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/module.h>
  17 #include <linux/swap.h>
  18 #include <linux/swapops.h>
  19 #include <linux/pagemap.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/mm_inline.h>
  22 #include <linux/nsproxy.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/ksm.h>
  25 #include <linux/rmap.h>
  26 #include <linux/topology.h>
  27 #include <linux/cpu.h>
  28 #include <linux/cpuset.h>
  29 #include <linux/writeback.h>
  30 #include <linux/mempolicy.h>
  31 #include <linux/vmalloc.h>
  32 #include <linux/security.h>
  33 #include <linux/memcontrol.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/gfp.h>
  37
  38 #include <asm/tlbflush.h>
  39
  40 #include "internal.h"
  41
  42 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
  43
  44 /*
  45  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  46  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  47  * undesirable, use migrate_prep_local()
  48  */
  49 int migrate_prep(void)
  50 {
  51         /*
  52          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  53          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  54          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  55          * pages that may be busy.
  56          */
  57         lru_add_drain_all();
  58
  59         return 0;
  60 }
  61
  62 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  63 int migrate_prep_local(void)
  64 {
  65         lru_add_drain();
  66
  67         return 0;
  68 }
  69
  70 /*
  71  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
  72  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
  73  */
  74 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
  75 {
  76         struct page *page;
  77         struct page *page2;
  78
  79         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  80                 list_del(&page->lru);
  81                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  82                                 page_is_file_cache(page));
  83                 putback_lru_page(page);
  84         }
  85 }
  86
  87 /*
  88  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
  89  */
  90 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
  91                                  unsigned long addr, void *old)
  92 {
  93         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  94         swp_entry_t entry;
  95         pgd_t *pgd;
  96         pud_t *pud;
  97         pmd_t *pmd;
  98         pte_t *ptep, pte;
  99         spinlock_t *ptl;
 100
 101         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 102                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 103                 if (!ptep)
 104                         goto out;
 105                 ptl = &mm->page_table_lock;
 106         } else {
 107                 pgd = pgd_offset(mm, addr);
 108                 if (!pgd_present(*pgd))
 109                         goto out;
 110
 111                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 112                 if (!pud_present(*pud))
 113                         goto out;
 114
 115                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 116                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
 117                         goto out;
 118                 if (!pmd_present(*pmd))
 119                         goto out;
 120
 121                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 122
 123                 if (!is_swap_pte(*ptep)) {
 124                         pte_unmap(ptep);
 125                         goto out;
 126                 }
 127
 128                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 129         }
 130
 131         spin_lock(ptl);
 132         pte = *ptep;
 133         if (!is_swap_pte(pte))
 134                 goto unlock;
 135
 136         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 137
 138         if (!is_migration_entry(entry) ||
 139             migration_entry_to_page(entry) != old)
 140                 goto unlock;
 141
 142         get_page(new);
 143         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 144         if (is_write_migration_entry(entry))
 145                 pte = pte_mkwrite(pte);
 146 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 147         if (PageHuge(new))
 148                 pte = pte_mkhuge(pte);
 149 #endif
 150         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 151         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 152
 153         if (PageHuge(new)) {
 154                 if (PageAnon(new))
 155                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 156                 else
 157                         page_dup_rmap(new);
 158         } else if (PageAnon(new))
 159                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 160         else
 161                 page_add_file_rmap(new);
 162
 163         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 164         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 165 unlock:
 166         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 167 out:
 168         return SWAP_AGAIN;
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Get rid of all migration entries and replace them by
 173  * references to the indicated page.
 174  */
 175 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 176 {
 177         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 178 }
 179
 180 /*
 181  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 182  * get to the page and wait until migration is finished.
 183  * When we return from this function the fault will be retried.
 184  *
 185  * This function is called from do_swap_page().
 186  */
 187 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 188                                 unsigned long address)
 189 {
 190         pte_t *ptep, pte;
 191         spinlock_t *ptl;
 192         swp_entry_t entry;
 193         struct page *page;
 194
 195         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 196         pte = *ptep;
 197         if (!is_swap_pte(pte))
 198                 goto out;
 199
 200         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 201         if (!is_migration_entry(entry))
 202                 goto out;
 203
 204         page = migration_entry_to_page(entry);
 205
 206         /*
 207          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 208          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 209          * against a page without get_page().
 210          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 211          * will occur again.
 212          */
 213         if (!get_page_unless_zero(page))
 214                 goto out;
 215         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 216         wait_on_page_locked(page);
 217         put_page(page);
 218         return;
 219 out:
 220         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Replace the page in the mapping.
 225  *
 226  * The number of remaining references must be:
 227  * 1 for anonymous pages without a mapping
 228  * 2 for pages with a mapping
 229  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 230  */
 231 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 232                 struct page *newpage, struct page *page)
 233 {
 234         int expected_count;
 235         void **pslot;
 236
 237         if (!mapping) {
 238                 /* Anonymous page without mapping */
 239                 if (page_count(page) != 1)
 240                         return -EAGAIN;
 241                 return 0;
 242         }
 243
 244         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 245
 246         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 247                                         page_index(page));
 248
 249         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 250         if (page_count(page) != expected_count ||
 251                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 252                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 253                 return -EAGAIN;
 254         }
 255
 256         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 257                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 258                 return -EAGAIN;
 259         }
 260
 261         /*
 262          * Now we know that no one else is looking at the page.
 263          */
 264         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 265         if (PageSwapCache(page)) {
 266                 SetPageSwapCache(newpage);
 267                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 268         }
 269
 270         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 271
 272         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 273         /*
 274          * Drop cache reference from old page.
 275          * We know this isn't the last reference.
 276          */
 277         __put_page(page);
 278
 279         /*
 280          * If moved to a different zone then also account
 281          * the page for that zone. Other VM counters will be
 282          * taken care of when we establish references to the
 283          * new page and drop references to the old page.
 284          *
 285          * Note that anonymous pages are accounted for
 286          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 287          * are mapped to swap space.
 288          */
 289         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 290         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 291         if (PageSwapBacked(page)) {
 292                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 293                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 294         }
 295         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 296
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 /*
 301  * The expected number of remaining references is the same as that
 302  * of migrate_page_move_mapping().
 303  */
 304 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 305                                    struct page *newpage, struct page *page)
 306 {
 307         int expected_count;
 308         void **pslot;
 309
 310         if (!mapping) {
 311                 if (page_count(page) != 1)
 312                         return -EAGAIN;
 313                 return 0;
 314         }
 315
 316         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 317
 318         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 319                                         page_index(page));
 320
 321         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 322         if (page_count(page) != expected_count ||
 323                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 324                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 325                 return -EAGAIN;
 326         }
 327
 328         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 329                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 330                 return -EAGAIN;
 331         }
 332
 333         get_page(newpage);
 334
 335         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 336
 337         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 338
 339         __put_page(page);
 340
 341         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 342         return 0;
 343 }
 344
 345 /*
 346  * Copy the page to its new location
 347  */
 348 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 349 {
 350         if (PageHuge(page))
 351                 copy_huge_page(newpage, page);
 352         else
 353                 copy_highpage(newpage, page);
 354
 355         if (PageError(page))
 356                 SetPageError(newpage);
 357         if (PageReferenced(page))
 358                 SetPageReferenced(newpage);
 359         if (PageUptodate(page))
 360                 SetPageUptodate(newpage);
 361         if (TestClearPageActive(page)) {
 362                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 363                 SetPageActive(newpage);
 364         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 365                 SetPageUnevictable(newpage);
 366         if (PageChecked(page))
 367                 SetPageChecked(newpage);
 368         if (PageMappedToDisk(page))
 369                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 370
 371         if (PageDirty(page)) {
 372                 clear_page_dirty_for_io(page);
 373                 /*
 374                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 375                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 376                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 377                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 378                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 379                  */
 380                 __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 381         }
 382
 383         mlock_migrate_page(newpage, page);
 384         ksm_migrate_page(newpage, page);
 385
 386         ClearPageSwapCache(page);
 387         ClearPagePrivate(page);
 388         set_page_private(page, 0);
 389         page->mapping = NULL;
 390
 391         /*
 392          * If any waiters have accumulated on the new page then
 393          * wake them up.
 394          */
 395         if (PageWriteback(newpage))
 396                 end_page_writeback(newpage);
 397 }
 398
 399 /************************************************************
 400  *                    Migration functions
 401  ***********************************************************/
 402
 403 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 404 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 405                         struct page *newpage, struct page *page)
 406 {
 407         return -EIO;
 408 }
 409 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 410
 411 /*
 412  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 413  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 414  *
 415  * Pages are locked upon entry and exit.
 416  */
 417 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 418                 struct page *newpage, struct page *page)
 419 {
 420         int rc;
 421
 422         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 423
 424         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 425
 426         if (rc)
 427                 return rc;
 428
 429         migrate_page_copy(newpage, page);
 430         return 0;
 431 }
 432 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 433
 434 #ifdef CONFIG_BLOCK
 435 /*
 436  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 437  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 438  * exist.
 439  */
 440 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 441                 struct page *newpage, struct page *page)
 442 {
 443         struct buffer_head *bh, *head;
 444         int rc;
 445
 446         if (!page_has_buffers(page))
 447                 return migrate_page(mapping, newpage, page);
 448
 449         head = page_buffers(page);
 450
 451         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 452
 453         if (rc)
 454                 return rc;
 455
 456         bh = head;
 457         do {
 458                 get_bh(bh);
 459                 lock_buffer(bh);
 460                 bh = bh->b_this_page;
 461
 462         } while (bh != head);
 463
 464         ClearPagePrivate(page);
 465         set_page_private(newpage, page_private(page));
 466         set_page_private(page, 0);
 467         put_page(page);
 468         get_page(newpage);
 469
 470         bh = head;
 471         do {
 472                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 473                 bh = bh->b_this_page;
 474
 475         } while (bh != head);
 476
 477         SetPagePrivate(newpage);
 478
 479         migrate_page_copy(newpage, page);
 480
 481         bh = head;
 482         do {
 483                 unlock_buffer(bh);
 484                 put_bh(bh);
 485                 bh = bh->b_this_page;
 486
 487         } while (bh != head);
 488
 489         return 0;
 490 }
 491 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 492 #endif
 493
 494 /*
 495  * Writeback a page to clean the dirty state
 496  */
 497 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 498 {
 499         struct writeback_control wbc = {
 500                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 501                 .nr_to_write = 1,
 502                 .range_start = 0,
 503                 .range_end = LLONG_MAX,
 504                 .for_reclaim = 1
 505         };
 506         int rc;
 507
 508         if (!mapping->a_ops->writepage)
 509                 /* No write method for the address space */
 510                 return -EINVAL;
 511
 512         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 513                 /* Someone else already triggered a write */
 514                 return -EAGAIN;
 515
 516         /*
 517          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 518          * the page on some queue. So the page must be clean for
 519          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 520          * page state is no longer what we checked for earlier.
 521          * At this point we know that the migration attempt cannot
 522          * be successful.
 523          */
 524         remove_migration_ptes(page, page);
 525
 526         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 527
 528         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 529                 /* unlocked. Relock */
 530                 lock_page(page);
 531
 532         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 533 }
 534
 535 /*
 536  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 537  */
 538 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 539         struct page *newpage, struct page *page)
 540 {
 541         if (PageDirty(page))
 542                 return writeout(mapping, page);
 543
 544         /*
 545          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 546          * We must have no buffers or drop them.
 547          */
 548         if (page_has_private(page) &&
 549             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 550                 return -EAGAIN;
 551
 552         return migrate_page(mapping, newpage, page);
 553 }
 554
 555 /*
 556  * Move a page to a newly allocated page
 557  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 558  *
 559  * The new page will have replaced the old page if this function
 560  * is successful.
 561  *
 562  * Return value:
 563  *   < 0 - error code
 564  *  == 0 - success
 565  */
 566 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 567                                         int remap_swapcache, bool sync)
 568 {
 569         struct address_space *mapping;
 570         int rc;
 571
 572         /*
 573          * Block others from accessing the page when we get around to
 574          * establishing additional references. We are the only one
 575          * holding a reference to the new page at this point.
 576          */
 577         if (!trylock_page(newpage))
 578                 BUG();
 579
 580         /* Prepare mapping for the new page.*/
 581         newpage->index = page->index;
 582         newpage->mapping = page->mapping;
 583         if (PageSwapBacked(page))
 584                 SetPageSwapBacked(newpage);
 585
 586         mapping = page_mapping(page);
 587         if (!mapping)
 588                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page);
 589         else {
 590                 /*
 591                  * Do not writeback pages if !sync and migratepage is
 592                  * not pointing to migrate_page() which is nonblocking
 593                  * (swapcache/tmpfs uses migratepage = migrate_page).
 594                  */
 595                 if (PageDirty(page) && !sync &&
 596                     mapping->a_ops->migratepage != migrate_page)
 597                         rc = -EBUSY;
 598                 else if (mapping->a_ops->migratepage)
 599                         /*
 600                          * Most pages have a mapping and most filesystems
 601                          * should provide a migration function. Anonymous
 602                          * pages are part of swap space which also has its
 603                          * own migration function. This is the most common
 604                          * path for page migration.
 605                          */
 606                         rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 607                                                         newpage, page);
 608                 else
 609                         rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page);
 610         }
 611
 612         if (rc) {
 613                 newpage->mapping = NULL;
 614         } else {
 615                 if (remap_swapcache)
 616                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 617         }
 618
 619         unlock_page(newpage);
 620
 621         return rc;
 622 }
 623
 624 /*
 625  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 626  * to the newly allocated page in newpage.
 627  */
 628 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 629                         struct page *page, int force, bool offlining, bool sync)
 630 {
 631         int rc = 0;
 632         int *result = NULL;
 633         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 634         int remap_swapcache = 1;
 635         int charge = 0;
 636         struct mem_cgroup *mem;
 637         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 638
 639         if (!newpage)
 640                 return -ENOMEM;
 641
 642         if (page_count(page) == 1) {
 643                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 644                 goto move_newpage;
 645         }
 646         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 647                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 648                         goto move_newpage;
 649
 650         /* prepare cgroup just returns 0 or -ENOMEM */
 651         rc = -EAGAIN;
 652
 653         if (!trylock_page(page)) {
 654                 if (!force || !sync)
 655                         goto move_newpage;
 656
 657                 /*
 658                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 659                  * For example, during page readahead pages are added locked
 660                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 661                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 662                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 663                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 664                  * second or third page, the process can end up locking
 665                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 666                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 667                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 668                  * altogether.
 669                  */
 670                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 671                         goto move_newpage;
 672
 673                 lock_page(page);
 674         }
 675
 676         /*
 677          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 678          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 679          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 680          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 681          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 682          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 683          * serializes that).
 684          */
 685         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 686                 rc = -EBUSY;
 687                 goto unlock;
 688         }
 689
 690         /* charge against new page */
 691         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem, GFP_KERNEL);
 692         if (charge == -ENOMEM) {
 693                 rc = -ENOMEM;
 694                 goto unlock;
 695         }
 696         BUG_ON(charge);
 697
 698         if (PageWriteback(page)) {
 699                 /*
 700                  * For !sync, there is no point retrying as the retry loop
 701                  * is expected to be too short for PageWriteback to be cleared
 702                  */
 703                 if (!sync) {
 704                         rc = -EBUSY;
 705                         goto uncharge;
 706                 }
 707                 if (!force)
 708                         goto uncharge;
 709                 wait_on_page_writeback(page);
 710         }
 711         /*
 712          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 713          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 714          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 715          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 716          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 717          * just care Anon page here.
 718          */
 719         if (PageAnon(page)) {
 720                 /*
 721                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
 722                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 723                  */
 724                 anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 725                 if (anon_vma) {
 726                         /*
 727                          * Take a reference count on the anon_vma if the
 728                          * page is mapped so that it is guaranteed to
 729                          * exist when the page is remapped later
 730                          */
 731                         get_anon_vma(anon_vma);
 732                         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
 733                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 734                         /*
 735                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 736                          * swapcache page is safe to use because we don't
 737                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 738                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 739                          * data have been freed, then the anon_vma could
 740                          * already be invalid.
 741                          *
 742                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 743                          * migrated but are not remapped when migration
 744                          * completes
 745                          */
 746                         remap_swapcache = 0;
 747                 } else {
 748                         goto uncharge;
 749                 }
 750         }
 751
 752         /*
 753          * Corner case handling:
 754          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 755          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 756          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 757          * trigger a BUG.  So handle it here.
 758          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 759          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 760          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 761          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 762          * free the metadata, so the page can be freed.
 763          */
 764         if (!page->mapping) {
 765                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
 766                 if (page_has_private(page)) {
 767                         try_to_free_buffers(page);
 768                         goto uncharge;
 769                 }
 770                 goto skip_unmap;
 771         }
 772
 773         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 774         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 775
 776 skip_unmap:
 777         if (!page_mapped(page))
 778                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, sync);
 779
 780         if (rc && remap_swapcache)
 781                 remove_migration_ptes(page, page);
 782
 783         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 784         if (anon_vma)
 785                 put_anon_vma(anon_vma);
 786
 787 uncharge:
 788         if (!charge)
 789                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage, rc == 0);
 790 unlock:
 791         unlock_page(page);
 792
 793 move_newpage:
 794         if (rc != -EAGAIN) {
 795                 /*
 796                  * A page that has been migrated has all references
 797                  * removed and will be freed. A page that has not been
 798                  * migrated will have kepts its references and be
 799                  * restored.
 800                  */
 801                 list_del(&page->lru);
 802                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 803                                 page_is_file_cache(page));
 804                 putback_lru_page(page);
 805         }
 806
 807         /*
 808          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 809          * then this will free the page.
 810          */
 811         putback_lru_page(newpage);
 812
 813         if (result) {
 814                 if (rc)
 815                         *result = rc;
 816                 else
 817                         *result = page_to_nid(newpage);
 818         }
 819         return rc;
 820 }
 821
 822 /*
 823  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 824  *
 825  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 826  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 827  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 828  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 829  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 830  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 831  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 832  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 833  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 834  * hugepage migration fails without data corruption.
 835  *
 836  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 837  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 838  * will wait in the page fault for migration to complete.
 839  */
 840 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 841                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 842                                 int force, bool offlining, bool sync)
 843 {
 844         int rc = 0;
 845         int *result = NULL;
 846         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 847         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 848
 849         if (!new_hpage)
 850                 return -ENOMEM;
 851
 852         rc = -EAGAIN;
 853
 854         if (!trylock_page(hpage)) {
 855                 if (!force || !sync)
 856                         goto out;
 857                 lock_page(hpage);
 858         }
 859
 860         if (PageAnon(hpage)) {
 861                 anon_vma = page_lock_anon_vma(hpage);
 862                 if (anon_vma) {
 863                         get_anon_vma(anon_vma);
 864                         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
 865                 }
 866         }
 867
 868         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 869
 870         if (!page_mapped(hpage))
 871                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, sync);
 872
 873         if (rc)
 874                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 875
 876         if (anon_vma)
 877                 put_anon_vma(anon_vma);
 878 out:
 879         unlock_page(hpage);
 880
 881         if (rc != -EAGAIN) {
 882                 list_del(&hpage->lru);
 883                 put_page(hpage);
 884         }
 885
 886         put_page(new_hpage);
 887
 888         if (result) {
 889                 if (rc)
 890                         *result = rc;
 891                 else
 892                         *result = page_to_nid(new_hpage);
 893         }
 894         return rc;
 895 }
 896
 897 /*
 898  * migrate_pages
 899  *
 900  * The function takes one list of pages to migrate and a function
 901  * that determines from the page to be migrated and the private data
 902  * the target of the move and allocates the page.
 903  *
 904  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 905  * are movable anymore because to has become empty
 906  * or no retryable pages exist anymore.
 907  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
 908  * or free list only if ret != 0.
 909  *
 910  * Return: Number of pages not migrated or error code.
 911  */
 912 int migrate_pages(struct list_head *from,
 913                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
 914                 bool sync)
 915 {
 916         int retry = 1;
 917         int nr_failed = 0;
 918         int pass = 0;
 919         struct page *page;
 920         struct page *page2;
 921         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
 922         int rc;
 923
 924         if (!swapwrite)
 925                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
 926
 927         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 928                 retry = 0;
 929
 930                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 931                         cond_resched();
 932
 933                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
 934                                                 page, pass > 2, offlining,
 935                                                 sync);
 936
 937                         switch(rc) {
 938                         case -ENOMEM:
 939                                 goto out;
 940                         case -EAGAIN:
 941                                 retry++;
 942                                 break;
 943                         case 0:
 944                                 break;
 945                         default:
 946                                 /* Permanent failure */
 947                                 nr_failed++;
 948                                 break;
 949                         }
 950                 }
 951         }
 952         rc = 0;
 953 out:
 954         if (!swapwrite)
 955                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
 956
 957         if (rc)
 958                 return rc;
 959
 960         return nr_failed + retry;
 961 }
 962
 963 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
 964                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
 965                 bool sync)
 966 {
 967         int retry = 1;
 968         int nr_failed = 0;
 969         int pass = 0;
 970         struct page *page;
 971         struct page *page2;
 972         int rc;
 973
 974         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 975                 retry = 0;
 976
 977                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 978                         cond_resched();
 979
 980                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
 981                                         private, page, pass > 2, offlining,
 982                                         sync);
 983
 984                         switch(rc) {
 985                         case -ENOMEM:
 986                                 goto out;
 987                         case -EAGAIN:
 988                                 retry++;
 989                                 break;
 990                         case 0:
 991                                 break;
 992                         default:
 993                                 /* Permanent failure */
 994                                 nr_failed++;
 995                                 break;
 996                         }
 997                 }
 998         }
 999         rc = 0;
1000 out:
1001         if (rc)
1002                 return rc;
1003
1004         return nr_failed + retry;
1005 }
1006
1007 #ifdef CONFIG_NUMA
1008 /*
1009  * Move a list of individual pages
1010  */
1011 struct page_to_node {
1012         unsigned long addr;
1013         struct page *page;
1014         int node;
1015         int status;
1016 };
1017
1018 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1019                 int **result)
1020 {
1021         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1022
1023         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1024                 pm++;
1025
1026         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1027                 return NULL;
1028
1029         *result = &pm->status;
1030
1031         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1032                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1033 }
1034
1035 /*
1036  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1037  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1038  * and the node number must contain a valid target node.
1039  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1040  */
1041 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1042                                       struct page_to_node *pm,
1043                                       int migrate_all)
1044 {
1045         int err;
1046         struct page_to_node *pp;
1047         LIST_HEAD(pagelist);
1048
1049         down_read(&mm->mmap_sem);
1050
1051         /*
1052          * Build a list of pages to migrate
1053          */
1054         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1055                 struct vm_area_struct *vma;
1056                 struct page *page;
1057
1058                 err = -EFAULT;
1059                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1060                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1061                         goto set_status;
1062
1063                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1064
1065                 err = PTR_ERR(page);
1066                 if (IS_ERR(page))
1067                         goto set_status;
1068
1069                 err = -ENOENT;
1070                 if (!page)
1071                         goto set_status;
1072
1073                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1074                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1075                         goto put_and_set;
1076
1077                 pp->page = page;
1078                 err = page_to_nid(page);
1079
1080                 if (err == pp->node)
1081                         /*
1082                          * Node already in the right place
1083                          */
1084                         goto put_and_set;
1085
1086                 err = -EACCES;
1087                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1088                                 !migrate_all)
1089                         goto put_and_set;
1090
1091                 err = isolate_lru_page(page);
1092                 if (!err) {
1093                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1094                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1095                                             page_is_file_cache(page));
1096                 }
1097 put_and_set:
1098                 /*
1099                  * Either remove the duplicate refcount from
1100                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1101                  * not isolated.
1102                  */
1103                 put_page(page);
1104 set_status:
1105                 pp->status = err;
1106         }
1107
1108         err = 0;
1109         if (!list_empty(&pagelist)) {
1110                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1111                                 (unsigned long)pm, 0, true);
1112                 if (err)
1113                         putback_lru_pages(&pagelist);
1114         }
1115
1116         up_read(&mm->mmap_sem);
1117         return err;
1118 }
1119
1120 /*
1121  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1122  * the corresponding array of status.
1123  */
1124 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, struct task_struct *task,
1125                          unsigned long nr_pages,
1126                          const void __user * __user *pages,
1127                          const int __user *nodes,
1128                          int __user *status, int flags)
1129 {
1130         struct page_to_node *pm;
1131         nodemask_t task_nodes;
1132         unsigned long chunk_nr_pages;
1133         unsigned long chunk_start;
1134         int err;
1135
1136         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1137
1138         err = -ENOMEM;
1139         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1140         if (!pm)
1141                 goto out;
1142
1143         migrate_prep();
1144
1145         /*
1146          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1147          * but keep the last one as a marker
1148          */
1149         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1150
1151         for (chunk_start = 0;
1152              chunk_start < nr_pages;
1153              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1154                 int j;
1155
1156                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1157                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1158
1159                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1160                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1161                         const void __user *p;
1162                         int node;
1163
1164                         err = -EFAULT;
1165                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1166                                 goto out_pm;
1167                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1168
1169                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1170                                 goto out_pm;
1171
1172                         err = -ENODEV;
1173                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1174                                 goto out_pm;
1175
1176                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1177                                 goto out_pm;
1178
1179                         err = -EACCES;
1180                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1181                                 goto out_pm;
1182
1183                         pm[j].node = node;
1184                 }
1185
1186                 /* End marker for this chunk */
1187                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1188
1189                 /* Migrate this chunk */
1190                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1191                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1192                 if (err < 0)
1193                         goto out_pm;
1194
1195                 /* Return status information */
1196                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1197                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1198                                 err = -EFAULT;
1199                                 goto out_pm;
1200                         }
1201         }
1202         err = 0;
1203
1204 out_pm:
1205         free_page((unsigned long)pm);
1206 out:
1207         return err;
1208 }
1209
1210 /*
1211  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1212  */
1213 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1214                                 const void __user **pages, int *status)
1215 {
1216         unsigned long i;
1217
1218         down_read(&mm->mmap_sem);
1219
1220         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1221                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1222                 struct vm_area_struct *vma;
1223                 struct page *page;
1224                 int err = -EFAULT;
1225
1226                 vma = find_vma(mm, addr);
1227                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1228                         goto set_status;
1229
1230                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1231
1232                 err = PTR_ERR(page);
1233                 if (IS_ERR(page))
1234                         goto set_status;
1235
1236                 err = -ENOENT;
1237                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1238                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1239                         goto set_status;
1240
1241                 err = page_to_nid(page);
1242 set_status:
1243                 *status = err;
1244
1245                 pages++;
1246                 status++;
1247         }
1248
1249         up_read(&mm->mmap_sem);
1250 }
1251
1252 /*
1253  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1254  * a user array of status.
1255  */
1256 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1257                          const void __user * __user *pages,
1258                          int __user *status)
1259 {
1260 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1261         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1262         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1263
1264         while (nr_pages) {
1265                 unsigned long chunk_nr;
1266
1267                 chunk_nr = nr_pages;
1268                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1269                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1270
1271                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1272                         break;
1273
1274                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1275
1276                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1277                         break;
1278
1279                 pages += chunk_nr;
1280                 status += chunk_nr;
1281                 nr_pages -= chunk_nr;
1282         }
1283         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1284 }
1285
1286 /*
1287  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1288  * process.
1289  */
1290 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1291                 const void __user * __user *, pages,
1292                 const int __user *, nodes,
1293                 int __user *, status, int, flags)
1294 {
1295         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1296         struct task_struct *task;
1297         struct mm_struct *mm;
1298         int err;
1299
1300         /* Check flags */
1301         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1302                 return -EINVAL;
1303
1304         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1305                 return -EPERM;
1306
1307         /* Find the mm_struct */
1308         rcu_read_lock();
1309         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1310         if (!task) {
1311                 rcu_read_unlock();
1312                 return -ESRCH;
1313         }
1314         mm = get_task_mm(task);
1315         rcu_read_unlock();
1316
1317         if (!mm)
1318                 return -EINVAL;
1319
1320         /*
1321          * Check if this process has the right to modify the specified
1322          * process. The right exists if the process has administrative
1323          * capabilities, superuser privileges or the same
1324          * userid as the target process.
1325          */
1326         rcu_read_lock();
1327         tcred = __task_cred(task);
1328         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1329             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1330             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1331                 rcu_read_unlock();
1332                 err = -EPERM;
1333                 goto out;
1334         }
1335         rcu_read_unlock();
1336
1337         err = security_task_movememory(task);
1338         if (err)
1339                 goto out;
1340
1341         if (nodes) {
1342                 err = do_pages_move(mm, task, nr_pages, pages, nodes, status,
1343                                     flags);
1344         } else {
1345                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1346         }
1347
1348 out:
1349         mmput(mm);
1350         return err;
1351 }
1352
1353 /*
1354  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1355  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1356  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1357  */
1358 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1359         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1360 {
1361         struct vm_area_struct *vma;
1362         int err = 0;
1363
1364         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1365                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1366                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1367                         if (err)
1368                                 break;
1369                 }
1370         }
1371         return err;
1372 }
1373 #endif