mm/migrate.c

   1 /*
   2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migration.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
   5  *
   6  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
   7  * project. The main authors of the migration code are:
   8  *
   9  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
  10  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
  11  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
  12  * Christoph Lameter
  13  */
  14
  15 #include <linux/migrate.h>
  16 #include <linux/export.h>
  17 #include <linux/swap.h>
  18 #include <linux/swapops.h>
  19 #include <linux/pagemap.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/mm_inline.h>
  22 #include <linux/nsproxy.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/ksm.h>
  25 #include <linux/rmap.h>
  26 #include <linux/topology.h>
  27 #include <linux/cpu.h>
  28 #include <linux/cpuset.h>
  29 #include <linux/writeback.h>
  30 #include <linux/mempolicy.h>
  31 #include <linux/vmalloc.h>
  32 #include <linux/security.h>
  33 #include <linux/memcontrol.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/gfp.h>
  37
  38 #include <asm/tlbflush.h>
  39
  40 #include "internal.h"
  41
  42 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
  43
  44 /*
  45  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  46  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  47  * undesirable, use migrate_prep_local()
  48  */
  49 int migrate_prep(void)
  50 {
  51         /*
  52          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  53          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  54          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  55          * pages that may be busy.
  56          */
  57         lru_add_drain_all();
  58
  59         return 0;
  60 }
  61
  62 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  63 int migrate_prep_local(void)
  64 {
  65         lru_add_drain();
  66
  67         return 0;
  68 }
  69
  70 /*
  71  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
  72  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
  73  */
  74 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
  75 {
  76         struct page *page;
  77         struct page *page2;
  78
  79         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  80                 list_del(&page->lru);
  81                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  82                                 page_is_file_cache(page));
  83                 putback_lru_page(page);
  84         }
  85 }
  86
  87 /*
  88  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
  89  */
  90 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
  91                                  unsigned long addr, void *old)
  92 {
  93         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  94         swp_entry_t entry;
  95         pgd_t *pgd;
  96         pud_t *pud;
  97         pmd_t *pmd;
  98         pte_t *ptep, pte;
  99         spinlock_t *ptl;
 100
 101         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 102                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 103                 if (!ptep)
 104                         goto out;
 105                 ptl = &mm->page_table_lock;
 106         } else {
 107                 pgd = pgd_offset(mm, addr);
 108                 if (!pgd_present(*pgd))
 109                         goto out;
 110
 111                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 112                 if (!pud_present(*pud))
 113                         goto out;
 114
 115                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 116                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
 117                         goto out;
 118                 if (!pmd_present(*pmd))
 119                         goto out;
 120
 121                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 122
 123                 /*
 124                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 125                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 126                  */
 127
 128                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 129         }
 130
 131         spin_lock(ptl);
 132         pte = *ptep;
 133         if (!is_swap_pte(pte))
 134                 goto unlock;
 135
 136         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 137
 138         if (!is_migration_entry(entry) ||
 139             migration_entry_to_page(entry) != old)
 140                 goto unlock;
 141
 142         get_page(new);
 143         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 144         if (is_write_migration_entry(entry))
 145                 pte = pte_mkwrite(pte);
 146 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 147         if (PageHuge(new))
 148                 pte = pte_mkhuge(pte);
 149 #endif
 150         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 151         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 152
 153         if (PageHuge(new)) {
 154                 if (PageAnon(new))
 155                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 156                 else
 157                         page_dup_rmap(new);
 158         } else if (PageAnon(new))
 159                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 160         else
 161                 page_add_file_rmap(new);
 162
 163         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 164         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 165 unlock:
 166         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 167 out:
 168         return SWAP_AGAIN;
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Get rid of all migration entries and replace them by
 173  * references to the indicated page.
 174  */
 175 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 176 {
 177         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 178 }
 179
 180 /*
 181  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 182  * get to the page and wait until migration is finished.
 183  * When we return from this function the fault will be retried.
 184  *
 185  * This function is called from do_swap_page().
 186  */
 187 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 188                                 unsigned long address)
 189 {
 190         pte_t *ptep, pte;
 191         spinlock_t *ptl;
 192         swp_entry_t entry;
 193         struct page *page;
 194
 195         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 196         pte = *ptep;
 197         if (!is_swap_pte(pte))
 198                 goto out;
 199
 200         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 201         if (!is_migration_entry(entry))
 202                 goto out;
 203
 204         page = migration_entry_to_page(entry);
 205
 206         /*
 207          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 208          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 209          * against a page without get_page().
 210          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 211          * will occur again.
 212          */
 213         if (!get_page_unless_zero(page))
 214                 goto out;
 215         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 216         wait_on_page_locked(page);
 217         put_page(page);
 218         return;
 219 out:
 220         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Replace the page in the mapping.
 225  *
 226  * The number of remaining references must be:
 227  * 1 for anonymous pages without a mapping
 228  * 2 for pages with a mapping
 229  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 230  */
 231 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 232                 struct page *newpage, struct page *page)
 233 {
 234         int expected_count;
 235         void **pslot;
 236
 237         if (!mapping) {
 238                 /* Anonymous page without mapping */
 239                 if (page_count(page) != 1)
 240                         return -EAGAIN;
 241                 return 0;
 242         }
 243
 244         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 245
 246         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 247                                         page_index(page));
 248
 249         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 250         if (page_count(page) != expected_count ||
 251                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 252                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 253                 return -EAGAIN;
 254         }
 255
 256         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 257                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 258                 return -EAGAIN;
 259         }
 260
 261         /*
 262          * Now we know that no one else is looking at the page.
 263          */
 264         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 265         if (PageSwapCache(page)) {
 266                 SetPageSwapCache(newpage);
 267                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 268         }
 269
 270         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 271
 272         /*
 273          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 274          * to one less reference.
 275          * We know this isn't the last reference.
 276          */
 277         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 278
 279         /*
 280          * If moved to a different zone then also account
 281          * the page for that zone. Other VM counters will be
 282          * taken care of when we establish references to the
 283          * new page and drop references to the old page.
 284          *
 285          * Note that anonymous pages are accounted for
 286          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 287          * are mapped to swap space.
 288          */
 289         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 290         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 291         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 292                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 293                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 294         }
 295         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 296
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 /*
 301  * The expected number of remaining references is the same as that
 302  * of migrate_page_move_mapping().
 303  */
 304 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 305                                    struct page *newpage, struct page *page)
 306 {
 307         int expected_count;
 308         void **pslot;
 309
 310         if (!mapping) {
 311                 if (page_count(page) != 1)
 312                         return -EAGAIN;
 313                 return 0;
 314         }
 315
 316         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 317
 318         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 319                                         page_index(page));
 320
 321         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 322         if (page_count(page) != expected_count ||
 323                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 324                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 325                 return -EAGAIN;
 326         }
 327
 328         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 329                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 330                 return -EAGAIN;
 331         }
 332
 333         get_page(newpage);
 334
 335         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 336
 337         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 338
 339         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 340         return 0;
 341 }
 342
 343 /*
 344  * Copy the page to its new location
 345  */
 346 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 347 {
 348         if (PageHuge(page))
 349                 copy_huge_page(newpage, page);
 350         else
 351                 copy_highpage(newpage, page);
 352
 353         if (PageError(page))
 354                 SetPageError(newpage);
 355         if (PageReferenced(page))
 356                 SetPageReferenced(newpage);
 357         if (PageUptodate(page))
 358                 SetPageUptodate(newpage);
 359         if (TestClearPageActive(page)) {
 360                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 361                 SetPageActive(newpage);
 362         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 363                 SetPageUnevictable(newpage);
 364         if (PageChecked(page))
 365                 SetPageChecked(newpage);
 366         if (PageMappedToDisk(page))
 367                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 368
 369         if (PageDirty(page)) {
 370                 clear_page_dirty_for_io(page);
 371                 /*
 372                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 373                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 374                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 375                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 376                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 377                  */
 378                 __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 379         }
 380
 381         mlock_migrate_page(newpage, page);
 382         ksm_migrate_page(newpage, page);
 383
 384         ClearPageSwapCache(page);
 385         ClearPagePrivate(page);
 386         set_page_private(page, 0);
 387         page->mapping = NULL;
 388
 389         /*
 390          * If any waiters have accumulated on the new page then
 391          * wake them up.
 392          */
 393         if (PageWriteback(newpage))
 394                 end_page_writeback(newpage);
 395 }
 396
 397 /************************************************************
 398  *                    Migration functions
 399  ***********************************************************/
 400
 401 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 402 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 403                         struct page *newpage, struct page *page)
 404 {
 405         return -EIO;
 406 }
 407 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 408
 409 /*
 410  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 411  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 412  *
 413  * Pages are locked upon entry and exit.
 414  */
 415 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 416                 struct page *newpage, struct page *page)
 417 {
 418         int rc;
 419
 420         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 421
 422         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 423
 424         if (rc)
 425                 return rc;
 426
 427         migrate_page_copy(newpage, page);
 428         return 0;
 429 }
 430 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 431
 432 #ifdef CONFIG_BLOCK
 433 /*
 434  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 435  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 436  * exist.
 437  */
 438 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 439                 struct page *newpage, struct page *page)
 440 {
 441         struct buffer_head *bh, *head;
 442         int rc;
 443
 444         if (!page_has_buffers(page))
 445                 return migrate_page(mapping, newpage, page);
 446
 447         head = page_buffers(page);
 448
 449         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 450
 451         if (rc)
 452                 return rc;
 453
 454         bh = head;
 455         do {
 456                 get_bh(bh);
 457                 lock_buffer(bh);
 458                 bh = bh->b_this_page;
 459
 460         } while (bh != head);
 461
 462         ClearPagePrivate(page);
 463         set_page_private(newpage, page_private(page));
 464         set_page_private(page, 0);
 465         put_page(page);
 466         get_page(newpage);
 467
 468         bh = head;
 469         do {
 470                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 471                 bh = bh->b_this_page;
 472
 473         } while (bh != head);
 474
 475         SetPagePrivate(newpage);
 476
 477         migrate_page_copy(newpage, page);
 478
 479         bh = head;
 480         do {
 481                 unlock_buffer(bh);
 482                 put_bh(bh);
 483                 bh = bh->b_this_page;
 484
 485         } while (bh != head);
 486
 487         return 0;
 488 }
 489 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 490 #endif
 491
 492 /*
 493  * Writeback a page to clean the dirty state
 494  */
 495 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 496 {
 497         struct writeback_control wbc = {
 498                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 499                 .nr_to_write = 1,
 500                 .range_start = 0,
 501                 .range_end = LLONG_MAX,
 502                 .for_reclaim = 1
 503         };
 504         int rc;
 505
 506         if (!mapping->a_ops->writepage)
 507                 /* No write method for the address space */
 508                 return -EINVAL;
 509
 510         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 511                 /* Someone else already triggered a write */
 512                 return -EAGAIN;
 513
 514         /*
 515          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 516          * the page on some queue. So the page must be clean for
 517          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 518          * page state is no longer what we checked for earlier.
 519          * At this point we know that the migration attempt cannot
 520          * be successful.
 521          */
 522         remove_migration_ptes(page, page);
 523
 524         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 525
 526         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 527                 /* unlocked. Relock */
 528                 lock_page(page);
 529
 530         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 531 }
 532
 533 /*
 534  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 535  */
 536 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 537         struct page *newpage, struct page *page)
 538 {
 539         if (PageDirty(page))
 540                 return writeout(mapping, page);
 541
 542         /*
 543          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 544          * We must have no buffers or drop them.
 545          */
 546         if (page_has_private(page) &&
 547             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 548                 return -EAGAIN;
 549
 550         return migrate_page(mapping, newpage, page);
 551 }
 552
 553 /*
 554  * Move a page to a newly allocated page
 555  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 556  *
 557  * The new page will have replaced the old page if this function
 558  * is successful.
 559  *
 560  * Return value:
 561  *   < 0 - error code
 562  *  == 0 - success
 563  */
 564 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 565                                         int remap_swapcache, bool sync)
 566 {
 567         struct address_space *mapping;
 568         int rc;
 569
 570         /*
 571          * Block others from accessing the page when we get around to
 572          * establishing additional references. We are the only one
 573          * holding a reference to the new page at this point.
 574          */
 575         if (!trylock_page(newpage))
 576                 BUG();
 577
 578         /* Prepare mapping for the new page.*/
 579         newpage->index = page->index;
 580         newpage->mapping = page->mapping;
 581         if (PageSwapBacked(page))
 582                 SetPageSwapBacked(newpage);
 583
 584         mapping = page_mapping(page);
 585         if (!mapping)
 586                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page);
 587         else {
 588                 /*
 589                  * Do not writeback pages if !sync and migratepage is
 590                  * not pointing to migrate_page() which is nonblocking
 591                  * (swapcache/tmpfs uses migratepage = migrate_page).
 592                  */
 593                 if (PageDirty(page) && !sync &&
 594                     mapping->a_ops->migratepage != migrate_page)
 595                         rc = -EBUSY;
 596                 else if (mapping->a_ops->migratepage)
 597                         /*
 598                          * Most pages have a mapping and most filesystems
 599                          * should provide a migration function. Anonymous
 600                          * pages are part of swap space which also has its
 601                          * own migration function. This is the most common
 602                          * path for page migration.
 603                          */
 604                         rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 605                                                         newpage, page);
 606                 else
 607                         rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page);
 608         }
 609
 610         if (rc) {
 611                 newpage->mapping = NULL;
 612         } else {
 613                 if (remap_swapcache)
 614                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 615         }
 616
 617         unlock_page(newpage);
 618
 619         return rc;
 620 }
 621
 622 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 623                                 int force, bool offlining, bool sync)
 624 {
 625         int rc = -EAGAIN;
 626         int remap_swapcache = 1;
 627         int charge = 0;
 628         struct mem_cgroup *mem;
 629         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 630
 631         if (!trylock_page(page)) {
 632                 if (!force || !sync)
 633                         goto out;
 634
 635                 /*
 636                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 637                  * For example, during page readahead pages are added locked
 638                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 639                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 640                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 641                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 642                  * second or third page, the process can end up locking
 643                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 644                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 645                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 646                  * altogether.
 647                  */
 648                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 649                         goto out;
 650
 651                 lock_page(page);
 652         }
 653
 654         /*
 655          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 656          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 657          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 658          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 659          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 660          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 661          * serializes that).
 662          */
 663         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 664                 rc = -EBUSY;
 665                 goto unlock;
 666         }
 667
 668         /* charge against new page */
 669         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem, GFP_KERNEL);
 670         if (charge == -ENOMEM) {
 671                 rc = -ENOMEM;
 672                 goto unlock;
 673         }
 674         BUG_ON(charge);
 675
 676         if (PageWriteback(page)) {
 677                 /*
 678                  * For !sync, there is no point retrying as the retry loop
 679                  * is expected to be too short for PageWriteback to be cleared
 680                  */
 681                 if (!sync) {
 682                         rc = -EBUSY;
 683                         goto uncharge;
 684                 }
 685                 if (!force)
 686                         goto uncharge;
 687                 wait_on_page_writeback(page);
 688         }
 689         /*
 690          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 691          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 692          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 693          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 694          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 695          * just care Anon page here.
 696          */
 697         if (PageAnon(page)) {
 698                 /*
 699                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
 700                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 701                  */
 702                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 703                 if (anon_vma) {
 704                         /*
 705                          * Anon page
 706                          */
 707                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 708                         /*
 709                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 710                          * swapcache page is safe to use because we don't
 711                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 712                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 713                          * data have been freed, then the anon_vma could
 714                          * already be invalid.
 715                          *
 716                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 717                          * migrated but are not remapped when migration
 718                          * completes
 719                          */
 720                         remap_swapcache = 0;
 721                 } else {
 722                         goto uncharge;
 723                 }
 724         }
 725
 726         /*
 727          * Corner case handling:
 728          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 729          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 730          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 731          * trigger a BUG.  So handle it here.
 732          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 733          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 734          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 735          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 736          * free the metadata, so the page can be freed.
 737          */
 738         if (!page->mapping) {
 739                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
 740                 if (page_has_private(page)) {
 741                         try_to_free_buffers(page);
 742                         goto uncharge;
 743                 }
 744                 goto skip_unmap;
 745         }
 746
 747         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 748         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 749
 750 skip_unmap:
 751         if (!page_mapped(page))
 752                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, sync);
 753
 754         if (rc && remap_swapcache)
 755                 remove_migration_ptes(page, page);
 756
 757         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 758         if (anon_vma)
 759                 put_anon_vma(anon_vma);
 760
 761 uncharge:
 762         if (!charge)
 763                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage, rc == 0);
 764 unlock:
 765         unlock_page(page);
 766 out:
 767         return rc;
 768 }
 769
 770 /*
 771  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 772  * to the newly allocated page in newpage.
 773  */
 774 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 775                         struct page *page, int force, bool offlining, bool sync)
 776 {
 777         int rc = 0;
 778         int *result = NULL;
 779         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 780
 781         if (!newpage)
 782                 return -ENOMEM;
 783
 784         if (page_count(page) == 1) {
 785                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 786                 goto out;
 787         }
 788
 789         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 790                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 791                         goto out;
 792
 793         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, offlining, sync);
 794 out:
 795         if (rc != -EAGAIN) {
 796                 /*
 797                  * A page that has been migrated has all references
 798                  * removed and will be freed. A page that has not been
 799                  * migrated will have kepts its references and be
 800                  * restored.
 801                  */
 802                 list_del(&page->lru);
 803                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 804                                 page_is_file_cache(page));
 805                 putback_lru_page(page);
 806         }
 807         /*
 808          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 809          * then this will free the page.
 810          */
 811         putback_lru_page(newpage);
 812         if (result) {
 813                 if (rc)
 814                         *result = rc;
 815                 else
 816                         *result = page_to_nid(newpage);
 817         }
 818         return rc;
 819 }
 820
 821 /*
 822  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 823  *
 824  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 825  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 826  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 827  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 828  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 829  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 830  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 831  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 832  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 833  * hugepage migration fails without data corruption.
 834  *
 835  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 836  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 837  * will wait in the page fault for migration to complete.
 838  */
 839 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 840                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 841                                 int force, bool offlining, bool sync)
 842 {
 843         int rc = 0;
 844         int *result = NULL;
 845         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 846         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 847
 848         if (!new_hpage)
 849                 return -ENOMEM;
 850
 851         rc = -EAGAIN;
 852
 853         if (!trylock_page(hpage)) {
 854                 if (!force || !sync)
 855                         goto out;
 856                 lock_page(hpage);
 857         }
 858
 859         if (PageAnon(hpage))
 860                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
 861
 862         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 863
 864         if (!page_mapped(hpage))
 865                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, sync);
 866
 867         if (rc)
 868                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 869
 870         if (anon_vma)
 871                 put_anon_vma(anon_vma);
 872         unlock_page(hpage);
 873
 874 out:
 875         if (rc != -EAGAIN) {
 876                 list_del(&hpage->lru);
 877                 put_page(hpage);
 878         }
 879
 880         put_page(new_hpage);
 881
 882         if (result) {
 883                 if (rc)
 884                         *result = rc;
 885                 else
 886                         *result = page_to_nid(new_hpage);
 887         }
 888         return rc;
 889 }
 890
 891 /*
 892  * migrate_pages
 893  *
 894  * The function takes one list of pages to migrate and a function
 895  * that determines from the page to be migrated and the private data
 896  * the target of the move and allocates the page.
 897  *
 898  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 899  * are movable anymore because to has become empty
 900  * or no retryable pages exist anymore.
 901  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
 902  * or free list only if ret != 0.
 903  *
 904  * Return: Number of pages not migrated or error code.
 905  */
 906 int migrate_pages(struct list_head *from,
 907                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
 908                 bool sync)
 909 {
 910         int retry = 1;
 911         int nr_failed = 0;
 912         int pass = 0;
 913         struct page *page;
 914         struct page *page2;
 915         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
 916         int rc;
 917
 918         if (!swapwrite)
 919                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
 920
 921         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 922                 retry = 0;
 923
 924                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 925                         cond_resched();
 926
 927                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
 928                                                 page, pass > 2, offlining,
 929                                                 sync);
 930
 931                         switch(rc) {
 932                         case -ENOMEM:
 933                                 goto out;
 934                         case -EAGAIN:
 935                                 retry++;
 936                                 break;
 937                         case 0:
 938                                 break;
 939                         default:
 940                                 /* Permanent failure */
 941                                 nr_failed++;
 942                                 break;
 943                         }
 944                 }
 945         }
 946         rc = 0;
 947 out:
 948         if (!swapwrite)
 949                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
 950
 951         if (rc)
 952                 return rc;
 953
 954         return nr_failed + retry;
 955 }
 956
 957 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
 958                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
 959                 bool sync)
 960 {
 961         int retry = 1;
 962         int nr_failed = 0;
 963         int pass = 0;
 964         struct page *page;
 965         struct page *page2;
 966         int rc;
 967
 968         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 969                 retry = 0;
 970
 971                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 972                         cond_resched();
 973
 974                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
 975                                         private, page, pass > 2, offlining,
 976                                         sync);
 977
 978                         switch(rc) {
 979                         case -ENOMEM:
 980                                 goto out;
 981                         case -EAGAIN:
 982                                 retry++;
 983                                 break;
 984                         case 0:
 985                                 break;
 986                         default:
 987                                 /* Permanent failure */
 988                                 nr_failed++;
 989                                 break;
 990                         }
 991                 }
 992         }
 993         rc = 0;
 994 out:
 995         if (rc)
 996                 return rc;
 997
 998         return nr_failed + retry;
 999 }
1000
1001 #ifdef CONFIG_NUMA
1002 /*
1003  * Move a list of individual pages
1004  */
1005 struct page_to_node {
1006         unsigned long addr;
1007         struct page *page;
1008         int node;
1009         int status;
1010 };
1011
1012 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1013                 int **result)
1014 {
1015         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1016
1017         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1018                 pm++;
1019
1020         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1021                 return NULL;
1022
1023         *result = &pm->status;
1024
1025         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1026                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1027 }
1028
1029 /*
1030  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1031  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1032  * and the node number must contain a valid target node.
1033  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1034  */
1035 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1036                                       struct page_to_node *pm,
1037                                       int migrate_all)
1038 {
1039         int err;
1040         struct page_to_node *pp;
1041         LIST_HEAD(pagelist);
1042
1043         down_read(&mm->mmap_sem);
1044
1045         /*
1046          * Build a list of pages to migrate
1047          */
1048         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1049                 struct vm_area_struct *vma;
1050                 struct page *page;
1051
1052                 err = -EFAULT;
1053                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1054                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1055                         goto set_status;
1056
1057                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1058
1059                 err = PTR_ERR(page);
1060                 if (IS_ERR(page))
1061                         goto set_status;
1062
1063                 err = -ENOENT;
1064                 if (!page)
1065                         goto set_status;
1066
1067                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1068                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1069                         goto put_and_set;
1070
1071                 pp->page = page;
1072                 err = page_to_nid(page);
1073
1074                 if (err == pp->node)
1075                         /*
1076                          * Node already in the right place
1077                          */
1078                         goto put_and_set;
1079
1080                 err = -EACCES;
1081                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1082                                 !migrate_all)
1083                         goto put_and_set;
1084
1085                 err = isolate_lru_page(page);
1086                 if (!err) {
1087                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1088                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1089                                             page_is_file_cache(page));
1090                 }
1091 put_and_set:
1092                 /*
1093                  * Either remove the duplicate refcount from
1094                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1095                  * not isolated.
1096                  */
1097                 put_page(page);
1098 set_status:
1099                 pp->status = err;
1100         }
1101
1102         err = 0;
1103         if (!list_empty(&pagelist)) {
1104                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1105                                 (unsigned long)pm, 0, true);
1106                 if (err)
1107                         putback_lru_pages(&pagelist);
1108         }
1109
1110         up_read(&mm->mmap_sem);
1111         return err;
1112 }
1113
1114 /*
1115  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1116  * the corresponding array of status.
1117  */
1118 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, struct task_struct *task,
1119                          unsigned long nr_pages,
1120                          const void __user * __user *pages,
1121                          const int __user *nodes,
1122                          int __user *status, int flags)
1123 {
1124         struct page_to_node *pm;
1125         nodemask_t task_nodes;
1126         unsigned long chunk_nr_pages;
1127         unsigned long chunk_start;
1128         int err;
1129
1130         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1131
1132         err = -ENOMEM;
1133         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1134         if (!pm)
1135                 goto out;
1136
1137         migrate_prep();
1138
1139         /*
1140          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1141          * but keep the last one as a marker
1142          */
1143         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1144
1145         for (chunk_start = 0;
1146              chunk_start < nr_pages;
1147              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1148                 int j;
1149
1150                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1151                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1152
1153                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1154                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1155                         const void __user *p;
1156                         int node;
1157
1158                         err = -EFAULT;
1159                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1160                                 goto out_pm;
1161                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1162
1163                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1164                                 goto out_pm;
1165
1166                         err = -ENODEV;
1167                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1168                                 goto out_pm;
1169
1170                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1171                                 goto out_pm;
1172
1173                         err = -EACCES;
1174                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1175                                 goto out_pm;
1176
1177                         pm[j].node = node;
1178                 }
1179
1180                 /* End marker for this chunk */
1181                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1182
1183                 /* Migrate this chunk */
1184                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1185                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1186                 if (err < 0)
1187                         goto out_pm;
1188
1189                 /* Return status information */
1190                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1191                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1192                                 err = -EFAULT;
1193                                 goto out_pm;
1194                         }
1195         }
1196         err = 0;
1197
1198 out_pm:
1199         free_page((unsigned long)pm);
1200 out:
1201         return err;
1202 }
1203
1204 /*
1205  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1206  */
1207 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1208                                 const void __user **pages, int *status)
1209 {
1210         unsigned long i;
1211
1212         down_read(&mm->mmap_sem);
1213
1214         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1215                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1216                 struct vm_area_struct *vma;
1217                 struct page *page;
1218                 int err = -EFAULT;
1219
1220                 vma = find_vma(mm, addr);
1221                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1222                         goto set_status;
1223
1224                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1225
1226                 err = PTR_ERR(page);
1227                 if (IS_ERR(page))
1228                         goto set_status;
1229
1230                 err = -ENOENT;
1231                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1232                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1233                         goto set_status;
1234
1235                 err = page_to_nid(page);
1236 set_status:
1237                 *status = err;
1238
1239                 pages++;
1240                 status++;
1241         }
1242
1243         up_read(&mm->mmap_sem);
1244 }
1245
1246 /*
1247  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1248  * a user array of status.
1249  */
1250 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1251                          const void __user * __user *pages,
1252                          int __user *status)
1253 {
1254 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1255         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1256         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1257
1258         while (nr_pages) {
1259                 unsigned long chunk_nr;
1260
1261                 chunk_nr = nr_pages;
1262                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1263                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1264
1265                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1266                         break;
1267
1268                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1269
1270                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1271                         break;
1272
1273                 pages += chunk_nr;
1274                 status += chunk_nr;
1275                 nr_pages -= chunk_nr;
1276         }
1277         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1278 }
1279
1280 /*
1281  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1282  * process.
1283  */
1284 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1285                 const void __user * __user *, pages,
1286                 const int __user *, nodes,
1287                 int __user *, status, int, flags)
1288 {
1289         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1290         struct task_struct *task;
1291         struct mm_struct *mm;
1292         int err;
1293
1294         /* Check flags */
1295         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1296                 return -EINVAL;
1297
1298         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1299                 return -EPERM;
1300
1301         /* Find the mm_struct */
1302         rcu_read_lock();
1303         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1304         if (!task) {
1305                 rcu_read_unlock();
1306                 return -ESRCH;
1307         }
1308         mm = get_task_mm(task);
1309         rcu_read_unlock();
1310
1311         if (!mm)
1312                 return -EINVAL;
1313
1314         /*
1315          * Check if this process has the right to modify the specified
1316          * process. The right exists if the process has administrative
1317          * capabilities, superuser privileges or the same
1318          * userid as the target process.
1319          */
1320         rcu_read_lock();
1321         tcred = __task_cred(task);
1322         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1323             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1324             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1325                 rcu_read_unlock();
1326                 err = -EPERM;
1327                 goto out;
1328         }
1329         rcu_read_unlock();
1330
1331         err = security_task_movememory(task);
1332         if (err)
1333                 goto out;
1334
1335         if (nodes) {
1336                 err = do_pages_move(mm, task, nr_pages, pages, nodes, status,
1337                                     flags);
1338         } else {
1339                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1340         }
1341
1342 out:
1343         mmput(mm);
1344         return err;
1345 }
1346
1347 /*
1348  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1349  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1350  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1351  */
1352 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1353         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1354 {
1355         struct vm_area_struct *vma;
1356         int err = 0;
1357
1358         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1359                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1360                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1361                         if (err)
1362                                 break;
1363                 }
1364         }
1365         return err;
1366 }
1367 #endif