  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 960  * are movable anymore because to has become empty
 961  * or no retryable pages exist anymore.
 962  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
 963  * or free list only if ret != 0.
 964  *
 965  * Return: Number of pages not migrated or error code.
 966  */
 967 int migrate_pages(struct list_head *from,
 968                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
 969                 enum migrate_mode mode)
 970 {
 971         int retry = 1;
 972         int nr_failed = 0;
 973         int pass = 0;
 974         struct page *page;
 975         struct page *page2;
 976         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
 977         int rc;
 978
 979         if (!swapwrite)
 980                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
 981
 982         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 983                 retry = 0;
 984
 985                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 986                         cond_resched();
 987
 988                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
 989                                                 page, pass > 2, offlining,
 990                                                 mode);
 991
 992                         switch(rc) {
 993                         case -ENOMEM:
 994                                 goto out;
 995                         case -EAGAIN:
 996                                 retry++;
 997                                 break;
 998                         case 0:
 999                                 break;
1000                         default:
1001                                 /* Permanent failure */
1002                                 nr_failed++;
1003                                 break;
1004                         }
1005                 }
1006         }
1007         rc = 0;
1008 out:
1009         if (!swapwrite)
1010                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1011
1012         if (rc)
1013                 return rc;
1014
1015         return nr_failed + retry;
1016 }
1017
1018 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
1019                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
1020                 enum migrate_mode mode)
1021 {
1022         int retry = 1;
1023         int nr_failed = 0;
1024         int pass = 0;
1025         struct page *page;
1026         struct page *page2;
1027         int rc;
1028
1029         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1030                 retry = 0;
1031
1032                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1033                         cond_resched();
1034
1035                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1036                                         private, page, pass > 2, offlining,
1037                                         mode);
1038
1039                         switch(rc) {
1040                         case -ENOMEM:
1041                                 goto out;
1042                         case -EAGAIN:
1043                                 retry++;
1044                                 break;
1045                         case 0:
1046                                 break;
1047                         default:
1048                                 /* Permanent failure */
1049                                 nr_failed++;
1050                                 break;
1051                         }
1052                 }
1053         }
1054         rc = 0;
1055 out:
1056         if (rc)
1057                 return rc;
1058
1059         return nr_failed + retry;
1060 }
1061
1062 #ifdef CONFIG_NUMA
1063 /*
1064  * Move a list of individual pages
1065  */
1066 struct page_to_node {
1067         unsigned long addr;
1068         struct page *page;
1069         int node;
1070         int status;
1071 };
1072
1073 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1074                 int **result)
1075 {
1076         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1077
1078         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1079                 pm++;
1080
1081         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1082                 return NULL;
1083
1084         *result = &pm->status;
1085
1086         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1087                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1092  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1093  * and the node number must contain a valid target node.
1094  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1095  */
1096 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1097                                       struct page_to_node *pm,
1098                                       int migrate_all)
1099 {
1100         int err;
1101         struct page_to_node *pp;
1102         LIST_HEAD(pagelist);
1103
1104         down_read(&mm->mmap_sem);
1105
1106         /*
1107          * Build a list of pages to migrate
1108          */
1109         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1110                 struct vm_area_struct *vma;
1111                 struct page *page;
1112
1113                 err = -EFAULT;
1114                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1115                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1116                         goto set_status;
1117
1118                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1119
1120                 err = PTR_ERR(page);
1121                 if (IS_ERR(page))
1122                         goto set_status;
1123
1124                 err = -ENOENT;
1125                 if (!page)
1126                         goto set_status;
1127
1128                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1129                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1130                         goto put_and_set;
1131
1132                 pp->page = page;
1133                 err = page_to_nid(page);
1134
1135                 if (err == pp->node)
1136                         /*
1137                          * Node already in the right place
1138                          */
1139                         goto put_and_set;
1140
1141                 err = -EACCES;
1142                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1143                                 !migrate_all)
1144                         goto put_and_set;
1145
1146                 err = isolate_lru_page(page);
1147                 if (!err) {
1148                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1149                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1150                                             page_is_file_cache(page));
1151                 }
1152 put_and_set:
1153                 /*
1154                  * Either remove the duplicate refcount from
1155                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1156                  * not isolated.
1157                  */
1158                 put_page(page);
1159 set_status:
1160                 pp->status = err;
1161         }
1162
1163         err = 0;
1164         if (!list_empty(&pagelist)) {
1165                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1166                                 (unsigned long)pm, 0, MIGRATE_SYNC);
1167                 if (err)
1168                         putback_lru_pages(&pagelist);
1169         }
1170
1171         up_read(&mm->mmap_sem);
1172         return err;
1173 }
1174
1175 /*
1176  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1177  * the corresponding array of status.
1178  */
1179 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, struct task_struct *task,
1180                          unsigned long nr_pages,
1181                          const void __user * __user *pages,
1182                          const int __user *nodes,
1183                          int __user *status, int flags)
1184 {
1185         struct page_to_node *pm;
1186         nodemask_t task_nodes;
1187         unsigned long chunk_nr_pages;
1188         unsigned long chunk_start;
1189         int err;
1190
1191         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1192
1193         err = -ENOMEM;
1194         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1195         if (!pm)
1196                 goto out;
1197
1198         migrate_prep();
1199
1200         /*
1201          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1202          * but keep the last one as a marker
1203          */
1204         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1205
1206         for (chunk_start = 0;
1207              chunk_start < nr_pages;
1208              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1209                 int j;
1210
1211                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1212                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1213
1214                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1215                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1216                         const void __user *p;
1217                         int node;
1218
1219                         err = -EFAULT;
1220                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1221                                 goto out_pm;
1222                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1223
1224                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1225                                 goto out_pm;
1226
1227                         err = -ENODEV;
1228                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1229                                 goto out_pm;
1230
1231                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1232                                 goto out_pm;
1233
1234                         err = -EACCES;
1235                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1236                                 goto out_pm;
1237
1238                         pm[j].node = node;
1239                 }
1240
1241                 /* End marker for this chunk */
1242                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1243
1244                 /* Migrate this chunk */
1245                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1246                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1247                 if (err < 0)
1248                         goto out_pm;
1249
1250                 /* Return status information */
1251                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1252                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1253                                 err = -EFAULT;
1254                                 goto out_pm;
1255                         }
1256         }
1257         err = 0;
1258
1259 out_pm:
1260         free_page((unsigned long)pm);
1261 out:
1262         return err;
1263 }
1264
1265 /*
1266  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1267  */
1268 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1269                                 const void __user **pages, int *status)
1270 {
1271         unsigned long i;
1272
1273         down_read(&mm->mmap_sem);
1274
1275         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1276                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1277                 struct vm_area_struct *vma;
1278                 struct page *page;
1279                 int err = -EFAULT;
1280
1281                 vma = find_vma(mm, addr);
1282                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1283                         goto set_status;
1284
1285                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1286
1287                 err = PTR_ERR(page);
1288                 if (IS_ERR(page))
1289                         goto set_status;
1290
1291                 err = -ENOENT;
1292                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1293                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1294                         goto set_status;
1295
1296                 err = page_to_nid(page);
1297 set_status:
1298                 *status = err;
1299
1300                 pages++;
1301                 status++;
1302         }
1303
1304         up_read(&mm->mmap_sem);
1305 }
1306
1307 /*
1308  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1309  * a user array of status.
1310  */
1311 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1312                          const void __user * __user *pages,
1313                          int __user *status)
1314 {
1315 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1316         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1317         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1318
1319         while (nr_pages) {
1320                 unsigned long chunk_nr;
1321
1322                 chunk_nr = nr_pages;
1323                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1324                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1325
1326                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1327                         break;
1328
1329                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1330
1331                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1332                         break;
1333
1334                 pages += chunk_nr;
1335                 status += chunk_nr;
1336                 nr_pages -= chunk_nr;
1337         }
1338         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1343  * process.
1344  */
1345 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1346                 const void __user * __user *, pages,
1347                 const int __user *, nodes,
1348                 int __user *, status, int, flags)
1349 {
1350         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1351         struct task_struct *task;
1352         struct mm_struct *mm;
1353         int err;
1354
1355         /* Check flags */
1356         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1357                 return -EINVAL;
1358
1359         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1360                 return -EPERM;
1361
1362         /* Find the mm_struct */
1363         rcu_read_lock();
1364         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1365         if (!task) {
1366                 rcu_read_unlock();
1367                 return -ESRCH;
1368         }
1369         mm = get_task_mm(task);
1370         rcu_read_unlock();
1371
1372         if (!mm)
1373                 return -EINVAL;
1374
1375         /*
1376          * Check if this process has the right to modify the specified
1377          * process. The right exists if the process has administrative
1378          * capabilities, superuser privileges or the same
1379          * userid as the target process.
1380          */
1381         rcu_read_lock();
1382         tcred = __task_cred(task);
1383         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1384             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1385             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1386                 rcu_read_unlock();
1387                 err = -EPERM;
1388                 goto out;
1389         }
1390         rcu_read_unlock();
1391
1392         err = security_task_movememory(task);
1393         if (err)
1394                 goto out;
1395
1396         if (nodes) {
1397                 err = do_pages_move(mm, task, nr_pages, pages, nodes, status,
1398                                     flags);
1399         } else {
1400                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1401         }
1402
1403 out:
1404         mmput(mm);
1405         return err;
1406 }
1407
1408 /*
1409  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1410  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1411  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1412  */
1413 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1414         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1415 {
1416         struct vm_area_struct *vma;
1417         int err = 0;
1418
1419         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1420                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1421                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1422                         if (err)
1423                                 break;
1424                 }
1425         }
1426         return err;
1427 }
1428 #endif