Merge tag 'mm-stable-2023-04-27-15-30' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-block.git] / mm / migrate.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Memory Migration functionality - linux/mm/migrate.c
4  *
5  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
6  *
7  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
8  * project. The main authors of the migration code are:
9  *
10  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
11  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
12  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
13  * Christoph Lameter
14  */
15
16 #include <linux/migrate.h>
17 #include <linux/export.h>
18 #include <linux/swap.h>
19 #include <linux/swapops.h>
20 #include <linux/pagemap.h>
21 #include <linux/buffer_head.h>
22 #include <linux/mm_inline.h>
23 #include <linux/nsproxy.h>
24 #include <linux/pagevec.h>
25 #include <linux/ksm.h>
26 #include <linux/rmap.h>
27 #include <linux/topology.h>
28 #include <linux/cpu.h>
29 #include <linux/cpuset.h>
30 #include <linux/writeback.h>
31 #include <linux/mempolicy.h>
32 #include <linux/vmalloc.h>
33 #include <linux/security.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/compaction.h>
36 #include <linux/syscalls.h>
37 #include <linux/compat.h>
38 #include <linux/hugetlb.h>
39 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
40 #include <linux/gfp.h>
41 #include <linux/pfn_t.h>
42 #include <linux/memremap.h>
43 #include <linux/userfaultfd_k.h>
44 #include <linux/balloon_compaction.h>
45 #include <linux/page_idle.h>
46 #include <linux/page_owner.h>
47 #include <linux/sched/mm.h>
48 #include <linux/ptrace.h>
49 #include <linux/oom.h>
50 #include <linux/memory.h>
51 #include <linux/random.h>
52 #include <linux/sched/sysctl.h>
53 #include <linux/memory-tiers.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56
57 #include <trace/events/migrate.h>
58
59 #include "internal.h"
60
61 bool isolate_movable_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
62 {
63         struct folio *folio = folio_get_nontail_page(page);
64         const struct movable_operations *mops;
65
66         /*
67          * Avoid burning cycles with pages that are yet under __free_pages(),
68          * or just got freed under us.
69          *
70          * In case we 'win' a race for a movable page being freed under us and
71          * raise its refcount preventing __free_pages() from doing its job
72          * the put_page() at the end of this block will take care of
73          * release this page, thus avoiding a nasty leakage.
74          */
75         if (!folio)
76                 goto out;
77
78         if (unlikely(folio_test_slab(folio)))
79                 goto out_putfolio;
80         /* Pairs with smp_wmb() in slab freeing, e.g. SLUB's __free_slab() */
81         smp_rmb();
82         /*
83          * Check movable flag before taking the page lock because
84          * we use non-atomic bitops on newly allocated page flags so
85          * unconditionally grabbing the lock ruins page's owner side.
86          */
87         if (unlikely(!__folio_test_movable(folio)))
88                 goto out_putfolio;
89         /* Pairs with smp_wmb() in slab allocation, e.g. SLUB's alloc_slab_page() */
90         smp_rmb();
91         if (unlikely(folio_test_slab(folio)))
92                 goto out_putfolio;
93
94         /*
95          * As movable pages are not isolated from LRU lists, concurrent
96          * compaction threads can race against page migration functions
97          * as well as race against the releasing a page.
98          *
99          * In order to avoid having an already isolated movable page
100          * being (wrongly) re-isolated while it is under migration,
101          * or to avoid attempting to isolate pages being released,
102          * lets be sure we have the page lock
103          * before proceeding with the movable page isolation steps.
104          */
105         if (unlikely(!folio_trylock(folio)))
106                 goto out_putfolio;
107
108         if (!folio_test_movable(folio) || folio_test_isolated(folio))
109                 goto out_no_isolated;
110
111         mops = folio_movable_ops(folio);
112         VM_BUG_ON_FOLIO(!mops, folio);
113
114         if (!mops->isolate_page(&folio->page, mode))
115                 goto out_no_isolated;
116
117         /* Driver shouldn't use PG_isolated bit of page->flags */
118         WARN_ON_ONCE(folio_test_isolated(folio));
119         folio_set_isolated(folio);
120         folio_unlock(folio);
121
122         return true;
123
124 out_no_isolated:
125         folio_unlock(folio);
126 out_putfolio:
127         folio_put(folio);
128 out:
129         return false;
130 }
131
132 static void putback_movable_folio(struct folio *folio)
133 {
134         const struct movable_operations *mops = folio_movable_ops(folio);
135
136         mops->putback_page(&folio->page);
137         folio_clear_isolated(folio);
138 }
139
140 /*
141  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
142  * from where they were once taken off for compaction/migration.
143  *
144  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
145  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
146  * and isolate_hugetlb().
147  */
148 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
149 {
150         struct folio *folio;
151         struct folio *folio2;
152
153         list_for_each_entry_safe(folio, folio2, l, lru) {
154                 if (unlikely(folio_test_hugetlb(folio))) {
155                         folio_putback_active_hugetlb(folio);
156                         continue;
157                 }
158                 list_del(&folio->lru);
159                 /*
160                  * We isolated non-lru movable folio so here we can use
161                  * __PageMovable because LRU folio's mapping cannot have
162                  * PAGE_MAPPING_MOVABLE.
163                  */
164                 if (unlikely(__folio_test_movable(folio))) {
165                         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_isolated(folio), folio);
166                         folio_lock(folio);
167                         if (folio_test_movable(folio))
168                                 putback_movable_folio(folio);
169                         else
170                                 folio_clear_isolated(folio);
171                         folio_unlock(folio);
172                         folio_put(folio);
173                 } else {
174                         node_stat_mod_folio(folio, NR_ISOLATED_ANON +
175                                         folio_is_file_lru(folio), -folio_nr_pages(folio));
176                         folio_putback_lru(folio);
177                 }
178         }
179 }
180
181 /*
182  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
183  */
184 static bool remove_migration_pte(struct folio *folio,
185                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, void *old)
186 {
187         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, old, vma, addr, PVMW_SYNC | PVMW_MIGRATION);
188
189         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
190                 rmap_t rmap_flags = RMAP_NONE;
191                 pte_t pte;
192                 swp_entry_t entry;
193                 struct page *new;
194                 unsigned long idx = 0;
195
196                 /* pgoff is invalid for ksm pages, but they are never large */
197                 if (folio_test_large(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
198                         idx = linear_page_index(vma, pvmw.address) - pvmw.pgoff;
199                 new = folio_page(folio, idx);
200
201 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
202                 /* PMD-mapped THP migration entry */
203                 if (!pvmw.pte) {
204                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_hugetlb(folio) ||
205                                         !folio_test_pmd_mappable(folio), folio);
206                         remove_migration_pmd(&pvmw, new);
207                         continue;
208                 }
209 #endif
210
211                 folio_get(folio);
212                 pte = mk_pte(new, READ_ONCE(vma->vm_page_prot));
213                 if (pte_swp_soft_dirty(*pvmw.pte))
214                         pte = pte_mksoft_dirty(pte);
215
216                 entry = pte_to_swp_entry(*pvmw.pte);
217                 if (!is_migration_entry_young(entry))
218                         pte = pte_mkold(pte);
219                 if (folio_test_dirty(folio) && is_migration_entry_dirty(entry))
220                         pte = pte_mkdirty(pte);
221                 if (is_writable_migration_entry(entry))
222                         pte = pte_mkwrite(pte);
223                 else if (pte_swp_uffd_wp(*pvmw.pte))
224                         pte = pte_mkuffd_wp(pte);
225
226                 if (folio_test_anon(folio) && !is_readable_migration_entry(entry))
227                         rmap_flags |= RMAP_EXCLUSIVE;
228
229                 if (unlikely(is_device_private_page(new))) {
230                         if (pte_write(pte))
231                                 entry = make_writable_device_private_entry(
232                                                         page_to_pfn(new));
233                         else
234                                 entry = make_readable_device_private_entry(
235                                                         page_to_pfn(new));
236                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
237                         if (pte_swp_soft_dirty(*pvmw.pte))
238                                 pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
239                         if (pte_swp_uffd_wp(*pvmw.pte))
240                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
241                 }
242
243 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
244                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
245                         unsigned int shift = huge_page_shift(hstate_vma(vma));
246
247                         pte = arch_make_huge_pte(pte, shift, vma->vm_flags);
248                         if (folio_test_anon(folio))
249                                 hugepage_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address,
250                                                        rmap_flags);
251                         else
252                                 page_dup_file_rmap(new, true);
253                         set_huge_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
254                 } else
255 #endif
256                 {
257                         if (folio_test_anon(folio))
258                                 page_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address,
259                                                    rmap_flags);
260                         else
261                                 page_add_file_rmap(new, vma, false);
262                         set_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
263                 }
264                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
265                         mlock_drain_local();
266
267                 trace_remove_migration_pte(pvmw.address, pte_val(pte),
268                                            compound_order(new));
269
270                 /* No need to invalidate - it was non-present before */
271                 update_mmu_cache(vma, pvmw.address, pvmw.pte);
272         }
273
274         return true;
275 }
276
277 /*
278  * Get rid of all migration entries and replace them by
279  * references to the indicated page.
280  */
281 void remove_migration_ptes(struct folio *src, struct folio *dst, bool locked)
282 {
283         struct rmap_walk_control rwc = {
284                 .rmap_one = remove_migration_pte,
285                 .arg = src,
286         };
287
288         if (locked)
289                 rmap_walk_locked(dst, &rwc);
290         else
291                 rmap_walk(dst, &rwc);
292 }
293
294 /*
295  * Something used the pte of a page under migration. We need to
296  * get to the page and wait until migration is finished.
297  * When we return from this function the fault will be retried.
298  */
299 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
300                                 spinlock_t *ptl)
301 {
302         pte_t pte;
303         swp_entry_t entry;
304
305         spin_lock(ptl);
306         pte = *ptep;
307         if (!is_swap_pte(pte))
308                 goto out;
309
310         entry = pte_to_swp_entry(pte);
311         if (!is_migration_entry(entry))
312                 goto out;
313
314         migration_entry_wait_on_locked(entry, ptep, ptl);
315         return;
316 out:
317         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
318 }
319
320 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
321                                 unsigned long address)
322 {
323         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
324         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
325         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
326 }
327
328 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
329 /*
330  * The vma read lock must be held upon entry. Holding that lock prevents either
331  * the pte or the ptl from being freed.
332  *
333  * This function will release the vma lock before returning.
334  */
335 void __migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
336                                  pte_t *ptep, spinlock_t *ptl)
337 {
338         pte_t pte;
339
340         hugetlb_vma_assert_locked(vma);
341         spin_lock(ptl);
342         pte = huge_ptep_get(ptep);
343
344         if (unlikely(!is_hugetlb_entry_migration(pte))) {
345                 spin_unlock(ptl);
346                 hugetlb_vma_unlock_read(vma);
347         } else {
348                 /*
349                  * If migration entry existed, safe to release vma lock
350                  * here because the pgtable page won't be freed without the
351                  * pgtable lock released.  See comment right above pgtable
352                  * lock release in migration_entry_wait_on_locked().
353                  */
354                 hugetlb_vma_unlock_read(vma);
355                 migration_entry_wait_on_locked(pte_to_swp_entry(pte), NULL, ptl);
356         }
357 }
358
359 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte)
360 {
361         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), vma->vm_mm, pte);
362
363         __migration_entry_wait_huge(vma, pte, ptl);
364 }
365 #endif
366
367 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
368 void pmd_migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
369 {
370         spinlock_t *ptl;
371
372         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
373         if (!is_pmd_migration_entry(*pmd))
374                 goto unlock;
375         migration_entry_wait_on_locked(pmd_to_swp_entry(*pmd), NULL, ptl);
376         return;
377 unlock:
378         spin_unlock(ptl);
379 }
380 #endif
381
382 static int folio_expected_refs(struct address_space *mapping,
383                 struct folio *folio)
384 {
385         int refs = 1;
386         if (!mapping)
387                 return refs;
388
389         refs += folio_nr_pages(folio);
390         if (folio_test_private(folio))
391                 refs++;
392
393         return refs;
394 }
395
396 /*
397  * Replace the page in the mapping.
398  *
399  * The number of remaining references must be:
400  * 1 for anonymous pages without a mapping
401  * 2 for pages with a mapping
402  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
403  */
404 int folio_migrate_mapping(struct address_space *mapping,
405                 struct folio *newfolio, struct folio *folio, int extra_count)
406 {
407         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio_index(folio));
408         struct zone *oldzone, *newzone;
409         int dirty;
410         int expected_count = folio_expected_refs(mapping, folio) + extra_count;
411         long nr = folio_nr_pages(folio);
412
413         if (!mapping) {
414                 /* Anonymous page without mapping */
415                 if (folio_ref_count(folio) != expected_count)
416                         return -EAGAIN;
417
418                 /* No turning back from here */
419                 newfolio->index = folio->index;
420                 newfolio->mapping = folio->mapping;
421                 if (folio_test_swapbacked(folio))
422                         __folio_set_swapbacked(newfolio);
423
424                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
425         }
426
427         oldzone = folio_zone(folio);
428         newzone = folio_zone(newfolio);
429
430         xas_lock_irq(&xas);
431         if (!folio_ref_freeze(folio, expected_count)) {
432                 xas_unlock_irq(&xas);
433                 return -EAGAIN;
434         }
435
436         /*
437          * Now we know that no one else is looking at the folio:
438          * no turning back from here.
439          */
440         newfolio->index = folio->index;
441         newfolio->mapping = folio->mapping;
442         folio_ref_add(newfolio, nr); /* add cache reference */
443         if (folio_test_swapbacked(folio)) {
444                 __folio_set_swapbacked(newfolio);
445                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
446                         folio_set_swapcache(newfolio);
447                         newfolio->private = folio_get_private(folio);
448                 }
449         } else {
450                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapcache(folio), folio);
451         }
452
453         /* Move dirty while page refs frozen and newpage not yet exposed */
454         dirty = folio_test_dirty(folio);
455         if (dirty) {
456                 folio_clear_dirty(folio);
457                 folio_set_dirty(newfolio);
458         }
459
460         xas_store(&xas, newfolio);
461
462         /*
463          * Drop cache reference from old page by unfreezing
464          * to one less reference.
465          * We know this isn't the last reference.
466          */
467         folio_ref_unfreeze(folio, expected_count - nr);
468
469         xas_unlock(&xas);
470         /* Leave irq disabled to prevent preemption while updating stats */
471
472         /*
473          * If moved to a different zone then also account
474          * the page for that zone. Other VM counters will be
475          * taken care of when we establish references to the
476          * new page and drop references to the old page.
477          *
478          * Note that anonymous pages are accounted for
479          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_MAPPED if they
480          * are mapped to swap space.
481          */
482         if (newzone != oldzone) {
483                 struct lruvec *old_lruvec, *new_lruvec;
484                 struct mem_cgroup *memcg;
485
486                 memcg = folio_memcg(folio);
487                 old_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, oldzone->zone_pgdat);
488                 new_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, newzone->zone_pgdat);
489
490                 __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_PAGES, -nr);
491                 __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_PAGES, nr);
492                 if (folio_test_swapbacked(folio) && !folio_test_swapcache(folio)) {
493                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SHMEM, -nr);
494                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SHMEM, nr);
495                 }
496 #ifdef CONFIG_SWAP
497                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
498                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SWAPCACHE, -nr);
499                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SWAPCACHE, nr);
500                 }
501 #endif
502                 if (dirty && mapping_can_writeback(mapping)) {
503                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_DIRTY, -nr);
504                         __mod_zone_page_state(oldzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, -nr);
505                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_DIRTY, nr);
506                         __mod_zone_page_state(newzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, nr);
507                 }
508         }
509         local_irq_enable();
510
511         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
512 }
513 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_mapping);
514
515 /*
516  * The expected number of remaining references is the same as that
517  * of folio_migrate_mapping().
518  */
519 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
520                                    struct folio *dst, struct folio *src)
521 {
522         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio_index(src));
523         int expected_count;
524
525         xas_lock_irq(&xas);
526         expected_count = 2 + folio_has_private(src);
527         if (!folio_ref_freeze(src, expected_count)) {
528                 xas_unlock_irq(&xas);
529                 return -EAGAIN;
530         }
531
532         dst->index = src->index;
533         dst->mapping = src->mapping;
534
535         folio_get(dst);
536
537         xas_store(&xas, dst);
538
539         folio_ref_unfreeze(src, expected_count - 1);
540
541         xas_unlock_irq(&xas);
542
543         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
544 }
545
546 /*
547  * Copy the flags and some other ancillary information
548  */
549 void folio_migrate_flags(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
550 {
551         int cpupid;
552
553         if (folio_test_error(folio))
554                 folio_set_error(newfolio);
555         if (folio_test_referenced(folio))
556                 folio_set_referenced(newfolio);
557         if (folio_test_uptodate(folio))
558                 folio_mark_uptodate(newfolio);
559         if (folio_test_clear_active(folio)) {
560                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
561                 folio_set_active(newfolio);
562         } else if (folio_test_clear_unevictable(folio))
563                 folio_set_unevictable(newfolio);
564         if (folio_test_workingset(folio))
565                 folio_set_workingset(newfolio);
566         if (folio_test_checked(folio))
567                 folio_set_checked(newfolio);
568         /*
569          * PG_anon_exclusive (-> PG_mappedtodisk) is always migrated via
570          * migration entries. We can still have PG_anon_exclusive set on an
571          * effectively unmapped and unreferenced first sub-pages of an
572          * anonymous THP: we can simply copy it here via PG_mappedtodisk.
573          */
574         if (folio_test_mappedtodisk(folio))
575                 folio_set_mappedtodisk(newfolio);
576
577         /* Move dirty on pages not done by folio_migrate_mapping() */
578         if (folio_test_dirty(folio))
579                 folio_set_dirty(newfolio);
580
581         if (folio_test_young(folio))
582                 folio_set_young(newfolio);
583         if (folio_test_idle(folio))
584                 folio_set_idle(newfolio);
585
586         /*
587          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
588          * future migrations of this same page.
589          */
590         cpupid = page_cpupid_xchg_last(&folio->page, -1);
591         /*
592          * For memory tiering mode, when migrate between slow and fast
593          * memory node, reset cpupid, because that is used to record
594          * page access time in slow memory node.
595          */
596         if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) {
597                 bool f_toptier = node_is_toptier(page_to_nid(&folio->page));
598                 bool t_toptier = node_is_toptier(page_to_nid(&newfolio->page));
599
600                 if (f_toptier != t_toptier)
601                         cpupid = -1;
602         }
603         page_cpupid_xchg_last(&newfolio->page, cpupid);
604
605         folio_migrate_ksm(newfolio, folio);
606         /*
607          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
608          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
609          */
610         if (folio_test_swapcache(folio))
611                 folio_clear_swapcache(folio);
612         folio_clear_private(folio);
613
614         /* page->private contains hugetlb specific flags */
615         if (!folio_test_hugetlb(folio))
616                 folio->private = NULL;
617
618         /*
619          * If any waiters have accumulated on the new page then
620          * wake them up.
621          */
622         if (folio_test_writeback(newfolio))
623                 folio_end_writeback(newfolio);
624
625         /*
626          * PG_readahead shares the same bit with PG_reclaim.  The above
627          * end_page_writeback() may clear PG_readahead mistakenly, so set the
628          * bit after that.
629          */
630         if (folio_test_readahead(folio))
631                 folio_set_readahead(newfolio);
632
633         folio_copy_owner(newfolio, folio);
634
635         if (!folio_test_hugetlb(folio))
636                 mem_cgroup_migrate(folio, newfolio);
637 }
638 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_flags);
639
640 void folio_migrate_copy(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
641 {
642         folio_copy(newfolio, folio);
643         folio_migrate_flags(newfolio, folio);
644 }
645 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_copy);
646
647 /************************************************************
648  *                    Migration functions
649  ***********************************************************/
650
651 int migrate_folio_extra(struct address_space *mapping, struct folio *dst,
652                 struct folio *src, enum migrate_mode mode, int extra_count)
653 {
654         int rc;
655
656         BUG_ON(folio_test_writeback(src));      /* Writeback must be complete */
657
658         rc = folio_migrate_mapping(mapping, dst, src, extra_count);
659
660         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
661                 return rc;
662
663         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
664                 folio_migrate_copy(dst, src);
665         else
666                 folio_migrate_flags(dst, src);
667         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
668 }
669
670 /**
671  * migrate_folio() - Simple folio migration.
672  * @mapping: The address_space containing the folio.
673  * @dst: The folio to migrate the data to.
674  * @src: The folio containing the current data.
675  * @mode: How to migrate the page.
676  *
677  * Common logic to directly migrate a single LRU folio suitable for
678  * folios that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
679  *
680  * Folios are locked upon entry and exit.
681  */
682 int migrate_folio(struct address_space *mapping, struct folio *dst,
683                 struct folio *src, enum migrate_mode mode)
684 {
685         return migrate_folio_extra(mapping, dst, src, mode, 0);
686 }
687 EXPORT_SYMBOL(migrate_folio);
688
689 #ifdef CONFIG_BLOCK
690 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
691 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
692                                                         enum migrate_mode mode)
693 {
694         struct buffer_head *bh = head;
695
696         /* Simple case, sync compaction */
697         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
698                 do {
699                         lock_buffer(bh);
700                         bh = bh->b_this_page;
701
702                 } while (bh != head);
703
704                 return true;
705         }
706
707         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
708         do {
709                 if (!trylock_buffer(bh)) {
710                         /*
711                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
712                          * async migration. Release the taken locks
713                          */
714                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
715                         bh = head;
716                         while (bh != failed_bh) {
717                                 unlock_buffer(bh);
718                                 bh = bh->b_this_page;
719                         }
720                         return false;
721                 }
722
723                 bh = bh->b_this_page;
724         } while (bh != head);
725         return true;
726 }
727
728 static int __buffer_migrate_folio(struct address_space *mapping,
729                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode,
730                 bool check_refs)
731 {
732         struct buffer_head *bh, *head;
733         int rc;
734         int expected_count;
735
736         head = folio_buffers(src);
737         if (!head)
738                 return migrate_folio(mapping, dst, src, mode);
739
740         /* Check whether page does not have extra refs before we do more work */
741         expected_count = folio_expected_refs(mapping, src);
742         if (folio_ref_count(src) != expected_count)
743                 return -EAGAIN;
744
745         if (!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode))
746                 return -EAGAIN;
747
748         if (check_refs) {
749                 bool busy;
750                 bool invalidated = false;
751
752 recheck_buffers:
753                 busy = false;
754                 spin_lock(&mapping->private_lock);
755                 bh = head;
756                 do {
757                         if (atomic_read(&bh->b_count)) {
758                                 busy = true;
759                                 break;
760                         }
761                         bh = bh->b_this_page;
762                 } while (bh != head);
763                 if (busy) {
764                         if (invalidated) {
765                                 rc = -EAGAIN;
766                                 goto unlock_buffers;
767                         }
768                         spin_unlock(&mapping->private_lock);
769                         invalidate_bh_lrus();
770                         invalidated = true;
771                         goto recheck_buffers;
772                 }
773         }
774
775         rc = folio_migrate_mapping(mapping, dst, src, 0);
776         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
777                 goto unlock_buffers;
778
779         folio_attach_private(dst, folio_detach_private(src));
780
781         bh = head;
782         do {
783                 set_bh_page(bh, &dst->page, bh_offset(bh));
784                 bh = bh->b_this_page;
785         } while (bh != head);
786
787         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
788                 folio_migrate_copy(dst, src);
789         else
790                 folio_migrate_flags(dst, src);
791
792         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
793 unlock_buffers:
794         if (check_refs)
795                 spin_unlock(&mapping->private_lock);
796         bh = head;
797         do {
798                 unlock_buffer(bh);
799                 bh = bh->b_this_page;
800         } while (bh != head);
801
802         return rc;
803 }
804
805 /**
806  * buffer_migrate_folio() - Migration function for folios with buffers.
807  * @mapping: The address space containing @src.
808  * @dst: The folio to migrate to.
809  * @src: The folio to migrate from.
810  * @mode: How to migrate the folio.
811  *
812  * This function can only be used if the underlying filesystem guarantees
813  * that no other references to @src exist. For example attached buffer
814  * heads are accessed only under the folio lock.  If your filesystem cannot
815  * provide this guarantee, buffer_migrate_folio_norefs() may be more
816  * appropriate.
817  *
818  * Return: 0 on success or a negative errno on failure.
819  */
820 int buffer_migrate_folio(struct address_space *mapping,
821                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode)
822 {
823         return __buffer_migrate_folio(mapping, dst, src, mode, false);
824 }
825 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_folio);
826
827 /**
828  * buffer_migrate_folio_norefs() - Migration function for folios with buffers.
829  * @mapping: The address space containing @src.
830  * @dst: The folio to migrate to.
831  * @src: The folio to migrate from.
832  * @mode: How to migrate the folio.
833  *
834  * Like buffer_migrate_folio() except that this variant is more careful
835  * and checks that there are also no buffer head references. This function
836  * is the right one for mappings where buffer heads are directly looked
837  * up and referenced (such as block device mappings).
838  *
839  * Return: 0 on success or a negative errno on failure.
840  */
841 int buffer_migrate_folio_norefs(struct address_space *mapping,
842                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode)
843 {
844         return __buffer_migrate_folio(mapping, dst, src, mode, true);
845 }
846 EXPORT_SYMBOL_GPL(buffer_migrate_folio_norefs);
847 #endif
848
849 int filemap_migrate_folio(struct address_space *mapping,
850                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode)
851 {
852         int ret;
853
854         ret = folio_migrate_mapping(mapping, dst, src, 0);
855         if (ret != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
856                 return ret;
857
858         if (folio_get_private(src))
859                 folio_attach_private(dst, folio_detach_private(src));
860
861         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
862                 folio_migrate_copy(dst, src);
863         else
864                 folio_migrate_flags(dst, src);
865         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
866 }
867 EXPORT_SYMBOL_GPL(filemap_migrate_folio);
868
869 /*
870  * Writeback a folio to clean the dirty state
871  */
872 static int writeout(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
873 {
874         struct writeback_control wbc = {
875                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
876                 .nr_to_write = 1,
877                 .range_start = 0,
878                 .range_end = LLONG_MAX,
879                 .for_reclaim = 1
880         };
881         int rc;
882
883         if (!mapping->a_ops->writepage)
884                 /* No write method for the address space */
885                 return -EINVAL;
886
887         if (!folio_clear_dirty_for_io(folio))
888                 /* Someone else already triggered a write */
889                 return -EAGAIN;
890
891         /*
892          * A dirty folio may imply that the underlying filesystem has
893          * the folio on some queue. So the folio must be clean for
894          * migration. Writeout may mean we lose the lock and the
895          * folio state is no longer what we checked for earlier.
896          * At this point we know that the migration attempt cannot
897          * be successful.
898          */
899         remove_migration_ptes(folio, folio, false);
900
901         rc = mapping->a_ops->writepage(&folio->page, &wbc);
902
903         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
904                 /* unlocked. Relock */
905                 folio_lock(folio);
906
907         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
908 }
909
910 /*
911  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
912  */
913 static int fallback_migrate_folio(struct address_space *mapping,
914                 struct folio *dst, struct folio *src, enum migrate_mode mode)
915 {
916         if (folio_test_dirty(src)) {
917                 /* Only writeback folios in full synchronous migration */
918                 switch (mode) {
919                 case MIGRATE_SYNC:
920                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
921                         break;
922                 default:
923                         return -EBUSY;
924                 }
925                 return writeout(mapping, src);
926         }
927
928         /*
929          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
930          * We must have no buffers or drop them.
931          */
932         if (folio_test_private(src) &&
933             !filemap_release_folio(src, GFP_KERNEL))
934                 return mode == MIGRATE_SYNC ? -EAGAIN : -EBUSY;
935
936         return migrate_folio(mapping, dst, src, mode);
937 }
938
939 /*
940  * Move a page to a newly allocated page
941  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
942  *
943  * The new page will have replaced the old page if this function
944  * is successful.
945  *
946  * Return value:
947  *   < 0 - error code
948  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
949  */
950 static int move_to_new_folio(struct folio *dst, struct folio *src,
951                                 enum migrate_mode mode)
952 {
953         int rc = -EAGAIN;
954         bool is_lru = !__PageMovable(&src->page);
955
956         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(src), src);
957         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(dst), dst);
958
959         if (likely(is_lru)) {
960                 struct address_space *mapping = folio_mapping(src);
961
962                 if (!mapping)
963                         rc = migrate_folio(mapping, dst, src, mode);
964                 else if (mapping->a_ops->migrate_folio)
965                         /*
966                          * Most folios have a mapping and most filesystems
967                          * provide a migrate_folio callback. Anonymous folios
968                          * are part of swap space which also has its own
969                          * migrate_folio callback. This is the most common path
970                          * for page migration.
971                          */
972                         rc = mapping->a_ops->migrate_folio(mapping, dst, src,
973                                                                 mode);
974                 else
975                         rc = fallback_migrate_folio(mapping, dst, src, mode);
976         } else {
977                 const struct movable_operations *mops;
978
979                 /*
980                  * In case of non-lru page, it could be released after
981                  * isolation step. In that case, we shouldn't try migration.
982                  */
983                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_isolated(src), src);
984                 if (!folio_test_movable(src)) {
985                         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
986                         folio_clear_isolated(src);
987                         goto out;
988                 }
989
990                 mops = folio_movable_ops(src);
991                 rc = mops->migrate_page(&dst->page, &src->page, mode);
992                 WARN_ON_ONCE(rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS &&
993                                 !folio_test_isolated(src));
994         }
995
996         /*
997          * When successful, old pagecache src->mapping must be cleared before
998          * src is freed; but stats require that PageAnon be left as PageAnon.
999          */
1000         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1001                 if (__PageMovable(&src->page)) {
1002                         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_isolated(src), src);
1003
1004                         /*
1005                          * We clear PG_movable under page_lock so any compactor
1006                          * cannot try to migrate this page.
1007                          */
1008                         folio_clear_isolated(src);
1009                 }
1010
1011                 /*
1012                  * Anonymous and movable src->mapping will be cleared by
1013                  * free_pages_prepare so don't reset it here for keeping
1014                  * the type to work PageAnon, for example.
1015                  */
1016                 if (!folio_mapping_flags(src))
1017                         src->mapping = NULL;
1018
1019                 if (likely(!folio_is_zone_device(dst)))
1020                         flush_dcache_folio(dst);
1021         }
1022 out:
1023         return rc;
1024 }
1025
1026 /*
1027  * To record some information during migration, we use some unused
1028  * fields (mapping and private) of struct folio of the newly allocated
1029  * destination folio.  This is safe because nobody is using them
1030  * except us.
1031  */
1032 union migration_ptr {
1033         struct anon_vma *anon_vma;
1034         struct address_space *mapping;
1035 };
1036 static void __migrate_folio_record(struct folio *dst,
1037                                    unsigned long page_was_mapped,
1038                                    struct anon_vma *anon_vma)
1039 {
1040         union migration_ptr ptr = { .anon_vma = anon_vma };
1041         dst->mapping = ptr.mapping;
1042         dst->private = (void *)page_was_mapped;
1043 }
1044
1045 static void __migrate_folio_extract(struct folio *dst,
1046                                    int *page_was_mappedp,
1047                                    struct anon_vma **anon_vmap)
1048 {
1049         union migration_ptr ptr = { .mapping = dst->mapping };
1050         *anon_vmap = ptr.anon_vma;
1051         *page_was_mappedp = (unsigned long)dst->private;
1052         dst->mapping = NULL;
1053         dst->private = NULL;
1054 }
1055
1056 /* Restore the source folio to the original state upon failure */
1057 static void migrate_folio_undo_src(struct folio *src,
1058                                    int page_was_mapped,
1059                                    struct anon_vma *anon_vma,
1060                                    bool locked,
1061                                    struct list_head *ret)
1062 {
1063         if (page_was_mapped)
1064                 remove_migration_ptes(src, src, false);
1065         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
1066         if (anon_vma)
1067                 put_anon_vma(anon_vma);
1068         if (locked)
1069                 folio_unlock(src);
1070         if (ret)
1071                 list_move_tail(&src->lru, ret);
1072 }
1073
1074 /* Restore the destination folio to the original state upon failure */
1075 static void migrate_folio_undo_dst(struct folio *dst,
1076                                    bool locked,
1077                                    free_page_t put_new_page,
1078                                    unsigned long private)
1079 {
1080         if (locked)
1081                 folio_unlock(dst);
1082         if (put_new_page)
1083                 put_new_page(&dst->page, private);
1084         else
1085                 folio_put(dst);
1086 }
1087
1088 /* Cleanup src folio upon migration success */
1089 static void migrate_folio_done(struct folio *src,
1090                                enum migrate_reason reason)
1091 {
1092         /*
1093          * Compaction can migrate also non-LRU pages which are
1094          * not accounted to NR_ISOLATED_*. They can be recognized
1095          * as __PageMovable
1096          */
1097         if (likely(!__folio_test_movable(src)))
1098                 mod_node_page_state(folio_pgdat(src), NR_ISOLATED_ANON +
1099                                     folio_is_file_lru(src), -folio_nr_pages(src));
1100
1101         if (reason != MR_MEMORY_FAILURE)
1102                 /* We release the page in page_handle_poison. */
1103                 folio_put(src);
1104 }
1105
1106 /* Obtain the lock on page, remove all ptes. */
1107 static int migrate_folio_unmap(new_page_t get_new_page, free_page_t put_new_page,
1108                                unsigned long private, struct folio *src,
1109                                struct folio **dstp, enum migrate_mode mode,
1110                                enum migrate_reason reason, struct list_head *ret)
1111 {
1112         struct folio *dst;
1113         int rc = -EAGAIN;
1114         struct page *newpage = NULL;
1115         int page_was_mapped = 0;
1116         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1117         bool is_lru = !__PageMovable(&src->page);
1118         bool locked = false;
1119         bool dst_locked = false;
1120
1121         if (folio_ref_count(src) == 1) {
1122                 /* Folio was freed from under us. So we are done. */
1123                 folio_clear_active(src);
1124                 folio_clear_unevictable(src);
1125                 /* free_pages_prepare() will clear PG_isolated. */
1126                 list_del(&src->lru);
1127                 migrate_folio_done(src, reason);
1128                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1129         }
1130
1131         newpage = get_new_page(&src->page, private);
1132         if (!newpage)
1133                 return -ENOMEM;
1134         dst = page_folio(newpage);
1135         *dstp = dst;
1136
1137         dst->private = NULL;
1138
1139         if (!folio_trylock(src)) {
1140                 if (mode == MIGRATE_ASYNC)
1141                         goto out;
1142
1143                 /*
1144                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
1145                  * For example, during page readahead pages are added locked
1146                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
1147                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
1148                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
1149                  * mpage_readahead). If an allocation happens for the
1150                  * second or third page, the process can end up locking
1151                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
1152                  * trying to be clever about what pages can be locked,
1153                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
1154                  * altogether.
1155                  */
1156                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
1157                         goto out;
1158
1159                 folio_lock(src);
1160         }
1161         locked = true;
1162
1163         if (folio_test_writeback(src)) {
1164                 /*
1165                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
1166                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
1167                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
1168                  * the overhead of stalling is too much
1169                  */
1170                 switch (mode) {
1171                 case MIGRATE_SYNC:
1172                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
1173                         break;
1174                 default:
1175                         rc = -EBUSY;
1176                         goto out;
1177                 }
1178                 folio_wait_writeback(src);
1179         }
1180
1181         /*
1182          * By try_to_migrate(), src->mapcount goes down to 0 here. In this case,
1183          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrate a page.
1184          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
1185          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
1186          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
1187          * just care Anon page here.
1188          *
1189          * Only folio_get_anon_vma() understands the subtleties of
1190          * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
1191          * But if we cannot get anon_vma, then we won't need it anyway,
1192          * because that implies that the anon page is no longer mapped
1193          * (and cannot be remapped so long as we hold the page lock).
1194          */
1195         if (folio_test_anon(src) && !folio_test_ksm(src))
1196                 anon_vma = folio_get_anon_vma(src);
1197
1198         /*
1199          * Block others from accessing the new page when we get around to
1200          * establishing additional references. We are usually the only one
1201          * holding a reference to dst at this point. We used to have a BUG
1202          * here if folio_trylock(dst) fails, but would like to allow for
1203          * cases where there might be a race with the previous use of dst.
1204          * This is much like races on refcount of oldpage: just don't BUG().
1205          */
1206         if (unlikely(!folio_trylock(dst)))
1207                 goto out;
1208         dst_locked = true;
1209
1210         if (unlikely(!is_lru)) {
1211                 __migrate_folio_record(dst, page_was_mapped, anon_vma);
1212                 return MIGRATEPAGE_UNMAP;
1213         }
1214
1215         /*
1216          * Corner case handling:
1217          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
1218          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
1219          * Calling try_to_unmap() against a src->mapping==NULL page will
1220          * trigger a BUG.  So handle it here.
1221          * 2. An orphaned page (see truncate_cleanup_page) might have
1222          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
1223          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
1224          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
1225          * free the metadata, so the page can be freed.
1226          */
1227         if (!src->mapping) {
1228                 if (folio_test_private(src)) {
1229                         try_to_free_buffers(src);
1230                         goto out;
1231                 }
1232         } else if (folio_mapped(src)) {
1233                 /* Establish migration ptes */
1234                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_anon(src) &&
1235                                !folio_test_ksm(src) && !anon_vma, src);
1236                 try_to_migrate(src, mode == MIGRATE_ASYNC ? TTU_BATCH_FLUSH : 0);
1237                 page_was_mapped = 1;
1238         }
1239
1240         if (!folio_mapped(src)) {
1241                 __migrate_folio_record(dst, page_was_mapped, anon_vma);
1242                 return MIGRATEPAGE_UNMAP;
1243         }
1244
1245 out:
1246         /*
1247          * A folio that has not been unmapped will be restored to
1248          * right list unless we want to retry.
1249          */
1250         if (rc == -EAGAIN)
1251                 ret = NULL;
1252
1253         migrate_folio_undo_src(src, page_was_mapped, anon_vma, locked, ret);
1254         migrate_folio_undo_dst(dst, dst_locked, put_new_page, private);
1255
1256         return rc;
1257 }
1258
1259 /* Migrate the folio to the newly allocated folio in dst. */
1260 static int migrate_folio_move(free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1261                               struct folio *src, struct folio *dst,
1262                               enum migrate_mode mode, enum migrate_reason reason,
1263                               struct list_head *ret)
1264 {
1265         int rc;
1266         int page_was_mapped = 0;
1267         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1268         bool is_lru = !__PageMovable(&src->page);
1269         struct list_head *prev;
1270
1271         __migrate_folio_extract(dst, &page_was_mapped, &anon_vma);
1272         prev = dst->lru.prev;
1273         list_del(&dst->lru);
1274
1275         rc = move_to_new_folio(dst, src, mode);
1276         if (rc)
1277                 goto out;
1278
1279         if (unlikely(!is_lru))
1280                 goto out_unlock_both;
1281
1282         /*
1283          * When successful, push dst to LRU immediately: so that if it
1284          * turns out to be an mlocked page, remove_migration_ptes() will
1285          * automatically build up the correct dst->mlock_count for it.
1286          *
1287          * We would like to do something similar for the old page, when
1288          * unsuccessful, and other cases when a page has been temporarily
1289          * isolated from the unevictable LRU: but this case is the easiest.
1290          */
1291         folio_add_lru(dst);
1292         if (page_was_mapped)
1293                 lru_add_drain();
1294
1295         if (page_was_mapped)
1296                 remove_migration_ptes(src, dst, false);
1297
1298 out_unlock_both:
1299         folio_unlock(dst);
1300         set_page_owner_migrate_reason(&dst->page, reason);
1301         /*
1302          * If migration is successful, decrease refcount of dst,
1303          * which will not free the page because new page owner increased
1304          * refcounter.
1305          */
1306         folio_put(dst);
1307
1308         /*
1309          * A folio that has been migrated has all references removed
1310          * and will be freed.
1311          */
1312         list_del(&src->lru);
1313         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
1314         if (anon_vma)
1315                 put_anon_vma(anon_vma);
1316         folio_unlock(src);
1317         migrate_folio_done(src, reason);
1318
1319         return rc;
1320 out:
1321         /*
1322          * A folio that has not been migrated will be restored to
1323          * right list unless we want to retry.
1324          */
1325         if (rc == -EAGAIN) {
1326                 list_add(&dst->lru, prev);
1327                 __migrate_folio_record(dst, page_was_mapped, anon_vma);
1328                 return rc;
1329         }
1330
1331         migrate_folio_undo_src(src, page_was_mapped, anon_vma, true, ret);
1332         migrate_folio_undo_dst(dst, true, put_new_page, private);
1333
1334         return rc;
1335 }
1336
1337 /*
1338  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1339  *
1340  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1341  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1342  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1343  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1344  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1345  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1346  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1347  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1348  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1349  * hugepage migration fails without data corruption.
1350  *
1351  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1352  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1353  * will wait in the page fault for migration to complete.
1354  */
1355 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1356                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1357                                 struct page *hpage, int force,
1358                                 enum migrate_mode mode, int reason,
1359                                 struct list_head *ret)
1360 {
1361         struct folio *dst, *src = page_folio(hpage);
1362         int rc = -EAGAIN;
1363         int page_was_mapped = 0;
1364         struct page *new_hpage;
1365         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1366         struct address_space *mapping = NULL;
1367
1368         if (folio_ref_count(src) == 1) {
1369                 /* page was freed from under us. So we are done. */
1370                 folio_putback_active_hugetlb(src);
1371                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1372         }
1373
1374         new_hpage = get_new_page(hpage, private);
1375         if (!new_hpage)
1376                 return -ENOMEM;
1377         dst = page_folio(new_hpage);
1378
1379         if (!folio_trylock(src)) {
1380                 if (!force)
1381                         goto out;
1382                 switch (mode) {
1383                 case MIGRATE_SYNC:
1384                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
1385                         break;
1386                 default:
1387                         goto out;
1388                 }
1389                 folio_lock(src);
1390         }
1391
1392         /*
1393          * Check for pages which are in the process of being freed.  Without
1394          * folio_mapping() set, hugetlbfs specific move page routine will not
1395          * be called and we could leak usage counts for subpools.
1396          */
1397         if (hugetlb_folio_subpool(src) && !folio_mapping(src)) {
1398                 rc = -EBUSY;
1399                 goto out_unlock;
1400         }
1401
1402         if (folio_test_anon(src))
1403                 anon_vma = folio_get_anon_vma(src);
1404
1405         if (unlikely(!folio_trylock(dst)))
1406                 goto put_anon;
1407
1408         if (folio_mapped(src)) {
1409                 enum ttu_flags ttu = 0;
1410
1411                 if (!folio_test_anon(src)) {
1412                         /*
1413                          * In shared mappings, try_to_unmap could potentially
1414                          * call huge_pmd_unshare.  Because of this, take
1415                          * semaphore in write mode here and set TTU_RMAP_LOCKED
1416                          * to let lower levels know we have taken the lock.
1417                          */
1418                         mapping = hugetlb_page_mapping_lock_write(hpage);
1419                         if (unlikely(!mapping))
1420                                 goto unlock_put_anon;
1421
1422                         ttu = TTU_RMAP_LOCKED;
1423                 }
1424
1425                 try_to_migrate(src, ttu);
1426                 page_was_mapped = 1;
1427
1428                 if (ttu & TTU_RMAP_LOCKED)
1429                         i_mmap_unlock_write(mapping);
1430         }
1431
1432         if (!folio_mapped(src))
1433                 rc = move_to_new_folio(dst, src, mode);
1434
1435         if (page_was_mapped)
1436                 remove_migration_ptes(src,
1437                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? dst : src, false);
1438
1439 unlock_put_anon:
1440         folio_unlock(dst);
1441
1442 put_anon:
1443         if (anon_vma)
1444                 put_anon_vma(anon_vma);
1445
1446         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1447                 move_hugetlb_state(src, dst, reason);
1448                 put_new_page = NULL;
1449         }
1450
1451 out_unlock:
1452         folio_unlock(src);
1453 out:
1454         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1455                 folio_putback_active_hugetlb(src);
1456         else if (rc != -EAGAIN)
1457                 list_move_tail(&src->lru, ret);
1458
1459         /*
1460          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1461          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1462          * isolation.
1463          */
1464         if (put_new_page)
1465                 put_new_page(new_hpage, private);
1466         else
1467                 folio_putback_active_hugetlb(dst);
1468
1469         return rc;
1470 }
1471
1472 static inline int try_split_folio(struct folio *folio, struct list_head *split_folios)
1473 {
1474         int rc;
1475
1476         folio_lock(folio);
1477         rc = split_folio_to_list(folio, split_folios);
1478         folio_unlock(folio);
1479         if (!rc)
1480                 list_move_tail(&folio->lru, split_folios);
1481
1482         return rc;
1483 }
1484
1485 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1486 #define NR_MAX_BATCHED_MIGRATION        HPAGE_PMD_NR
1487 #else
1488 #define NR_MAX_BATCHED_MIGRATION        512
1489 #endif
1490 #define NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY      10
1491 #define NR_MAX_MIGRATE_ASYNC_RETRY      3
1492 #define NR_MAX_MIGRATE_SYNC_RETRY                                       \
1493         (NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY - NR_MAX_MIGRATE_ASYNC_RETRY)
1494
1495 struct migrate_pages_stats {
1496         int nr_succeeded;       /* Normal and large folios migrated successfully, in
1497                                    units of base pages */
1498         int nr_failed_pages;    /* Normal and large folios failed to be migrated, in
1499                                    units of base pages.  Untried folios aren't counted */
1500         int nr_thp_succeeded;   /* THP migrated successfully */
1501         int nr_thp_failed;      /* THP failed to be migrated */
1502         int nr_thp_split;       /* THP split before migrating */
1503 };
1504
1505 /*
1506  * Returns the number of hugetlb folios that were not migrated, or an error code
1507  * after NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY attempts or if no hugetlb folios are movable
1508  * any more because the list has become empty or no retryable hugetlb folios
1509  * exist any more. It is caller's responsibility to call putback_movable_pages()
1510  * only if ret != 0.
1511  */
1512 static int migrate_hugetlbs(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1513                             free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1514                             enum migrate_mode mode, int reason,
1515                             struct migrate_pages_stats *stats,
1516                             struct list_head *ret_folios)
1517 {
1518         int retry = 1;
1519         int nr_failed = 0;
1520         int nr_retry_pages = 0;
1521         int pass = 0;
1522         struct folio *folio, *folio2;
1523         int rc, nr_pages;
1524
1525         for (pass = 0; pass < NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY && retry; pass++) {
1526                 retry = 0;
1527                 nr_retry_pages = 0;
1528
1529                 list_for_each_entry_safe(folio, folio2, from, lru) {
1530                         if (!folio_test_hugetlb(folio))
1531                                 continue;
1532
1533                         nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1534
1535                         cond_resched();
1536
1537                         /*
1538                          * Migratability of hugepages depends on architectures and
1539                          * their size.  This check is necessary because some callers
1540                          * of hugepage migration like soft offline and memory
1541                          * hotremove don't walk through page tables or check whether
1542                          * the hugepage is pmd-based or not before kicking migration.
1543                          */
1544                         if (!hugepage_migration_supported(folio_hstate(folio))) {
1545                                 nr_failed++;
1546                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages;
1547                                 list_move_tail(&folio->lru, ret_folios);
1548                                 continue;
1549                         }
1550
1551                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1552                                                       put_new_page, private,
1553                                                       &folio->page, pass > 2, mode,
1554                                                       reason, ret_folios);
1555                         /*
1556                          * The rules are:
1557                          *      Success: hugetlb folio will be put back
1558                          *      -EAGAIN: stay on the from list
1559                          *      -ENOMEM: stay on the from list
1560                          *      Other errno: put on ret_folios list
1561                          */
1562                         switch(rc) {
1563                         case -ENOMEM:
1564                                 /*
1565                                  * When memory is low, don't bother to try to migrate
1566                                  * other folios, just exit.
1567                                  */
1568                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages + nr_retry_pages;
1569                                 return -ENOMEM;
1570                         case -EAGAIN:
1571                                 retry++;
1572                                 nr_retry_pages += nr_pages;
1573                                 break;
1574                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1575                                 stats->nr_succeeded += nr_pages;
1576                                 break;
1577                         default:
1578                                 /*
1579                                  * Permanent failure (-EBUSY, etc.):
1580                                  * unlike -EAGAIN case, the failed folio is
1581                                  * removed from migration folio list and not
1582                                  * retried in the next outer loop.
1583                                  */
1584                                 nr_failed++;
1585                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages;
1586                                 break;
1587                         }
1588                 }
1589         }
1590         /*
1591          * nr_failed is number of hugetlb folios failed to be migrated.  After
1592          * NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY attempts, give up and count retried hugetlb
1593          * folios as failed.
1594          */
1595         nr_failed += retry;
1596         stats->nr_failed_pages += nr_retry_pages;
1597
1598         return nr_failed;
1599 }
1600
1601 /*
1602  * migrate_pages_batch() first unmaps folios in the from list as many as
1603  * possible, then move the unmapped folios.
1604  *
1605  * We only batch migration if mode == MIGRATE_ASYNC to avoid to wait a
1606  * lock or bit when we have locked more than one folio.  Which may cause
1607  * deadlock (e.g., for loop device).  So, if mode != MIGRATE_ASYNC, the
1608  * length of the from list must be <= 1.
1609  */
1610 static int migrate_pages_batch(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1611                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1612                 enum migrate_mode mode, int reason, struct list_head *ret_folios,
1613                 struct list_head *split_folios, struct migrate_pages_stats *stats,
1614                 int nr_pass)
1615 {
1616         int retry = 1;
1617         int large_retry = 1;
1618         int thp_retry = 1;
1619         int nr_failed = 0;
1620         int nr_retry_pages = 0;
1621         int nr_large_failed = 0;
1622         int pass = 0;
1623         bool is_large = false;
1624         bool is_thp = false;
1625         struct folio *folio, *folio2, *dst = NULL, *dst2;
1626         int rc, rc_saved = 0, nr_pages;
1627         LIST_HEAD(unmap_folios);
1628         LIST_HEAD(dst_folios);
1629         bool nosplit = (reason == MR_NUMA_MISPLACED);
1630
1631         VM_WARN_ON_ONCE(mode != MIGRATE_ASYNC &&
1632                         !list_empty(from) && !list_is_singular(from));
1633
1634         for (pass = 0; pass < nr_pass && (retry || large_retry); pass++) {
1635                 retry = 0;
1636                 large_retry = 0;
1637                 thp_retry = 0;
1638                 nr_retry_pages = 0;
1639
1640                 list_for_each_entry_safe(folio, folio2, from, lru) {
1641                         /*
1642                          * Large folio statistics is based on the source large
1643                          * folio. Capture required information that might get
1644                          * lost during migration.
1645                          */
1646                         is_large = folio_test_large(folio);
1647                         is_thp = is_large && folio_test_pmd_mappable(folio);
1648                         nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1649
1650                         cond_resched();
1651
1652                         /*
1653                          * Large folio migration might be unsupported or
1654                          * the allocation might be failed so we should retry
1655                          * on the same folio with the large folio split
1656                          * to normal folios.
1657                          *
1658                          * Split folios are put in split_folios, and
1659                          * we will migrate them after the rest of the
1660                          * list is processed.
1661                          */
1662                         if (!thp_migration_supported() && is_thp) {
1663                                 nr_large_failed++;
1664                                 stats->nr_thp_failed++;
1665                                 if (!try_split_folio(folio, split_folios)) {
1666                                         stats->nr_thp_split++;
1667                                         continue;
1668                                 }
1669                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages;
1670                                 list_move_tail(&folio->lru, ret_folios);
1671                                 continue;
1672                         }
1673
1674                         rc = migrate_folio_unmap(get_new_page, put_new_page, private,
1675                                                  folio, &dst, mode, reason, ret_folios);
1676                         /*
1677                          * The rules are:
1678                          *      Success: folio will be freed
1679                          *      Unmap: folio will be put on unmap_folios list,
1680                          *             dst folio put on dst_folios list
1681                          *      -EAGAIN: stay on the from list
1682                          *      -ENOMEM: stay on the from list
1683                          *      Other errno: put on ret_folios list
1684                          */
1685                         switch(rc) {
1686                         case -ENOMEM:
1687                                 /*
1688                                  * When memory is low, don't bother to try to migrate
1689                                  * other folios, move unmapped folios, then exit.
1690                                  */
1691                                 if (is_large) {
1692                                         nr_large_failed++;
1693                                         stats->nr_thp_failed += is_thp;
1694                                         /* Large folio NUMA faulting doesn't split to retry. */
1695                                         if (!nosplit) {
1696                                                 int ret = try_split_folio(folio, split_folios);
1697
1698                                                 if (!ret) {
1699                                                         stats->nr_thp_split += is_thp;
1700                                                         break;
1701                                                 } else if (reason == MR_LONGTERM_PIN &&
1702                                                            ret == -EAGAIN) {
1703                                                         /*
1704                                                          * Try again to split large folio to
1705                                                          * mitigate the failure of longterm pinning.
1706                                                          */
1707                                                         large_retry++;
1708                                                         thp_retry += is_thp;
1709                                                         nr_retry_pages += nr_pages;
1710                                                         /* Undo duplicated failure counting. */
1711                                                         nr_large_failed--;
1712                                                         stats->nr_thp_failed -= is_thp;
1713                                                         break;
1714                                                 }
1715                                         }
1716                                 } else {
1717                                         nr_failed++;
1718                                 }
1719
1720                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages + nr_retry_pages;
1721                                 /* nr_failed isn't updated for not used */
1722                                 nr_large_failed += large_retry;
1723                                 stats->nr_thp_failed += thp_retry;
1724                                 rc_saved = rc;
1725                                 if (list_empty(&unmap_folios))
1726                                         goto out;
1727                                 else
1728                                         goto move;
1729                         case -EAGAIN:
1730                                 if (is_large) {
1731                                         large_retry++;
1732                                         thp_retry += is_thp;
1733                                 } else {
1734                                         retry++;
1735                                 }
1736                                 nr_retry_pages += nr_pages;
1737                                 break;
1738                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1739                                 stats->nr_succeeded += nr_pages;
1740                                 stats->nr_thp_succeeded += is_thp;
1741                                 break;
1742                         case MIGRATEPAGE_UNMAP:
1743                                 list_move_tail(&folio->lru, &unmap_folios);
1744                                 list_add_tail(&dst->lru, &dst_folios);
1745                                 break;
1746                         default:
1747                                 /*
1748                                  * Permanent failure (-EBUSY, etc.):
1749                                  * unlike -EAGAIN case, the failed folio is
1750                                  * removed from migration folio list and not
1751                                  * retried in the next outer loop.
1752                                  */
1753                                 if (is_large) {
1754                                         nr_large_failed++;
1755                                         stats->nr_thp_failed += is_thp;
1756                                 } else {
1757                                         nr_failed++;
1758                                 }
1759
1760                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages;
1761                                 break;
1762                         }
1763                 }
1764         }
1765         nr_failed += retry;
1766         nr_large_failed += large_retry;
1767         stats->nr_thp_failed += thp_retry;
1768         stats->nr_failed_pages += nr_retry_pages;
1769 move:
1770         /* Flush TLBs for all unmapped folios */
1771         try_to_unmap_flush();
1772
1773         retry = 1;
1774         for (pass = 0; pass < nr_pass && (retry || large_retry); pass++) {
1775                 retry = 0;
1776                 large_retry = 0;
1777                 thp_retry = 0;
1778                 nr_retry_pages = 0;
1779
1780                 dst = list_first_entry(&dst_folios, struct folio, lru);
1781                 dst2 = list_next_entry(dst, lru);
1782                 list_for_each_entry_safe(folio, folio2, &unmap_folios, lru) {
1783                         is_large = folio_test_large(folio);
1784                         is_thp = is_large && folio_test_pmd_mappable(folio);
1785                         nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1786
1787                         cond_resched();
1788
1789                         rc = migrate_folio_move(put_new_page, private,
1790                                                 folio, dst, mode,
1791                                                 reason, ret_folios);
1792                         /*
1793                          * The rules are:
1794                          *      Success: folio will be freed
1795                          *      -EAGAIN: stay on the unmap_folios list
1796                          *      Other errno: put on ret_folios list
1797                          */
1798                         switch(rc) {
1799                         case -EAGAIN:
1800                                 if (is_large) {
1801                                         large_retry++;
1802                                         thp_retry += is_thp;
1803                                 } else {
1804                                         retry++;
1805                                 }
1806                                 nr_retry_pages += nr_pages;
1807                                 break;
1808                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1809                                 stats->nr_succeeded += nr_pages;
1810                                 stats->nr_thp_succeeded += is_thp;
1811                                 break;
1812                         default:
1813                                 if (is_large) {
1814                                         nr_large_failed++;
1815                                         stats->nr_thp_failed += is_thp;
1816                                 } else {
1817                                         nr_failed++;
1818                                 }
1819
1820                                 stats->nr_failed_pages += nr_pages;
1821                                 break;
1822                         }
1823                         dst = dst2;
1824                         dst2 = list_next_entry(dst, lru);
1825                 }
1826         }
1827         nr_failed += retry;
1828         nr_large_failed += large_retry;
1829         stats->nr_thp_failed += thp_retry;
1830         stats->nr_failed_pages += nr_retry_pages;
1831
1832         if (rc_saved)
1833                 rc = rc_saved;
1834         else
1835                 rc = nr_failed + nr_large_failed;
1836 out:
1837         /* Cleanup remaining folios */
1838         dst = list_first_entry(&dst_folios, struct folio, lru);
1839         dst2 = list_next_entry(dst, lru);
1840         list_for_each_entry_safe(folio, folio2, &unmap_folios, lru) {
1841                 int page_was_mapped = 0;
1842                 struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1843
1844                 __migrate_folio_extract(dst, &page_was_mapped, &anon_vma);
1845                 migrate_folio_undo_src(folio, page_was_mapped, anon_vma,
1846                                        true, ret_folios);
1847                 list_del(&dst->lru);
1848                 migrate_folio_undo_dst(dst, true, put_new_page, private);
1849                 dst = dst2;
1850                 dst2 = list_next_entry(dst, lru);
1851         }
1852
1853         return rc;
1854 }
1855
1856 static int migrate_pages_sync(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1857                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1858                 enum migrate_mode mode, int reason, struct list_head *ret_folios,
1859                 struct list_head *split_folios, struct migrate_pages_stats *stats)
1860 {
1861         int rc, nr_failed = 0;
1862         LIST_HEAD(folios);
1863         struct migrate_pages_stats astats;
1864
1865         memset(&astats, 0, sizeof(astats));
1866         /* Try to migrate in batch with MIGRATE_ASYNC mode firstly */
1867         rc = migrate_pages_batch(from, get_new_page, put_new_page, private, MIGRATE_ASYNC,
1868                                  reason, &folios, split_folios, &astats,
1869                                  NR_MAX_MIGRATE_ASYNC_RETRY);
1870         stats->nr_succeeded += astats.nr_succeeded;
1871         stats->nr_thp_succeeded += astats.nr_thp_succeeded;
1872         stats->nr_thp_split += astats.nr_thp_split;
1873         if (rc < 0) {
1874                 stats->nr_failed_pages += astats.nr_failed_pages;
1875                 stats->nr_thp_failed += astats.nr_thp_failed;
1876                 list_splice_tail(&folios, ret_folios);
1877                 return rc;
1878         }
1879         stats->nr_thp_failed += astats.nr_thp_split;
1880         nr_failed += astats.nr_thp_split;
1881         /*
1882          * Fall back to migrate all failed folios one by one synchronously. All
1883          * failed folios except split THPs will be retried, so their failure
1884          * isn't counted
1885          */
1886         list_splice_tail_init(&folios, from);
1887         while (!list_empty(from)) {
1888                 list_move(from->next, &folios);
1889                 rc = migrate_pages_batch(&folios, get_new_page, put_new_page,
1890                                          private, mode, reason, ret_folios,
1891                                          split_folios, stats, NR_MAX_MIGRATE_SYNC_RETRY);
1892                 list_splice_tail_init(&folios, ret_folios);
1893                 if (rc < 0)
1894                         return rc;
1895                 nr_failed += rc;
1896         }
1897
1898         return nr_failed;
1899 }
1900
1901 /*
1902  * migrate_pages - migrate the folios specified in a list, to the free folios
1903  *                 supplied as the target for the page migration
1904  *
1905  * @from:               The list of folios to be migrated.
1906  * @get_new_page:       The function used to allocate free folios to be used
1907  *                      as the target of the folio migration.
1908  * @put_new_page:       The function used to free target folios if migration
1909  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1910  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1911  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1912  *                      folio migration, if any.
1913  * @reason:             The reason for folio migration.
1914  * @ret_succeeded:      Set to the number of folios migrated successfully if
1915  *                      the caller passes a non-NULL pointer.
1916  *
1917  * The function returns after NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY attempts or if no folios
1918  * are movable any more because the list has become empty or no retryable folios
1919  * exist any more. It is caller's responsibility to call putback_movable_pages()
1920  * only if ret != 0.
1921  *
1922  * Returns the number of {normal folio, large folio, hugetlb} that were not
1923  * migrated, or an error code. The number of large folio splits will be
1924  * considered as the number of non-migrated large folio, no matter how many
1925  * split folios of the large folio are migrated successfully.
1926  */
1927 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1928                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1929                 enum migrate_mode mode, int reason, unsigned int *ret_succeeded)
1930 {
1931         int rc, rc_gather;
1932         int nr_pages;
1933         struct folio *folio, *folio2;
1934         LIST_HEAD(folios);
1935         LIST_HEAD(ret_folios);
1936         LIST_HEAD(split_folios);
1937         struct migrate_pages_stats stats;
1938
1939         trace_mm_migrate_pages_start(mode, reason);
1940
1941         memset(&stats, 0, sizeof(stats));
1942
1943         rc_gather = migrate_hugetlbs(from, get_new_page, put_new_page, private,
1944                                      mode, reason, &stats, &ret_folios);
1945         if (rc_gather < 0)
1946                 goto out;
1947
1948 again:
1949         nr_pages = 0;
1950         list_for_each_entry_safe(folio, folio2, from, lru) {
1951                 /* Retried hugetlb folios will be kept in list  */
1952                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1953                         list_move_tail(&folio->lru, &ret_folios);
1954                         continue;
1955                 }
1956
1957                 nr_pages += folio_nr_pages(folio);
1958                 if (nr_pages >= NR_MAX_BATCHED_MIGRATION)
1959                         break;
1960         }
1961         if (nr_pages >= NR_MAX_BATCHED_MIGRATION)
1962                 list_cut_before(&folios, from, &folio2->lru);
1963         else
1964                 list_splice_init(from, &folios);
1965         if (mode == MIGRATE_ASYNC)
1966                 rc = migrate_pages_batch(&folios, get_new_page, put_new_page, private,
1967                                          mode, reason, &ret_folios, &split_folios, &stats,
1968                                          NR_MAX_MIGRATE_PAGES_RETRY);
1969         else
1970                 rc = migrate_pages_sync(&folios, get_new_page, put_new_page, private,
1971                                         mode, reason, &ret_folios, &split_folios, &stats);
1972         list_splice_tail_init(&folios, &ret_folios);
1973         if (rc < 0) {
1974                 rc_gather = rc;
1975                 list_splice_tail(&split_folios, &ret_folios);
1976                 goto out;
1977         }
1978         if (!list_empty(&split_folios)) {
1979                 /*
1980                  * Failure isn't counted since all split folios of a large folio
1981                  * is counted as 1 failure already.  And, we only try to migrate
1982                  * with minimal effort, force MIGRATE_ASYNC mode and retry once.
1983                  */
1984                 migrate_pages_batch(&split_folios, get_new_page, put_new_page, private,
1985                                     MIGRATE_ASYNC, reason, &ret_folios, NULL, &stats, 1);
1986                 list_splice_tail_init(&split_folios, &ret_folios);
1987         }
1988         rc_gather += rc;
1989         if (!list_empty(from))
1990                 goto again;
1991 out:
1992         /*
1993          * Put the permanent failure folio back to migration list, they
1994          * will be put back to the right list by the caller.
1995          */
1996         list_splice(&ret_folios, from);
1997
1998         /*
1999          * Return 0 in case all split folios of fail-to-migrate large folios
2000          * are migrated successfully.
2001          */
2002         if (list_empty(from))
2003                 rc_gather = 0;
2004
2005         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, stats.nr_succeeded);
2006         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, stats.nr_failed_pages);
2007         count_vm_events(THP_MIGRATION_SUCCESS, stats.nr_thp_succeeded);
2008         count_vm_events(THP_MIGRATION_FAIL, stats.nr_thp_failed);
2009         count_vm_events(THP_MIGRATION_SPLIT, stats.nr_thp_split);
2010         trace_mm_migrate_pages(stats.nr_succeeded, stats.nr_failed_pages,
2011                                stats.nr_thp_succeeded, stats.nr_thp_failed,
2012                                stats.nr_thp_split, mode, reason);
2013
2014         if (ret_succeeded)
2015                 *ret_succeeded = stats.nr_succeeded;
2016
2017         return rc_gather;
2018 }
2019
2020 struct page *alloc_migration_target(struct page *page, unsigned long private)
2021 {
2022         struct folio *folio = page_folio(page);
2023         struct migration_target_control *mtc;
2024         gfp_t gfp_mask;
2025         unsigned int order = 0;
2026         struct folio *hugetlb_folio = NULL;
2027         struct folio *new_folio = NULL;
2028         int nid;
2029         int zidx;
2030
2031         mtc = (struct migration_target_control *)private;
2032         gfp_mask = mtc->gfp_mask;
2033         nid = mtc->nid;
2034         if (nid == NUMA_NO_NODE)
2035                 nid = folio_nid(folio);
2036
2037         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2038                 struct hstate *h = folio_hstate(folio);
2039
2040                 gfp_mask = htlb_modify_alloc_mask(h, gfp_mask);
2041                 hugetlb_folio = alloc_hugetlb_folio_nodemask(h, nid,
2042                                                 mtc->nmask, gfp_mask);
2043                 return &hugetlb_folio->page;
2044         }
2045
2046         if (folio_test_large(folio)) {
2047                 /*
2048                  * clear __GFP_RECLAIM to make the migration callback
2049                  * consistent with regular THP allocations.
2050                  */
2051                 gfp_mask &= ~__GFP_RECLAIM;
2052                 gfp_mask |= GFP_TRANSHUGE;
2053                 order = folio_order(folio);
2054         }
2055         zidx = zone_idx(folio_zone(folio));
2056         if (is_highmem_idx(zidx) || zidx == ZONE_MOVABLE)
2057                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2058
2059         new_folio = __folio_alloc(gfp_mask, order, nid, mtc->nmask);
2060
2061         return &new_folio->page;
2062 }
2063
2064 #ifdef CONFIG_NUMA
2065
2066 static int store_status(int __user *status, int start, int value, int nr)
2067 {
2068         while (nr-- > 0) {
2069                 if (put_user(value, status + start))
2070                         return -EFAULT;
2071                 start++;
2072         }
2073
2074         return 0;
2075 }
2076
2077 static int do_move_pages_to_node(struct mm_struct *mm,
2078                 struct list_head *pagelist, int node)
2079 {
2080         int err;
2081         struct migration_target_control mtc = {
2082                 .nid = node,
2083                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE,
2084         };
2085
2086         err = migrate_pages(pagelist, alloc_migration_target, NULL,
2087                 (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL, NULL);
2088         if (err)
2089                 putback_movable_pages(pagelist);
2090         return err;
2091 }
2092
2093 /*
2094  * Resolves the given address to a struct page, isolates it from the LRU and
2095  * puts it to the given pagelist.
2096  * Returns:
2097  *     errno - if the page cannot be found/isolated
2098  *     0 - when it doesn't have to be migrated because it is already on the
2099  *         target node
2100  *     1 - when it has been queued
2101  */
2102 static int add_page_for_migration(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2103                 int node, struct list_head *pagelist, bool migrate_all)
2104 {
2105         struct vm_area_struct *vma;
2106         struct page *page;
2107         int err;
2108         bool isolated;
2109
2110         mmap_read_lock(mm);
2111         err = -EFAULT;
2112         vma = vma_lookup(mm, addr);
2113         if (!vma || !vma_migratable(vma))
2114                 goto out;
2115
2116         /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
2117         page = follow_page(vma, addr, FOLL_GET | FOLL_DUMP);
2118
2119         err = PTR_ERR(page);
2120         if (IS_ERR(page))
2121                 goto out;
2122
2123         err = -ENOENT;
2124         if (!page)
2125                 goto out;
2126
2127         if (is_zone_device_page(page))
2128                 goto out_putpage;
2129
2130         err = 0;
2131         if (page_to_nid(page) == node)
2132                 goto out_putpage;
2133
2134         err = -EACCES;
2135         if (page_mapcount(page) > 1 && !migrate_all)
2136                 goto out_putpage;
2137
2138         if (PageHuge(page)) {
2139                 if (PageHead(page)) {
2140                         isolated = isolate_hugetlb(page_folio(page), pagelist);
2141                         err = isolated ? 1 : -EBUSY;
2142                 }
2143         } else {
2144                 struct page *head;
2145
2146                 head = compound_head(page);
2147                 isolated = isolate_lru_page(head);
2148                 if (!isolated) {
2149                         err = -EBUSY;
2150                         goto out_putpage;
2151                 }
2152
2153                 err = 1;
2154                 list_add_tail(&head->lru, pagelist);
2155                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
2156                         NR_ISOLATED_ANON + page_is_file_lru(head),
2157                         thp_nr_pages(head));
2158         }
2159 out_putpage:
2160         /*
2161          * Either remove the duplicate refcount from
2162          * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
2163          * not isolated.
2164          */
2165         put_page(page);
2166 out:
2167         mmap_read_unlock(mm);
2168         return err;
2169 }
2170
2171 static int move_pages_and_store_status(struct mm_struct *mm, int node,
2172                 struct list_head *pagelist, int __user *status,
2173                 int start, int i, unsigned long nr_pages)
2174 {
2175         int err;
2176
2177         if (list_empty(pagelist))
2178                 return 0;
2179
2180         err = do_move_pages_to_node(mm, pagelist, node);
2181         if (err) {
2182                 /*
2183                  * Positive err means the number of failed
2184                  * pages to migrate.  Since we are going to
2185                  * abort and return the number of non-migrated
2186                  * pages, so need to include the rest of the
2187                  * nr_pages that have not been attempted as
2188                  * well.
2189                  */
2190                 if (err > 0)
2191                         err += nr_pages - i;
2192                 return err;
2193         }
2194         return store_status(status, start, node, i - start);
2195 }
2196
2197 /*
2198  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
2199  * the corresponding array of status.
2200  */
2201 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
2202                          unsigned long nr_pages,
2203                          const void __user * __user *pages,
2204                          const int __user *nodes,
2205                          int __user *status, int flags)
2206 {
2207         int current_node = NUMA_NO_NODE;
2208         LIST_HEAD(pagelist);
2209         int start, i;
2210         int err = 0, err1;
2211
2212         lru_cache_disable();
2213
2214         for (i = start = 0; i < nr_pages; i++) {
2215                 const void __user *p;
2216                 unsigned long addr;
2217                 int node;
2218
2219                 err = -EFAULT;
2220                 if (get_user(p, pages + i))
2221                         goto out_flush;
2222                 if (get_user(node, nodes + i))
2223                         goto out_flush;
2224                 addr = (unsigned long)untagged_addr(p);
2225
2226                 err = -ENODEV;
2227                 if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
2228                         goto out_flush;
2229                 if (!node_state(node, N_MEMORY))
2230                         goto out_flush;
2231
2232                 err = -EACCES;
2233                 if (!node_isset(node, task_nodes))
2234                         goto out_flush;
2235
2236                 if (current_node == NUMA_NO_NODE) {
2237                         current_node = node;
2238                         start = i;
2239                 } else if (node != current_node) {
2240                         err = move_pages_and_store_status(mm, current_node,
2241                                         &pagelist, status, start, i, nr_pages);
2242                         if (err)
2243                                 goto out;
2244                         start = i;
2245                         current_node = node;
2246                 }
2247
2248                 /*
2249                  * Errors in the page lookup or isolation are not fatal and we simply
2250                  * report them via status
2251                  */
2252                 err = add_page_for_migration(mm, addr, current_node,
2253                                 &pagelist, flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
2254
2255                 if (err > 0) {
2256                         /* The page is successfully queued for migration */
2257                         continue;
2258                 }
2259
2260                 /*
2261                  * The move_pages() man page does not have an -EEXIST choice, so
2262                  * use -EFAULT instead.
2263                  */
2264                 if (err == -EEXIST)
2265                         err = -EFAULT;
2266
2267                 /*
2268                  * If the page is already on the target node (!err), store the
2269                  * node, otherwise, store the err.
2270                  */
2271                 err = store_status(status, i, err ? : current_node, 1);
2272                 if (err)
2273                         goto out_flush;
2274
2275                 err = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
2276                                 status, start, i, nr_pages);
2277                 if (err) {
2278                         /* We have accounted for page i */
2279                         if (err > 0)
2280                                 err--;
2281                         goto out;
2282                 }
2283                 current_node = NUMA_NO_NODE;
2284         }
2285 out_flush:
2286         /* Make sure we do not overwrite the existing error */
2287         err1 = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
2288                                 status, start, i, nr_pages);
2289         if (err >= 0)
2290                 err = err1;
2291 out:
2292         lru_cache_enable();
2293         return err;
2294 }
2295
2296 /*
2297  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
2298  */
2299 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
2300                                 const void __user **pages, int *status)
2301 {
2302         unsigned long i;
2303
2304         mmap_read_lock(mm);
2305
2306         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
2307                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
2308                 struct vm_area_struct *vma;
2309                 struct page *page;
2310                 int err = -EFAULT;
2311
2312                 vma = vma_lookup(mm, addr);
2313                 if (!vma)
2314                         goto set_status;
2315
2316                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
2317                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_GET | FOLL_DUMP);
2318
2319                 err = PTR_ERR(page);
2320                 if (IS_ERR(page))
2321                         goto set_status;
2322
2323                 err = -ENOENT;
2324                 if (!page)
2325                         goto set_status;
2326
2327                 if (!is_zone_device_page(page))
2328                         err = page_to_nid(page);
2329
2330                 put_page(page);
2331 set_status:
2332                 *status = err;
2333
2334                 pages++;
2335                 status++;
2336         }
2337
2338         mmap_read_unlock(mm);
2339 }
2340
2341 static int get_compat_pages_array(const void __user *chunk_pages[],
2342                                   const void __user * __user *pages,
2343                                   unsigned long chunk_nr)
2344 {
2345         compat_uptr_t __user *pages32 = (compat_uptr_t __user *)pages;
2346         compat_uptr_t p;
2347         int i;
2348
2349         for (i = 0; i < chunk_nr; i++) {
2350                 if (get_user(p, pages32 + i))
2351                         return -EFAULT;
2352                 chunk_pages[i] = compat_ptr(p);
2353         }
2354
2355         return 0;
2356 }
2357
2358 /*
2359  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
2360  * a user array of status.
2361  */
2362 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
2363                          const void __user * __user *pages,
2364                          int __user *status)
2365 {
2366 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16UL
2367         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
2368         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
2369
2370         while (nr_pages) {
2371                 unsigned long chunk_nr = min(nr_pages, DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR);
2372
2373                 if (in_compat_syscall()) {
2374                         if (get_compat_pages_array(chunk_pages, pages,
2375                                                    chunk_nr))
2376                                 break;
2377                 } else {
2378                         if (copy_from_user(chunk_pages, pages,
2379                                       chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
2380                                 break;
2381                 }
2382
2383                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
2384
2385                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
2386                         break;
2387
2388                 pages += chunk_nr;
2389                 status += chunk_nr;
2390                 nr_pages -= chunk_nr;
2391         }
2392         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
2393 }
2394
2395 static struct mm_struct *find_mm_struct(pid_t pid, nodemask_t *mem_nodes)
2396 {
2397         struct task_struct *task;
2398         struct mm_struct *mm;
2399
2400         /*
2401          * There is no need to check if current process has the right to modify
2402          * the specified process when they are same.
2403          */
2404         if (!pid) {
2405                 mmget(current->mm);
2406                 *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(current);
2407                 return current->mm;
2408         }
2409
2410         /* Find the mm_struct */
2411         rcu_read_lock();
2412         task = find_task_by_vpid(pid);
2413         if (!task) {
2414                 rcu_read_unlock();
2415                 return ERR_PTR(-ESRCH);
2416         }
2417         get_task_struct(task);
2418
2419         /*
2420          * Check if this process has the right to modify the specified
2421          * process. Use the regular "ptrace_may_access()" checks.
2422          */
2423         if (!ptrace_may_access(task, PTRACE_MODE_READ_REALCREDS)) {
2424                 rcu_read_unlock();
2425                 mm = ERR_PTR(-EPERM);
2426                 goto out;
2427         }
2428         rcu_read_unlock();
2429
2430         mm = ERR_PTR(security_task_movememory(task));
2431         if (IS_ERR(mm))
2432                 goto out;
2433         *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
2434         mm = get_task_mm(task);
2435 out:
2436         put_task_struct(task);
2437         if (!mm)
2438                 mm = ERR_PTR(-EINVAL);
2439         return mm;
2440 }
2441
2442 /*
2443  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
2444  * process.
2445  */
2446 static int kernel_move_pages(pid_t pid, unsigned long nr_pages,
2447                              const void __user * __user *pages,
2448                              const int __user *nodes,
2449                              int __user *status, int flags)
2450 {
2451         struct mm_struct *mm;
2452         int err;
2453         nodemask_t task_nodes;
2454
2455         /* Check flags */
2456         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
2457                 return -EINVAL;
2458
2459         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
2460                 return -EPERM;
2461
2462         mm = find_mm_struct(pid, &task_nodes);
2463         if (IS_ERR(mm))
2464                 return PTR_ERR(mm);
2465
2466         if (nodes)
2467                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
2468                                     nodes, status, flags);
2469         else
2470                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
2471
2472         mmput(mm);
2473         return err;
2474 }
2475
2476 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
2477                 const void __user * __user *, pages,
2478                 const int __user *, nodes,
2479                 int __user *, status, int, flags)
2480 {
2481         return kernel_move_pages(pid, nr_pages, pages, nodes, status, flags);
2482 }
2483
2484 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2485 /*
2486  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
2487  * pages. Currently it only checks the watermarks which is crude.
2488  */
2489 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
2490                                    unsigned long nr_migrate_pages)
2491 {
2492         int z;
2493
2494         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
2495                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
2496
2497                 if (!managed_zone(zone))
2498                         continue;
2499
2500                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
2501                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
2502                                        high_wmark_pages(zone) +
2503                                        nr_migrate_pages,
2504                                        ZONE_MOVABLE, 0))
2505                         continue;
2506                 return true;
2507         }
2508         return false;
2509 }
2510
2511 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
2512                                            unsigned long data)
2513 {
2514         int nid = (int) data;
2515         int order = compound_order(page);
2516         gfp_t gfp = __GFP_THISNODE;
2517         struct folio *new;
2518
2519         if (order > 0)
2520                 gfp |= GFP_TRANSHUGE_LIGHT;
2521         else {
2522                 gfp |= GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY |
2523                         __GFP_NOWARN;
2524                 gfp &= ~__GFP_RECLAIM;
2525         }
2526         new = __folio_alloc_node(gfp, order, nid);
2527
2528         return &new->page;
2529 }
2530
2531 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
2532 {
2533         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2534         int order = compound_order(page);
2535
2536         VM_BUG_ON_PAGE(order && !PageTransHuge(page), page);
2537
2538         /* Do not migrate THP mapped by multiple processes */
2539         if (PageTransHuge(page) && total_mapcount(page) > 1)
2540                 return 0;
2541
2542         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
2543         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, nr_pages)) {
2544                 int z;
2545
2546                 if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING))
2547                         return 0;
2548                 for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
2549                         if (managed_zone(pgdat->node_zones + z))
2550                                 break;
2551                 }
2552                 wakeup_kswapd(pgdat->node_zones + z, 0, order, ZONE_MOVABLE);
2553                 return 0;
2554         }
2555
2556         if (!isolate_lru_page(page))
2557                 return 0;
2558
2559         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON + page_is_file_lru(page),
2560                             nr_pages);
2561
2562         /*
2563          * Isolating the page has taken another reference, so the
2564          * caller's reference can be safely dropped without the page
2565          * disappearing underneath us during migration.
2566          */
2567         put_page(page);
2568         return 1;
2569 }
2570
2571 /*
2572  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
2573  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
2574  * the page that will be dropped by this function before returning.
2575  */
2576 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
2577                            int node)
2578 {
2579         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
2580         int isolated;
2581         int nr_remaining;
2582         unsigned int nr_succeeded;
2583         LIST_HEAD(migratepages);
2584         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2585
2586         /*
2587          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
2588          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
2589          */
2590         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_lru(page) &&
2591             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
2592                 goto out;
2593
2594         /*
2595          * Also do not migrate dirty pages as not all filesystems can move
2596          * dirty pages in MIGRATE_ASYNC mode which is a waste of cycles.
2597          */
2598         if (page_is_file_lru(page) && PageDirty(page))
2599                 goto out;
2600
2601         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
2602         if (!isolated)
2603                 goto out;
2604
2605         list_add(&page->lru, &migratepages);
2606         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
2607                                      NULL, node, MIGRATE_ASYNC,
2608                                      MR_NUMA_MISPLACED, &nr_succeeded);
2609         if (nr_remaining) {
2610                 if (!list_empty(&migratepages)) {
2611                         list_del(&page->lru);
2612                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
2613                                         page_is_file_lru(page), -nr_pages);
2614                         putback_lru_page(page);
2615                 }
2616                 isolated = 0;
2617         }
2618         if (nr_succeeded) {
2619                 count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, nr_succeeded);
2620                 if (!node_is_toptier(page_to_nid(page)) && node_is_toptier(node))
2621                         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_SUCCESS,
2622                                             nr_succeeded);
2623         }
2624         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
2625         return isolated;
2626
2627 out:
2628         put_page(page);
2629         return 0;
2630 }
2631 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2632 #endif /* CONFIG_NUMA */