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