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 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
  43
  44 /*
  45  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  46  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  47  * undesirable, use migrate_prep_local()
  48  */
  49 int migrate_prep(void)
  50 {
  51         /*
  52          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  53          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  54          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  55          * pages that may be busy.
  56          */
  57         lru_add_drain_all();
  58
  59         return 0;
  60 }
  61
  62 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  63 int migrate_prep_local(void)
  64 {
  65         lru_add_drain();
  66
  67         return 0;
  68 }
  69
  70 /*
  71  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
  72  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
  73  */
  74 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
  75 {
  76         struct page *page;
  77         struct page *page2;
  78
  79         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  80                 list_del(&page->lru);
  81                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  82                                 page_is_file_cache(page));
  83                 putback_lru_page(page);
  84         }
  85 }
  86
  87 /*
  88  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
  89  */
  90 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
  91                                  unsigned long addr, void *old)
  92 {
  93         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  94         swp_entry_t entry;
  95         pgd_t *pgd;
  96         pud_t *pud;
  97         pmd_t *pmd;
  98         pte_t *ptep, pte;
  99         spinlock_t *ptl;
 100
 101         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 102                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 103                 if (!ptep)
 104                         goto out;
 105                 ptl = &mm->page_table_lock;
 106         } else {
 107                 pgd = pgd_offset(mm, addr);
 108                 if (!pgd_present(*pgd))
 109                         goto out;
 110
 111                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 112                 if (!pud_present(*pud))
 113                         goto out;
 114
 115                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 116                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
 117                         goto out;
 118                 if (!pmd_present(*pmd))
 119                         goto out;
 120
 121                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 122
 123                 /*
 124                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 125                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 126                  */
 127
 128                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 129         }
 130
 131         spin_lock(ptl);
 132         pte = *ptep;
 133         if (!is_swap_pte(pte))
 134                 goto unlock;
 135
 136         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 137
 138         if (!is_migration_entry(entry) ||
 139             migration_entry_to_page(entry) != old)
 140                 goto unlock;
 141
 142         get_page(new);
 143         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 144
 145         /* Recheck VMA as permissions can change since migration started  */
 146         if (is_write_migration_entry(entry))
 147                 pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
 148
 149 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 150         if (PageHuge(new))
 151                 pte = pte_mkhuge(pte);
 152 #endif
 153         flush_dcache_page(new);
 154         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 155
 156         if (PageHuge(new)) {
 157                 if (PageAnon(new))
 158                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 159                 else
 160                         page_dup_rmap(new);
 161         } else if (PageAnon(new))
 162                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 163         else
 164                 page_add_file_rmap(new);
 165
 166         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 167         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 168 unlock:
 169         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 170 out:
 171         return SWAP_AGAIN;
 172 }
 173
 174 /*
 175  * Get rid of all migration entries and replace them by
 176  * references to the indicated page.
 177  */
 178 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 179 {
 180         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 181 }
 182
 183 /*
 184  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 185  * get to the page and wait until migration is finished.
 186  * When we return from this function the fault will be retried.
 187  *
 188  * This function is called from do_swap_page().
 189  */
 190 static void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
 191                                 spinlock_t *ptl)
 192 {
 193         pte_t pte;
 194         swp_entry_t entry;
 195         struct page *page;
 196
 197         spin_lock(ptl);
 198         pte = *ptep;
 199         if (!is_swap_pte(pte))
 200                 goto out;
 201
 202         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 203         if (!is_migration_entry(entry))
 204                 goto out;
 205
 206         page = migration_entry_to_page(entry);
 207
 208         /*
 209          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 210          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 211          * against a page without get_page().
 212          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 213          * will occur again.
 214          */
 215         if (!get_page_unless_zero(page))
 216                 goto out;
 217         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 218         wait_on_page_locked(page);
 219         put_page(page);
 220         return;
 221 out:
 222         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 223 }
 224
 225 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 226                                 unsigned long address)
 227 {
 228         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 229         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
 230         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
 231 }
 232
 233 void migration_entry_wait_huge(struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
 234 {
 235         spinlock_t *ptl = &(mm)->page_table_lock;
 236         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
 237 }
 238
 239 #ifdef CONFIG_BLOCK
 240 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 241 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 242                                                         enum migrate_mode mode)
 243 {
 244         struct buffer_head *bh = head;
 245
 246         /* Simple case, sync compaction */
 247         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 248                 do {
 249                         get_bh(bh);
 250                         lock_buffer(bh);
 251                         bh = bh->b_this_page;
 252
 253                 } while (bh != head);
 254
 255                 return true;
 256         }
 257
 258         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 259         do {
 260                 get_bh(bh);
 261                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 262                         /*
 263                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 264                          * async migration. Release the taken locks
 265                          */
 266                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 267                         put_bh(failed_bh);
 268                         bh = head;
 269                         while (bh != failed_bh) {
 270                                 unlock_buffer(bh);
 271                                 put_bh(bh);
 272                                 bh = bh->b_this_page;
 273                         }
 274                         return false;
 275                 }
 276
 277                 bh = bh->b_this_page;
 278         } while (bh != head);
 279         return true;
 280 }
 281 #else
 282 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 283                                                         enum migrate_mode mode)
 284 {
 285         return true;
 286 }
 287 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 288
 289 /*
 290  * Replace the page in the mapping.
 291  *
 292  * The number of remaining references must be:
 293  * 1 for anonymous pages without a mapping
 294  * 2 for pages with a mapping
 295  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 296  */
 297 int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 298                 struct page *newpage, struct page *page,
 299                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode)
 300 {
 301         int expected_count;
 302         void **pslot;
 303
 304         if (!mapping) {
 305                 /* Anonymous page without mapping */
 306                 if (page_count(page) != 1)
 307                         return -EAGAIN;
 308                 return 0;
 309         }
 310
 311         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 312
 313         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 314                                         page_index(page));
 315
 316         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 317         if (page_count(page) != expected_count ||
 318                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 319                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 320                 return -EAGAIN;
 321         }
 322
 323         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 324                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 325                 return -EAGAIN;
 326         }
 327
 328         /*
 329          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 330          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 331          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 332          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 333          * block waiting on other references to be dropped.
 334          */
 335         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 336                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 337                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 338                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 339                 return -EAGAIN;
 340         }
 341
 342         /*
 343          * Now we know that no one else is looking at the page.
 344          */
 345         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 346         if (PageSwapCache(page)) {
 347                 SetPageSwapCache(newpage);
 348                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 349         }
 350
 351         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 352
 353         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 354         /*
 355          * Drop cache reference from old page.
 356          * We know this isn't the last reference.
 357          */
 358         __put_page(page);
 359
 360         /*
 361          * If moved to a different zone then also account
 362          * the page for that zone. Other VM counters will be
 363          * taken care of when we establish references to the
 364          * new page and drop references to the old page.
 365          *
 366          * Note that anonymous pages are accounted for
 367          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 368          * are mapped to swap space.
 369          */
 370         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 371         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 372         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 373                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 374                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 375         }
 376         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 377
 378         return 0;
 379 }
 380 EXPORT_SYMBOL(migrate_page_move_mapping);
 381
 382 /*
 383  * The expected number of remaining references is the same as that
 384  * of migrate_page_move_mapping().
 385  */
 386 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 387                                    struct page *newpage, struct page *page)
 388 {
 389         int expected_count;
 390         void **pslot;
 391
 392         if (!mapping) {
 393                 if (page_count(page) != 1)
 394                         return -EAGAIN;
 395                 return 0;
 396         }
 397
 398         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 399
 400         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 401                                         page_index(page));
 402
 403         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 404         if (page_count(page) != expected_count ||
 405                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 406                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 407                 return -EAGAIN;
 408         }
 409
 410         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 411                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 412                 return -EAGAIN;
 413         }
 414
 415         get_page(newpage);
 416
 417         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 418
 419         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 420
 421         __put_page(page);
 422
 423         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 424         return 0;
 425 }
 426
 427 /*
 428  * Copy the page to its new location
 429  */
 430 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 431 {
 432         if (PageHuge(page))
 433                 copy_huge_page(newpage, page);
 434         else
 435                 copy_highpage(newpage, page);
 436
 437         if (PageError(page))
 438                 SetPageError(newpage);
 439         if (PageReferenced(page))
 440                 SetPageReferenced(newpage);
 441         if (PageUptodate(page))
 442                 SetPageUptodate(newpage);
 443         if (TestClearPageActive(page)) {
 444                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 445                 SetPageActive(newpage);
 446         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 447                 SetPageUnevictable(newpage);
 448         if (PageChecked(page))
 449                 SetPageChecked(newpage);
 450         if (PageMappedToDisk(page))
 451                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 452
 453         if (PageDirty(page)) {
 454                 clear_page_dirty_for_io(page);
 455                 /*
 456                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 457                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 458                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 459                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 460                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 461                  */
 462                 __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 463         }
 464
 465         mlock_migrate_page(newpage, page);
 466         ksm_migrate_page(newpage, page);
 467
 468         ClearPageSwapCache(page);
 469         ClearPagePrivate(page);
 470         set_page_private(page, 0);
 471         page->mapping = NULL;
 472
 473         /*
 474          * If any waiters have accumulated on the new page then
 475          * wake them up.
 476          */
 477         if (PageWriteback(newpage))
 478                 end_page_writeback(newpage);
 479 }
 480 EXPORT_SYMBOL(migrate_page_copy);
 481
 482 /************************************************************
 483  *                    Migration functions
 484  ***********************************************************/
 485
 486 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 487 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 488                         struct page *newpage, struct page *page)
 489 {
 490         return -EIO;
 491 }
 492 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 493
 494 /*
 495  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 496  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 497  *
 498  * Pages are locked upon entry and exit.
 499  */
 500 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 501                 struct page *newpage, struct page *page,
 502                 enum migrate_mode mode)
 503 {
 504         int rc;
 505
 506         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 507
 508         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode);
 509
 510         if (rc)
 511                 return rc;
 512
 513         migrate_page_copy(newpage, page);
 514         return 0;
 515 }
 516 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 517
 518 #ifdef CONFIG_BLOCK
 519 /*
 520  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 521  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 522  * exist.
 523  */
 524 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 525                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 526 {
 527         struct buffer_head *bh, *head;
 528         int rc;
 529
 530         if (!page_has_buffers(page))
 531                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 532
 533         head = page_buffers(page);
 534
 535         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode);
 536
 537         if (rc)
 538                 return rc;
 539
 540         /*
 541          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 542          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 543          * need to be locked now
 544          */
 545         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 546                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 547
 548         ClearPagePrivate(page);
 549         set_page_private(newpage, page_private(page));
 550         set_page_private(page, 0);
 551         put_page(page);
 552         get_page(newpage);
 553
 554         bh = head;
 555         do {
 556                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 557                 bh = bh->b_this_page;
 558
 559         } while (bh != head);
 560
 561         SetPagePrivate(newpage);
 562
 563         migrate_page_copy(newpage, page);
 564
 565         bh = head;
 566         do {
 567                 unlock_buffer(bh);
 568                 put_bh(bh);
 569                 bh = bh->b_this_page;
 570
 571         } while (bh != head);
 572
 573         return 0;
 574 }
 575 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 576 #endif
 577
 578 /*
 579  * Writeback a page to clean the dirty state
 580  */
 581 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 582 {
 583         struct writeback_control wbc = {
 584                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 585                 .nr_to_write = 1,
 586                 .range_start = 0,
 587                 .range_end = LLONG_MAX,
 588                 .for_reclaim = 1
 589         };
 590         int rc;
 591
 592         if (!mapping->a_ops->writepage)
 593                 /* No write method for the address space */
 594                 return -EINVAL;
 595
 596         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 597                 /* Someone else already triggered a write */
 598                 return -EAGAIN;
 599
 600         /*
 601          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 602          * the page on some queue. So the page must be clean for
 603          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 604          * page state is no longer what we checked for earlier.
 605          * At this point we know that the migration attempt cannot
 606          * be successful.
 607          */
 608         remove_migration_ptes(page, page);
 609
 610         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 611
 612         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 613                 /* unlocked. Relock */
 614                 lock_page(page);
 615
 616         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 617 }
 618
 619 /*
 620  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 621  */
 622 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 623         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 624 {
 625         if (PageDirty(page)) {
 626                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 627                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 628                         return -EBUSY;
 629                 return writeout(mapping, page);
 630         }
 631
 632         /*
 633          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 634          * We must have no buffers or drop them.
 635          */
 636         if (page_has_private(page) &&
 637             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 638                 return -EAGAIN;
 639
 640         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 641 }
 642
 643 /*
 644  * Move a page to a newly allocated page
 645  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 646  *
 647  * The new page will have replaced the old page if this function
 648  * is successful.
 649  *
 650  * Return value:
 651  *   < 0 - error code
 652  *  == 0 - success
 653  */
 654 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 655                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
 656 {
 657         struct address_space *mapping;
 658         int rc;
 659
 660         /*
 661          * Block others from accessing the page when we get around to
 662          * establishing additional references. We are the only one
 663          * holding a reference to the new page at this point.
 664          */
 665         if (!trylock_page(newpage))
 666                 BUG();
 667
 668         /* Prepare mapping for the new page.*/
 669         newpage->index = page->index;
 670         newpage->mapping = page->mapping;
 671         if (PageSwapBacked(page))
 672                 SetPageSwapBacked(newpage);
 673
 674         mapping = page_mapping(page);
 675         if (!mapping)
 676                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 677         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 678                 /*
 679                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 680                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 681                  * space which also has its own migratepage callback. This
 682                  * is the most common path for page migration.
 683                  */
 684                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 685                                                 newpage, page, mode);
 686         else
 687                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 688
 689         if (rc) {
 690                 newpage->mapping = NULL;
 691         } else {
 692                 if (remap_swapcache)
 693                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 694         }
 695
 696         unlock_page(newpage);
 697
 698         return rc;
 699 }
 700
 701 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 702                         int force, bool offlining, enum migrate_mode mode)
 703 {
 704         int rc = -EAGAIN;
 705         int remap_swapcache = 1;
 706         int charge = 0;
 707         struct mem_cgroup *mem;
 708         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 709
 710         if (!trylock_page(page)) {
 711                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 712                         goto out;
 713
 714                 /*
 715                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 716                  * For example, during page readahead pages are added locked
 717                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 718                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 719                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 720                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 721                  * second or third page, the process can end up locking
 722                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 723                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 724                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 725                  * altogether.
 726                  */
 727                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 728                         goto out;
 729
 730                 lock_page(page);
 731         }
 732
 733         /*
 734          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 735          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 736          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 737          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 738          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 739          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 740          * serializes that).
 741          */
 742         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 743                 rc = -EBUSY;
 744                 goto unlock;
 745         }
 746
 747         /* charge against new page */
 748         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem, GFP_KERNEL);
 749         if (charge == -ENOMEM) {
 750                 rc = -ENOMEM;
 751                 goto unlock;
 752         }
 753         BUG_ON(charge);
 754
 755         if (PageWriteback(page)) {
 756                 /*
 757                  * Only in the case of a full syncronous migration is it
 758                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 759                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 760                  * the overhead of stalling is too much
 761                  */
 762                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 763                         rc = -EBUSY;
 764                         goto uncharge;
 765                 }
 766                 if (!force)
 767                         goto uncharge;
 768                 wait_on_page_writeback(page);
 769         }
 770         /*
 771          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 772          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 773          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 774          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 775          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 776          * just care Anon page here.
 777          */
 778         if (PageAnon(page)) {
 779                 /*
 780                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
 781                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 782                  */
 783                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 784                 if (anon_vma) {
 785                         /*
 786                          * Anon page
 787                          */
 788                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 789                         /*
 790                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 791                          * swapcache page is safe to use because we don't
 792                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 793                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 794                          * data have been freed, then the anon_vma could
 795                          * already be invalid.
 796                          *
 797                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 798                          * migrated but are not remapped when migration
 799                          * completes
 800                          */
 801                         remap_swapcache = 0;
 802                 } else {
 803                         goto uncharge;
 804                 }
 805         }
 806
 807         /*
 808          * Corner case handling:
 809          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 810          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 811          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 812          * trigger a BUG.  So handle it here.
 813          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 814          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 815          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 816          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 817          * free the metadata, so the page can be freed.
 818          */
 819         if (!page->mapping) {
 820                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
 821                 if (page_has_private(page)) {
 822                         try_to_free_buffers(page);
 823                         goto uncharge;
 824                 }
 825                 goto skip_unmap;
 826         }
 827
 828         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 829         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 830
 831 skip_unmap:
 832         if (!page_mapped(page))
 833                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
 834
 835         if (rc && remap_swapcache)
 836                 remove_migration_ptes(page, page);
 837
 838         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 839         if (anon_vma)
 840                 put_anon_vma(anon_vma);
 841
 842 uncharge:
 843         if (!charge)
 844                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage, rc == 0);
 845 unlock:
 846         unlock_page(page);
 847 out:
 848         return rc;
 849 }
 850
 851 /*
 852  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 853  * to the newly allocated page in newpage.
 854  */
 855 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 856                         struct page *page, int force, bool offlining,
 857                         enum migrate_mode mode)
 858 {
 859         int rc = 0;
 860         int *result = NULL;
 861         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 862
 863         if (!newpage)
 864                 return -ENOMEM;
 865
 866         if (page_count(page) == 1) {
 867                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 868                 goto out;
 869         }
 870
 871         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 872                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 873                         goto out;
 874
 875         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, offlining, mode);
 876 out:
 877         if (rc != -EAGAIN) {
 878                 /*
 879                  * A page that has been migrated has all references
 880                  * removed and will be freed. A page that has not been
 881                  * migrated will have kepts its references and be
 882                  * restored.
 883                  */
 884                 list_del(&page->lru);
 885                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 886                                 page_is_file_cache(page));
 887                 putback_lru_page(page);
 888         }
 889         /*
 890          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 891          * then this will free the page.
 892          */
 893         putback_lru_page(newpage);
 894         if (result) {
 895                 if (rc)
 896                         *result = rc;
 897                 else
 898                         *result = page_to_nid(newpage);
 899         }
 900         return rc;
 901 }
 902
 903 /*
 904  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 905  *
 906  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 907  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 908  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 909  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 910  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 911  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 912  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 913  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 914  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 915  * hugepage migration fails without data corruption.
 916  *
 917  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 918  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 919  * will wait in the page fault for migration to complete.
 920  */
 921 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 922                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 923                                 int force, bool offlining,
 924                                 enum migrate_mode mode)
 925 {
 926         int rc = 0;
 927         int *result = NULL;
 928         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 929         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 930
 931         if (!new_hpage)
 932                 return -ENOMEM;
 933
 934         rc = -EAGAIN;
 935
 936         if (!trylock_page(hpage)) {
 937                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
 938                         goto out;
 939                 lock_page(hpage);
 940         }
 941
 942         if (PageAnon(hpage))
 943                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
 944
 945         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 946
 947         if (!page_mapped(hpage))
 948                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
 949
 950         if (rc)
 951                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 952
 953         if (anon_vma)
 954                 put_anon_vma(anon_vma);
 955         unlock_page(hpage);
 956
 957 out:
 958         if (rc != -EAGAIN) {
 959                 list_del(&hpage->lru);
 960                 put_page(hpage);
 961         }
 962
 963         put_page(new_hpage);
 964
 965         if (result) {
 966                 if (rc)
 967                         *result = rc;
 968                 else
 969                         *result = page_to_nid(new_hpage);
 970         }
 971         return rc;
 972 }
 973
 974 /*
 975  * migrate_pages
 976  *
 977  * The function takes one list of pages to migrate and a function
 978  * that determines from the page to be migrated and the private data
 979  * the target of the move and allocates the page.
 980  *
 981  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 982  * are movable anymore because to has become empty
 983  * or no retryable pages exist anymore.
 984  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
 985  * or free list only if ret != 0.
 986  *
 987  * Return: Number of pages not migrated or error code.
 988  */
 989 int migrate_pages(struct list_head *from,
 990                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
 991                 enum migrate_mode mode)
 992 {
 993         int retry = 1;
 994         int nr_failed = 0;
 995         int pass = 0;
 996         struct page *page;
 997         struct page *page2;
 998         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
 999         int rc;
1000
1001         if (!swapwrite)
1002                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1003
1004         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1005                 retry = 0;
1006
1007                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1008                         cond_resched();
1009
1010                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
1011                                                 page, pass > 2, offlining,
1012                                                 mode);
1013
1014                         switch(rc) {
1015                         case -ENOMEM:
1016                                 goto out;
1017                         case -EAGAIN:
1018                                 retry++;
1019                                 break;
1020                         case 0:
1021                                 break;
1022                         default:
1023                                 /* Permanent failure */
1024                                 nr_failed++;
1025                                 break;
1026                         }
1027                 }
1028         }
1029         rc = 0;
1030 out:
1031         if (!swapwrite)
1032                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1033
1034         if (rc)
1035                 return rc;
1036
1037         return nr_failed + retry;
1038 }
1039
1040 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
1041                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
1042                 enum migrate_mode mode)
1043 {
1044         int retry = 1;
1045         int nr_failed = 0;
1046         int pass = 0;
1047         struct page *page;
1048         struct page *page2;
1049         int rc;
1050
1051         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1052                 retry = 0;
1053
1054                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1055                         cond_resched();
1056
1057                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1058                                         private, page, pass > 2, offlining,
1059                                         mode);
1060
1061                         switch(rc) {
1062                         case -ENOMEM:
1063                                 goto out;
1064                         case -EAGAIN:
1065                                 retry++;
1066                                 break;
1067                         case 0:
1068                                 break;
1069                         default:
1070                                 /* Permanent failure */
1071                                 nr_failed++;
1072                                 break;
1073                         }
1074                 }
1075         }
1076         rc = 0;
1077 out:
1078         if (rc)
1079                 return rc;
1080
1081         return nr_failed + retry;
1082 }
1083
1084 #ifdef CONFIG_NUMA
1085 /*
1086  * Move a list of individual pages
1087  */
1088 struct page_to_node {
1089         unsigned long addr;
1090         struct page *page;
1091         int node;
1092         int status;
1093 };
1094
1095 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1096                 int **result)
1097 {
1098         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1099
1100         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1101                 pm++;
1102
1103         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1104                 return NULL;
1105
1106         *result = &pm->status;
1107
1108         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1109                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1114  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1115  * and the node number must contain a valid target node.
1116  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1117  */
1118 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1119                                       struct page_to_node *pm,
1120                                       int migrate_all)
1121 {
1122         int err;
1123         struct page_to_node *pp;
1124         LIST_HEAD(pagelist);
1125
1126         down_read(&mm->mmap_sem);
1127
1128         /*
1129          * Build a list of pages to migrate
1130          */
1131         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1132                 struct vm_area_struct *vma;
1133                 struct page *page;
1134
1135                 err = -EFAULT;
1136                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1137                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1138                         goto set_status;
1139
1140                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1141
1142                 err = PTR_ERR(page);
1143                 if (IS_ERR(page))
1144                         goto set_status;
1145
1146                 err = -ENOENT;
1147                 if (!page)
1148                         goto set_status;
1149
1150                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1151                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1152                         goto put_and_set;
1153
1154                 pp->page = page;
1155                 err = page_to_nid(page);
1156
1157                 if (err == pp->node)
1158                         /*
1159                          * Node already in the right place
1160                          */
1161                         goto put_and_set;
1162
1163                 err = -EACCES;
1164                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1165                                 !migrate_all)
1166                         goto put_and_set;
1167
1168                 err = isolate_lru_page(page);
1169                 if (!err) {
1170                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1171                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1172                                             page_is_file_cache(page));
1173                 }
1174 put_and_set:
1175                 /*
1176                  * Either remove the duplicate refcount from
1177                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1178                  * not isolated.
1179                  */
1180                 put_page(page);
1181 set_status:
1182                 pp->status = err;
1183         }
1184
1185         err = 0;
1186         if (!list_empty(&pagelist)) {
1187                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1188                                 (unsigned long)pm, 0, MIGRATE_SYNC);
1189                 if (err)
1190                         putback_lru_pages(&pagelist);
1191         }
1192
1193         up_read(&mm->mmap_sem);
1194         return err;
1195 }
1196
1197 /*
1198  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1199  * the corresponding array of status.
1200  */
1201 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, struct task_struct *task,
1202                          unsigned long nr_pages,
1203                          const void __user * __user *pages,
1204                          const int __user *nodes,
1205                          int __user *status, int flags)
1206 {
1207         struct page_to_node *pm;
1208         nodemask_t task_nodes;
1209         unsigned long chunk_nr_pages;
1210         unsigned long chunk_start;
1211         int err;
1212
1213         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1214
1215         err = -ENOMEM;
1216         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1217         if (!pm)
1218                 goto out;
1219
1220         migrate_prep();
1221
1222         /*
1223          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1224          * but keep the last one as a marker
1225          */
1226         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1227
1228         for (chunk_start = 0;
1229              chunk_start < nr_pages;
1230              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1231                 int j;
1232
1233                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1234                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1235
1236                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1237                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1238                         const void __user *p;
1239                         int node;
1240
1241                         err = -EFAULT;
1242                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1243                                 goto out_pm;
1244                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1245
1246                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1247                                 goto out_pm;
1248
1249                         err = -ENODEV;
1250                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1251                                 goto out_pm;
1252
1253                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1254                                 goto out_pm;
1255
1256                         err = -EACCES;
1257                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1258                                 goto out_pm;
1259
1260                         pm[j].node = node;
1261                 }
1262
1263                 /* End marker for this chunk */
1264                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1265
1266                 /* Migrate this chunk */
1267                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1268                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1269                 if (err < 0)
1270                         goto out_pm;
1271
1272                 /* Return status information */
1273                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1274                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1275                                 err = -EFAULT;
1276                                 goto out_pm;
1277                         }
1278         }
1279         err = 0;
1280
1281 out_pm:
1282         free_page((unsigned long)pm);
1283 out:
1284         return err;
1285 }
1286
1287 /*
1288  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1289  */
1290 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1291                                 const void __user **pages, int *status)
1292 {
1293         unsigned long i;
1294
1295         down_read(&mm->mmap_sem);
1296
1297         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1298                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1299                 struct vm_area_struct *vma;
1300                 struct page *page;
1301                 int err = -EFAULT;
1302
1303                 vma = find_vma(mm, addr);
1304                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1305                         goto set_status;
1306
1307                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1308
1309                 err = PTR_ERR(page);
1310                 if (IS_ERR(page))
1311                         goto set_status;
1312
1313                 err = -ENOENT;
1314                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1315                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1316                         goto set_status;
1317
1318                 err = page_to_nid(page);
1319 set_status:
1320                 *status = err;
1321
1322                 pages++;
1323                 status++;
1324         }
1325
1326         up_read(&mm->mmap_sem);
1327 }
1328
1329 /*
1330  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1331  * a user array of status.
1332  */
1333 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1334                          const void __user * __user *pages,
1335                          int __user *status)
1336 {
1337 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1338         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1339         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1340
1341         while (nr_pages) {
1342                 unsigned long chunk_nr;
1343
1344                 chunk_nr = nr_pages;
1345                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1346                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1347
1348                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1349                         break;
1350
1351                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1352
1353                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1354                         break;
1355
1356                 pages += chunk_nr;
1357                 status += chunk_nr;
1358                 nr_pages -= chunk_nr;
1359         }
1360         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1361 }
1362
1363 /*
1364  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1365  * process.
1366  */
1367 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1368                 const void __user * __user *, pages,
1369                 const int __user *, nodes,
1370                 int __user *, status, int, flags)
1371 {
1372         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1373         struct task_struct *task;
1374         struct mm_struct *mm;
1375         int err;
1376
1377         /* Check flags */
1378         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1379                 return -EINVAL;
1380
1381         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1382                 return -EPERM;
1383
1384         /* Find the mm_struct */
1385         rcu_read_lock();
1386         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1387         if (!task) {
1388                 rcu_read_unlock();
1389                 return -ESRCH;
1390         }
1391         mm = get_task_mm(task);
1392         rcu_read_unlock();
1393
1394         if (!mm)
1395                 return -EINVAL;
1396
1397         /*
1398          * Check if this process has the right to modify the specified
1399          * process. The right exists if the process has administrative
1400          * capabilities, superuser privileges or the same
1401          * userid as the target process.
1402          */
1403         rcu_read_lock();
1404         tcred = __task_cred(task);
1405         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1406             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1407             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1408                 rcu_read_unlock();
1409                 err = -EPERM;
1410                 goto out;
1411         }
1412         rcu_read_unlock();
1413
1414         err = security_task_movememory(task);
1415         if (err)
1416                 goto out;
1417
1418         if (nodes) {
1419                 err = do_pages_move(mm, task, nr_pages, pages, nodes, status,
1420                                     flags);
1421         } else {
1422                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1423         }
1424
1425 out:
1426         mmput(mm);
1427         return err;
1428 }
1429
1430 /*
1431  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1432  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1433  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1434  */
1435 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1436         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1437 {
1438         struct vm_area_struct *vma;
1439         int err = 0;
1440
1441         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1442                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1443                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1444                         if (err)
1445                                 break;
1446                 }
1447         }
1448         return err;
1449 }
1450 #endif