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/backing-dev.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
  37 #include <linux/gfp.h>
  38 #include <linux/balloon_compaction.h>
  39 #include <linux/mmu_notifier.h>
  40 #include <linux/page_idle.h>
  41 #include <linux/page_owner.h>
  42
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44
  45 #define CREATE_TRACE_POINTS
  46 #include <trace/events/migrate.h>
  47
  48 #include "internal.h"
  49
  50 /*
  51  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  52  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  53  * undesirable, use migrate_prep_local()
  54  */
  55 int migrate_prep(void)
  56 {
  57         /*
  58          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  59          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  60          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  61          * pages that may be busy.
  62          */
  63         lru_add_drain_all();
  64
  65         return 0;
  66 }
  67
  68 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  69 int migrate_prep_local(void)
  70 {
  71         lru_add_drain();
  72
  73         return 0;
  74 }
  75
  76 /*
  77  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
  78  * from where they were once taken off for compaction/migration.
  79  *
  80  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
  81  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
  82  * and isolate_huge_page().
  83  */
  84 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
  85 {
  86         struct page *page;
  87         struct page *page2;
  88
  89         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  90                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
  91                         putback_active_hugepage(page);
  92                         continue;
  93                 }
  94                 list_del(&page->lru);
  95                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  96                                 page_is_file_cache(page));
  97                 if (unlikely(isolated_balloon_page(page)))
  98                         balloon_page_putback(page);
  99                 else
 100                         putback_lru_page(page);
 101         }
 102 }
 103
 104 /*
 105  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
 106  */
 107 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
 108                                  unsigned long addr, void *old)
 109 {
 110         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 111         swp_entry_t entry;
 112         pmd_t *pmd;
 113         pte_t *ptep, pte;
 114         spinlock_t *ptl;
 115
 116         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 117                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 118                 if (!ptep)
 119                         goto out;
 120                 ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, ptep);
 121         } else {
 122                 pmd = mm_find_pmd(mm, addr);
 123                 if (!pmd)
 124                         goto out;
 125
 126                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 127
 128                 /*
 129                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 130                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 131                  */
 132
 133                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 134         }
 135
 136         spin_lock(ptl);
 137         pte = *ptep;
 138         if (!is_swap_pte(pte))
 139                 goto unlock;
 140
 141         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 142
 143         if (!is_migration_entry(entry) ||
 144             migration_entry_to_page(entry) != old)
 145                 goto unlock;
 146
 147         get_page(new);
 148         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 149         if (pte_swp_soft_dirty(*ptep))
 150                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
 151
 152         /* Recheck VMA as permissions can change since migration started  */
 153         if (is_write_migration_entry(entry))
 154                 pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
 155
 156 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 157         if (PageHuge(new)) {
 158                 pte = pte_mkhuge(pte);
 159                 pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, new, 0);
 160         }
 161 #endif
 162         flush_dcache_page(new);
 163         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 164
 165         if (PageHuge(new)) {
 166                 if (PageAnon(new))
 167                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 168                 else
 169                         page_dup_rmap(new, true);
 170         } else if (PageAnon(new))
 171                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr, false);
 172         else
 173                 page_add_file_rmap(new);
 174
 175         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
 176                 mlock_vma_page(new);
 177
 178         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 179         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 180 unlock:
 181         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 182 out:
 183         return SWAP_AGAIN;
 184 }
 185
 186 /*
 187  * Get rid of all migration entries and replace them by
 188  * references to the indicated page.
 189  */
 190 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 191 {
 192         struct rmap_walk_control rwc = {
 193                 .rmap_one = remove_migration_pte,
 194                 .arg = old,
 195         };
 196
 197         rmap_walk(new, &rwc);
 198 }
 199
 200 /*
 201  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 202  * get to the page and wait until migration is finished.
 203  * When we return from this function the fault will be retried.
 204  */
 205 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
 206                                 spinlock_t *ptl)
 207 {
 208         pte_t pte;
 209         swp_entry_t entry;
 210         struct page *page;
 211
 212         spin_lock(ptl);
 213         pte = *ptep;
 214         if (!is_swap_pte(pte))
 215                 goto out;
 216
 217         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 218         if (!is_migration_entry(entry))
 219                 goto out;
 220
 221         page = migration_entry_to_page(entry);
 222
 223         /*
 224          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 225          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 226          * against a page without get_page().
 227          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 228          * will occur again.
 229          */
 230         if (!get_page_unless_zero(page))
 231                 goto out;
 232         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 233         wait_on_page_locked(page);
 234         put_page(page);
 235         return;
 236 out:
 237         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 238 }
 239
 240 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 241                                 unsigned long address)
 242 {
 243         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 244         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
 245         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
 246 }
 247
 248 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
 249                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
 250 {
 251         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
 252         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
 253 }
 254
 255 #ifdef CONFIG_BLOCK
 256 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 257 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 258                                                         enum migrate_mode mode)
 259 {
 260         struct buffer_head *bh = head;
 261
 262         /* Simple case, sync compaction */
 263         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 264                 do {
 265                         get_bh(bh);
 266                         lock_buffer(bh);
 267                         bh = bh->b_this_page;
 268
 269                 } while (bh != head);
 270
 271                 return true;
 272         }
 273
 274         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 275         do {
 276                 get_bh(bh);
 277                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 278                         /*
 279                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 280                          * async migration. Release the taken locks
 281                          */
 282                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 283                         put_bh(failed_bh);
 284                         bh = head;
 285                         while (bh != failed_bh) {
 286                                 unlock_buffer(bh);
 287                                 put_bh(bh);
 288                                 bh = bh->b_this_page;
 289                         }
 290                         return false;
 291                 }
 292
 293                 bh = bh->b_this_page;
 294         } while (bh != head);
 295         return true;
 296 }
 297 #else
 298 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 299                                                         enum migrate_mode mode)
 300 {
 301         return true;
 302 }
 303 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 304
 305 /*
 306  * Replace the page in the mapping.
 307  *
 308  * The number of remaining references must be:
 309  * 1 for anonymous pages without a mapping
 310  * 2 for pages with a mapping
 311  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 312  */
 313 int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 314                 struct page *newpage, struct page *page,
 315                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode,
 316                 int extra_count)
 317 {
 318         struct zone *oldzone, *newzone;
 319         int dirty;
 320         int expected_count = 1 + extra_count;
 321         void **pslot;
 322
 323         if (!mapping) {
 324                 /* Anonymous page without mapping */
 325                 if (page_count(page) != expected_count)
 326                         return -EAGAIN;
 327
 328                 /* No turning back from here */
 329                 newpage->index = page->index;
 330                 newpage->mapping = page->mapping;
 331                 if (PageSwapBacked(page))
 332                         SetPageSwapBacked(newpage);
 333
 334                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 335         }
 336
 337         oldzone = page_zone(page);
 338         newzone = page_zone(newpage);
 339
 340         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 341
 342         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 343                                         page_index(page));
 344
 345         expected_count += 1 + page_has_private(page);
 346         if (page_count(page) != expected_count ||
 347                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 348                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 349                 return -EAGAIN;
 350         }
 351
 352         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 353                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 354                 return -EAGAIN;
 355         }
 356
 357         /*
 358          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 359          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 360          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 361          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 362          * block waiting on other references to be dropped.
 363          */
 364         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 365                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 366                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 367                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 368                 return -EAGAIN;
 369         }
 370
 371         /*
 372          * Now we know that no one else is looking at the page:
 373          * no turning back from here.
 374          */
 375         newpage->index = page->index;
 376         newpage->mapping = page->mapping;
 377         if (PageSwapBacked(page))
 378                 SetPageSwapBacked(newpage);
 379
 380         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 381         if (PageSwapCache(page)) {
 382                 SetPageSwapCache(newpage);
 383                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 384         }
 385
 386         /* Move dirty while page refs frozen and newpage not yet exposed */
 387         dirty = PageDirty(page);
 388         if (dirty) {
 389                 ClearPageDirty(page);
 390                 SetPageDirty(newpage);
 391         }
 392
 393         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 394
 395         /*
 396          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 397          * to one less reference.
 398          * We know this isn't the last reference.
 399          */
 400         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 401
 402         spin_unlock(&mapping->tree_lock);
 403         /* Leave irq disabled to prevent preemption while updating stats */
 404
 405         /*
 406          * If moved to a different zone then also account
 407          * the page for that zone. Other VM counters will be
 408          * taken care of when we establish references to the
 409          * new page and drop references to the old page.
 410          *
 411          * Note that anonymous pages are accounted for
 412          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 413          * are mapped to swap space.
 414          */
 415         if (newzone != oldzone) {
 416                 __dec_zone_state(oldzone, NR_FILE_PAGES);
 417                 __inc_zone_state(newzone, NR_FILE_PAGES);
 418                 if (PageSwapBacked(page) && !PageSwapCache(page)) {
 419                         __dec_zone_state(oldzone, NR_SHMEM);
 420                         __inc_zone_state(newzone, NR_SHMEM);
 421                 }
 422                 if (dirty && mapping_cap_account_dirty(mapping)) {
 423                         __dec_zone_state(oldzone, NR_FILE_DIRTY);
 424                         __inc_zone_state(newzone, NR_FILE_DIRTY);
 425                 }
 426         }
 427         local_irq_enable();
 428
 429         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 430 }
 431
 432 /*
 433  * The expected number of remaining references is the same as that
 434  * of migrate_page_move_mapping().
 435  */
 436 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 437                                    struct page *newpage, struct page *page)
 438 {
 439         int expected_count;
 440         void **pslot;
 441
 442         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 443
 444         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 445                                         page_index(page));
 446
 447         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 448         if (page_count(page) != expected_count ||
 449                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 450                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 451                 return -EAGAIN;
 452         }
 453
 454         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 455                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 456                 return -EAGAIN;
 457         }
 458
 459         newpage->index = page->index;
 460         newpage->mapping = page->mapping;
 461
 462         get_page(newpage);
 463
 464         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 465
 466         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 467
 468         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 469
 470         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 471 }
 472
 473 /*
 474  * Gigantic pages are so large that we do not guarantee that page++ pointer
 475  * arithmetic will work across the entire page.  We need something more
 476  * specialized.
 477  */
 478 static void __copy_gigantic_page(struct page *dst, struct page *src,
 479                                 int nr_pages)
 480 {
 481         int i;
 482         struct page *dst_base = dst;
 483         struct page *src_base = src;
 484
 485         for (i = 0; i < nr_pages; ) {
 486                 cond_resched();
 487                 copy_highpage(dst, src);
 488
 489                 i++;
 490                 dst = mem_map_next(dst, dst_base, i);
 491                 src = mem_map_next(src, src_base, i);
 492         }
 493 }
 494
 495 static void copy_huge_page(struct page *dst, struct page *src)
 496 {
 497         int i;
 498         int nr_pages;
 499
 500         if (PageHuge(src)) {
 501                 /* hugetlbfs page */
 502                 struct hstate *h = page_hstate(src);
 503                 nr_pages = pages_per_huge_page(h);
 504
 505                 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
 506                         __copy_gigantic_page(dst, src, nr_pages);
 507                         return;
 508                 }
 509         } else {
 510                 /* thp page */
 511                 BUG_ON(!PageTransHuge(src));
 512                 nr_pages = hpage_nr_pages(src);
 513         }
 514
 515         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 516                 cond_resched();
 517                 copy_highpage(dst + i, src + i);
 518         }
 519 }
 520
 521 /*
 522  * Copy the page to its new location
 523  */
 524 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 525 {
 526         int cpupid;
 527
 528         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
 529                 copy_huge_page(newpage, page);
 530         else
 531                 copy_highpage(newpage, page);
 532
 533         if (PageError(page))
 534                 SetPageError(newpage);
 535         if (PageReferenced(page))
 536                 SetPageReferenced(newpage);
 537         if (PageUptodate(page))
 538                 SetPageUptodate(newpage);
 539         if (TestClearPageActive(page)) {
 540                 VM_BUG_ON_PAGE(PageUnevictable(page), page);
 541                 SetPageActive(newpage);
 542         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 543                 SetPageUnevictable(newpage);
 544         if (PageChecked(page))
 545                 SetPageChecked(newpage);
 546         if (PageMappedToDisk(page))
 547                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 548
 549         /* Move dirty on pages not done by migrate_page_move_mapping() */
 550         if (PageDirty(page))
 551                 SetPageDirty(newpage);
 552
 553         if (page_is_young(page))
 554                 set_page_young(newpage);
 555         if (page_is_idle(page))
 556                 set_page_idle(newpage);
 557
 558         /*
 559          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
 560          * future migrations of this same page.
 561          */
 562         cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, -1);
 563         page_cpupid_xchg_last(newpage, cpupid);
 564
 565         ksm_migrate_page(newpage, page);
 566         /*
 567          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
 568          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
 569          */
 570         if (PageSwapCache(page))
 571                 ClearPageSwapCache(page);
 572         ClearPagePrivate(page);
 573         set_page_private(page, 0);
 574
 575         /*
 576          * If any waiters have accumulated on the new page then
 577          * wake them up.
 578          */
 579         if (PageWriteback(newpage))
 580                 end_page_writeback(newpage);
 581
 582         copy_page_owner(page, newpage);
 583
 584         mem_cgroup_migrate(page, newpage);
 585 }
 586
 587 /************************************************************
 588  *                    Migration functions
 589  ***********************************************************/
 590
 591 /*
 592  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 593  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 594  *
 595  * Pages are locked upon entry and exit.
 596  */
 597 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 598                 struct page *newpage, struct page *page,
 599                 enum migrate_mode mode)
 600 {
 601         int rc;
 602
 603         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 604
 605         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode, 0);
 606
 607         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 608                 return rc;
 609
 610         migrate_page_copy(newpage, page);
 611         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 612 }
 613 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 614
 615 #ifdef CONFIG_BLOCK
 616 /*
 617  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 618  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 619  * exist.
 620  */
 621 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 622                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 623 {
 624         struct buffer_head *bh, *head;
 625         int rc;
 626
 627         if (!page_has_buffers(page))
 628                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 629
 630         head = page_buffers(page);
 631
 632         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode, 0);
 633
 634         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 635                 return rc;
 636
 637         /*
 638          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 639          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 640          * need to be locked now
 641          */
 642         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 643                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 644
 645         ClearPagePrivate(page);
 646         set_page_private(newpage, page_private(page));
 647         set_page_private(page, 0);
 648         put_page(page);
 649         get_page(newpage);
 650
 651         bh = head;
 652         do {
 653                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 654                 bh = bh->b_this_page;
 655
 656         } while (bh != head);
 657
 658         SetPagePrivate(newpage);
 659
 660         migrate_page_copy(newpage, page);
 661
 662         bh = head;
 663         do {
 664                 unlock_buffer(bh);
 665                 put_bh(bh);
 666                 bh = bh->b_this_page;
 667
 668         } while (bh != head);
 669
 670         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 671 }
 672 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 673 #endif
 674
 675 /*
 676  * Writeback a page to clean the dirty state
 677  */
 678 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 679 {
 680         struct writeback_control wbc = {
 681                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 682                 .nr_to_write = 1,
 683                 .range_start = 0,
 684                 .range_end = LLONG_MAX,
 685                 .for_reclaim = 1
 686         };
 687         int rc;
 688
 689         if (!mapping->a_ops->writepage)
 690                 /* No write method for the address space */
 691                 return -EINVAL;
 692
 693         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 694                 /* Someone else already triggered a write */
 695                 return -EAGAIN;
 696
 697         /*
 698          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 699          * the page on some queue. So the page must be clean for
 700          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 701          * page state is no longer what we checked for earlier.
 702          * At this point we know that the migration attempt cannot
 703          * be successful.
 704          */
 705         remove_migration_ptes(page, page);
 706
 707         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 708
 709         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 710                 /* unlocked. Relock */
 711                 lock_page(page);
 712
 713         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 714 }
 715
 716 /*
 717  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 718  */
 719 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 720         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 721 {
 722         if (PageDirty(page)) {
 723                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 724                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 725                         return -EBUSY;
 726                 return writeout(mapping, page);
 727         }
 728
 729         /*
 730          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 731          * We must have no buffers or drop them.
 732          */
 733         if (page_has_private(page) &&
 734             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 735                 return -EAGAIN;
 736
 737         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 738 }
 739
 740 /*
 741  * Move a page to a newly allocated page
 742  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 743  *
 744  * The new page will have replaced the old page if this function
 745  * is successful.
 746  *
 747  * Return value:
 748  *   < 0 - error code
 749  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
 750  */
 751 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 752                                 enum migrate_mode mode)
 753 {
 754         struct address_space *mapping;
 755         int rc;
 756
 757         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
 758         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
 759
 760         mapping = page_mapping(page);
 761         if (!mapping)
 762                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 763         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 764                 /*
 765                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 766                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 767                  * space which also has its own migratepage callback. This
 768                  * is the most common path for page migration.
 769                  */
 770                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage, page, mode);
 771         else
 772                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 773
 774         /*
 775          * When successful, old pagecache page->mapping must be cleared before
 776          * page is freed; but stats require that PageAnon be left as PageAnon.
 777          */
 778         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 779                 if (!PageAnon(page))
 780                         page->mapping = NULL;
 781         }
 782         return rc;
 783 }
 784
 785 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 786                                 int force, enum migrate_mode mode)
 787 {
 788         int rc = -EAGAIN;
 789         int page_was_mapped = 0;
 790         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 791
 792         if (!trylock_page(page)) {
 793                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 794                         goto out;
 795
 796                 /*
 797                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 798                  * For example, during page readahead pages are added locked
 799                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 800                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 801                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 802                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 803                  * second or third page, the process can end up locking
 804                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 805                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 806                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 807                  * altogether.
 808                  */
 809                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 810                         goto out;
 811
 812                 lock_page(page);
 813         }
 814
 815         if (PageWriteback(page)) {
 816                 /*
 817                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
 818                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 819                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 820                  * the overhead of stalling is too much
 821                  */
 822                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 823                         rc = -EBUSY;
 824                         goto out_unlock;
 825                 }
 826                 if (!force)
 827                         goto out_unlock;
 828                 wait_on_page_writeback(page);
 829         }
 830
 831         /*
 832          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 833          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 834          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 835          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 836          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 837          * just care Anon page here.
 838          *
 839          * Only page_get_anon_vma() understands the subtleties of
 840          * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 841          * But if we cannot get anon_vma, then we won't need it anyway,
 842          * because that implies that the anon page is no longer mapped
 843          * (and cannot be remapped so long as we hold the page lock).
 844          */
 845         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page))
 846                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 847
 848         /*
 849          * Block others from accessing the new page when we get around to
 850          * establishing additional references. We are usually the only one
 851          * holding a reference to newpage at this point. We used to have a BUG
 852          * here if trylock_page(newpage) fails, but would like to allow for
 853          * cases where there might be a race with the previous use of newpage.
 854          * This is much like races on refcount of oldpage: just don't BUG().
 855          */
 856         if (unlikely(!trylock_page(newpage)))
 857                 goto out_unlock;
 858
 859         if (unlikely(isolated_balloon_page(page))) {
 860                 /*
 861                  * A ballooned page does not need any special attention from
 862                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
 863                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
 864                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
 865                  * the page migration right away (proteced by page lock).
 866                  */
 867                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
 868                 goto out_unlock_both;
 869         }
 870
 871         /*
 872          * Corner case handling:
 873          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 874          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 875          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 876          * trigger a BUG.  So handle it here.
 877          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 878          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 879          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 880          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 881          * free the metadata, so the page can be freed.
 882          */
 883         if (!page->mapping) {
 884                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
 885                 if (page_has_private(page)) {
 886                         try_to_free_buffers(page);
 887                         goto out_unlock_both;
 888                 }
 889         } else if (page_mapped(page)) {
 890                 /* Establish migration ptes */
 891                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page) && !PageKsm(page) && !anon_vma,
 892                                 page);
 893                 try_to_unmap(page,
 894                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 895                 page_was_mapped = 1;
 896         }
 897
 898         if (!page_mapped(page))
 899                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
 900
 901         if (page_was_mapped)
 902                 remove_migration_ptes(page,
 903                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? newpage : page);
 904
 905 out_unlock_both:
 906         unlock_page(newpage);
 907 out_unlock:
 908         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 909         if (anon_vma)
 910                 put_anon_vma(anon_vma);
 911         unlock_page(page);
 912 out:
 913         return rc;
 914 }
 915
 916 /*
 917  * gcc 4.7 and 4.8 on arm get an ICEs when inlining unmap_and_move().  Work
 918  * around it.
 919  */
 920 #if (GCC_VERSION >= 40700 && GCC_VERSION < 40900) && defined(CONFIG_ARM)
 921 #define ICE_noinline noinline
 922 #else
 923 #define ICE_noinline
 924 #endif
 925
 926 /*
 927  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 928  * to the newly allocated page in newpage.
 929  */
 930 static ICE_noinline int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
 931                                    free_page_t put_new_page,
 932                                    unsigned long private, struct page *page,
 933                                    int force, enum migrate_mode mode,
 934                                    enum migrate_reason reason)
 935 {
 936         int rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 937         int *result = NULL;
 938         struct page *newpage;
 939
 940         newpage = get_new_page(page, private, &result);
 941         if (!newpage)
 942                 return -ENOMEM;
 943
 944         if (page_count(page) == 1) {
 945                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 946                 goto out;
 947         }
 948
 949         if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
 950                 lock_page(page);
 951                 rc = split_huge_page(page);
 952                 unlock_page(page);
 953                 if (rc)
 954                         goto out;
 955         }
 956
 957         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
 958         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 959                 put_new_page = NULL;
 960                 set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
 961         }
 962
 963 out:
 964         if (rc != -EAGAIN) {
 965                 /*
 966                  * A page that has been migrated has all references
 967                  * removed and will be freed. A page that has not been
 968                  * migrated will have kepts its references and be
 969                  * restored.
 970                  */
 971                 list_del(&page->lru);
 972                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 973                                 page_is_file_cache(page));
 974                 /* Soft-offlined page shouldn't go through lru cache list */
 975                 if (reason == MR_MEMORY_FAILURE) {
 976                         put_page(page);
 977                         if (!test_set_page_hwpoison(page))
 978                                 num_poisoned_pages_inc();
 979                 } else
 980                         putback_lru_page(page);
 981         }
 982
 983         /*
 984          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
 985          * it.  Otherwise, putback_lru_page() will drop the reference grabbed
 986          * during isolation.
 987          */
 988         if (put_new_page)
 989                 put_new_page(newpage, private);
 990         else if (unlikely(__is_movable_balloon_page(newpage))) {
 991                 /* drop our reference, page already in the balloon */
 992                 put_page(newpage);
 993         } else
 994                 putback_lru_page(newpage);
 995
 996         if (result) {
 997                 if (rc)
 998                         *result = rc;
 999                 else
1000                         *result = page_to_nid(newpage);
1001         }
1002         return rc;
1003 }
1004
1005 /*
1006  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1007  *
1008  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1009  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1010  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1011  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1012  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1013  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1014  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1015  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1016  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1017  * hugepage migration fails without data corruption.
1018  *
1019  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1020  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1021  * will wait in the page fault for migration to complete.
1022  */
1023 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1024                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1025                                 struct page *hpage, int force,
1026                                 enum migrate_mode mode, int reason)
1027 {
1028         int rc = -EAGAIN;
1029         int *result = NULL;
1030         int page_was_mapped = 0;
1031         struct page *new_hpage;
1032         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1033
1034         /*
1035          * Movability of hugepages depends on architectures and hugepage size.
1036          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1037          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1038          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1039          * kicking migration.
1040          */
1041         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1042                 putback_active_hugepage(hpage);
1043                 return -ENOSYS;
1044         }
1045
1046         new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
1047         if (!new_hpage)
1048                 return -ENOMEM;
1049
1050         if (!trylock_page(hpage)) {
1051                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
1052                         goto out;
1053                 lock_page(hpage);
1054         }
1055
1056         if (PageAnon(hpage))
1057                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1058
1059         if (unlikely(!trylock_page(new_hpage)))
1060                 goto put_anon;
1061
1062         if (page_mapped(hpage)) {
1063                 try_to_unmap(hpage,
1064                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
1065                 page_was_mapped = 1;
1066         }
1067
1068         if (!page_mapped(hpage))
1069                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, mode);
1070
1071         if (page_was_mapped)
1072                 remove_migration_ptes(hpage,
1073                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? new_hpage : hpage);
1074
1075         unlock_page(new_hpage);
1076
1077 put_anon:
1078         if (anon_vma)
1079                 put_anon_vma(anon_vma);
1080
1081         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1082                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
1083                 put_new_page = NULL;
1084                 set_page_owner_migrate_reason(new_hpage, reason);
1085         }
1086
1087         unlock_page(hpage);
1088 out:
1089         if (rc != -EAGAIN)
1090                 putback_active_hugepage(hpage);
1091
1092         /*
1093          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1094          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1095          * isolation.
1096          */
1097         if (put_new_page)
1098                 put_new_page(new_hpage, private);
1099         else
1100                 putback_active_hugepage(new_hpage);
1101
1102         if (result) {
1103                 if (rc)
1104                         *result = rc;
1105                 else
1106                         *result = page_to_nid(new_hpage);
1107         }
1108         return rc;
1109 }
1110
1111 /*
1112  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1113  *                 supplied as the target for the page migration
1114  *
1115  * @from:               The list of pages to be migrated.
1116  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1117  *                      as the target of the page migration.
1118  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1119  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1120  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1121  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1122  *                      page migration, if any.
1123  * @reason:             The reason for page migration.
1124  *
1125  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1126  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1127  * The caller should call putback_movable_pages() to return pages to the LRU
1128  * or free list only if ret != 0.
1129  *
1130  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1131  */
1132 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1133                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1134                 enum migrate_mode mode, int reason)
1135 {
1136         int retry = 1;
1137         int nr_failed = 0;
1138         int nr_succeeded = 0;
1139         int pass = 0;
1140         struct page *page;
1141         struct page *page2;
1142         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1143         int rc;
1144
1145         if (!swapwrite)
1146                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1147
1148         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1149                 retry = 0;
1150
1151                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1152                         cond_resched();
1153
1154                         if (PageHuge(page))
1155                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1156                                                 put_new_page, private, page,
1157                                                 pass > 2, mode, reason);
1158                         else
1159                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1160                                                 private, page, pass > 2, mode,
1161                                                 reason);
1162
1163                         switch(rc) {
1164                         case -ENOMEM:
1165                                 goto out;
1166                         case -EAGAIN:
1167                                 retry++;
1168                                 break;
1169                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1170                                 nr_succeeded++;
1171                                 break;
1172                         default:
1173                                 /*
1174                                  * Permanent failure (-EBUSY, -ENOSYS, etc.):
1175                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1176                                  * removed from migration page list and not
1177                                  * retried in the next outer loop.
1178                                  */
1179                                 nr_failed++;
1180                                 break;
1181                         }
1182                 }
1183         }
1184         nr_failed += retry;
1185         rc = nr_failed;
1186 out:
1187         if (nr_succeeded)
1188                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1189         if (nr_failed)
1190                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1191         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1192
1193         if (!swapwrite)
1194                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1195
1196         return rc;
1197 }
1198
1199 #ifdef CONFIG_NUMA
1200 /*
1201  * Move a list of individual pages
1202  */
1203 struct page_to_node {
1204         unsigned long addr;
1205         struct page *page;
1206         int node;
1207         int status;
1208 };
1209
1210 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1211                 int **result)
1212 {
1213         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1214
1215         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1216                 pm++;
1217
1218         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1219                 return NULL;
1220
1221         *result = &pm->status;
1222
1223         if (PageHuge(p))
1224                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(p)),
1225                                         pm->node);
1226         else
1227                 return __alloc_pages_node(pm->node,
1228                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE, 0);
1229 }
1230
1231 /*
1232  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1233  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1234  * and the node number must contain a valid target node.
1235  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1236  */
1237 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1238                                       struct page_to_node *pm,
1239                                       int migrate_all)
1240 {
1241         int err;
1242         struct page_to_node *pp;
1243         LIST_HEAD(pagelist);
1244
1245         down_read(&mm->mmap_sem);
1246
1247         /*
1248          * Build a list of pages to migrate
1249          */
1250         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1251                 struct vm_area_struct *vma;
1252                 struct page *page;
1253
1254                 err = -EFAULT;
1255                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1256                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1257                         goto set_status;
1258
1259                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1260                 page = follow_page(vma, pp->addr,
1261                                 FOLL_GET | FOLL_SPLIT | FOLL_DUMP);
1262
1263                 err = PTR_ERR(page);
1264                 if (IS_ERR(page))
1265                         goto set_status;
1266
1267                 err = -ENOENT;
1268                 if (!page)
1269                         goto set_status;
1270
1271                 pp->page = page;
1272                 err = page_to_nid(page);
1273
1274                 if (err == pp->node)
1275                         /*
1276                          * Node already in the right place
1277                          */
1278                         goto put_and_set;
1279
1280                 err = -EACCES;
1281                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1282                                 !migrate_all)
1283                         goto put_and_set;
1284
1285                 if (PageHuge(page)) {
1286                         if (PageHead(page))
1287                                 isolate_huge_page(page, &pagelist);
1288                         goto put_and_set;
1289                 }
1290
1291                 err = isolate_lru_page(page);
1292                 if (!err) {
1293                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1294                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1295                                             page_is_file_cache(page));
1296                 }
1297 put_and_set:
1298                 /*
1299                  * Either remove the duplicate refcount from
1300                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1301                  * not isolated.
1302                  */
1303                 put_page(page);
1304 set_status:
1305                 pp->status = err;
1306         }
1307
1308         err = 0;
1309         if (!list_empty(&pagelist)) {
1310                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node, NULL,
1311                                 (unsigned long)pm, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1312                 if (err)
1313                         putback_movable_pages(&pagelist);
1314         }
1315
1316         up_read(&mm->mmap_sem);
1317         return err;
1318 }
1319
1320 /*
1321  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1322  * the corresponding array of status.
1323  */
1324 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1325                          unsigned long nr_pages,
1326                          const void __user * __user *pages,
1327                          const int __user *nodes,
1328                          int __user *status, int flags)
1329 {
1330         struct page_to_node *pm;
1331         unsigned long chunk_nr_pages;
1332         unsigned long chunk_start;
1333         int err;
1334
1335         err = -ENOMEM;
1336         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1337         if (!pm)
1338                 goto out;
1339
1340         migrate_prep();
1341
1342         /*
1343          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1344          * but keep the last one as a marker
1345          */
1346         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1347
1348         for (chunk_start = 0;
1349              chunk_start < nr_pages;
1350              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1351                 int j;
1352
1353                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1354                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1355
1356                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1357                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1358                         const void __user *p;
1359                         int node;
1360
1361                         err = -EFAULT;
1362                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1363                                 goto out_pm;
1364                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1365
1366                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1367                                 goto out_pm;
1368
1369                         err = -ENODEV;
1370                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1371                                 goto out_pm;
1372
1373                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1374                                 goto out_pm;
1375
1376                         err = -EACCES;
1377                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1378                                 goto out_pm;
1379
1380                         pm[j].node = node;
1381                 }
1382
1383                 /* End marker for this chunk */
1384                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1385
1386                 /* Migrate this chunk */
1387                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1388                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1389                 if (err < 0)
1390                         goto out_pm;
1391
1392                 /* Return status information */
1393                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1394                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1395                                 err = -EFAULT;
1396                                 goto out_pm;
1397                         }
1398         }
1399         err = 0;
1400
1401 out_pm:
1402         free_page((unsigned long)pm);
1403 out:
1404         return err;
1405 }
1406
1407 /*
1408  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1409  */
1410 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1411                                 const void __user **pages, int *status)
1412 {
1413         unsigned long i;
1414
1415         down_read(&mm->mmap_sem);
1416
1417         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1418                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1419                 struct vm_area_struct *vma;
1420                 struct page *page;
1421                 int err = -EFAULT;
1422
1423                 vma = find_vma(mm, addr);
1424                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1425                         goto set_status;
1426
1427                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1428                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_DUMP);
1429
1430                 err = PTR_ERR(page);
1431                 if (IS_ERR(page))
1432                         goto set_status;
1433
1434                 err = page ? page_to_nid(page) : -ENOENT;
1435 set_status:
1436                 *status = err;
1437
1438                 pages++;
1439                 status++;
1440         }
1441
1442         up_read(&mm->mmap_sem);
1443 }
1444
1445 /*
1446  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1447  * a user array of status.
1448  */
1449 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1450                          const void __user * __user *pages,
1451                          int __user *status)
1452 {
1453 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1454         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1455         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1456
1457         while (nr_pages) {
1458                 unsigned long chunk_nr;
1459
1460                 chunk_nr = nr_pages;
1461                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1462                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1463
1464                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1465                         break;
1466
1467                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1468
1469                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1470                         break;
1471
1472                 pages += chunk_nr;
1473                 status += chunk_nr;
1474                 nr_pages -= chunk_nr;
1475         }
1476         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1477 }
1478
1479 /*
1480  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1481  * process.
1482  */
1483 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1484                 const void __user * __user *, pages,
1485                 const int __user *, nodes,
1486                 int __user *, status, int, flags)
1487 {
1488         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1489         struct task_struct *task;
1490         struct mm_struct *mm;
1491         int err;
1492         nodemask_t task_nodes;
1493
1494         /* Check flags */
1495         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1496                 return -EINVAL;
1497
1498         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1499                 return -EPERM;
1500
1501         /* Find the mm_struct */
1502         rcu_read_lock();
1503         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1504         if (!task) {
1505                 rcu_read_unlock();
1506                 return -ESRCH;
1507         }
1508         get_task_struct(task);
1509
1510         /*
1511          * Check if this process has the right to modify the specified
1512          * process. The right exists if the process has administrative
1513          * capabilities, superuser privileges or the same
1514          * userid as the target process.
1515          */
1516         tcred = __task_cred(task);
1517         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1518             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1519             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1520                 rcu_read_unlock();
1521                 err = -EPERM;
1522                 goto out;
1523         }
1524         rcu_read_unlock();
1525
1526         err = security_task_movememory(task);
1527         if (err)
1528                 goto out;
1529
1530         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1531         mm = get_task_mm(task);
1532         put_task_struct(task);
1533
1534         if (!mm)
1535                 return -EINVAL;
1536
1537         if (nodes)
1538                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1539                                     nodes, status, flags);
1540         else
1541                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1542
1543         mmput(mm);
1544         return err;
1545
1546 out:
1547         put_task_struct(task);
1548         return err;
1549 }
1550
1551 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1552 /*
1553  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1554  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1555  */
1556 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1557                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1558 {
1559         int z;
1560         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1561                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1562
1563                 if (!populated_zone(zone))
1564                         continue;
1565
1566                 if (!zone_reclaimable(zone))
1567                         continue;
1568
1569                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1570                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1571                                        high_wmark_pages(zone) +
1572                                        nr_migrate_pages,
1573                                        0, 0))
1574                         continue;
1575                 return true;
1576         }
1577         return false;
1578 }
1579
1580 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1581                                            unsigned long data,
1582                                            int **result)
1583 {
1584         int nid = (int) data;
1585         struct page *newpage;
1586
1587         newpage = __alloc_pages_node(nid,
1588                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
1589                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
1590                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
1591                                          ~__GFP_RECLAIM, 0);
1592
1593         return newpage;
1594 }
1595
1596 /*
1597  * page migration rate limiting control.
1598  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1599  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1600  */
1601 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1602 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1603
1604 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1605 static bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat,
1606                                         unsigned long nr_pages)
1607 {
1608         /*
1609          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1610          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1611          * all the time is being spent migrating!
1612          */
1613         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1614                 spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1615                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1616                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1617                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1618                 spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1619         }
1620         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages) {
1621                 trace_mm_numa_migrate_ratelimit(current, pgdat->node_id,
1622                                                                 nr_pages);
1623                 return true;
1624         }
1625
1626         /*
1627          * This is an unlocked non-atomic update so errors are possible.
1628          * The consequences are failing to migrate when we potentiall should
1629          * have which is not severe enough to warrant locking. If it is ever
1630          * a problem, it can be converted to a per-cpu counter.
1631          */
1632         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1633         return false;
1634 }
1635
1636 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1637 {
1638         int page_lru;
1639
1640         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
1641
1642         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1643         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1644                 return 0;
1645
1646         if (isolate_lru_page(page))
1647                 return 0;
1648
1649         /*
1650          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1651          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1652          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1653          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1654          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1655          */
1656         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1657                 putback_lru_page(page);
1658                 return 0;
1659         }
1660
1661         page_lru = page_is_file_cache(page);
1662         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1663                                 hpage_nr_pages(page));
1664
1665         /*
1666          * Isolating the page has taken another reference, so the
1667          * caller's reference can be safely dropped without the page
1668          * disappearing underneath us during migration.
1669          */
1670         put_page(page);
1671         return 1;
1672 }
1673
1674 bool pmd_trans_migrating(pmd_t pmd)
1675 {
1676         struct page *page = pmd_page(pmd);
1677         return PageLocked(page);
1678 }
1679
1680 /*
1681  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1682  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1683  * the page that will be dropped by this function before returning.
1684  */
1685 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1686                            int node)
1687 {
1688         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1689         int isolated;
1690         int nr_remaining;
1691         LIST_HEAD(migratepages);
1692
1693         /*
1694          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
1695          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
1696          */
1697         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_cache(page) &&
1698             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
1699                 goto out;
1700
1701         /*
1702          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1703          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1704          * all the time is being spent migrating!
1705          */
1706         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1707                 goto out;
1708
1709         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1710         if (!isolated)
1711                 goto out;
1712
1713         list_add(&page->lru, &migratepages);
1714         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
1715                                      NULL, node, MIGRATE_ASYNC,
1716                                      MR_NUMA_MISPLACED);
1717         if (nr_remaining) {
1718                 if (!list_empty(&migratepages)) {
1719                         list_del(&page->lru);
1720                         dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1721                                         page_is_file_cache(page));
1722                         putback_lru_page(page);
1723                 }
1724                 isolated = 0;
1725         } else
1726                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1727         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1728         return isolated;
1729
1730 out:
1731         put_page(page);
1732         return 0;
1733 }
1734 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1735
1736 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1737 /*
1738  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1739  * before returning.
1740  */
1741 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1742                                 struct vm_area_struct *vma,
1743                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1744                                 unsigned long address,
1745                                 struct page *page, int node)
1746 {
1747         spinlock_t *ptl;
1748         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1749         int isolated = 0;
1750         struct page *new_page = NULL;
1751         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1752         unsigned long mmun_start = address & HPAGE_PMD_MASK;
1753         unsigned long mmun_end = mmun_start + HPAGE_PMD_SIZE;
1754         pmd_t orig_entry;
1755
1756         /*
1757          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1758          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1759          * all the time is being spent migrating!
1760          */
1761         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1762                 goto out_dropref;
1763
1764         new_page = alloc_pages_node(node,
1765                 (GFP_TRANSHUGE | __GFP_THISNODE) & ~__GFP_RECLAIM,
1766                 HPAGE_PMD_ORDER);
1767         if (!new_page)
1768                 goto out_fail;
1769         prep_transhuge_page(new_page);
1770
1771         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1772         if (!isolated) {
1773                 put_page(new_page);
1774                 goto out_fail;
1775         }
1776
1777         if (mm_tlb_flush_pending(mm))
1778                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1779
1780         /* Prepare a page as a migration target */
1781         __SetPageLocked(new_page);
1782         SetPageSwapBacked(new_page);
1783
1784         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1785         new_page->mapping = page->mapping;
1786         new_page->index = page->index;
1787         migrate_page_copy(new_page, page);
1788         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1789
1790         /* Recheck the target PMD */
1791         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1792         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1793         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry) || page_count(page) != 2)) {
1794 fail_putback:
1795                 spin_unlock(ptl);
1796                 mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1797
1798                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1799                 if (TestClearPageActive(new_page))
1800                         SetPageActive(page);
1801                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1802                         SetPageUnevictable(page);
1803
1804                 unlock_page(new_page);
1805                 put_page(new_page);             /* Free it */
1806
1807                 /* Retake the callers reference and putback on LRU */
1808                 get_page(page);
1809                 putback_lru_page(page);
1810                 mod_zone_page_state(page_zone(page),
1811                          NR_ISOLATED_ANON + page_lru, -HPAGE_PMD_NR);
1812
1813                 goto out_unlock;
1814         }
1815
1816         orig_entry = *pmd;
1817         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1818         entry = pmd_mkhuge(entry);
1819         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1820
1821         /*
1822          * Clear the old entry under pagetable lock and establish the new PTE.
1823          * Any parallel GUP will either observe the old page blocking on the
1824          * page lock, block on the page table lock or observe the new page.
1825          * The SetPageUptodate on the new page and page_add_new_anon_rmap
1826          * guarantee the copy is visible before the pagetable update.
1827          */
1828         flush_cache_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1829         page_add_anon_rmap(new_page, vma, mmun_start, true);
1830         pmdp_huge_clear_flush_notify(vma, mmun_start, pmd);
1831         set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1832         flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1833         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1834
1835         if (page_count(page) != 2) {
1836                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, orig_entry);
1837                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1838                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, mmun_start, mmun_end);
1839                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1840                 page_remove_rmap(new_page, true);
1841                 goto fail_putback;
1842         }
1843
1844         mlock_migrate_page(new_page, page);
1845         page_remove_rmap(page, true);
1846         set_page_owner_migrate_reason(new_page, MR_NUMA_MISPLACED);
1847
1848         spin_unlock(ptl);
1849         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1850
1851         /* Take an "isolate" reference and put new page on the LRU. */
1852         get_page(new_page);
1853         putback_lru_page(new_page);
1854
1855         unlock_page(new_page);
1856         unlock_page(page);
1857         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1858         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1859
1860         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1861         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1862
1863         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1864                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1865                         -HPAGE_PMD_NR);
1866         return isolated;
1867
1868 out_fail:
1869         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1870 out_dropref:
1871         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1872         if (pmd_same(*pmd, entry)) {
1873                 entry = pmd_modify(entry, vma->vm_page_prot);
1874                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1875                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1876         }
1877         spin_unlock(ptl);
1878
1879 out_unlock:
1880         unlock_page(page);
1881         put_page(page);
1882         return 0;
1883 }
1884 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1885
1886 #endif /* CONFIG_NUMA */