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