mm/migrate.c

   1 /*
   2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migration.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
   5  *
   6  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
   7  * project. The main authors of the migration code are:
   8  *
   9  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
  10  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
  11  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
  12  * Christoph Lameter
  13  */
  14
  15 #include <linux/migrate.h>
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/swap.h>
  18 #include <linux/swapops.h>
  19 #include <linux/pagemap.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/mm_inline.h>
  22 #include <linux/nsproxy.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/ksm.h>
  25 #include <linux/rmap.h>
  26 #include <linux/topology.h>
  27 #include <linux/cpu.h>
  28 #include <linux/cpuset.h>
  29 #include <linux/writeback.h>
  30 #include <linux/mempolicy.h>
  31 #include <linux/vmalloc.h>
  32 #include <linux/security.h>
  33 #include <linux/memcontrol.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/gfp.h>
  37
  38 #include <asm/tlbflush.h>
  39
  40 #include "internal.h"
  41
  42 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
  43
  44 /*
  45  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  46  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  47  * undesirable, use migrate_prep_local()
  48  */
  49 int migrate_prep(void)
  50 {
  51         /*
  52          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  53          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  54          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  55          * pages that may be busy.
  56          */
  57         lru_add_drain_all();
  58
  59         return 0;
  60 }
  61
  62 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  63 int migrate_prep_local(void)
  64 {
  65         lru_add_drain();
  66
  67         return 0;
  68 }
  69
  70 /*
  71  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
  72  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
  73  */
  74 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
  75 {
  76         struct page *page;
  77         struct page *page2;
  78
  79         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  80                 list_del(&page->lru);
  81                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  82                                 page_is_file_cache(page));
  83                 putback_lru_page(page);
  84         }
  85 }
  86
  87 /*
  88  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
  89  */
  90 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
  91                                  unsigned long addr, void *old)
  92 {
  93         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  94         swp_entry_t entry;
  95         pgd_t *pgd;
  96         pud_t *pud;
  97         pmd_t *pmd;
  98         pte_t *ptep, pte;
  99         spinlock_t *ptl;
 100
 101         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 102                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 103                 if (!ptep)
 104                         goto out;
 105                 ptl = &mm->page_table_lock;
 106         } else {
 107                 pgd = pgd_offset(mm, addr);
 108                 if (!pgd_present(*pgd))
 109                         goto out;
 110
 111                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 112                 if (!pud_present(*pud))
 113                         goto out;
 114
 115                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 116                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
 117                         goto out;
 118                 if (!pmd_present(*pmd))
 119                         goto out;
 120
 121                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 122
 123                 if (!is_swap_pte(*ptep)) {
 124                         pte_unmap(ptep);
 125                         goto out;
 126                 }
 127
 128                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 129         }
 130
 131         spin_lock(ptl);
 132         pte = *ptep;
 133         if (!is_swap_pte(pte))
 134                 goto unlock;
 135
 136         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 137
 138         if (!is_migration_entry(entry) ||
 139             migration_entry_to_page(entry) != old)
 140                 goto unlock;
 141
 142         get_page(new);
 143         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 144         if (is_write_migration_entry(entry))
 145                 pte = pte_mkwrite(pte);
 146 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 147         if (PageHuge(new))
 148                 pte = pte_mkhuge(pte);
 149 #endif
 150         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 151         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 152
 153         if (PageHuge(new)) {
 154                 if (PageAnon(new))
 155                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 156                 else
 157                         page_dup_rmap(new);
 158         } else if (PageAnon(new))
 159                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 160         else
 161                 page_add_file_rmap(new);
 162
 163         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 164         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 165 unlock:
 166         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 167 out:
 168         return SWAP_AGAIN;
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Get rid of all migration entries and replace them by
 173  * references to the indicated page.
 174  */
 175 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 176 {
 177         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 178 }
 179
 180 /*
 181  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 182  * get to the page and wait until migration is finished.
 183  * When we return from this function the fault will be retried.
 184  *
 185  * This function is called from do_swap_page().
 186  */
 187 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 188                                 unsigned long address)
 189 {
 190         pte_t *ptep, pte;
 191         spinlock_t *ptl;
 192         swp_entry_t entry;
 193         struct page *page;
 194
 195         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 196         pte = *ptep;
 197         if (!is_swap_pte(pte))
 198                 goto out;
 199
 200         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 201         if (!is_migration_entry(entry))
 202                 goto out;
 203
 204         page = migration_entry_to_page(entry);
 205
 206         /*
 207          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 208          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 209          * against a page without get_page().
 210          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 211          * will occur again.
 212          */
 213         if (!get_page_unless_zero(page))
 214                 goto out;
 215         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 216         wait_on_page_locked(page);
 217         put_page(page);
 218         return;
 219 out:
 220         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Replace the page in the mapping.
 225  *
 226  * The number of remaining references must be:
 227  * 1 for anonymous pages without a mapping
 228  * 2 for pages with a mapping
 229  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 230  */
 231 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 232                 struct page *newpage, struct page *page)
 233 {
 234         int expected_count;
 235         void **pslot;
 236
 237         if (!mapping) {
 238                 /* Anonymous page without mapping */
 239                 if (page_count(page) != 1)
 240                         return -EAGAIN;
 241                 return 0;
 242         }
 243
 244         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 245
 246         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 247                                         page_index(page));
 248
 249         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 250         if (page_count(page) != expected_count ||
 251                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 252                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 253                 return -EAGAIN;
 254         }
 255
 256         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 257                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 258                 return -EAGAIN;
 259         }
 260
 261         /*
 262          * Now we know that no one else is looking at the page.
 263          */
 264         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 265         if (PageSwapCache(page)) {
 266                 SetPageSwapCache(newpage);
 267                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 268         }
 269
 270         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 271
 272         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 273         /*
 274          * Drop cache reference from old page.
 275          * We know this isn't the last reference.
 276          */
 277         __put_page(page);
 278
 279         /*
 280          * If moved to a different zone then also account
 281          * the page for that zone. Other VM counters will be
 282          * taken care of when we establish references to the
 283          * new page and drop references to the old page.
 284          *
 285          * Note that anonymous pages are accounted for
 286          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 287          * are mapped to swap space.
 288          */
 289         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 290         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 291         if (PageSwapBacked(page)) {
 292                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 293                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 294         }
 295         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 296
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 /*
 301  * The expected number of remaining references is the same as that
 302  * of migrate_page_move_mapping().
 303  */
 304 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 305                                    struct page *newpage, struct page *page)
 306 {
 307         int expected_count;
 308         void **pslot;
 309
 310         if (!mapping) {
 311                 if (page_count(page) != 1)
 312                         return -EAGAIN;
 313                 return 0;
 314         }
 315
 316         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 317
 318         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 319                                         page_index(page));
 320
 321         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 322         if (page_count(page) != expected_count ||
 323                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 324                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 325                 return -EAGAIN;
 326         }
 327
 328         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 329                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 330                 return -EAGAIN;
 331         }
 332
 333         get_page(newpage);
 334
 335         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 336
 337         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 338
 339         __put_page(page);
 340
 341         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 342         return 0;
 343 }
 344
 345 /*
 346  * Copy the page to its new location
 347  */
 348 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 349 {
 350         if (PageHuge(page))
 351                 copy_huge_page(newpage, page);
 352         else
 353                 copy_highpage(newpage, page);
 354
 355         if (PageError(page))
 356                 SetPageError(newpage);
 357         if (PageReferenced(page))
 358                 SetPageReferenced(newpage);
 359         if (PageUptodate(page))
 360                 SetPageUptodate(newpage);
 361         if (TestClearPageActive(page)) {
 362                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 363                 SetPageActive(newpage);
 364         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 365                 SetPageUnevictable(newpage);
 366         if (PageChecked(page))
 367                 SetPageChecked(newpage);
 368         if (PageMappedToDisk(page))
 369                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 370
 371         if (PageDirty(page)) {
 372                 clear_page_dirty_for_io(page);
 373                 /*
 374                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 375                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 376                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 377                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 378                  * Wheras only part of our page may be dirty.
 379                  */
 380                 __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 381         }
 382
 383         mlock_migrate_page(newpage, page);
 384         ksm_migrate_page(newpage, page);
 385
 386         ClearPageSwapCache(page);
 387         ClearPagePrivate(page);
 388         set_page_private(page, 0);
 389         page->mapping = NULL;
 390
 391         /*
 392          * If any waiters have accumulated on the new page then
 393          * wake them up.
 394          */
 395         if (PageWriteback(newpage))
 396                 end_page_writeback(newpage);
 397 }
 398
 399 /************************************************************
 400  *                    Migration functions
 401  ***********************************************************/
 402
 403 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 404 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 405                         struct page *newpage, struct page *page)
 406 {
 407         return -EIO;
 408 }
 409 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 410
 411 /*
 412  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 413  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 414  *
 415  * Pages are locked upon entry and exit.
 416  */
 417 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 418                 struct page *newpage, struct page *page)
 419 {
 420         int rc;
 421
 422         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 423
 424         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 425
 426         if (rc)
 427                 return rc;
 428
 429         migrate_page_copy(newpage, page);
 430         return 0;
 431 }
 432 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 433
 434 #ifdef CONFIG_BLOCK
 435 /*
 436  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 437  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 438  * exist.
 439  */
 440 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 441                 struct page *newpage, struct page *page)
 442 {
 443         struct buffer_head *bh, *head;
 444         int rc;
 445
 446         if (!page_has_buffers(page))
 447                 return migrate_page(mapping, newpage, page);
 448
 449         head = page_buffers(page);
 450
 451         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 452
 453         if (rc)
 454                 return rc;
 455
 456         bh = head;
 457         do {
 458                 get_bh(bh);
 459                 lock_buffer(bh);
 460                 bh = bh->b_this_page;
 461
 462         } while (bh != head);
 463
 464         ClearPagePrivate(page);
 465         set_page_private(newpage, page_private(page));
 466         set_page_private(page, 0);
 467         put_page(page);
 468         get_page(newpage);
 469
 470         bh = head;
 471         do {
 472                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 473                 bh = bh->b_this_page;
 474
 475         } while (bh != head);
 476
 477         SetPagePrivate(newpage);
 478
 479         migrate_page_copy(newpage, page);
 480
 481         bh = head;
 482         do {
 483                 unlock_buffer(bh);
 484                 put_bh(bh);
 485                 bh = bh->b_this_page;
 486
 487         } while (bh != head);
 488
 489         return 0;
 490 }
 491 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 492 #endif
 493
 494 /*
 495  * Writeback a page to clean the dirty state
 496  */
 497 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 498 {
 499         struct writeback_control wbc = {
 500                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 501                 .nr_to_write = 1,
 502                 .range_start = 0,
 503                 .range_end = LLONG_MAX,
 504                 .for_reclaim = 1
 505         };
 506         int rc;
 507
 508         if (!mapping->a_ops->writepage)
 509                 /* No write method for the address space */
 510                 return -EINVAL;
 511
 512         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 513                 /* Someone else already triggered a write */
 514                 return -EAGAIN;
 515
 516         /*
 517          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 518          * the page on some queue. So the page must be clean for
 519          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 520          * page state is no longer what we checked for earlier.
 521          * At this point we know that the migration attempt cannot
 522          * be successful.
 523          */
 524         remove_migration_ptes(page, page);
 525
 526         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 527
 528         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 529                 /* unlocked. Relock */
 530                 lock_page(page);
 531
 532         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 533 }
 534
 535 /*
 536  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 537  */
 538 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 539         struct page *newpage, struct page *page)
 540 {
 541         if (PageDirty(page))
 542                 return writeout(mapping, page);
 543
 544         /*
 545          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 546          * We must have no buffers or drop them.
 547          */
 548         if (page_has_private(page) &&
 549             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 550                 return -EAGAIN;
 551
 552         return migrate_page(mapping, newpage, page);
 553 }
 554
 555 /*
 556  * Move a page to a newly allocated page
 557  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 558  *
 559  * The new page will have replaced the old page if this function
 560  * is successful.
 561  *
 562  * Return value:
 563  *   < 0 - error code
 564  *  == 0 - success
 565  */
 566 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 567                                                 int remap_swapcache)
 568 {
 569         struct address_space *mapping;
 570         int rc;
 571
 572         /*
 573          * Block others from accessing the page when we get around to
 574          * establishing additional references. We are the only one
 575          * holding a reference to the new page at this point.
 576          */
 577         if (!trylock_page(newpage))
 578                 BUG();
 579
 580         /* Prepare mapping for the new page.*/
 581         newpage->index = page->index;
 582         newpage->mapping = page->mapping;
 583         if (PageSwapBacked(page))
 584                 SetPageSwapBacked(newpage);
 585
 586         mapping = page_mapping(page);
 587         if (!mapping)
 588                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page);
 589         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 590                 /*
 591                  * Most pages have a mapping and most filesystems
 592                  * should provide a migration function. Anonymous
 593                  * pages are part of swap space which also has its
 594                  * own migration function. This is the most common
 595                  * path for page migration.
 596                  */
 597                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 598                                                 newpage, page);
 599         else
 600                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page);
 601
 602         if (rc) {
 603                 newpage->mapping = NULL;
 604         } else {
 605                 if (remap_swapcache)
 606                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 607         }
 608
 609         unlock_page(newpage);
 610
 611         return rc;
 612 }
 613
 614 /*
 615  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 616  * to the newly allocated page in newpage.
 617  */
 618 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 619                         struct page *page, int force, bool offlining, bool sync)
 620 {
 621         int rc = 0;
 622         int *result = NULL;
 623         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 624         int remap_swapcache = 1;
 625         int charge = 0;
 626         struct mem_cgroup *mem = NULL;
 627         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 628
 629         if (!newpage)
 630                 return -ENOMEM;
 631
 632         if (page_count(page) == 1) {
 633                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 634                 goto move_newpage;
 635         }
 636         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 637                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 638                         goto move_newpage;
 639
 640         /* prepare cgroup just returns 0 or -ENOMEM */
 641         rc = -EAGAIN;
 642
 643         if (!trylock_page(page)) {
 644                 if (!force)
 645                         goto move_newpage;
 646
 647                 /*
 648                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 649                  * For example, during page readahead pages are added locked
 650                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 651                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 652                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 653                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 654                  * second or third page, the process can end up locking
 655                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 656                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 657                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 658                  * altogether.
 659                  */
 660                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 661                         goto move_newpage;
 662
 663                 lock_page(page);
 664         }
 665
 666         /*
 667          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 668          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 669          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 670          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 671          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 672          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 673          * serializes that).
 674          */
 675         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 676                 rc = -EBUSY;
 677                 goto unlock;
 678         }
 679
 680         /* charge against new page */
 681         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
 682         if (charge == -ENOMEM) {
 683                 rc = -ENOMEM;
 684                 goto unlock;
 685         }
 686         BUG_ON(charge);
 687
 688         if (PageWriteback(page)) {
 689                 if (!force || !sync)
 690                         goto uncharge;
 691                 wait_on_page_writeback(page);
 692         }
 693         /*
 694          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 695          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 696          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 697          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 698          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 699          * just care Anon page here.
 700          */
 701         if (PageAnon(page)) {
 702                 /*
 703                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
 704                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 705                  */
 706                 anon_vma = page_lock_anon_vma(page);
 707                 if (anon_vma) {
 708                         /*
 709                          * Take a reference count on the anon_vma if the
 710                          * page is mapped so that it is guaranteed to
 711                          * exist when the page is remapped later
 712                          */
 713                         get_anon_vma(anon_vma);
 714                         page_unlock_anon_vma(anon_vma);
 715                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 716                         /*
 717                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 718                          * swapcache page is safe to use because we don't
 719                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 720                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 721                          * data have been freed, then the anon_vma could
 722                          * already be invalid.
 723                          *
 724                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 725                          * migrated but are not remapped when migration
 726                          * completes
 727                          */
 728                         remap_swapcache = 0;
 729                 } else {
 730                         goto uncharge;
 731                 }
 732         }
 733
 734         /*
 735          * Corner case handling:
 736          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 737          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 738          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 739          * trigger a BUG.  So handle it here.
 740          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 741          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 742          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 743          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 744          * free the metadata, so the page can be freed.
 745          */
 746         if (!page->mapping) {
 747                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
 748                 if (page_has_private(page)) {
 749                         try_to_free_buffers(page);
 750                         goto uncharge;
 751                 }
 752                 goto skip_unmap;
 753         }
 754
 755         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 756         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 757
 758 skip_unmap:
 759         if (!page_mapped(page))
 760                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache);
 761
 762         if (rc && remap_swapcache)
 763                 remove_migration_ptes(page, page);
 764
 765         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 766         if (anon_vma)
 767                 drop_anon_vma(anon_vma);
 768
 769 uncharge:
 770         if (!charge)
 771                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage);
 772 unlock:
 773         unlock_page(page);
 774
 775         if (rc != -EAGAIN) {
 776                 /*
 777                  * A page that has been migrated has all references
 778                  * removed and will be freed. A page that has not been
 779                  * migrated will have kepts its references and be
 780                  * restored.
 781                  */
 782                 list_del(&page->lru);
 783                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 784                                 page_is_file_cache(page));
 785                 putback_lru_page(page);
 786         }
 787
 788 move_newpage:
 789
 790         /*
 791          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 792          * then this will free the page.
 793          */
 794         putback_lru_page(newpage);
 795
 796         if (result) {
 797                 if (rc)
 798                         *result = rc;
 799                 else
 800                         *result = page_to_nid(newpage);
 801         }
 802         return rc;
 803 }
 804
 805 /*
 806  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 807  *
 808  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 809  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 810  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 811  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 812  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 813  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 814  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 815  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 816  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 817  * hugepage migration fails without data corruption.
 818  *
 819  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 820  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 821  * will wait in the page fault for migration to complete.
 822  */
 823 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 824                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 825                                 int force, bool offlining, bool sync)
 826 {
 827         int rc = 0;
 828         int *result = NULL;
 829         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 830         int rcu_locked = 0;
 831         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 832
 833         if (!new_hpage)
 834                 return -ENOMEM;
 835
 836         rc = -EAGAIN;
 837
 838         if (!trylock_page(hpage)) {
 839                 if (!force || !sync)
 840                         goto out;
 841                 lock_page(hpage);
 842         }
 843
 844         if (PageAnon(hpage)) {
 845                 rcu_read_lock();
 846                 rcu_locked = 1;
 847
 848                 if (page_mapped(hpage)) {
 849                         anon_vma = page_anon_vma(hpage);
 850                         atomic_inc(&anon_vma->external_refcount);
 851                 }
 852         }
 853
 854         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 855
 856         if (!page_mapped(hpage))
 857                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1);
 858
 859         if (rc)
 860                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 861
 862         if (anon_vma && atomic_dec_and_lock(&anon_vma->external_refcount,
 863                                             &anon_vma->lock)) {
 864                 int empty = list_empty(&anon_vma->head);
 865                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
 866                 if (empty)
 867                         anon_vma_free(anon_vma);
 868         }
 869
 870         if (rcu_locked)
 871                 rcu_read_unlock();
 872 out:
 873         unlock_page(hpage);
 874
 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.
 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
 996         list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru)
 997                 put_page(page);
 998
 999         if (rc)
1000                 return rc;
1001
1002         return nr_failed + retry;
1003 }
1004
1005 #ifdef CONFIG_NUMA
1006 /*
1007  * Move a list of individual pages
1008  */
1009 struct page_to_node {
1010         unsigned long addr;
1011         struct page *page;
1012         int node;
1013         int status;
1014 };
1015
1016 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1017                 int **result)
1018 {
1019         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1020
1021         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1022                 pm++;
1023
1024         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1025                 return NULL;
1026
1027         *result = &pm->status;
1028
1029         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1030                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1031 }
1032
1033 /*
1034  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1035  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1036  * and the node number must contain a valid target node.
1037  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1038  */
1039 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1040                                       struct page_to_node *pm,
1041                                       int migrate_all)
1042 {
1043         int err;
1044         struct page_to_node *pp;
1045         LIST_HEAD(pagelist);
1046
1047         down_read(&mm->mmap_sem);
1048
1049         /*
1050          * Build a list of pages to migrate
1051          */
1052         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1053                 struct vm_area_struct *vma;
1054                 struct page *page;
1055
1056                 err = -EFAULT;
1057                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1058                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1059                         goto set_status;
1060
1061                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1062
1063                 err = PTR_ERR(page);
1064                 if (IS_ERR(page))
1065                         goto set_status;
1066
1067                 err = -ENOENT;
1068                 if (!page)
1069                         goto set_status;
1070
1071                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1072                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1073                         goto put_and_set;
1074
1075                 pp->page = page;
1076                 err = page_to_nid(page);
1077
1078                 if (err == pp->node)
1079                         /*
1080                          * Node already in the right place
1081                          */
1082                         goto put_and_set;
1083
1084                 err = -EACCES;
1085                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1086                                 !migrate_all)
1087                         goto put_and_set;
1088
1089                 err = isolate_lru_page(page);
1090                 if (!err) {
1091                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1092                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1093                                             page_is_file_cache(page));
1094                 }
1095 put_and_set:
1096                 /*
1097                  * Either remove the duplicate refcount from
1098                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1099                  * not isolated.
1100                  */
1101                 put_page(page);
1102 set_status:
1103                 pp->status = err;
1104         }
1105
1106         err = 0;
1107         if (!list_empty(&pagelist)) {
1108                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1109                                 (unsigned long)pm, 0, true);
1110                 if (err)
1111                         putback_lru_pages(&pagelist);
1112         }
1113
1114         up_read(&mm->mmap_sem);
1115         return err;
1116 }
1117
1118 /*
1119  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1120  * the corresponding array of status.
1121  */
1122 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, struct task_struct *task,
1123                          unsigned long nr_pages,
1124                          const void __user * __user *pages,
1125                          const int __user *nodes,
1126                          int __user *status, int flags)
1127 {
1128         struct page_to_node *pm;
1129         nodemask_t task_nodes;
1130         unsigned long chunk_nr_pages;
1131         unsigned long chunk_start;
1132         int err;
1133
1134         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1135
1136         err = -ENOMEM;
1137         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1138         if (!pm)
1139                 goto out;
1140
1141         migrate_prep();
1142
1143         /*
1144          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1145          * but keep the last one as a marker
1146          */
1147         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1148
1149         for (chunk_start = 0;
1150              chunk_start < nr_pages;
1151              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1152                 int j;
1153
1154                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1155                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1156
1157                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1158                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1159                         const void __user *p;
1160                         int node;
1161
1162                         err = -EFAULT;
1163                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1164                                 goto out_pm;
1165                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1166
1167                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1168                                 goto out_pm;
1169
1170                         err = -ENODEV;
1171                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1172                                 goto out_pm;
1173
1174                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1175                                 goto out_pm;
1176
1177                         err = -EACCES;
1178                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1179                                 goto out_pm;
1180
1181                         pm[j].node = node;
1182                 }
1183
1184                 /* End marker for this chunk */
1185                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1186
1187                 /* Migrate this chunk */
1188                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1189                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1190                 if (err < 0)
1191                         goto out_pm;
1192
1193                 /* Return status information */
1194                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1195                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1196                                 err = -EFAULT;
1197                                 goto out_pm;
1198                         }
1199         }
1200         err = 0;
1201
1202 out_pm:
1203         free_page((unsigned long)pm);
1204 out:
1205         return err;
1206 }
1207
1208 /*
1209  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1210  */
1211 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1212                                 const void __user **pages, int *status)
1213 {
1214         unsigned long i;
1215
1216         down_read(&mm->mmap_sem);
1217
1218         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1219                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1220                 struct vm_area_struct *vma;
1221                 struct page *page;
1222                 int err = -EFAULT;
1223
1224                 vma = find_vma(mm, addr);
1225                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1226                         goto set_status;
1227
1228                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1229
1230                 err = PTR_ERR(page);
1231                 if (IS_ERR(page))
1232                         goto set_status;
1233
1234                 err = -ENOENT;
1235                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1236                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1237                         goto set_status;
1238
1239                 err = page_to_nid(page);
1240 set_status:
1241                 *status = err;
1242
1243                 pages++;
1244                 status++;
1245         }
1246
1247         up_read(&mm->mmap_sem);
1248 }
1249
1250 /*
1251  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1252  * a user array of status.
1253  */
1254 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1255                          const void __user * __user *pages,
1256                          int __user *status)
1257 {
1258 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1259         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1260         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1261
1262         while (nr_pages) {
1263                 unsigned long chunk_nr;
1264
1265                 chunk_nr = nr_pages;
1266                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1267                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1268
1269                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1270                         break;
1271
1272                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1273
1274                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1275                         break;
1276
1277                 pages += chunk_nr;
1278                 status += chunk_nr;
1279                 nr_pages -= chunk_nr;
1280         }
1281         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1282 }
1283
1284 /*
1285  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1286  * process.
1287  */
1288 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1289                 const void __user * __user *, pages,
1290                 const int __user *, nodes,
1291                 int __user *, status, int, flags)
1292 {
1293         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1294         struct task_struct *task;
1295         struct mm_struct *mm;
1296         int err;
1297
1298         /* Check flags */
1299         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1300                 return -EINVAL;
1301
1302         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1303                 return -EPERM;
1304
1305         /* Find the mm_struct */
1306         read_lock(&tasklist_lock);
1307         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1308         if (!task) {
1309                 read_unlock(&tasklist_lock);
1310                 return -ESRCH;
1311         }
1312         mm = get_task_mm(task);
1313         read_unlock(&tasklist_lock);
1314
1315         if (!mm)
1316                 return -EINVAL;
1317
1318         /*
1319          * Check if this process has the right to modify the specified
1320          * process. The right exists if the process has administrative
1321          * capabilities, superuser privileges or the same
1322          * userid as the target process.
1323          */
1324         rcu_read_lock();
1325         tcred = __task_cred(task);
1326         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1327             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1328             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1329                 rcu_read_unlock();
1330                 err = -EPERM;
1331                 goto out;
1332         }
1333         rcu_read_unlock();
1334
1335         err = security_task_movememory(task);
1336         if (err)
1337                 goto out;
1338
1339         if (nodes) {
1340                 err = do_pages_move(mm, task, nr_pages, pages, nodes, status,
1341                                     flags);
1342         } else {
1343                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1344         }
1345
1346 out:
1347         mmput(mm);
1348         return err;
1349 }
1350
1351 /*
1352  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1353  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1354  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1355  */
1356 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1357         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1358 {
1359         struct vm_area_struct *vma;
1360         int err = 0;
1361
1362         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1363                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1364                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1365                         if (err)
1366                                 break;
1367                 }
1368         }
1369         return err;
1370 }
1371 #endif