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