mm/migrate.c

   1 /*
   2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migration.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
   5  *
   6  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
   7  * project. The main authors of the migration code are:
   8  *
   9  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
  10  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
  11  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
  12  * Christoph Lameter
  13  */
  14
  15 #include <linux/migrate.h>
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/swap.h>
  18 #include <linux/swapops.h>
  19 #include <linux/pagemap.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/mm_inline.h>
  22 #include <linux/nsproxy.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/ksm.h>
  25 #include <linux/rmap.h>
  26 #include <linux/topology.h>
  27 #include <linux/cpu.h>
  28 #include <linux/cpuset.h>
  29 #include <linux/writeback.h>
  30 #include <linux/mempolicy.h>
  31 #include <linux/vmalloc.h>
  32 #include <linux/security.h>
  33 #include <linux/memcontrol.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/gfp.h>
  37
  38 #include "internal.h"
  39
  40 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
  41
  42 /*
  43  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  44  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  45  * undesirable, use migrate_prep_local()
  46  */
  47 int migrate_prep(void)
  48 {
  49         /*
  50          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  51          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  52          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  53          * pages that may be busy.
  54          */
  55         lru_add_drain_all();
  56
  57         return 0;
  58 }
  59
  60 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  61 int migrate_prep_local(void)
  62 {
  63         lru_add_drain();
  64
  65         return 0;
  66 }
  67
  68 /*
  69  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
  70  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
  71  */
  72 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
  73 {
  74         struct page *page;
  75         struct page *page2;
  76
  77         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  78                 list_del(&page->lru);
  79                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  80                                 page_is_file_cache(page));
  81                 putback_lru_page(page);
  82         }
  83 }
  84
  85 /*
  86  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
  87  */
  88 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
  89                                  unsigned long addr, void *old)
  90 {
  91         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  92         swp_entry_t entry;
  93         pgd_t *pgd;
  94         pud_t *pud;
  95         pmd_t *pmd;
  96         pte_t *ptep, pte;
  97         spinlock_t *ptl;
  98
  99         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 100                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 101                 if (!ptep)
 102                         goto out;
 103                 ptl = &mm->page_table_lock;
 104         } else {
 105                 pgd = pgd_offset(mm, addr);
 106                 if (!pgd_present(*pgd))
 107                         goto out;
 108
 109                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 110                 if (!pud_present(*pud))
 111                         goto out;
 112
 113                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 114                 if (!pmd_present(*pmd))
 115                         goto out;
 116
 117                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 118
 119                 if (!is_swap_pte(*ptep)) {
 120                         pte_unmap(ptep);
 121                         goto out;
 122                 }
 123
 124                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 125         }
 126
 127         spin_lock(ptl);
 128         pte = *ptep;
 129         if (!is_swap_pte(pte))
 130                 goto unlock;
 131
 132         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 133
 134         if (!is_migration_entry(entry) ||
 135             migration_entry_to_page(entry) != old)
 136                 goto unlock;
 137
 138         get_page(new);
 139         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 140         if (is_write_migration_entry(entry))
 141                 pte = pte_mkwrite(pte);
 142 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 143         if (PageHuge(new))
 144                 pte = pte_mkhuge(pte);
 145 #endif
 146         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 147         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 148
 149         if (PageHuge(new)) {
 150                 if (PageAnon(new))
 151                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 152                 else
 153                         page_dup_rmap(new);
 154         } else if (PageAnon(new))
 155                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 156         else
 157                 page_add_file_rmap(new);
 158
 159         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 160         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 161 unlock:
 162         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 163 out:
 164         return SWAP_AGAIN;
 165 }
 166
 167 /*
 168  * Get rid of all migration entries and replace them by
 169  * references to the indicated page.
 170  */
 171 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 172 {
 173         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 174 }
 175
 176 /*
 177  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 178  * get to the page and wait until migration is finished.
 179  * When we return from this function the fault will be retried.
 180  *
 181  * This function is called from do_swap_page().
 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 /*
 220  * Replace the page in the mapping.
 221  *
 222  * The number of remaining references must be:
 223  * 1 for anonymous pages without a mapping
 224  * 2 for pages with a mapping
 225  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 226  */
 227 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 228                 struct page *newpage, struct page *page)
 229 {
 230         int expected_count;
 231         void **pslot;
 232
 233         if (!mapping) {
 234                 /* Anonymous page without mapping */
 235                 if (page_count(page) != 1)
 236                         return -EAGAIN;
 237                 return 0;
 238         }
 239
 240         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 241
 242         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 243                                         page_index(page));
 244
 245         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 246         if (page_count(page) != expected_count ||
 247                         (struct page *)radix_tree_deref_slot(pslot) != page) {
 248                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 249                 return -EAGAIN;
 250         }
 251
 252         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 253                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 254                 return -EAGAIN;
 255         }
 256
 257         /*
 258          * Now we know that no one else is looking at the page.
 259          */
 260         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 261         if (PageSwapCache(page)) {
 262                 SetPageSwapCache(newpage);
 263                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 264         }
 265
 266         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 267
 268         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 269         /*
 270          * Drop cache reference from old page.
 271          * We know this isn't the last reference.
 272          */
 273         __put_page(page);
 274
 275         /*
 276          * If moved to a different zone then also account
 277          * the page for that zone. Other VM counters will be
 278          * taken care of when we establish references to the
 279          * new page and drop references to the old page.
 280          *
 281          * Note that anonymous pages are accounted for
 282          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 283          * are mapped to swap space.
 284          */
 285         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 286         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 287         if (PageSwapBacked(page)) {
 288                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 289                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 290         }
 291         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 292
 293         return 0;
 294 }
 295
 296 /*
 297  * The expected number of remaining references is the same as that
 298  * of migrate_page_move_mapping().
 299  */
 300 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 301                                    struct page *newpage, struct page *page)
 302 {
 303         int expected_count;
 304         void **pslot;
 305
 306         if (!mapping) {
 307                 if (page_count(page) != 1)
 308                         return -EAGAIN;
 309                 return 0;
 310         }
 311
 312         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 313
 314         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 315                                         page_index(page));
 316
 317         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 318         if (page_count(page) != expected_count ||
 319             (struct page *)radix_tree_deref_slot(pslot) != page) {
 320                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 321                 return -EAGAIN;
 322         }
 323
 324         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 325                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 326                 return -EAGAIN;
 327         }
 328
 329         get_page(newpage);
 330
 331         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 332
 333         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 334
 335         __put_page(page);
 336
 337         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 338         return 0;
 339 }
 340
 341 /*
 342  * Copy the page to its new location
 343  */
 344 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 345 {
 346         if (PageHuge(page))
 347                 copy_huge_page(newpage, page);
 348         else
 349                 copy_highpage(newpage, page);
 350
 351         if (PageError(page))
 352                 SetPageError(newpage);
 353         if (PageReferenced(page))
 354                 SetPageReferenced(newpage);
 355         if (PageUptodate(page))
 356                 SetPageUptodate(newpage);
 357         if (TestClearPageActive(page)) {
 358                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 359                 SetPageActive(newpage);
 360         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 361                 SetPageUnevictable(newpage);
 362         if (PageChecked(page))
 363                 SetPageChecked(newpage);
 364         if (PageMappedToDisk(page))
 365                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 366
 367         if (PageDirty(page)) {
 368                 clear_page_dirty_for_io(page);
 369                 /*
 370                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 371                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 372                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 373                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 374                  * Wheras only part of our page may be dirty.
 375                  */
 376                 __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 377         }
 378
 379         mlock_migrate_page(newpage, page);
 380         ksm_migrate_page(newpage, page);
 381
 382         ClearPageSwapCache(page);
 383         ClearPagePrivate(page);
 384         set_page_private(page, 0);
 385         page->mapping = NULL;
 386
 387         /*
 388          * If any waiters have accumulated on the new page then
 389          * wake them up.
 390          */
 391         if (PageWriteback(newpage))
 392                 end_page_writeback(newpage);
 393 }
 394
 395 /************************************************************
 396  *                    Migration functions
 397  ***********************************************************/
 398
 399 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 400 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 401                         struct page *newpage, struct page *page)
 402 {
 403         return -EIO;
 404 }
 405 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 406
 407 /*
 408  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 409  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 410  *
 411  * Pages are locked upon entry and exit.
 412  */
 413 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 414                 struct page *newpage, struct page *page)
 415 {
 416         int rc;
 417
 418         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 419
 420         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 421
 422         if (rc)
 423                 return rc;
 424
 425         migrate_page_copy(newpage, page);
 426         return 0;
 427 }
 428 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 429
 430 #ifdef CONFIG_BLOCK
 431 /*
 432  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 433  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 434  * exist.
 435  */
 436 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 437                 struct page *newpage, struct page *page)
 438 {
 439         struct buffer_head *bh, *head;
 440         int rc;
 441
 442         if (!page_has_buffers(page))
 443                 return migrate_page(mapping, newpage, page);
 444
 445         head = page_buffers(page);
 446
 447         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 448
 449         if (rc)
 450                 return rc;
 451
 452         bh = head;
 453         do {
 454                 get_bh(bh);
 455                 lock_buffer(bh);
 456                 bh = bh->b_this_page;
 457
 458         } while (bh != head);
 459
 460         ClearPagePrivate(page);
 461         set_page_private(newpage, page_private(page));
 462         set_page_private(page, 0);
 463         put_page(page);
 464         get_page(newpage);
 465
 466         bh = head;
 467         do {
 468                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 469                 bh = bh->b_this_page;
 470
 471         } while (bh != head);
 472
 473         SetPagePrivate(newpage);
 474
 475         migrate_page_copy(newpage, page);
 476
 477         bh = head;
 478         do {
 479                 unlock_buffer(bh);
 480                 put_bh(bh);
 481                 bh = bh->b_this_page;
 482
 483         } while (bh != head);
 484
 485         return 0;
 486 }
 487 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 488 #endif
 489
 490 /*
 491  * Writeback a page to clean the dirty state
 492  */
 493 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 494 {
 495         struct writeback_control wbc = {
 496                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 497                 .nr_to_write = 1,
 498                 .range_start = 0,
 499                 .range_end = LLONG_MAX,
 500                 .for_reclaim = 1
 501         };
 502         int rc;
 503
 504         if (!mapping->a_ops->writepage)
 505                 /* No write method for the address space */
 506                 return -EINVAL;
 507
 508         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 509                 /* Someone else already triggered a write */
 510                 return -EAGAIN;
 511
 512         /*
 513          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 514          * the page on some queue. So the page must be clean for
 515          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 516          * page state is no longer what we checked for earlier.
 517          * At this point we know that the migration attempt cannot
 518          * be successful.
 519          */
 520         remove_migration_ptes(page, page);
 521
 522         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 523
 524         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 525                 /* unlocked. Relock */
 526                 lock_page(page);
 527
 528         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 529 }
 530
 531 /*
 532  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 533  */
 534 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 535         struct page *newpage, struct page *page)
 536 {
 537         if (PageDirty(page))
 538                 return writeout(mapping, page);
 539
 540         /*
 541          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 542          * We must have no buffers or drop them.
 543          */
 544         if (page_has_private(page) &&
 545             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 546                 return -EAGAIN;
 547
 548         return migrate_page(mapping, newpage, page);
 549 }
 550
 551 /*
 552  * Move a page to a newly allocated page
 553  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 554  *
 555  * The new page will have replaced the old page if this function
 556  * is successful.
 557  *
 558  * Return value:
 559  *   < 0 - error code
 560  *  == 0 - success
 561  */
 562 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 563                                                 int remap_swapcache)
 564 {
 565         struct address_space *mapping;
 566         int rc;
 567
 568         /*
 569          * Block others from accessing the page when we get around to
 570          * establishing additional references. We are the only one
 571          * holding a reference to the new page at this point.
 572          */
 573         if (!trylock_page(newpage))
 574                 BUG();
 575
 576         /* Prepare mapping for the new page.*/
 577         newpage->index = page->index;
 578         newpage->mapping = page->mapping;
 579         if (PageSwapBacked(page))
 580                 SetPageSwapBacked(newpage);
 581
 582         mapping = page_mapping(page);
 583         if (!mapping)
 584                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page);
 585         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 586                 /*
 587                  * Most pages have a mapping and most filesystems
 588                  * should provide a migration function. Anonymous
 589                  * pages are part of swap space which also has its
 590                  * own migration function. This is the most common
 591                  * path for page migration.
 592                  */
 593                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 594                                                 newpage, page);
 595         else
 596                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page);
 597
 598         if (rc) {
 599                 newpage->mapping = NULL;
 600         } else {
 601                 if (remap_swapcache)
 602                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 603         }
 604
 605         unlock_page(newpage);
 606
 607         return rc;
 608 }
 609
 610 /*
 611  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 612  * to the newly allocated page in newpage.
 613  */
 614 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 615                         struct page *page, int force, int offlining)
 616 {
 617         int rc = 0;
 618         int *result = NULL;
 619         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 620         int remap_swapcache = 1;
 621         int rcu_locked = 0;
 622         int charge = 0;
 623         struct mem_cgroup *mem = NULL;
 624         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 625
 626         if (!newpage)
 627                 return -ENOMEM;
 628
 629         if (page_count(page) == 1) {
 630                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 631                 goto move_newpage;
 632         }
 633
 634         /* prepare cgroup just returns 0 or -ENOMEM */
 635         rc = -EAGAIN;
 636
 637         if (!trylock_page(page)) {
 638                 if (!force)
 639                         goto move_newpage;
 640                 lock_page(page);
 641         }
 642
 643         /*
 644          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 645          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 646          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 647          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 648          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 649          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 650          * serializes that).
 651          */
 652         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 653                 rc = -EBUSY;
 654                 goto unlock;
 655         }
 656
 657         /* charge against new page */
 658         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
 659         if (charge == -ENOMEM) {
 660                 rc = -ENOMEM;
 661                 goto unlock;
 662         }
 663         BUG_ON(charge);
 664
 665         if (PageWriteback(page)) {
 666                 if (!force)
 667                         goto uncharge;
 668                 wait_on_page_writeback(page);
 669         }
 670         /*
 671          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 672          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 673          * This rcu_read_lock() delays freeing anon_vma pointer until the end
 674          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 675          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 676          * just care Anon page here.
 677          */
 678         if (PageAnon(page)) {
 679                 rcu_read_lock();
 680                 rcu_locked = 1;
 681
 682                 /* Determine how to safely use anon_vma */
 683                 if (!page_mapped(page)) {
 684                         if (!PageSwapCache(page))
 685                                 goto rcu_unlock;
 686
 687                         /*
 688                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 689                          * swapcache page is safe to use because we don't
 690                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 691                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 692                          * data have been freed, then the anon_vma could
 693                          * already be invalid.
 694                          *
 695                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 696                          * migrated but are not remapped when migration
 697                          * completes
 698                          */
 699                         remap_swapcache = 0;
 700                 } else {
 701                         /*
 702                          * Take a reference count on the anon_vma if the
 703                          * page is mapped so that it is guaranteed to
 704                          * exist when the page is remapped later
 705                          */
 706                         anon_vma = page_anon_vma(page);
 707                         get_anon_vma(anon_vma);
 708                 }
 709         }
 710
 711         /*
 712          * Corner case handling:
 713          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 714          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 715          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 716          * trigger a BUG.  So handle it here.
 717          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 718          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 719          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 720          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 721          * free the metadata, so the page can be freed.
 722          */
 723         if (!page->mapping) {
 724                 if (!PageAnon(page) && page_has_private(page)) {
 725                         /*
 726                          * Go direct to try_to_free_buffers() here because
 727                          * a) that's what try_to_release_page() would do anyway
 728                          * b) we may be under rcu_read_lock() here, so we can't
 729                          *    use GFP_KERNEL which is what try_to_release_page()
 730                          *    needs to be effective.
 731                          */
 732                         try_to_free_buffers(page);
 733                         goto rcu_unlock;
 734                 }
 735                 goto skip_unmap;
 736         }
 737
 738         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 739         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 740
 741 skip_unmap:
 742         if (!page_mapped(page))
 743                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache);
 744
 745         if (rc && remap_swapcache)
 746                 remove_migration_ptes(page, page);
 747 rcu_unlock:
 748
 749         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 750         if (anon_vma)
 751                 drop_anon_vma(anon_vma);
 752
 753         if (rcu_locked)
 754                 rcu_read_unlock();
 755 uncharge:
 756         if (!charge)
 757                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage);
 758 unlock:
 759         unlock_page(page);
 760
 761         if (rc != -EAGAIN) {
 762                 /*
 763                  * A page that has been migrated has all references
 764                  * removed and will be freed. A page that has not been
 765                  * migrated will have kepts its references and be
 766                  * restored.
 767                  */
 768                 list_del(&page->lru);
 769                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 770                                 page_is_file_cache(page));
 771                 putback_lru_page(page);
 772         }
 773
 774 move_newpage:
 775
 776         /*
 777          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 778          * then this will free the page.
 779          */
 780         putback_lru_page(newpage);
 781
 782         if (result) {
 783                 if (rc)
 784                         *result = rc;
 785                 else
 786                         *result = page_to_nid(newpage);
 787         }
 788         return rc;
 789 }
 790
 791 /*
 792  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 793  *
 794  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 795  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 796  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 797  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 798  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 799  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 800  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 801  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 802  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 803  * hugepage migration fails without data corruption.
 804  *
 805  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 806  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 807  * will wait in the page fault for migration to complete.
 808  */
 809 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 810                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 811                                 int force, int offlining)
 812 {
 813         int rc = 0;
 814         int *result = NULL;
 815         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 816         int rcu_locked = 0;
 817         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 818
 819         if (!new_hpage)
 820                 return -ENOMEM;
 821
 822         rc = -EAGAIN;
 823
 824         if (!trylock_page(hpage)) {
 825                 if (!force)
 826                         goto out;
 827                 lock_page(hpage);
 828         }
 829
 830         if (PageAnon(hpage)) {
 831                 rcu_read_lock();
 832                 rcu_locked = 1;
 833
 834                 if (page_mapped(hpage)) {
 835                         anon_vma = page_anon_vma(hpage);
 836                         atomic_inc(&anon_vma->external_refcount);
 837                 }
 838         }
 839
 840         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 841
 842         if (!page_mapped(hpage))
 843                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1);
 844
 845         if (rc)
 846                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 847
 848         if (anon_vma && atomic_dec_and_lock(&anon_vma->external_refcount,
 849                                             &anon_vma->lock)) {
 850                 int empty = list_empty(&anon_vma->head);
 851                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
 852                 if (empty)
 853                         anon_vma_free(anon_vma);
 854         }
 855
 856         if (rcu_locked)
 857                 rcu_read_unlock();
 858 out:
 859         unlock_page(hpage);
 860
 861         if (rc != -EAGAIN) {
 862                 list_del(&hpage->lru);
 863                 put_page(hpage);
 864         }
 865
 866         put_page(new_hpage);
 867
 868         if (result) {
 869                 if (rc)
 870                         *result = rc;
 871                 else
 872                         *result = page_to_nid(new_hpage);
 873         }
 874         return rc;
 875 }
 876
 877 /*
 878  * migrate_pages
 879  *
 880  * The function takes one list of pages to migrate and a function
 881  * that determines from the page to be migrated and the private data
 882  * the target of the move and allocates the page.
 883  *
 884  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 885  * are movable anymore because to has become empty
 886  * or no retryable pages exist anymore.
 887  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
 888  * or free list.
 889  *
 890  * Return: Number of pages not migrated or error code.
 891  */
 892 int migrate_pages(struct list_head *from,
 893                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, int offlining)
 894 {
 895         int retry = 1;
 896         int nr_failed = 0;
 897         int pass = 0;
 898         struct page *page;
 899         struct page *page2;
 900         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
 901         int rc;
 902
 903         if (!swapwrite)
 904                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
 905
 906         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 907                 retry = 0;
 908
 909                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 910                         cond_resched();
 911
 912                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
 913                                                 page, pass > 2, offlining);
 914
 915                         switch(rc) {
 916                         case -ENOMEM:
 917                                 goto out;
 918                         case -EAGAIN:
 919                                 retry++;
 920                                 break;
 921                         case 0:
 922                                 break;
 923                         default:
 924                                 /* Permanent failure */
 925                                 nr_failed++;
 926                                 break;
 927                         }
 928                 }
 929         }
 930         rc = 0;
 931 out:
 932         if (!swapwrite)
 933                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
 934
 935         if (rc)
 936                 return rc;
 937
 938         return nr_failed + retry;
 939 }
 940
 941 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
 942                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, int offlining)
 943 {
 944         int retry = 1;
 945         int nr_failed = 0;
 946         int pass = 0;
 947         struct page *page;
 948         struct page *page2;
 949         int rc;
 950
 951         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 952                 retry = 0;
 953
 954                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 955                         cond_resched();
 956
 957                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
 958                                         private, page, pass > 2, offlining);
 959
 960                         switch(rc) {
 961                         case -ENOMEM:
 962                                 goto out;
 963                         case -EAGAIN:
 964                                 retry++;
 965                                 break;
 966                         case 0:
 967                                 break;
 968                         default:
 969                                 /* Permanent failure */
 970                                 nr_failed++;
 971                                 break;
 972                         }
 973                 }
 974         }
 975         rc = 0;
 976 out:
 977
 978         list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru)
 979                 put_page(page);
 980
 981         if (rc)
 982                 return rc;
 983
 984         return nr_failed + retry;
 985 }
 986
 987 #ifdef CONFIG_NUMA
 988 /*
 989  * Move a list of individual pages
 990  */
 991 struct page_to_node {
 992         unsigned long addr;
 993         struct page *page;
 994         int node;
 995         int status;
 996 };
 997
 998 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
 999                 int **result)
1000 {
1001         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1002
1003         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1004                 pm++;
1005
1006         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1007                 return NULL;
1008
1009         *result = &pm->status;
1010
1011         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1012                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1013 }
1014
1015 /*
1016  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1017  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1018  * and the node number must contain a valid target node.
1019  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1020  */
1021 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1022                                       struct page_to_node *pm,
1023                                       int migrate_all)
1024 {
1025         int err;
1026         struct page_to_node *pp;
1027         LIST_HEAD(pagelist);
1028
1029         down_read(&mm->mmap_sem);
1030
1031         /*
1032          * Build a list of pages to migrate
1033          */
1034         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1035                 struct vm_area_struct *vma;
1036                 struct page *page;
1037
1038                 err = -EFAULT;
1039                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1040                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1041                         goto set_status;
1042
1043                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET);
1044
1045                 err = PTR_ERR(page);
1046                 if (IS_ERR(page))
1047                         goto set_status;
1048
1049                 err = -ENOENT;
1050                 if (!page)
1051                         goto set_status;
1052
1053                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1054                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1055                         goto put_and_set;
1056
1057                 pp->page = page;
1058                 err = page_to_nid(page);
1059
1060                 if (err == pp->node)
1061                         /*
1062                          * Node already in the right place
1063                          */
1064                         goto put_and_set;
1065
1066                 err = -EACCES;
1067                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1068                                 !migrate_all)
1069                         goto put_and_set;
1070
1071                 err = isolate_lru_page(page);
1072                 if (!err) {
1073                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1074                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1075                                             page_is_file_cache(page));
1076                 }
1077 put_and_set:
1078                 /*
1079                  * Either remove the duplicate refcount from
1080                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1081                  * not isolated.
1082                  */
1083                 put_page(page);
1084 set_status:
1085                 pp->status = err;
1086         }
1087
1088         err = 0;
1089         if (!list_empty(&pagelist)) {
1090                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1091                                 (unsigned long)pm, 0);
1092                 if (err)
1093                         putback_lru_pages(&pagelist);
1094         }
1095
1096         up_read(&mm->mmap_sem);
1097         return err;
1098 }
1099
1100 /*
1101  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1102  * the corresponding array of status.
1103  */
1104 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, struct task_struct *task,
1105                          unsigned long nr_pages,
1106                          const void __user * __user *pages,
1107                          const int __user *nodes,
1108                          int __user *status, int flags)
1109 {
1110         struct page_to_node *pm;
1111         nodemask_t task_nodes;
1112         unsigned long chunk_nr_pages;
1113         unsigned long chunk_start;
1114         int err;
1115
1116         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1117
1118         err = -ENOMEM;
1119         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1120         if (!pm)
1121                 goto out;
1122
1123         migrate_prep();
1124
1125         /*
1126          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1127          * but keep the last one as a marker
1128          */
1129         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1130
1131         for (chunk_start = 0;
1132              chunk_start < nr_pages;
1133              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1134                 int j;
1135
1136                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1137                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1138
1139                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1140                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1141                         const void __user *p;
1142                         int node;
1143
1144                         err = -EFAULT;
1145                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1146                                 goto out_pm;
1147                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1148
1149                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1150                                 goto out_pm;
1151
1152                         err = -ENODEV;
1153                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1154                                 goto out_pm;
1155
1156                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1157                                 goto out_pm;
1158
1159                         err = -EACCES;
1160                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1161                                 goto out_pm;
1162
1163                         pm[j].node = node;
1164                 }
1165
1166                 /* End marker for this chunk */
1167                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1168
1169                 /* Migrate this chunk */
1170                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1171                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1172                 if (err < 0)
1173                         goto out_pm;
1174
1175                 /* Return status information */
1176                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1177                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1178                                 err = -EFAULT;
1179                                 goto out_pm;
1180                         }
1181         }
1182         err = 0;
1183
1184 out_pm:
1185         free_page((unsigned long)pm);
1186 out:
1187         return err;
1188 }
1189
1190 /*
1191  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1192  */
1193 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1194                                 const void __user **pages, int *status)
1195 {
1196         unsigned long i;
1197
1198         down_read(&mm->mmap_sem);
1199
1200         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1201                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1202                 struct vm_area_struct *vma;
1203                 struct page *page;
1204                 int err = -EFAULT;
1205
1206                 vma = find_vma(mm, addr);
1207                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1208                         goto set_status;
1209
1210                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1211
1212                 err = PTR_ERR(page);
1213                 if (IS_ERR(page))
1214                         goto set_status;
1215
1216                 err = -ENOENT;
1217                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1218                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1219                         goto set_status;
1220
1221                 err = page_to_nid(page);
1222 set_status:
1223                 *status = err;
1224
1225                 pages++;
1226                 status++;
1227         }
1228
1229         up_read(&mm->mmap_sem);
1230 }
1231
1232 /*
1233  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1234  * a user array of status.
1235  */
1236 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1237                          const void __user * __user *pages,
1238                          int __user *status)
1239 {
1240 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1241         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1242         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1243
1244         while (nr_pages) {
1245                 unsigned long chunk_nr;
1246
1247                 chunk_nr = nr_pages;
1248                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1249                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1250
1251                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1252                         break;
1253
1254                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1255
1256                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1257                         break;
1258
1259                 pages += chunk_nr;
1260                 status += chunk_nr;
1261                 nr_pages -= chunk_nr;
1262         }
1263         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1264 }
1265
1266 /*
1267  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1268  * process.
1269  */
1270 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1271                 const void __user * __user *, pages,
1272                 const int __user *, nodes,
1273                 int __user *, status, int, flags)
1274 {
1275         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1276         struct task_struct *task;
1277         struct mm_struct *mm;
1278         int err;
1279
1280         /* Check flags */
1281         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1282                 return -EINVAL;
1283
1284         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1285                 return -EPERM;
1286
1287         /* Find the mm_struct */
1288         read_lock(&tasklist_lock);
1289         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1290         if (!task) {
1291                 read_unlock(&tasklist_lock);
1292                 return -ESRCH;
1293         }
1294         mm = get_task_mm(task);
1295         read_unlock(&tasklist_lock);
1296
1297         if (!mm)
1298                 return -EINVAL;
1299
1300         /*
1301          * Check if this process has the right to modify the specified
1302          * process. The right exists if the process has administrative
1303          * capabilities, superuser privileges or the same
1304          * userid as the target process.
1305          */
1306         rcu_read_lock();
1307         tcred = __task_cred(task);
1308         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1309             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1310             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1311                 rcu_read_unlock();
1312                 err = -EPERM;
1313                 goto out;
1314         }
1315         rcu_read_unlock();
1316
1317         err = security_task_movememory(task);
1318         if (err)
1319                 goto out;
1320
1321         if (nodes) {
1322                 err = do_pages_move(mm, task, nr_pages, pages, nodes, status,
1323                                     flags);
1324         } else {
1325                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1326         }
1327
1328 out:
1329         mmput(mm);
1330         return err;
1331 }
1332
1333 /*
1334  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1335  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1336  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1337  */
1338 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1339         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1340 {
1341         struct vm_area_struct *vma;
1342         int err = 0;
1343
1344         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1345                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1346                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1347                         if (err)
1348                                 break;
1349                 }
1350         }
1351         return err;
1352 }
1353 #endif