mm: page migration remove_migration_ptes at lock+unlock level
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / mm / migrate.c
1 /*
2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migrate.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/syscalls.h>
34 #include <linux/hugetlb.h>
35 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
36 #include <linux/gfp.h>
37 #include <linux/balloon_compaction.h>
38 #include <linux/mmu_notifier.h>
39 #include <linux/page_idle.h>
40
41 #include <asm/tlbflush.h>
42
43 #define CREATE_TRACE_POINTS
44 #include <trace/events/migrate.h>
45
46 #include "internal.h"
47
48 /*
49  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
50  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
51  * undesirable, use migrate_prep_local()
52  */
53 int migrate_prep(void)
54 {
55         /*
56          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
57          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
58          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
59          * pages that may be busy.
60          */
61         lru_add_drain_all();
62
63         return 0;
64 }
65
66 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
67 int migrate_prep_local(void)
68 {
69         lru_add_drain();
70
71         return 0;
72 }
73
74 /*
75  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
76  * from where they were once taken off for compaction/migration.
77  *
78  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
79  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
80  * and isolate_huge_page().
81  */
82 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
83 {
84         struct page *page;
85         struct page *page2;
86
87         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
88                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
89                         putback_active_hugepage(page);
90                         continue;
91                 }
92                 list_del(&page->lru);
93                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
94                                 page_is_file_cache(page));
95                 if (unlikely(isolated_balloon_page(page)))
96                         balloon_page_putback(page);
97                 else
98                         putback_lru_page(page);
99         }
100 }
101
102 /*
103  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
104  */
105 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
106                                  unsigned long addr, void *old)
107 {
108         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
109         swp_entry_t entry;
110         pmd_t *pmd;
111         pte_t *ptep, pte;
112         spinlock_t *ptl;
113
114         if (unlikely(PageHuge(new))) {
115                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
116                 if (!ptep)
117                         goto out;
118                 ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, ptep);
119         } else {
120                 pmd = mm_find_pmd(mm, addr);
121                 if (!pmd)
122                         goto out;
123
124                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
125
126                 /*
127                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
128                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
129                  */
130
131                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
132         }
133
134         spin_lock(ptl);
135         pte = *ptep;
136         if (!is_swap_pte(pte))
137                 goto unlock;
138
139         entry = pte_to_swp_entry(pte);
140
141         if (!is_migration_entry(entry) ||
142             migration_entry_to_page(entry) != old)
143                 goto unlock;
144
145         get_page(new);
146         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
147         if (pte_swp_soft_dirty(*ptep))
148                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
149
150         /* Recheck VMA as permissions can change since migration started  */
151         if (is_write_migration_entry(entry))
152                 pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
153
154 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
155         if (PageHuge(new)) {
156                 pte = pte_mkhuge(pte);
157                 pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, new, 0);
158         }
159 #endif
160         flush_dcache_page(new);
161         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
162
163         if (PageHuge(new)) {
164                 if (PageAnon(new))
165                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
166                 else
167                         page_dup_rmap(new);
168         } else if (PageAnon(new))
169                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
170         else
171                 page_add_file_rmap(new);
172
173         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
174                 mlock_vma_page(new);
175
176         /* No need to invalidate - it was non-present before */
177         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
178 unlock:
179         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
180 out:
181         return SWAP_AGAIN;
182 }
183
184 /*
185  * Get rid of all migration entries and replace them by
186  * references to the indicated page.
187  */
188 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
189 {
190         struct rmap_walk_control rwc = {
191                 .rmap_one = remove_migration_pte,
192                 .arg = old,
193         };
194
195         rmap_walk(new, &rwc);
196 }
197
198 /*
199  * Something used the pte of a page under migration. We need to
200  * get to the page and wait until migration is finished.
201  * When we return from this function the fault will be retried.
202  */
203 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
204                                 spinlock_t *ptl)
205 {
206         pte_t pte;
207         swp_entry_t entry;
208         struct page *page;
209
210         spin_lock(ptl);
211         pte = *ptep;
212         if (!is_swap_pte(pte))
213                 goto out;
214
215         entry = pte_to_swp_entry(pte);
216         if (!is_migration_entry(entry))
217                 goto out;
218
219         page = migration_entry_to_page(entry);
220
221         /*
222          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
223          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
224          * against a page without get_page().
225          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
226          * will occur again.
227          */
228         if (!get_page_unless_zero(page))
229                 goto out;
230         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
231         wait_on_page_locked(page);
232         put_page(page);
233         return;
234 out:
235         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
236 }
237
238 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
239                                 unsigned long address)
240 {
241         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
242         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
243         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
244 }
245
246 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
247                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
248 {
249         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
250         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
251 }
252
253 #ifdef CONFIG_BLOCK
254 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
255 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
256                                                         enum migrate_mode mode)
257 {
258         struct buffer_head *bh = head;
259
260         /* Simple case, sync compaction */
261         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
262                 do {
263                         get_bh(bh);
264                         lock_buffer(bh);
265                         bh = bh->b_this_page;
266
267                 } while (bh != head);
268
269                 return true;
270         }
271
272         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
273         do {
274                 get_bh(bh);
275                 if (!trylock_buffer(bh)) {
276                         /*
277                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
278                          * async migration. Release the taken locks
279                          */
280                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
281                         put_bh(failed_bh);
282                         bh = head;
283                         while (bh != failed_bh) {
284                                 unlock_buffer(bh);
285                                 put_bh(bh);
286                                 bh = bh->b_this_page;
287                         }
288                         return false;
289                 }
290
291                 bh = bh->b_this_page;
292         } while (bh != head);
293         return true;
294 }
295 #else
296 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
297                                                         enum migrate_mode mode)
298 {
299         return true;
300 }
301 #endif /* CONFIG_BLOCK */
302
303 /*
304  * Replace the page in the mapping.
305  *
306  * The number of remaining references must be:
307  * 1 for anonymous pages without a mapping
308  * 2 for pages with a mapping
309  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
310  */
311 int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
312                 struct page *newpage, struct page *page,
313                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode,
314                 int extra_count)
315 {
316         int expected_count = 1 + extra_count;
317         void **pslot;
318
319         if (!mapping) {
320                 /* Anonymous page without mapping */
321                 if (page_count(page) != expected_count)
322                         return -EAGAIN;
323                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
324         }
325
326         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
327
328         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
329                                         page_index(page));
330
331         expected_count += 1 + page_has_private(page);
332         if (page_count(page) != expected_count ||
333                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
334                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
335                 return -EAGAIN;
336         }
337
338         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
339                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
340                 return -EAGAIN;
341         }
342
343         /*
344          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
345          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
346          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
347          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
348          * block waiting on other references to be dropped.
349          */
350         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
351                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
352                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
353                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
354                 return -EAGAIN;
355         }
356
357         /*
358          * Now we know that no one else is looking at the page.
359          */
360         get_page(newpage);      /* add cache reference */
361         if (PageSwapCache(page)) {
362                 SetPageSwapCache(newpage);
363                 set_page_private(newpage, page_private(page));
364         }
365
366         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
367
368         /*
369          * Drop cache reference from old page by unfreezing
370          * to one less reference.
371          * We know this isn't the last reference.
372          */
373         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
374
375         /*
376          * If moved to a different zone then also account
377          * the page for that zone. Other VM counters will be
378          * taken care of when we establish references to the
379          * new page and drop references to the old page.
380          *
381          * Note that anonymous pages are accounted for
382          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
383          * are mapped to swap space.
384          */
385         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
386         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
387         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
388                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
389                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
390         }
391         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
392
393         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
394 }
395
396 /*
397  * The expected number of remaining references is the same as that
398  * of migrate_page_move_mapping().
399  */
400 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
401                                    struct page *newpage, struct page *page)
402 {
403         int expected_count;
404         void **pslot;
405
406         if (!mapping) {
407                 if (page_count(page) != 1)
408                         return -EAGAIN;
409                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
410         }
411
412         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
413
414         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
415                                         page_index(page));
416
417         expected_count = 2 + page_has_private(page);
418         if (page_count(page) != expected_count ||
419                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
420                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
421                 return -EAGAIN;
422         }
423
424         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
425                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
426                 return -EAGAIN;
427         }
428
429         get_page(newpage);
430
431         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
432
433         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
434
435         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
436         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
437 }
438
439 /*
440  * Gigantic pages are so large that we do not guarantee that page++ pointer
441  * arithmetic will work across the entire page.  We need something more
442  * specialized.
443  */
444 static void __copy_gigantic_page(struct page *dst, struct page *src,
445                                 int nr_pages)
446 {
447         int i;
448         struct page *dst_base = dst;
449         struct page *src_base = src;
450
451         for (i = 0; i < nr_pages; ) {
452                 cond_resched();
453                 copy_highpage(dst, src);
454
455                 i++;
456                 dst = mem_map_next(dst, dst_base, i);
457                 src = mem_map_next(src, src_base, i);
458         }
459 }
460
461 static void copy_huge_page(struct page *dst, struct page *src)
462 {
463         int i;
464         int nr_pages;
465
466         if (PageHuge(src)) {
467                 /* hugetlbfs page */
468                 struct hstate *h = page_hstate(src);
469                 nr_pages = pages_per_huge_page(h);
470
471                 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
472                         __copy_gigantic_page(dst, src, nr_pages);
473                         return;
474                 }
475         } else {
476                 /* thp page */
477                 BUG_ON(!PageTransHuge(src));
478                 nr_pages = hpage_nr_pages(src);
479         }
480
481         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
482                 cond_resched();
483                 copy_highpage(dst + i, src + i);
484         }
485 }
486
487 /*
488  * Copy the page to its new location
489  */
490 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
491 {
492         int cpupid;
493
494         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
495                 copy_huge_page(newpage, page);
496         else
497                 copy_highpage(newpage, page);
498
499         if (PageError(page))
500                 SetPageError(newpage);
501         if (PageReferenced(page))
502                 SetPageReferenced(newpage);
503         if (PageUptodate(page))
504                 SetPageUptodate(newpage);
505         if (TestClearPageActive(page)) {
506                 VM_BUG_ON_PAGE(PageUnevictable(page), page);
507                 SetPageActive(newpage);
508         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
509                 SetPageUnevictable(newpage);
510         if (PageChecked(page))
511                 SetPageChecked(newpage);
512         if (PageMappedToDisk(page))
513                 SetPageMappedToDisk(newpage);
514
515         if (PageDirty(page)) {
516                 clear_page_dirty_for_io(page);
517                 /*
518                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
519                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
520                  * but we can't use set_page_dirty because that function
521                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
522                  * Whereas only part of our page may be dirty.
523                  */
524                 if (PageSwapBacked(page))
525                         SetPageDirty(newpage);
526                 else
527                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
528         }
529
530         if (page_is_young(page))
531                 set_page_young(newpage);
532         if (page_is_idle(page))
533                 set_page_idle(newpage);
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         ksm_migrate_page(newpage, page);
543         /*
544          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
545          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
546          */
547         if (PageSwapCache(page))
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 /*
565  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
566  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
567  *
568  * Pages are locked upon entry and exit.
569  */
570 int migrate_page(struct address_space *mapping,
571                 struct page *newpage, struct page *page,
572                 enum migrate_mode mode)
573 {
574         int rc;
575
576         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
577
578         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode, 0);
579
580         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
581                 return rc;
582
583         migrate_page_copy(newpage, page);
584         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
585 }
586 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
587
588 #ifdef CONFIG_BLOCK
589 /*
590  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
591  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
592  * exist.
593  */
594 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
595                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
596 {
597         struct buffer_head *bh, *head;
598         int rc;
599
600         if (!page_has_buffers(page))
601                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
602
603         head = page_buffers(page);
604
605         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode, 0);
606
607         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
608                 return rc;
609
610         /*
611          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
612          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
613          * need to be locked now
614          */
615         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
616                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
617
618         ClearPagePrivate(page);
619         set_page_private(newpage, page_private(page));
620         set_page_private(page, 0);
621         put_page(page);
622         get_page(newpage);
623
624         bh = head;
625         do {
626                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
627                 bh = bh->b_this_page;
628
629         } while (bh != head);
630
631         SetPagePrivate(newpage);
632
633         migrate_page_copy(newpage, page);
634
635         bh = head;
636         do {
637                 unlock_buffer(bh);
638                 put_bh(bh);
639                 bh = bh->b_this_page;
640
641         } while (bh != head);
642
643         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
644 }
645 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
646 #endif
647
648 /*
649  * Writeback a page to clean the dirty state
650  */
651 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
652 {
653         struct writeback_control wbc = {
654                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
655                 .nr_to_write = 1,
656                 .range_start = 0,
657                 .range_end = LLONG_MAX,
658                 .for_reclaim = 1
659         };
660         int rc;
661
662         if (!mapping->a_ops->writepage)
663                 /* No write method for the address space */
664                 return -EINVAL;
665
666         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
667                 /* Someone else already triggered a write */
668                 return -EAGAIN;
669
670         /*
671          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
672          * the page on some queue. So the page must be clean for
673          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
674          * page state is no longer what we checked for earlier.
675          * At this point we know that the migration attempt cannot
676          * be successful.
677          */
678         remove_migration_ptes(page, page);
679
680         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
681
682         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
683                 /* unlocked. Relock */
684                 lock_page(page);
685
686         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
687 }
688
689 /*
690  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
691  */
692 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
693         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
694 {
695         if (PageDirty(page)) {
696                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
697                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
698                         return -EBUSY;
699                 return writeout(mapping, page);
700         }
701
702         /*
703          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
704          * We must have no buffers or drop them.
705          */
706         if (page_has_private(page) &&
707             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
708                 return -EAGAIN;
709
710         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
711 }
712
713 /*
714  * Move a page to a newly allocated page
715  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
716  *
717  * The new page will have replaced the old page if this function
718  * is successful.
719  *
720  * Return value:
721  *   < 0 - error code
722  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
723  */
724 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
725                                 enum migrate_mode mode)
726 {
727         struct address_space *mapping;
728         int rc;
729
730         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
731         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
732
733         /* Prepare mapping for the new page.*/
734         newpage->index = page->index;
735         newpage->mapping = page->mapping;
736         if (PageSwapBacked(page))
737                 SetPageSwapBacked(newpage);
738
739         /*
740          * Indirectly called below, migrate_page_copy() copies PG_dirty and thus
741          * needs newpage's memcg set to transfer memcg dirty page accounting.
742          * So perform memcg migration in two steps:
743          * 1. set newpage->mem_cgroup (here)
744          * 2. clear page->mem_cgroup (below)
745          */
746         set_page_memcg(newpage, page_memcg(page));
747
748         mapping = page_mapping(page);
749         if (!mapping)
750                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
751         else if (mapping->a_ops->migratepage)
752                 /*
753                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
754                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
755                  * space which also has its own migratepage callback. This
756                  * is the most common path for page migration.
757                  */
758                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage, page, mode);
759         else
760                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
761
762         /*
763          * When successful, old pagecache page->mapping must be cleared before
764          * page is freed; but stats require that PageAnon be left as PageAnon.
765          */
766         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
767                 set_page_memcg(page, NULL);
768                 if (!PageAnon(page))
769                         page->mapping = NULL;
770         } else {
771                 set_page_memcg(newpage, NULL);
772                 newpage->mapping = NULL;
773         }
774         return rc;
775 }
776
777 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
778                                 int force, enum migrate_mode mode)
779 {
780         int rc = -EAGAIN;
781         int page_was_mapped = 0;
782         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
783
784         if (!trylock_page(page)) {
785                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
786                         goto out;
787
788                 /*
789                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
790                  * For example, during page readahead pages are added locked
791                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
792                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
793                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
794                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
795                  * second or third page, the process can end up locking
796                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
797                  * trying to be clever about what pages can be locked,
798                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
799                  * altogether.
800                  */
801                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
802                         goto out;
803
804                 lock_page(page);
805         }
806
807         if (PageWriteback(page)) {
808                 /*
809                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
810                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
811                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
812                  * the overhead of stalling is too much
813                  */
814                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
815                         rc = -EBUSY;
816                         goto out_unlock;
817                 }
818                 if (!force)
819                         goto out_unlock;
820                 wait_on_page_writeback(page);
821         }
822         /*
823          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
824          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
825          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
826          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
827          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
828          * just care Anon page here.
829          */
830         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page)) {
831                 /*
832                  * Only page_lock_anon_vma_read() understands the subtleties of
833                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
834                  */
835                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
836                 if (anon_vma) {
837                         /*
838                          * Anon page
839                          */
840                 } else if (PageSwapCache(page)) {
841                         /*
842                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
843                          * swapcache page is safe to use because we don't
844                          * know in advance if the VMA that this page belonged
845                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
846                          * data have been freed, then the anon_vma could
847                          * already be invalid.
848                          *
849                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
850                          * migrated but are not remapped when migration
851                          * completes
852                          */
853                 } else {
854                         goto out_unlock;
855                 }
856         }
857
858         /*
859          * Block others from accessing the new page when we get around to
860          * establishing additional references. We are usually the only one
861          * holding a reference to newpage at this point. We used to have a BUG
862          * here if trylock_page(newpage) fails, but would like to allow for
863          * cases where there might be a race with the previous use of newpage.
864          * This is much like races on refcount of oldpage: just don't BUG().
865          */
866         if (unlikely(!trylock_page(newpage)))
867                 goto out_unlock;
868
869         if (unlikely(isolated_balloon_page(page))) {
870                 /*
871                  * A ballooned page does not need any special attention from
872                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
873                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
874                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
875                  * the page migration right away (proteced by page lock).
876                  */
877                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
878                 goto out_unlock_both;
879         }
880
881         /*
882          * Corner case handling:
883          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
884          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
885          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
886          * trigger a BUG.  So handle it here.
887          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
888          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
889          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
890          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
891          * free the metadata, so the page can be freed.
892          */
893         if (!page->mapping) {
894                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
895                 if (page_has_private(page)) {
896                         try_to_free_buffers(page);
897                         goto out_unlock_both;
898                 }
899         } else if (page_mapped(page)) {
900                 /* Establish migration ptes */
901                 try_to_unmap(page,
902                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
903                 page_was_mapped = 1;
904         }
905
906         if (!page_mapped(page))
907                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
908
909         if (page_was_mapped)
910                 remove_migration_ptes(page,
911                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? newpage : page);
912
913 out_unlock_both:
914         unlock_page(newpage);
915 out_unlock:
916         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
917         if (anon_vma)
918                 put_anon_vma(anon_vma);
919         unlock_page(page);
920 out:
921         return rc;
922 }
923
924 /*
925  * gcc 4.7 and 4.8 on arm get an ICEs when inlining unmap_and_move().  Work
926  * around it.
927  */
928 #if (GCC_VERSION >= 40700 && GCC_VERSION < 40900) && defined(CONFIG_ARM)
929 #define ICE_noinline noinline
930 #else
931 #define ICE_noinline
932 #endif
933
934 /*
935  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
936  * to the newly allocated page in newpage.
937  */
938 static ICE_noinline int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
939                                    free_page_t put_new_page,
940                                    unsigned long private, struct page *page,
941                                    int force, enum migrate_mode mode,
942                                    enum migrate_reason reason)
943 {
944         int rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
945         int *result = NULL;
946         struct page *newpage;
947
948         newpage = get_new_page(page, private, &result);
949         if (!newpage)
950                 return -ENOMEM;
951
952         if (page_count(page) == 1) {
953                 /* page was freed from under us. So we are done. */
954                 goto out;
955         }
956
957         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
958                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
959                         goto out;
960
961         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
962         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
963                 put_new_page = NULL;
964
965 out:
966         if (rc != -EAGAIN) {
967                 /*
968                  * A page that has been migrated has all references
969                  * removed and will be freed. A page that has not been
970                  * migrated will have kepts its references and be
971                  * restored.
972                  */
973                 list_del(&page->lru);
974                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
975                                 page_is_file_cache(page));
976                 /* Soft-offlined page shouldn't go through lru cache list */
977                 if (reason == MR_MEMORY_FAILURE) {
978                         put_page(page);
979                         if (!test_set_page_hwpoison(page))
980                                 num_poisoned_pages_inc();
981                 } else
982                         putback_lru_page(page);
983         }
984
985         /*
986          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
987          * it.  Otherwise, putback_lru_page() will drop the reference grabbed
988          * during isolation.
989          */
990         if (put_new_page) {
991                 ClearPageSwapBacked(newpage);
992                 put_new_page(newpage, private);
993         } else if (unlikely(__is_movable_balloon_page(newpage))) {
994                 /* drop our reference, page already in the balloon */
995                 put_page(newpage);
996         } else
997                 putback_lru_page(newpage);
998
999         if (result) {
1000                 if (rc)
1001                         *result = rc;
1002                 else
1003                         *result = page_to_nid(newpage);
1004         }
1005         return rc;
1006 }
1007
1008 /*
1009  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1010  *
1011  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1012  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1013  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1014  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1015  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1016  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1017  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1018  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1019  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1020  * hugepage migration fails without data corruption.
1021  *
1022  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1023  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1024  * will wait in the page fault for migration to complete.
1025  */
1026 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1027                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1028                                 struct page *hpage, int force,
1029                                 enum migrate_mode mode)
1030 {
1031         int rc = -EAGAIN;
1032         int *result = NULL;
1033         int page_was_mapped = 0;
1034         struct page *new_hpage;
1035         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1036
1037         /*
1038          * Movability of hugepages depends on architectures and hugepage size.
1039          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1040          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1041          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1042          * kicking migration.
1043          */
1044         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1045                 putback_active_hugepage(hpage);
1046                 return -ENOSYS;
1047         }
1048
1049         new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
1050         if (!new_hpage)
1051                 return -ENOMEM;
1052
1053         if (!trylock_page(hpage)) {
1054                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
1055                         goto out;
1056                 lock_page(hpage);
1057         }
1058
1059         if (PageAnon(hpage))
1060                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1061
1062         if (unlikely(!trylock_page(new_hpage)))
1063                 goto put_anon;
1064
1065         if (page_mapped(hpage)) {
1066                 try_to_unmap(hpage,
1067                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
1068                 page_was_mapped = 1;
1069         }
1070
1071         if (!page_mapped(hpage))
1072                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, mode);
1073
1074         if (page_was_mapped)
1075                 remove_migration_ptes(hpage,
1076                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? new_hpage : hpage);
1077
1078         unlock_page(new_hpage);
1079
1080 put_anon:
1081         if (anon_vma)
1082                 put_anon_vma(anon_vma);
1083
1084         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1085                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
1086                 put_new_page = NULL;
1087         }
1088
1089         unlock_page(hpage);
1090 out:
1091         if (rc != -EAGAIN)
1092                 putback_active_hugepage(hpage);
1093
1094         /*
1095          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1096          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1097          * isolation.
1098          */
1099         if (put_new_page)
1100                 put_new_page(new_hpage, private);
1101         else
1102                 putback_active_hugepage(new_hpage);
1103
1104         if (result) {
1105                 if (rc)
1106                         *result = rc;
1107                 else
1108                         *result = page_to_nid(new_hpage);
1109         }
1110         return rc;
1111 }
1112
1113 /*
1114  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1115  *                 supplied as the target for the page migration
1116  *
1117  * @from:               The list of pages to be migrated.
1118  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1119  *                      as the target of the page migration.
1120  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1121  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1122  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1123  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1124  *                      page migration, if any.
1125  * @reason:             The reason for page migration.
1126  *
1127  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1128  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1129  * The caller should call putback_movable_pages() to return pages to the LRU
1130  * or free list only if ret != 0.
1131  *
1132  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1133  */
1134 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1135                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1136                 enum migrate_mode mode, int reason)
1137 {
1138         int retry = 1;
1139         int nr_failed = 0;
1140         int nr_succeeded = 0;
1141         int pass = 0;
1142         struct page *page;
1143         struct page *page2;
1144         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1145         int rc;
1146
1147         if (!swapwrite)
1148                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1149
1150         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1151                 retry = 0;
1152
1153                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1154                         cond_resched();
1155
1156                         if (PageHuge(page))
1157                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1158                                                 put_new_page, private, page,
1159                                                 pass > 2, mode);
1160                         else
1161                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1162                                                 private, page, pass > 2, mode,
1163                                                 reason);
1164
1165                         switch(rc) {
1166                         case -ENOMEM:
1167                                 goto out;
1168                         case -EAGAIN:
1169                                 retry++;
1170                                 break;
1171                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1172                                 nr_succeeded++;
1173                                 break;
1174                         default:
1175                                 /*
1176                                  * Permanent failure (-EBUSY, -ENOSYS, etc.):
1177                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1178                                  * removed from migration page list and not
1179                                  * retried in the next outer loop.
1180                                  */
1181                                 nr_failed++;
1182                                 break;
1183                         }
1184                 }
1185         }
1186         nr_failed += retry;
1187         rc = nr_failed;
1188 out:
1189         if (nr_succeeded)
1190                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1191         if (nr_failed)
1192                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1193         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1194
1195         if (!swapwrite)
1196                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1197
1198         return rc;
1199 }
1200
1201 #ifdef CONFIG_NUMA
1202 /*
1203  * Move a list of individual pages
1204  */
1205 struct page_to_node {
1206         unsigned long addr;
1207         struct page *page;
1208         int node;
1209         int status;
1210 };
1211
1212 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1213                 int **result)
1214 {
1215         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1216
1217         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1218                 pm++;
1219
1220         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1221                 return NULL;
1222
1223         *result = &pm->status;
1224
1225         if (PageHuge(p))
1226                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(p)),
1227                                         pm->node);
1228         else
1229                 return __alloc_pages_node(pm->node,
1230                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE, 0);
1231 }
1232
1233 /*
1234  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1235  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1236  * and the node number must contain a valid target node.
1237  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1238  */
1239 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1240                                       struct page_to_node *pm,
1241                                       int migrate_all)
1242 {
1243         int err;
1244         struct page_to_node *pp;
1245         LIST_HEAD(pagelist);
1246
1247         down_read(&mm->mmap_sem);
1248
1249         /*
1250          * Build a list of pages to migrate
1251          */
1252         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1253                 struct vm_area_struct *vma;
1254                 struct page *page;
1255
1256                 err = -EFAULT;
1257                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1258                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1259                         goto set_status;
1260
1261                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1262                 page = follow_page(vma, pp->addr,
1263                                 FOLL_GET | FOLL_SPLIT | FOLL_DUMP);
1264
1265                 err = PTR_ERR(page);
1266                 if (IS_ERR(page))
1267                         goto set_status;
1268
1269                 err = -ENOENT;
1270                 if (!page)
1271                         goto set_status;
1272
1273                 pp->page = page;
1274                 err = page_to_nid(page);
1275
1276                 if (err == pp->node)
1277                         /*
1278                          * Node already in the right place
1279                          */
1280                         goto put_and_set;
1281
1282                 err = -EACCES;
1283                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1284                                 !migrate_all)
1285                         goto put_and_set;
1286
1287                 if (PageHuge(page)) {
1288                         if (PageHead(page))
1289                                 isolate_huge_page(page, &pagelist);
1290                         goto put_and_set;
1291                 }
1292
1293                 err = isolate_lru_page(page);
1294                 if (!err) {
1295                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1296                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1297                                             page_is_file_cache(page));
1298                 }
1299 put_and_set:
1300                 /*
1301                  * Either remove the duplicate refcount from
1302                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1303                  * not isolated.
1304                  */
1305                 put_page(page);
1306 set_status:
1307                 pp->status = err;
1308         }
1309
1310         err = 0;
1311         if (!list_empty(&pagelist)) {
1312                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node, NULL,
1313                                 (unsigned long)pm, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1314                 if (err)
1315                         putback_movable_pages(&pagelist);
1316         }
1317
1318         up_read(&mm->mmap_sem);
1319         return err;
1320 }
1321
1322 /*
1323  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1324  * the corresponding array of status.
1325  */
1326 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1327                          unsigned long nr_pages,
1328                          const void __user * __user *pages,
1329                          const int __user *nodes,
1330                          int __user *status, int flags)
1331 {
1332         struct page_to_node *pm;
1333         unsigned long chunk_nr_pages;
1334         unsigned long chunk_start;
1335         int err;
1336
1337         err = -ENOMEM;
1338         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1339         if (!pm)
1340                 goto out;
1341
1342         migrate_prep();
1343
1344         /*
1345          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1346          * but keep the last one as a marker
1347          */
1348         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1349
1350         for (chunk_start = 0;
1351              chunk_start < nr_pages;
1352              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1353                 int j;
1354
1355                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1356                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1357
1358                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1359                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1360                         const void __user *p;
1361                         int node;
1362
1363                         err = -EFAULT;
1364                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1365                                 goto out_pm;
1366                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1367
1368                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1369                                 goto out_pm;
1370
1371                         err = -ENODEV;
1372                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1373                                 goto out_pm;
1374
1375                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1376                                 goto out_pm;
1377
1378                         err = -EACCES;
1379                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1380                                 goto out_pm;
1381
1382                         pm[j].node = node;
1383                 }
1384
1385                 /* End marker for this chunk */
1386                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1387
1388                 /* Migrate this chunk */
1389                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1390                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1391                 if (err < 0)
1392                         goto out_pm;
1393
1394                 /* Return status information */
1395                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1396                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1397                                 err = -EFAULT;
1398                                 goto out_pm;
1399                         }
1400         }
1401         err = 0;
1402
1403 out_pm:
1404         free_page((unsigned long)pm);
1405 out:
1406         return err;
1407 }
1408
1409 /*
1410  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1411  */
1412 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1413                                 const void __user **pages, int *status)
1414 {
1415         unsigned long i;
1416
1417         down_read(&mm->mmap_sem);
1418
1419         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1420                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1421                 struct vm_area_struct *vma;
1422                 struct page *page;
1423                 int err = -EFAULT;
1424
1425                 vma = find_vma(mm, addr);
1426                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1427                         goto set_status;
1428
1429                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1430                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_DUMP);
1431
1432                 err = PTR_ERR(page);
1433                 if (IS_ERR(page))
1434                         goto set_status;
1435
1436                 err = page ? page_to_nid(page) : -ENOENT;
1437 set_status:
1438                 *status = err;
1439
1440                 pages++;
1441                 status++;
1442         }
1443
1444         up_read(&mm->mmap_sem);
1445 }
1446
1447 /*
1448  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1449  * a user array of status.
1450  */
1451 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1452                          const void __user * __user *pages,
1453                          int __user *status)
1454 {
1455 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1456         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1457         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1458
1459         while (nr_pages) {
1460                 unsigned long chunk_nr;
1461
1462                 chunk_nr = nr_pages;
1463                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1464                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1465
1466                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1467                         break;
1468
1469                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1470
1471                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1472                         break;
1473
1474                 pages += chunk_nr;
1475                 status += chunk_nr;
1476                 nr_pages -= chunk_nr;
1477         }
1478         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1479 }
1480
1481 /*
1482  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1483  * process.
1484  */
1485 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1486                 const void __user * __user *, pages,
1487                 const int __user *, nodes,
1488                 int __user *, status, int, flags)
1489 {
1490         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1491         struct task_struct *task;
1492         struct mm_struct *mm;
1493         int err;
1494         nodemask_t task_nodes;
1495
1496         /* Check flags */
1497         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1498                 return -EINVAL;
1499
1500         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1501                 return -EPERM;
1502
1503         /* Find the mm_struct */
1504         rcu_read_lock();
1505         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1506         if (!task) {
1507                 rcu_read_unlock();
1508                 return -ESRCH;
1509         }
1510         get_task_struct(task);
1511
1512         /*
1513          * Check if this process has the right to modify the specified
1514          * process. The right exists if the process has administrative
1515          * capabilities, superuser privileges or the same
1516          * userid as the target process.
1517          */
1518         tcred = __task_cred(task);
1519         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1520             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1521             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1522                 rcu_read_unlock();
1523                 err = -EPERM;
1524                 goto out;
1525         }
1526         rcu_read_unlock();
1527
1528         err = security_task_movememory(task);
1529         if (err)
1530                 goto out;
1531
1532         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1533         mm = get_task_mm(task);
1534         put_task_struct(task);
1535
1536         if (!mm)
1537                 return -EINVAL;
1538
1539         if (nodes)
1540                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1541                                     nodes, status, flags);
1542         else
1543                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1544
1545         mmput(mm);
1546         return err;
1547
1548 out:
1549         put_task_struct(task);
1550         return err;
1551 }
1552
1553 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1554 /*
1555  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1556  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1557  */
1558 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1559                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1560 {
1561         int z;
1562         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1563                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1564
1565                 if (!populated_zone(zone))
1566                         continue;
1567
1568                 if (!zone_reclaimable(zone))
1569                         continue;
1570
1571                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1572                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1573                                        high_wmark_pages(zone) +
1574                                        nr_migrate_pages,
1575                                        0, 0))
1576                         continue;
1577                 return true;
1578         }
1579         return false;
1580 }
1581
1582 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1583                                            unsigned long data,
1584                                            int **result)
1585 {
1586         int nid = (int) data;
1587         struct page *newpage;
1588
1589         newpage = __alloc_pages_node(nid,
1590                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
1591                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
1592                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
1593                                          ~GFP_IOFS, 0);
1594
1595         return newpage;
1596 }
1597
1598 /*
1599  * page migration rate limiting control.
1600  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1601  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1602  */
1603 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1604 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1605
1606 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1607 static bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat,
1608                                         unsigned long nr_pages)
1609 {
1610         /*
1611          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1612          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1613          * all the time is being spent migrating!
1614          */
1615         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1616                 spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1617                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1618                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1619                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1620                 spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1621         }
1622         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages) {
1623                 trace_mm_numa_migrate_ratelimit(current, pgdat->node_id,
1624                                                                 nr_pages);
1625                 return true;
1626         }
1627
1628         /*
1629          * This is an unlocked non-atomic update so errors are possible.
1630          * The consequences are failing to migrate when we potentiall should
1631          * have which is not severe enough to warrant locking. If it is ever
1632          * a problem, it can be converted to a per-cpu counter.
1633          */
1634         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1635         return false;
1636 }
1637
1638 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1639 {
1640         int page_lru;
1641
1642         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
1643
1644         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1645         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1646                 return 0;
1647
1648         if (isolate_lru_page(page))
1649                 return 0;
1650
1651         /*
1652          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1653          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1654          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1655          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1656          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1657          */
1658         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1659                 putback_lru_page(page);
1660                 return 0;
1661         }
1662
1663         page_lru = page_is_file_cache(page);
1664         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1665                                 hpage_nr_pages(page));
1666
1667         /*
1668          * Isolating the page has taken another reference, so the
1669          * caller's reference can be safely dropped without the page
1670          * disappearing underneath us during migration.
1671          */
1672         put_page(page);
1673         return 1;
1674 }
1675
1676 bool pmd_trans_migrating(pmd_t pmd)
1677 {
1678         struct page *page = pmd_page(pmd);
1679         return PageLocked(page);
1680 }
1681
1682 /*
1683  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1684  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1685  * the page that will be dropped by this function before returning.
1686  */
1687 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1688                            int node)
1689 {
1690         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1691         int isolated;
1692         int nr_remaining;
1693         LIST_HEAD(migratepages);
1694
1695         /*
1696          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
1697          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
1698          */
1699         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_cache(page) &&
1700             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
1701                 goto out;
1702
1703         /*
1704          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1705          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1706          * all the time is being spent migrating!
1707          */
1708         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1709                 goto out;
1710
1711         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1712         if (!isolated)
1713                 goto out;
1714
1715         list_add(&page->lru, &migratepages);
1716         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
1717                                      NULL, node, MIGRATE_ASYNC,
1718                                      MR_NUMA_MISPLACED);
1719         if (nr_remaining) {
1720                 if (!list_empty(&migratepages)) {
1721                         list_del(&page->lru);
1722                         dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1723                                         page_is_file_cache(page));
1724                         putback_lru_page(page);
1725                 }
1726                 isolated = 0;
1727         } else
1728                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1729         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1730         return isolated;
1731
1732 out:
1733         put_page(page);
1734         return 0;
1735 }
1736 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1737
1738 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1739 /*
1740  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1741  * before returning.
1742  */
1743 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1744                                 struct vm_area_struct *vma,
1745                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1746                                 unsigned long address,
1747                                 struct page *page, int node)
1748 {
1749         spinlock_t *ptl;
1750         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1751         int isolated = 0;
1752         struct page *new_page = NULL;
1753         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1754         unsigned long mmun_start = address & HPAGE_PMD_MASK;
1755         unsigned long mmun_end = mmun_start + HPAGE_PMD_SIZE;
1756         pmd_t orig_entry;
1757
1758         /*
1759          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1760          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1761          * all the time is being spent migrating!
1762          */
1763         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1764                 goto out_dropref;
1765
1766         new_page = alloc_pages_node(node,
1767                 (GFP_TRANSHUGE | __GFP_THISNODE) & ~__GFP_WAIT,
1768                 HPAGE_PMD_ORDER);
1769         if (!new_page)
1770                 goto out_fail;
1771
1772         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1773         if (!isolated) {
1774                 put_page(new_page);
1775                 goto out_fail;
1776         }
1777
1778         if (mm_tlb_flush_pending(mm))
1779                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1780
1781         /* Prepare a page as a migration target */
1782         __set_page_locked(new_page);
1783         SetPageSwapBacked(new_page);
1784
1785         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1786         new_page->mapping = page->mapping;
1787         new_page->index = page->index;
1788         migrate_page_copy(new_page, page);
1789         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1790
1791         /* Recheck the target PMD */
1792         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1793         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1794         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry) || page_count(page) != 2)) {
1795 fail_putback:
1796                 spin_unlock(ptl);
1797                 mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1798
1799                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1800                 if (TestClearPageActive(new_page))
1801                         SetPageActive(page);
1802                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1803                         SetPageUnevictable(page);
1804
1805                 unlock_page(new_page);
1806                 put_page(new_page);             /* Free it */
1807
1808                 /* Retake the callers reference and putback on LRU */
1809                 get_page(page);
1810                 putback_lru_page(page);
1811                 mod_zone_page_state(page_zone(page),
1812                          NR_ISOLATED_ANON + page_lru, -HPAGE_PMD_NR);
1813
1814                 goto out_unlock;
1815         }
1816
1817         orig_entry = *pmd;
1818         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1819         entry = pmd_mkhuge(entry);
1820         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1821
1822         /*
1823          * Clear the old entry under pagetable lock and establish the new PTE.
1824          * Any parallel GUP will either observe the old page blocking on the
1825          * page lock, block on the page table lock or observe the new page.
1826          * The SetPageUptodate on the new page and page_add_new_anon_rmap
1827          * guarantee the copy is visible before the pagetable update.
1828          */
1829         flush_cache_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1830         page_add_anon_rmap(new_page, vma, mmun_start);
1831         pmdp_huge_clear_flush_notify(vma, mmun_start, pmd);
1832         set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1833         flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1834         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1835
1836         if (page_count(page) != 2) {
1837                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, orig_entry);
1838                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1839                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, mmun_start, mmun_end);
1840                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1841                 page_remove_rmap(new_page);
1842                 goto fail_putback;
1843         }
1844
1845         mlock_migrate_page(new_page, page);
1846         set_page_memcg(new_page, page_memcg(page));
1847         set_page_memcg(page, NULL);
1848         page_remove_rmap(page);
1849
1850         spin_unlock(ptl);
1851         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1852
1853         /* Take an "isolate" reference and put new page on the LRU. */
1854         get_page(new_page);
1855         putback_lru_page(new_page);
1856
1857         unlock_page(new_page);
1858         unlock_page(page);
1859         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1860         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1861
1862         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1863         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1864
1865         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1866                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1867                         -HPAGE_PMD_NR);
1868         return isolated;
1869
1870 out_fail:
1871         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1872 out_dropref:
1873         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1874         if (pmd_same(*pmd, entry)) {
1875                 entry = pmd_modify(entry, vma->vm_page_prot);
1876                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1877                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1878         }
1879         spin_unlock(ptl);
1880
1881 out_unlock:
1882         unlock_page(page);
1883         put_page(page);
1884         return 0;
1885 }
1886 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1887
1888 #endif /* CONFIG_NUMA */