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/hugetlb_cgroup.h>
  37 #include <linux/gfp.h>
  38 #include <linux/balloon_compaction.h>
  39 #include <linux/mmu_notifier.h>
  40 #include <linux/page_idle.h>
  41
  42 #include <asm/tlbflush.h>
  43
  44 #define CREATE_TRACE_POINTS
  45 #include <trace/events/migrate.h>
  46
  47 #include "internal.h"
  48
  49 /*
  50  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  51  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  52  * undesirable, use migrate_prep_local()
  53  */
  54 int migrate_prep(void)
  55 {
  56         /*
  57          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  58          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  59          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  60          * pages that may be busy.
  61          */
  62         lru_add_drain_all();
  63
  64         return 0;
  65 }
  66
  67 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  68 int migrate_prep_local(void)
  69 {
  70         lru_add_drain();
  71
  72         return 0;
  73 }
  74
  75 /*
  76  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
  77  * from where they were once taken off for compaction/migration.
  78  *
  79  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
  80  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
  81  * and isolate_huge_page().
  82  */
  83 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
  84 {
  85         struct page *page;
  86         struct page *page2;
  87
  88         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  89                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
  90                         putback_active_hugepage(page);
  91                         continue;
  92                 }
  93                 list_del(&page->lru);
  94                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  95                                 page_is_file_cache(page));
  96                 if (unlikely(isolated_balloon_page(page)))
  97                         balloon_page_putback(page);
  98                 else
  99                         putback_lru_page(page);
 100         }
 101 }
 102
 103 /*
 104  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
 105  */
 106 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
 107                                  unsigned long addr, void *old)
 108 {
 109         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 110         swp_entry_t entry;
 111         pmd_t *pmd;
 112         pte_t *ptep, pte;
 113         spinlock_t *ptl;
 114
 115         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 116                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 117                 if (!ptep)
 118                         goto out;
 119                 ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, ptep);
 120         } else {
 121                 pmd = mm_find_pmd(mm, addr);
 122                 if (!pmd)
 123                         goto out;
 124
 125                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 126
 127                 /*
 128                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 129                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 130                  */
 131
 132                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 133         }
 134
 135         spin_lock(ptl);
 136         pte = *ptep;
 137         if (!is_swap_pte(pte))
 138                 goto unlock;
 139
 140         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 141
 142         if (!is_migration_entry(entry) ||
 143             migration_entry_to_page(entry) != old)
 144                 goto unlock;
 145
 146         get_page(new);
 147         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 148         if (pte_swp_soft_dirty(*ptep))
 149                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
 150
 151         /* Recheck VMA as permissions can change since migration started  */
 152         if (is_write_migration_entry(entry))
 153                 pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
 154
 155 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 156         if (PageHuge(new)) {
 157                 pte = pte_mkhuge(pte);
 158                 pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, new, 0);
 159         }
 160 #endif
 161         flush_dcache_page(new);
 162         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 163
 164         if (PageHuge(new)) {
 165                 if (PageAnon(new))
 166                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 167                 else
 168                         page_dup_rmap(new);
 169         } else if (PageAnon(new))
 170                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 171         else
 172                 page_add_file_rmap(new);
 173
 174         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 175         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 176 unlock:
 177         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 178 out:
 179         return SWAP_AGAIN;
 180 }
 181
 182 /*
 183  * Get rid of all migration entries and replace them by
 184  * references to the indicated page.
 185  */
 186 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 187 {
 188         struct rmap_walk_control rwc = {
 189                 .rmap_one = remove_migration_pte,
 190                 .arg = old,
 191         };
 192
 193         rmap_walk(new, &rwc);
 194 }
 195
 196 /*
 197  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 198  * get to the page and wait until migration is finished.
 199  * When we return from this function the fault will be retried.
 200  */
 201 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
 202                                 spinlock_t *ptl)
 203 {
 204         pte_t pte;
 205         swp_entry_t entry;
 206         struct page *page;
 207
 208         spin_lock(ptl);
 209         pte = *ptep;
 210         if (!is_swap_pte(pte))
 211                 goto out;
 212
 213         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 214         if (!is_migration_entry(entry))
 215                 goto out;
 216
 217         page = migration_entry_to_page(entry);
 218
 219         /*
 220          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 221          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 222          * against a page without get_page().
 223          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 224          * will occur again.
 225          */
 226         if (!get_page_unless_zero(page))
 227                 goto out;
 228         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 229         wait_on_page_locked(page);
 230         put_page(page);
 231         return;
 232 out:
 233         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 234 }
 235
 236 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 237                                 unsigned long address)
 238 {
 239         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 240         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
 241         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
 242 }
 243
 244 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
 245                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
 246 {
 247         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
 248         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
 249 }
 250
 251 #ifdef CONFIG_BLOCK
 252 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 253 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 254                                                         enum migrate_mode mode)
 255 {
 256         struct buffer_head *bh = head;
 257
 258         /* Simple case, sync compaction */
 259         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 260                 do {
 261                         get_bh(bh);
 262                         lock_buffer(bh);
 263                         bh = bh->b_this_page;
 264
 265                 } while (bh != head);
 266
 267                 return true;
 268         }
 269
 270         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 271         do {
 272                 get_bh(bh);
 273                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 274                         /*
 275                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 276                          * async migration. Release the taken locks
 277                          */
 278                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 279                         put_bh(failed_bh);
 280                         bh = head;
 281                         while (bh != failed_bh) {
 282                                 unlock_buffer(bh);
 283                                 put_bh(bh);
 284                                 bh = bh->b_this_page;
 285                         }
 286                         return false;
 287                 }
 288
 289                 bh = bh->b_this_page;
 290         } while (bh != head);
 291         return true;
 292 }
 293 #else
 294 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 295                                                         enum migrate_mode mode)
 296 {
 297         return true;
 298 }
 299 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 300
 301 /*
 302  * Replace the page in the mapping.
 303  *
 304  * The number of remaining references must be:
 305  * 1 for anonymous pages without a mapping
 306  * 2 for pages with a mapping
 307  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 308  */
 309 int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 310                 struct page *newpage, struct page *page,
 311                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode,
 312                 int extra_count)
 313 {
 314         int expected_count = 1 + extra_count;
 315         void **pslot;
 316
 317         if (!mapping) {
 318                 /* Anonymous page without mapping */
 319                 if (page_count(page) != expected_count)
 320                         return -EAGAIN;
 321                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 322         }
 323
 324         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 325
 326         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 327                                         page_index(page));
 328
 329         expected_count += 1 + page_has_private(page);
 330         if (page_count(page) != expected_count ||
 331                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 332                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 333                 return -EAGAIN;
 334         }
 335
 336         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 337                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 338                 return -EAGAIN;
 339         }
 340
 341         /*
 342          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 343          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 344          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 345          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 346          * block waiting on other references to be dropped.
 347          */
 348         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 349                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 350                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 351                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 352                 return -EAGAIN;
 353         }
 354
 355         /*
 356          * Now we know that no one else is looking at the page.
 357          */
 358         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 359         if (PageSwapCache(page)) {
 360                 SetPageSwapCache(newpage);
 361                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 362         }
 363
 364         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 365
 366         /*
 367          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 368          * to one less reference.
 369          * We know this isn't the last reference.
 370          */
 371         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 372
 373         /*
 374          * If moved to a different zone then also account
 375          * the page for that zone. Other VM counters will be
 376          * taken care of when we establish references to the
 377          * new page and drop references to the old page.
 378          *
 379          * Note that anonymous pages are accounted for
 380          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 381          * are mapped to swap space.
 382          */
 383         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 384         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 385         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 386                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 387                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 388         }
 389         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 390
 391         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 392 }
 393
 394 /*
 395  * The expected number of remaining references is the same as that
 396  * of migrate_page_move_mapping().
 397  */
 398 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 399                                    struct page *newpage, struct page *page)
 400 {
 401         int expected_count;
 402         void **pslot;
 403
 404         if (!mapping) {
 405                 if (page_count(page) != 1)
 406                         return -EAGAIN;
 407                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 408         }
 409
 410         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 411
 412         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 413                                         page_index(page));
 414
 415         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 416         if (page_count(page) != expected_count ||
 417                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 418                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 419                 return -EAGAIN;
 420         }
 421
 422         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 423                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 424                 return -EAGAIN;
 425         }
 426
 427         get_page(newpage);
 428
 429         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 430
 431         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 432
 433         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 434         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 435 }
 436
 437 /*
 438  * Gigantic pages are so large that we do not guarantee that page++ pointer
 439  * arithmetic will work across the entire page.  We need something more
 440  * specialized.
 441  */
 442 static void __copy_gigantic_page(struct page *dst, struct page *src,
 443                                 int nr_pages)
 444 {
 445         int i;
 446         struct page *dst_base = dst;
 447         struct page *src_base = src;
 448
 449         for (i = 0; i < nr_pages; ) {
 450                 cond_resched();
 451                 copy_highpage(dst, src);
 452
 453                 i++;
 454                 dst = mem_map_next(dst, dst_base, i);
 455                 src = mem_map_next(src, src_base, i);
 456         }
 457 }
 458
 459 static void copy_huge_page(struct page *dst, struct page *src)
 460 {
 461         int i;
 462         int nr_pages;
 463
 464         if (PageHuge(src)) {
 465                 /* hugetlbfs page */
 466                 struct hstate *h = page_hstate(src);
 467                 nr_pages = pages_per_huge_page(h);
 468
 469                 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
 470                         __copy_gigantic_page(dst, src, nr_pages);
 471                         return;
 472                 }
 473         } else {
 474                 /* thp page */
 475                 BUG_ON(!PageTransHuge(src));
 476                 nr_pages = hpage_nr_pages(src);
 477         }
 478
 479         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 480                 cond_resched();
 481                 copy_highpage(dst + i, src + i);
 482         }
 483 }
 484
 485 /*
 486  * Copy the page to its new location
 487  */
 488 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 489 {
 490         int cpupid;
 491
 492         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
 493                 copy_huge_page(newpage, page);
 494         else
 495                 copy_highpage(newpage, page);
 496
 497         if (PageError(page))
 498                 SetPageError(newpage);
 499         if (PageReferenced(page))
 500                 SetPageReferenced(newpage);
 501         if (PageUptodate(page))
 502                 SetPageUptodate(newpage);
 503         if (TestClearPageActive(page)) {
 504                 VM_BUG_ON_PAGE(PageUnevictable(page), page);
 505                 SetPageActive(newpage);
 506         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 507                 SetPageUnevictable(newpage);
 508         if (PageChecked(page))
 509                 SetPageChecked(newpage);
 510         if (PageMappedToDisk(page))
 511                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 512
 513         if (PageDirty(page)) {
 514                 clear_page_dirty_for_io(page);
 515                 /*
 516                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 517                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 518                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 519                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 520                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 521                  */
 522                 if (PageSwapBacked(page))
 523                         SetPageDirty(newpage);
 524                 else
 525                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 526         }
 527
 528         if (page_is_young(page))
 529                 set_page_young(newpage);
 530         if (page_is_idle(page))
 531                 set_page_idle(newpage);
 532
 533         /*
 534          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
 535          * future migrations of this same page.
 536          */
 537         cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, -1);
 538         page_cpupid_xchg_last(newpage, cpupid);
 539
 540         mlock_migrate_page(newpage, page);
 541         ksm_migrate_page(newpage, page);
 542         /*
 543          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
 544          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
 545          */
 546         if (PageSwapCache(page))
 547                 ClearPageSwapCache(page);
 548         ClearPagePrivate(page);
 549         set_page_private(page, 0);
 550
 551         /*
 552          * If any waiters have accumulated on the new page then
 553          * wake them up.
 554          */
 555         if (PageWriteback(newpage))
 556                 end_page_writeback(newpage);
 557 }
 558
 559 /************************************************************
 560  *                    Migration functions
 561  ***********************************************************/
 562
 563 /*
 564  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 565  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 566  *
 567  * Pages are locked upon entry and exit.
 568  */
 569 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 570                 struct page *newpage, struct page *page,
 571                 enum migrate_mode mode)
 572 {
 573         int rc;
 574
 575         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 576
 577         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode, 0);
 578
 579         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 580                 return rc;
 581
 582         migrate_page_copy(newpage, page);
 583         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 584 }
 585 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 586
 587 #ifdef CONFIG_BLOCK
 588 /*
 589  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 590  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 591  * exist.
 592  */
 593 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 594                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 595 {
 596         struct buffer_head *bh, *head;
 597         int rc;
 598
 599         if (!page_has_buffers(page))
 600                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 601
 602         head = page_buffers(page);
 603
 604         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode, 0);
 605
 606         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 607                 return rc;
 608
 609         /*
 610          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 611          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 612          * need to be locked now
 613          */
 614         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 615                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 616
 617         ClearPagePrivate(page);
 618         set_page_private(newpage, page_private(page));
 619         set_page_private(page, 0);
 620         put_page(page);
 621         get_page(newpage);
 622
 623         bh = head;
 624         do {
 625                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 626                 bh = bh->b_this_page;
 627
 628         } while (bh != head);
 629
 630         SetPagePrivate(newpage);
 631
 632         migrate_page_copy(newpage, page);
 633
 634         bh = head;
 635         do {
 636                 unlock_buffer(bh);
 637                 put_bh(bh);
 638                 bh = bh->b_this_page;
 639
 640         } while (bh != head);
 641
 642         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 643 }
 644 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 645 #endif
 646
 647 /*
 648  * Writeback a page to clean the dirty state
 649  */
 650 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 651 {
 652         struct writeback_control wbc = {
 653                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 654                 .nr_to_write = 1,
 655                 .range_start = 0,
 656                 .range_end = LLONG_MAX,
 657                 .for_reclaim = 1
 658         };
 659         int rc;
 660
 661         if (!mapping->a_ops->writepage)
 662                 /* No write method for the address space */
 663                 return -EINVAL;
 664
 665         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 666                 /* Someone else already triggered a write */
 667                 return -EAGAIN;
 668
 669         /*
 670          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 671          * the page on some queue. So the page must be clean for
 672          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 673          * page state is no longer what we checked for earlier.
 674          * At this point we know that the migration attempt cannot
 675          * be successful.
 676          */
 677         remove_migration_ptes(page, page);
 678
 679         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 680
 681         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 682                 /* unlocked. Relock */
 683                 lock_page(page);
 684
 685         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 686 }
 687
 688 /*
 689  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 690  */
 691 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 692         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 693 {
 694         if (PageDirty(page)) {
 695                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 696                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 697                         return -EBUSY;
 698                 return writeout(mapping, page);
 699         }
 700
 701         /*
 702          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 703          * We must have no buffers or drop them.
 704          */
 705         if (page_has_private(page) &&
 706             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 707                 return -EAGAIN;
 708
 709         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 710 }
 711
 712 /*
 713  * Move a page to a newly allocated page
 714  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 715  *
 716  * The new page will have replaced the old page if this function
 717  * is successful.
 718  *
 719  * Return value:
 720  *   < 0 - error code
 721  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
 722  */
 723 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 724                                 int page_was_mapped, enum migrate_mode mode)
 725 {
 726         struct address_space *mapping;
 727         int rc;
 728
 729         /*
 730          * Block others from accessing the page when we get around to
 731          * establishing additional references. We are the only one
 732          * holding a reference to the new page at this point.
 733          */
 734         if (!trylock_page(newpage))
 735                 BUG();
 736
 737         /* Prepare mapping for the new page.*/
 738         newpage->index = page->index;
 739         newpage->mapping = page->mapping;
 740         if (PageSwapBacked(page))
 741                 SetPageSwapBacked(newpage);
 742
 743         /*
 744          * Indirectly called below, migrate_page_copy() copies PG_dirty and thus
 745          * needs newpage's memcg set to transfer memcg dirty page accounting.
 746          * So perform memcg migration in two steps:
 747          * 1. set newpage->mem_cgroup (here)
 748          * 2. clear page->mem_cgroup (below)
 749          */
 750         set_page_memcg(newpage, page_memcg(page));
 751
 752         mapping = page_mapping(page);
 753         if (!mapping)
 754                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 755         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 756                 /*
 757                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 758                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 759                  * space which also has its own migratepage callback. This
 760                  * is the most common path for page migration.
 761                  */
 762                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 763                                                 newpage, page, mode);
 764         else
 765                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 766
 767         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 768                 set_page_memcg(newpage, NULL);
 769                 newpage->mapping = NULL;
 770         } else {
 771                 set_page_memcg(page, NULL);
 772                 if (page_was_mapped)
 773                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 774                 page->mapping = NULL;
 775         }
 776
 777         unlock_page(newpage);
 778
 779         return rc;
 780 }
 781
 782 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 783                                 int force, enum migrate_mode mode)
 784 {
 785         int rc = -EAGAIN;
 786         int page_was_mapped = 0;
 787         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 788
 789         if (!trylock_page(page)) {
 790                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 791                         goto out;
 792
 793                 /*
 794                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 795                  * For example, during page readahead pages are added locked
 796                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 797                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 798                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 799                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 800                  * second or third page, the process can end up locking
 801                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 802                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 803                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 804                  * altogether.
 805                  */
 806                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 807                         goto out;
 808
 809                 lock_page(page);
 810         }
 811
 812         if (PageWriteback(page)) {
 813                 /*
 814                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
 815                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 816                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 817                  * the overhead of stalling is too much
 818                  */
 819                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 820                         rc = -EBUSY;
 821                         goto out_unlock;
 822                 }
 823                 if (!force)
 824                         goto out_unlock;
 825                 wait_on_page_writeback(page);
 826         }
 827         /*
 828          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 829          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 830          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 831          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 832          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 833          * just care Anon page here.
 834          */
 835         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page)) {
 836                 /*
 837                  * Only page_lock_anon_vma_read() understands the subtleties of
 838                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 839                  */
 840                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 841                 if (anon_vma) {
 842                         /*
 843                          * Anon page
 844                          */
 845                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 846                         /*
 847                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 848                          * swapcache page is safe to use because we don't
 849                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 850                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 851                          * data have been freed, then the anon_vma could
 852                          * already be invalid.
 853                          *
 854                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 855                          * migrated but are not remapped when migration
 856                          * completes
 857                          */
 858                 } else {
 859                         goto out_unlock;
 860                 }
 861         }
 862
 863         if (unlikely(isolated_balloon_page(page))) {
 864                 /*
 865                  * A ballooned page does not need any special attention from
 866                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
 867                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
 868                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
 869                  * the page migration right away (proteced by page lock).
 870                  */
 871                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
 872                 goto out_unlock;
 873         }
 874
 875         /*
 876          * Corner case handling:
 877          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 878          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 879          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 880          * trigger a BUG.  So handle it here.
 881          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 882          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 883          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 884          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 885          * free the metadata, so the page can be freed.
 886          */
 887         if (!page->mapping) {
 888                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
 889                 if (page_has_private(page)) {
 890                         try_to_free_buffers(page);
 891                         goto out_unlock;
 892                 }
 893                 goto skip_unmap;
 894         }
 895
 896         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 897         if (page_mapped(page)) {
 898                 try_to_unmap(page,
 899                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 900                 page_was_mapped = 1;
 901         }
 902
 903 skip_unmap:
 904         if (!page_mapped(page))
 905                 rc = move_to_new_page(newpage, page, page_was_mapped, mode);
 906
 907         if (rc && page_was_mapped)
 908                 remove_migration_ptes(page, page);
 909
 910         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 911         if (anon_vma)
 912                 put_anon_vma(anon_vma);
 913
 914 out_unlock:
 915         unlock_page(page);
 916 out:
 917         return rc;
 918 }
 919
 920 /*
 921  * gcc 4.7 and 4.8 on arm get an ICEs when inlining unmap_and_move().  Work
 922  * around it.
 923  */
 924 #if (GCC_VERSION >= 40700 && GCC_VERSION < 40900) && defined(CONFIG_ARM)
 925 #define ICE_noinline noinline
 926 #else
 927 #define ICE_noinline
 928 #endif
 929
 930 /*
 931  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 932  * to the newly allocated page in newpage.
 933  */
 934 static ICE_noinline int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
 935                                    free_page_t put_new_page,
 936                                    unsigned long private, struct page *page,
 937                                    int force, enum migrate_mode mode,
 938                                    enum migrate_reason reason)
 939 {
 940         int rc = 0;
 941         int *result = NULL;
 942         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 943
 944         if (!newpage)
 945                 return -ENOMEM;
 946
 947         if (page_count(page) == 1) {
 948                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 949                 goto out;
 950         }
 951
 952         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 953                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 954                         goto out;
 955
 956         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
 957
 958 out:
 959         if (rc != -EAGAIN) {
 960                 /*
 961                  * A page that has been migrated has all references
 962                  * removed and will be freed. A page that has not been
 963                  * migrated will have kepts its references and be
 964                  * restored.
 965                  */
 966                 list_del(&page->lru);
 967                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 968                                 page_is_file_cache(page));
 969                 /* Soft-offlined page shouldn't go through lru cache list */
 970                 if (reason == MR_MEMORY_FAILURE) {
 971                         put_page(page);
 972                         if (!test_set_page_hwpoison(page))
 973                                 num_poisoned_pages_inc();
 974                 } else
 975                         putback_lru_page(page);
 976         }
 977
 978         /*
 979          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
 980          * it.  Otherwise, putback_lru_page() will drop the reference grabbed
 981          * during isolation.
 982          */
 983         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS && put_new_page) {
 984                 ClearPageSwapBacked(newpage);
 985                 put_new_page(newpage, private);
 986         } else if (unlikely(__is_movable_balloon_page(newpage))) {
 987                 /* drop our reference, page already in the balloon */
 988                 put_page(newpage);
 989         } else
 990                 putback_lru_page(newpage);
 991
 992         if (result) {
 993                 if (rc)
 994                         *result = rc;
 995                 else
 996                         *result = page_to_nid(newpage);
 997         }
 998         return rc;
 999 }
1000
1001 /*
1002  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1003  *
1004  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1005  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1006  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1007  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1008  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1009  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1010  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1011  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1012  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1013  * hugepage migration fails without data corruption.
1014  *
1015  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1016  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1017  * will wait in the page fault for migration to complete.
1018  */
1019 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1020                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1021                                 struct page *hpage, int force,
1022                                 enum migrate_mode mode)
1023 {
1024         int rc = 0;
1025         int *result = NULL;
1026         int page_was_mapped = 0;
1027         struct page *new_hpage;
1028         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1029
1030         /*
1031          * Movability of hugepages depends on architectures and hugepage size.
1032          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1033          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1034          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1035          * kicking migration.
1036          */
1037         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1038                 putback_active_hugepage(hpage);
1039                 return -ENOSYS;
1040         }
1041
1042         new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
1043         if (!new_hpage)
1044                 return -ENOMEM;
1045
1046         rc = -EAGAIN;
1047
1048         if (!trylock_page(hpage)) {
1049                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
1050                         goto out;
1051                 lock_page(hpage);
1052         }
1053
1054         if (PageAnon(hpage))
1055                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1056
1057         if (page_mapped(hpage)) {
1058                 try_to_unmap(hpage,
1059                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
1060                 page_was_mapped = 1;
1061         }
1062
1063         if (!page_mapped(hpage))
1064                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, page_was_mapped, mode);
1065
1066         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS && page_was_mapped)
1067                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
1068
1069         if (anon_vma)
1070                 put_anon_vma(anon_vma);
1071
1072         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1073                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
1074
1075         unlock_page(hpage);
1076 out:
1077         if (rc != -EAGAIN)
1078                 putback_active_hugepage(hpage);
1079
1080         /*
1081          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1082          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1083          * isolation.
1084          */
1085         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS && put_new_page)
1086                 put_new_page(new_hpage, private);
1087         else
1088                 putback_active_hugepage(new_hpage);
1089
1090         if (result) {
1091                 if (rc)
1092                         *result = rc;
1093                 else
1094                         *result = page_to_nid(new_hpage);
1095         }
1096         return rc;
1097 }
1098
1099 /*
1100  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1101  *                 supplied as the target for the page migration
1102  *
1103  * @from:               The list of pages to be migrated.
1104  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1105  *                      as the target of the page migration.
1106  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1107  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1108  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1109  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1110  *                      page migration, if any.
1111  * @reason:             The reason for page migration.
1112  *
1113  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1114  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1115  * The caller should call putback_lru_pages() to return pages to the LRU
1116  * or free list only if ret != 0.
1117  *
1118  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1119  */
1120 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1121                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1122                 enum migrate_mode mode, int reason)
1123 {
1124         int retry = 1;
1125         int nr_failed = 0;
1126         int nr_succeeded = 0;
1127         int pass = 0;
1128         struct page *page;
1129         struct page *page2;
1130         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1131         int rc;
1132
1133         if (!swapwrite)
1134                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1135
1136         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1137                 retry = 0;
1138
1139                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1140                         cond_resched();
1141
1142                         if (PageHuge(page))
1143                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1144                                                 put_new_page, private, page,
1145                                                 pass > 2, mode);
1146                         else
1147                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1148                                                 private, page, pass > 2, mode,
1149                                                 reason);
1150
1151                         switch(rc) {
1152                         case -ENOMEM:
1153                                 goto out;
1154                         case -EAGAIN:
1155                                 retry++;
1156                                 break;
1157                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1158                                 nr_succeeded++;
1159                                 break;
1160                         default:
1161                                 /*
1162                                  * Permanent failure (-EBUSY, -ENOSYS, etc.):
1163                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1164                                  * removed from migration page list and not
1165                                  * retried in the next outer loop.
1166                                  */
1167                                 nr_failed++;
1168                                 break;
1169                         }
1170                 }
1171         }
1172         rc = nr_failed + retry;
1173 out:
1174         if (nr_succeeded)
1175                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1176         if (nr_failed)
1177                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1178         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1179
1180         if (!swapwrite)
1181                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1182
1183         return rc;
1184 }
1185
1186 #ifdef CONFIG_NUMA
1187 /*
1188  * Move a list of individual pages
1189  */
1190 struct page_to_node {
1191         unsigned long addr;
1192         struct page *page;
1193         int node;
1194         int status;
1195 };
1196
1197 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1198                 int **result)
1199 {
1200         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1201
1202         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1203                 pm++;
1204
1205         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1206                 return NULL;
1207
1208         *result = &pm->status;
1209
1210         if (PageHuge(p))
1211                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(p)),
1212                                         pm->node);
1213         else
1214                 return __alloc_pages_node(pm->node,
1215                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE, 0);
1216 }
1217
1218 /*
1219  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1220  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1221  * and the node number must contain a valid target node.
1222  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1223  */
1224 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1225                                       struct page_to_node *pm,
1226                                       int migrate_all)
1227 {
1228         int err;
1229         struct page_to_node *pp;
1230         LIST_HEAD(pagelist);
1231
1232         down_read(&mm->mmap_sem);
1233
1234         /*
1235          * Build a list of pages to migrate
1236          */
1237         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1238                 struct vm_area_struct *vma;
1239                 struct page *page;
1240
1241                 err = -EFAULT;
1242                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1243                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1244                         goto set_status;
1245
1246                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1247                 page = follow_page(vma, pp->addr,
1248                                 FOLL_GET | FOLL_SPLIT | FOLL_DUMP);
1249
1250                 err = PTR_ERR(page);
1251                 if (IS_ERR(page))
1252                         goto set_status;
1253
1254                 err = -ENOENT;
1255                 if (!page)
1256                         goto set_status;
1257
1258                 pp->page = page;
1259                 err = page_to_nid(page);
1260
1261                 if (err == pp->node)
1262                         /*
1263                          * Node already in the right place
1264                          */
1265                         goto put_and_set;
1266
1267                 err = -EACCES;
1268                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1269                                 !migrate_all)
1270                         goto put_and_set;
1271
1272                 if (PageHuge(page)) {
1273                         if (PageHead(page))
1274                                 isolate_huge_page(page, &pagelist);
1275                         goto put_and_set;
1276                 }
1277
1278                 err = isolate_lru_page(page);
1279                 if (!err) {
1280                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1281                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1282                                             page_is_file_cache(page));
1283                 }
1284 put_and_set:
1285                 /*
1286                  * Either remove the duplicate refcount from
1287                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1288                  * not isolated.
1289                  */
1290                 put_page(page);
1291 set_status:
1292                 pp->status = err;
1293         }
1294
1295         err = 0;
1296         if (!list_empty(&pagelist)) {
1297                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node, NULL,
1298                                 (unsigned long)pm, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1299                 if (err)
1300                         putback_movable_pages(&pagelist);
1301         }
1302
1303         up_read(&mm->mmap_sem);
1304         return err;
1305 }
1306
1307 /*
1308  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1309  * the corresponding array of status.
1310  */
1311 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1312                          unsigned long nr_pages,
1313                          const void __user * __user *pages,
1314                          const int __user *nodes,
1315                          int __user *status, int flags)
1316 {
1317         struct page_to_node *pm;
1318         unsigned long chunk_nr_pages;
1319         unsigned long chunk_start;
1320         int err;
1321
1322         err = -ENOMEM;
1323         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1324         if (!pm)
1325                 goto out;
1326
1327         migrate_prep();
1328
1329         /*
1330          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1331          * but keep the last one as a marker
1332          */
1333         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1334
1335         for (chunk_start = 0;
1336              chunk_start < nr_pages;
1337              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1338                 int j;
1339
1340                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1341                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1342
1343                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1344                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1345                         const void __user *p;
1346                         int node;
1347
1348                         err = -EFAULT;
1349                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1350                                 goto out_pm;
1351                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1352
1353                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1354                                 goto out_pm;
1355
1356                         err = -ENODEV;
1357                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1358                                 goto out_pm;
1359
1360                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1361                                 goto out_pm;
1362
1363                         err = -EACCES;
1364                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1365                                 goto out_pm;
1366
1367                         pm[j].node = node;
1368                 }
1369
1370                 /* End marker for this chunk */
1371                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1372
1373                 /* Migrate this chunk */
1374                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1375                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1376                 if (err < 0)
1377                         goto out_pm;
1378
1379                 /* Return status information */
1380                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1381                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1382                                 err = -EFAULT;
1383                                 goto out_pm;
1384                         }
1385         }
1386         err = 0;
1387
1388 out_pm:
1389         free_page((unsigned long)pm);
1390 out:
1391         return err;
1392 }
1393
1394 /*
1395  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1396  */
1397 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1398                                 const void __user **pages, int *status)
1399 {
1400         unsigned long i;
1401
1402         down_read(&mm->mmap_sem);
1403
1404         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1405                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1406                 struct vm_area_struct *vma;
1407                 struct page *page;
1408                 int err = -EFAULT;
1409
1410                 vma = find_vma(mm, addr);
1411                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1412                         goto set_status;
1413
1414                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1415                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_DUMP);
1416
1417                 err = PTR_ERR(page);
1418                 if (IS_ERR(page))
1419                         goto set_status;
1420
1421                 err = page ? page_to_nid(page) : -ENOENT;
1422 set_status:
1423                 *status = err;
1424
1425                 pages++;
1426                 status++;
1427         }
1428
1429         up_read(&mm->mmap_sem);
1430 }
1431
1432 /*
1433  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1434  * a user array of status.
1435  */
1436 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1437                          const void __user * __user *pages,
1438                          int __user *status)
1439 {
1440 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1441         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1442         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1443
1444         while (nr_pages) {
1445                 unsigned long chunk_nr;
1446
1447                 chunk_nr = nr_pages;
1448                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1449                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1450
1451                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1452                         break;
1453
1454                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1455
1456                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1457                         break;
1458
1459                 pages += chunk_nr;
1460                 status += chunk_nr;
1461                 nr_pages -= chunk_nr;
1462         }
1463         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1464 }
1465
1466 /*
1467  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1468  * process.
1469  */
1470 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1471                 const void __user * __user *, pages,
1472                 const int __user *, nodes,
1473                 int __user *, status, int, flags)
1474 {
1475         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1476         struct task_struct *task;
1477         struct mm_struct *mm;
1478         int err;
1479         nodemask_t task_nodes;
1480
1481         /* Check flags */
1482         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1483                 return -EINVAL;
1484
1485         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1486                 return -EPERM;
1487
1488         /* Find the mm_struct */
1489         rcu_read_lock();
1490         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1491         if (!task) {
1492                 rcu_read_unlock();
1493                 return -ESRCH;
1494         }
1495         get_task_struct(task);
1496
1497         /*
1498          * Check if this process has the right to modify the specified
1499          * process. The right exists if the process has administrative
1500          * capabilities, superuser privileges or the same
1501          * userid as the target process.
1502          */
1503         tcred = __task_cred(task);
1504         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1505             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1506             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1507                 rcu_read_unlock();
1508                 err = -EPERM;
1509                 goto out;
1510         }
1511         rcu_read_unlock();
1512
1513         err = security_task_movememory(task);
1514         if (err)
1515                 goto out;
1516
1517         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1518         mm = get_task_mm(task);
1519         put_task_struct(task);
1520
1521         if (!mm)
1522                 return -EINVAL;
1523
1524         if (nodes)
1525                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1526                                     nodes, status, flags);
1527         else
1528                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1529
1530         mmput(mm);
1531         return err;
1532
1533 out:
1534         put_task_struct(task);
1535         return err;
1536 }
1537
1538 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1539 /*
1540  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1541  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1542  */
1543 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1544                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1545 {
1546         int z;
1547         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1548                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1549
1550                 if (!populated_zone(zone))
1551                         continue;
1552
1553                 if (!zone_reclaimable(zone))
1554                         continue;
1555
1556                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1557                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1558                                        high_wmark_pages(zone) +
1559                                        nr_migrate_pages,
1560                                        0, 0))
1561                         continue;
1562                 return true;
1563         }
1564         return false;
1565 }
1566
1567 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1568                                            unsigned long data,
1569                                            int **result)
1570 {
1571         int nid = (int) data;
1572         struct page *newpage;
1573
1574         newpage = __alloc_pages_node(nid,
1575                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
1576                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
1577                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
1578                                          ~GFP_IOFS, 0);
1579
1580         return newpage;
1581 }
1582
1583 /*
1584  * page migration rate limiting control.
1585  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1586  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1587  */
1588 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1589 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1590
1591 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1592 static bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat,
1593                                         unsigned long nr_pages)
1594 {
1595         /*
1596          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1597          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1598          * all the time is being spent migrating!
1599          */
1600         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1601                 spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1602                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1603                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1604                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1605                 spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1606         }
1607         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages) {
1608                 trace_mm_numa_migrate_ratelimit(current, pgdat->node_id,
1609                                                                 nr_pages);
1610                 return true;
1611         }
1612
1613         /*
1614          * This is an unlocked non-atomic update so errors are possible.
1615          * The consequences are failing to migrate when we potentiall should
1616          * have which is not severe enough to warrant locking. If it is ever
1617          * a problem, it can be converted to a per-cpu counter.
1618          */
1619         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1620         return false;
1621 }
1622
1623 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1624 {
1625         int page_lru;
1626
1627         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
1628
1629         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1630         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1631                 return 0;
1632
1633         if (isolate_lru_page(page))
1634                 return 0;
1635
1636         /*
1637          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1638          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1639          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1640          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1641          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1642          */
1643         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1644                 putback_lru_page(page);
1645                 return 0;
1646         }
1647
1648         page_lru = page_is_file_cache(page);
1649         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1650                                 hpage_nr_pages(page));
1651
1652         /*
1653          * Isolating the page has taken another reference, so the
1654          * caller's reference can be safely dropped without the page
1655          * disappearing underneath us during migration.
1656          */
1657         put_page(page);
1658         return 1;
1659 }
1660
1661 bool pmd_trans_migrating(pmd_t pmd)
1662 {
1663         struct page *page = pmd_page(pmd);
1664         return PageLocked(page);
1665 }
1666
1667 /*
1668  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1669  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1670  * the page that will be dropped by this function before returning.
1671  */
1672 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1673                            int node)
1674 {
1675         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1676         int isolated;
1677         int nr_remaining;
1678         LIST_HEAD(migratepages);
1679
1680         /*
1681          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
1682          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
1683          */
1684         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_cache(page) &&
1685             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
1686                 goto out;
1687
1688         /*
1689          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1690          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1691          * all the time is being spent migrating!
1692          */
1693         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1694                 goto out;
1695
1696         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1697         if (!isolated)
1698                 goto out;
1699
1700         list_add(&page->lru, &migratepages);
1701         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
1702                                      NULL, node, MIGRATE_ASYNC,
1703                                      MR_NUMA_MISPLACED);
1704         if (nr_remaining) {
1705                 if (!list_empty(&migratepages)) {
1706                         list_del(&page->lru);
1707                         dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1708                                         page_is_file_cache(page));
1709                         putback_lru_page(page);
1710                 }
1711                 isolated = 0;
1712         } else
1713                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1714         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1715         return isolated;
1716
1717 out:
1718         put_page(page);
1719         return 0;
1720 }
1721 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1722
1723 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1724 /*
1725  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1726  * before returning.
1727  */
1728 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1729                                 struct vm_area_struct *vma,
1730                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1731                                 unsigned long address,
1732                                 struct page *page, int node)
1733 {
1734         spinlock_t *ptl;
1735         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1736         int isolated = 0;
1737         struct page *new_page = NULL;
1738         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1739         unsigned long mmun_start = address & HPAGE_PMD_MASK;
1740         unsigned long mmun_end = mmun_start + HPAGE_PMD_SIZE;
1741         pmd_t orig_entry;
1742
1743         /*
1744          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1745          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1746          * all the time is being spent migrating!
1747          */
1748         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1749                 goto out_dropref;
1750
1751         new_page = alloc_pages_node(node,
1752                 (GFP_TRANSHUGE | __GFP_THISNODE) & ~__GFP_WAIT,
1753                 HPAGE_PMD_ORDER);
1754         if (!new_page)
1755                 goto out_fail;
1756
1757         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1758         if (!isolated) {
1759                 put_page(new_page);
1760                 goto out_fail;
1761         }
1762
1763         if (mm_tlb_flush_pending(mm))
1764                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1765
1766         /* Prepare a page as a migration target */
1767         __set_page_locked(new_page);
1768         SetPageSwapBacked(new_page);
1769
1770         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1771         new_page->mapping = page->mapping;
1772         new_page->index = page->index;
1773         migrate_page_copy(new_page, page);
1774         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1775
1776         /* Recheck the target PMD */
1777         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1778         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1779         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry) || page_count(page) != 2)) {
1780 fail_putback:
1781                 spin_unlock(ptl);
1782                 mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1783
1784                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1785                 if (TestClearPageActive(new_page))
1786                         SetPageActive(page);
1787                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1788                         SetPageUnevictable(page);
1789                 mlock_migrate_page(page, new_page);
1790
1791                 unlock_page(new_page);
1792                 put_page(new_page);             /* Free it */
1793
1794                 /* Retake the callers reference and putback on LRU */
1795                 get_page(page);
1796                 putback_lru_page(page);
1797                 mod_zone_page_state(page_zone(page),
1798                          NR_ISOLATED_ANON + page_lru, -HPAGE_PMD_NR);
1799
1800                 goto out_unlock;
1801         }
1802
1803         orig_entry = *pmd;
1804         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1805         entry = pmd_mkhuge(entry);
1806         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1807
1808         /*
1809          * Clear the old entry under pagetable lock and establish the new PTE.
1810          * Any parallel GUP will either observe the old page blocking on the
1811          * page lock, block on the page table lock or observe the new page.
1812          * The SetPageUptodate on the new page and page_add_new_anon_rmap
1813          * guarantee the copy is visible before the pagetable update.
1814          */
1815         flush_cache_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1816         page_add_anon_rmap(new_page, vma, mmun_start);
1817         pmdp_huge_clear_flush_notify(vma, mmun_start, pmd);
1818         set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1819         flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1820         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1821
1822         if (page_count(page) != 2) {
1823                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, orig_entry);
1824                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1825                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, mmun_start, mmun_end);
1826                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1827                 page_remove_rmap(new_page);
1828                 goto fail_putback;
1829         }
1830
1831         mem_cgroup_migrate(page, new_page, false);
1832
1833         page_remove_rmap(page);
1834
1835         spin_unlock(ptl);
1836         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1837
1838         /* Take an "isolate" reference and put new page on the LRU. */
1839         get_page(new_page);
1840         putback_lru_page(new_page);
1841
1842         unlock_page(new_page);
1843         unlock_page(page);
1844         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1845         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1846
1847         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1848         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1849
1850         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1851                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1852                         -HPAGE_PMD_NR);
1853         return isolated;
1854
1855 out_fail:
1856         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1857 out_dropref:
1858         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1859         if (pmd_same(*pmd, entry)) {
1860                 entry = pmd_modify(entry, vma->vm_page_prot);
1861                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1862                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1863         }
1864         spin_unlock(ptl);
1865
1866 out_unlock:
1867         unlock_page(page);
1868         put_page(page);
1869         return 0;
1870 }
1871 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1872
1873 #endif /* CONFIG_NUMA */