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