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