OSDN Git Service

mm/damon/dbgfs: support all DAMOS stats
[uclinux-h8/linux.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/pagewalk.h>
42 #include <linux/pfn_t.h>
43 #include <linux/memremap.h>
44 #include <linux/userfaultfd_k.h>
45 #include <linux/balloon_compaction.h>
46 #include <linux/mmu_notifier.h>
47 #include <linux/page_idle.h>
48 #include <linux/page_owner.h>
49 #include <linux/sched/mm.h>
50 #include <linux/ptrace.h>
51 #include <linux/oom.h>
52 #include <linux/memory.h>
53 #include <linux/random.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56
57 #define CREATE_TRACE_POINTS
58 #include <trace/events/migrate.h>
59
60 #include "internal.h"
61
62 int isolate_movable_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
63 {
64         struct address_space *mapping;
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 (unlikely(!get_page_unless_zero(page)))
76                 goto out;
77
78         /*
79          * Check PageMovable before holding a PG_lock because page's owner
80          * assumes anybody doesn't touch PG_lock of newly allocated page
81          * so unconditionally grabbing the lock ruins page's owner side.
82          */
83         if (unlikely(!__PageMovable(page)))
84                 goto out_putpage;
85         /*
86          * As movable pages are not isolated from LRU lists, concurrent
87          * compaction threads can race against page migration functions
88          * as well as race against the releasing a page.
89          *
90          * In order to avoid having an already isolated movable page
91          * being (wrongly) re-isolated while it is under migration,
92          * or to avoid attempting to isolate pages being released,
93          * lets be sure we have the page lock
94          * before proceeding with the movable page isolation steps.
95          */
96         if (unlikely(!trylock_page(page)))
97                 goto out_putpage;
98
99         if (!PageMovable(page) || PageIsolated(page))
100                 goto out_no_isolated;
101
102         mapping = page_mapping(page);
103         VM_BUG_ON_PAGE(!mapping, page);
104
105         if (!mapping->a_ops->isolate_page(page, mode))
106                 goto out_no_isolated;
107
108         /* Driver shouldn't use PG_isolated bit of page->flags */
109         WARN_ON_ONCE(PageIsolated(page));
110         __SetPageIsolated(page);
111         unlock_page(page);
112
113         return 0;
114
115 out_no_isolated:
116         unlock_page(page);
117 out_putpage:
118         put_page(page);
119 out:
120         return -EBUSY;
121 }
122
123 static void putback_movable_page(struct page *page)
124 {
125         struct address_space *mapping;
126
127         mapping = page_mapping(page);
128         mapping->a_ops->putback_page(page);
129         __ClearPageIsolated(page);
130 }
131
132 /*
133  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
134  * from where they were once taken off for compaction/migration.
135  *
136  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
137  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
138  * and isolate_huge_page().
139  */
140 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
141 {
142         struct page *page;
143         struct page *page2;
144
145         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
146                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
147                         putback_active_hugepage(page);
148                         continue;
149                 }
150                 list_del(&page->lru);
151                 /*
152                  * We isolated non-lru movable page so here we can use
153                  * __PageMovable because LRU page's mapping cannot have
154                  * PAGE_MAPPING_MOVABLE.
155                  */
156                 if (unlikely(__PageMovable(page))) {
157                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
158                         lock_page(page);
159                         if (PageMovable(page))
160                                 putback_movable_page(page);
161                         else
162                                 __ClearPageIsolated(page);
163                         unlock_page(page);
164                         put_page(page);
165                 } else {
166                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
167                                         page_is_file_lru(page), -thp_nr_pages(page));
168                         putback_lru_page(page);
169                 }
170         }
171 }
172
173 /*
174  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
175  */
176 static bool remove_migration_pte(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
177                                  unsigned long addr, void *old)
178 {
179         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
180                 .page = old,
181                 .vma = vma,
182                 .address = addr,
183                 .flags = PVMW_SYNC | PVMW_MIGRATION,
184         };
185         struct page *new;
186         pte_t pte;
187         swp_entry_t entry;
188
189         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
190         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
191                 if (PageKsm(page))
192                         new = page;
193                 else
194                         new = page - pvmw.page->index +
195                                 linear_page_index(vma, pvmw.address);
196
197 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
198                 /* PMD-mapped THP migration entry */
199                 if (!pvmw.pte) {
200                         VM_BUG_ON_PAGE(PageHuge(page) || !PageTransCompound(page), page);
201                         remove_migration_pmd(&pvmw, new);
202                         continue;
203                 }
204 #endif
205
206                 get_page(new);
207                 pte = pte_mkold(mk_pte(new, READ_ONCE(vma->vm_page_prot)));
208                 if (pte_swp_soft_dirty(*pvmw.pte))
209                         pte = pte_mksoft_dirty(pte);
210
211                 /*
212                  * Recheck VMA as permissions can change since migration started
213                  */
214                 entry = pte_to_swp_entry(*pvmw.pte);
215                 if (is_writable_migration_entry(entry))
216                         pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
217                 else if (pte_swp_uffd_wp(*pvmw.pte))
218                         pte = pte_mkuffd_wp(pte);
219
220                 if (unlikely(is_device_private_page(new))) {
221                         if (pte_write(pte))
222                                 entry = make_writable_device_private_entry(
223                                                         page_to_pfn(new));
224                         else
225                                 entry = make_readable_device_private_entry(
226                                                         page_to_pfn(new));
227                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
228                         if (pte_swp_soft_dirty(*pvmw.pte))
229                                 pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
230                         if (pte_swp_uffd_wp(*pvmw.pte))
231                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
232                 }
233
234 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
235                 if (PageHuge(new)) {
236                         unsigned int shift = huge_page_shift(hstate_vma(vma));
237
238                         pte = pte_mkhuge(pte);
239                         pte = arch_make_huge_pte(pte, shift, vma->vm_flags);
240                         if (PageAnon(new))
241                                 hugepage_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address);
242                         else
243                                 page_dup_rmap(new, true);
244                         set_huge_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
245                 } else
246 #endif
247                 {
248                         if (PageAnon(new))
249                                 page_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address, false);
250                         else
251                                 page_add_file_rmap(new, false);
252                         set_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
253                 }
254                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED && !PageTransCompound(new))
255                         mlock_vma_page(new);
256
257                 if (PageTransHuge(page) && PageMlocked(page))
258                         clear_page_mlock(page);
259
260                 /* No need to invalidate - it was non-present before */
261                 update_mmu_cache(vma, pvmw.address, pvmw.pte);
262         }
263
264         return true;
265 }
266
267 /*
268  * Get rid of all migration entries and replace them by
269  * references to the indicated page.
270  */
271 void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new, bool locked)
272 {
273         struct rmap_walk_control rwc = {
274                 .rmap_one = remove_migration_pte,
275                 .arg = old,
276         };
277
278         if (locked)
279                 rmap_walk_locked(new, &rwc);
280         else
281                 rmap_walk(new, &rwc);
282 }
283
284 /*
285  * Something used the pte of a page under migration. We need to
286  * get to the page and wait until migration is finished.
287  * When we return from this function the fault will be retried.
288  */
289 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
290                                 spinlock_t *ptl)
291 {
292         pte_t pte;
293         swp_entry_t entry;
294         struct page *page;
295
296         spin_lock(ptl);
297         pte = *ptep;
298         if (!is_swap_pte(pte))
299                 goto out;
300
301         entry = pte_to_swp_entry(pte);
302         if (!is_migration_entry(entry))
303                 goto out;
304
305         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
306         page = compound_head(page);
307
308         /*
309          * Once page cache replacement of page migration started, page_count
310          * is zero; but we must not call put_and_wait_on_page_locked() without
311          * a ref. Use get_page_unless_zero(), and just fault again if it fails.
312          */
313         if (!get_page_unless_zero(page))
314                 goto out;
315         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
316         put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
317         return;
318 out:
319         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
320 }
321
322 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
323                                 unsigned long address)
324 {
325         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
326         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
327         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
328 }
329
330 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
331                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
332 {
333         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
334         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
335 }
336
337 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
338 void pmd_migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
339 {
340         spinlock_t *ptl;
341         struct page *page;
342
343         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
344         if (!is_pmd_migration_entry(*pmd))
345                 goto unlock;
346         page = pfn_swap_entry_to_page(pmd_to_swp_entry(*pmd));
347         if (!get_page_unless_zero(page))
348                 goto unlock;
349         spin_unlock(ptl);
350         put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
351         return;
352 unlock:
353         spin_unlock(ptl);
354 }
355 #endif
356
357 static int expected_page_refs(struct address_space *mapping, struct page *page)
358 {
359         int expected_count = 1;
360
361         /*
362          * Device private pages have an extra refcount as they are
363          * ZONE_DEVICE pages.
364          */
365         expected_count += is_device_private_page(page);
366         if (mapping)
367                 expected_count += compound_nr(page) + page_has_private(page);
368
369         return expected_count;
370 }
371
372 /*
373  * Replace the page in the mapping.
374  *
375  * The number of remaining references must be:
376  * 1 for anonymous pages without a mapping
377  * 2 for pages with a mapping
378  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
379  */
380 int folio_migrate_mapping(struct address_space *mapping,
381                 struct folio *newfolio, struct folio *folio, int extra_count)
382 {
383         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio_index(folio));
384         struct zone *oldzone, *newzone;
385         int dirty;
386         int expected_count = expected_page_refs(mapping, &folio->page) + extra_count;
387         long nr = folio_nr_pages(folio);
388
389         if (!mapping) {
390                 /* Anonymous page without mapping */
391                 if (folio_ref_count(folio) != expected_count)
392                         return -EAGAIN;
393
394                 /* No turning back from here */
395                 newfolio->index = folio->index;
396                 newfolio->mapping = folio->mapping;
397                 if (folio_test_swapbacked(folio))
398                         __folio_set_swapbacked(newfolio);
399
400                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
401         }
402
403         oldzone = folio_zone(folio);
404         newzone = folio_zone(newfolio);
405
406         xas_lock_irq(&xas);
407         if (!folio_ref_freeze(folio, expected_count)) {
408                 xas_unlock_irq(&xas);
409                 return -EAGAIN;
410         }
411
412         /*
413          * Now we know that no one else is looking at the folio:
414          * no turning back from here.
415          */
416         newfolio->index = folio->index;
417         newfolio->mapping = folio->mapping;
418         folio_ref_add(newfolio, nr); /* add cache reference */
419         if (folio_test_swapbacked(folio)) {
420                 __folio_set_swapbacked(newfolio);
421                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
422                         folio_set_swapcache(newfolio);
423                         newfolio->private = folio_get_private(folio);
424                 }
425         } else {
426                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapcache(folio), folio);
427         }
428
429         /* Move dirty while page refs frozen and newpage not yet exposed */
430         dirty = folio_test_dirty(folio);
431         if (dirty) {
432                 folio_clear_dirty(folio);
433                 folio_set_dirty(newfolio);
434         }
435
436         xas_store(&xas, newfolio);
437         if (nr > 1) {
438                 int i;
439
440                 for (i = 1; i < nr; i++) {
441                         xas_next(&xas);
442                         xas_store(&xas, newfolio);
443                 }
444         }
445
446         /*
447          * Drop cache reference from old page by unfreezing
448          * to one less reference.
449          * We know this isn't the last reference.
450          */
451         folio_ref_unfreeze(folio, expected_count - nr);
452
453         xas_unlock(&xas);
454         /* Leave irq disabled to prevent preemption while updating stats */
455
456         /*
457          * If moved to a different zone then also account
458          * the page for that zone. Other VM counters will be
459          * taken care of when we establish references to the
460          * new page and drop references to the old page.
461          *
462          * Note that anonymous pages are accounted for
463          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_MAPPED if they
464          * are mapped to swap space.
465          */
466         if (newzone != oldzone) {
467                 struct lruvec *old_lruvec, *new_lruvec;
468                 struct mem_cgroup *memcg;
469
470                 memcg = folio_memcg(folio);
471                 old_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, oldzone->zone_pgdat);
472                 new_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, newzone->zone_pgdat);
473
474                 __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_PAGES, -nr);
475                 __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_PAGES, nr);
476                 if (folio_test_swapbacked(folio) && !folio_test_swapcache(folio)) {
477                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SHMEM, -nr);
478                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SHMEM, nr);
479                 }
480 #ifdef CONFIG_SWAP
481                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
482                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SWAPCACHE, -nr);
483                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SWAPCACHE, nr);
484                 }
485 #endif
486                 if (dirty && mapping_can_writeback(mapping)) {
487                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_DIRTY, -nr);
488                         __mod_zone_page_state(oldzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, -nr);
489                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_DIRTY, nr);
490                         __mod_zone_page_state(newzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, nr);
491                 }
492         }
493         local_irq_enable();
494
495         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
496 }
497 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_mapping);
498
499 /*
500  * The expected number of remaining references is the same as that
501  * of folio_migrate_mapping().
502  */
503 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
504                                    struct page *newpage, struct page *page)
505 {
506         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, page_index(page));
507         int expected_count;
508
509         xas_lock_irq(&xas);
510         expected_count = 2 + page_has_private(page);
511         if (page_count(page) != expected_count || xas_load(&xas) != page) {
512                 xas_unlock_irq(&xas);
513                 return -EAGAIN;
514         }
515
516         if (!page_ref_freeze(page, expected_count)) {
517                 xas_unlock_irq(&xas);
518                 return -EAGAIN;
519         }
520
521         newpage->index = page->index;
522         newpage->mapping = page->mapping;
523
524         get_page(newpage);
525
526         xas_store(&xas, newpage);
527
528         page_ref_unfreeze(page, expected_count - 1);
529
530         xas_unlock_irq(&xas);
531
532         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
533 }
534
535 /*
536  * Copy the flags and some other ancillary information
537  */
538 void folio_migrate_flags(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
539 {
540         int cpupid;
541
542         if (folio_test_error(folio))
543                 folio_set_error(newfolio);
544         if (folio_test_referenced(folio))
545                 folio_set_referenced(newfolio);
546         if (folio_test_uptodate(folio))
547                 folio_mark_uptodate(newfolio);
548         if (folio_test_clear_active(folio)) {
549                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
550                 folio_set_active(newfolio);
551         } else if (folio_test_clear_unevictable(folio))
552                 folio_set_unevictable(newfolio);
553         if (folio_test_workingset(folio))
554                 folio_set_workingset(newfolio);
555         if (folio_test_checked(folio))
556                 folio_set_checked(newfolio);
557         if (folio_test_mappedtodisk(folio))
558                 folio_set_mappedtodisk(newfolio);
559
560         /* Move dirty on pages not done by folio_migrate_mapping() */
561         if (folio_test_dirty(folio))
562                 folio_set_dirty(newfolio);
563
564         if (folio_test_young(folio))
565                 folio_set_young(newfolio);
566         if (folio_test_idle(folio))
567                 folio_set_idle(newfolio);
568
569         /*
570          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
571          * future migrations of this same page.
572          */
573         cpupid = page_cpupid_xchg_last(&folio->page, -1);
574         page_cpupid_xchg_last(&newfolio->page, cpupid);
575
576         folio_migrate_ksm(newfolio, folio);
577         /*
578          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
579          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
580          */
581         if (folio_test_swapcache(folio))
582                 folio_clear_swapcache(folio);
583         folio_clear_private(folio);
584
585         /* page->private contains hugetlb specific flags */
586         if (!folio_test_hugetlb(folio))
587                 folio->private = NULL;
588
589         /*
590          * If any waiters have accumulated on the new page then
591          * wake them up.
592          */
593         if (folio_test_writeback(newfolio))
594                 folio_end_writeback(newfolio);
595
596         /*
597          * PG_readahead shares the same bit with PG_reclaim.  The above
598          * end_page_writeback() may clear PG_readahead mistakenly, so set the
599          * bit after that.
600          */
601         if (folio_test_readahead(folio))
602                 folio_set_readahead(newfolio);
603
604         folio_copy_owner(newfolio, folio);
605
606         if (!folio_test_hugetlb(folio))
607                 mem_cgroup_migrate(folio, newfolio);
608 }
609 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_flags);
610
611 void folio_migrate_copy(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
612 {
613         folio_copy(newfolio, folio);
614         folio_migrate_flags(newfolio, folio);
615 }
616 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_copy);
617
618 /************************************************************
619  *                    Migration functions
620  ***********************************************************/
621
622 /*
623  * Common logic to directly migrate a single LRU page suitable for
624  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
625  *
626  * Pages are locked upon entry and exit.
627  */
628 int migrate_page(struct address_space *mapping,
629                 struct page *newpage, struct page *page,
630                 enum migrate_mode mode)
631 {
632         struct folio *newfolio = page_folio(newpage);
633         struct folio *folio = page_folio(page);
634         int rc;
635
636         BUG_ON(folio_test_writeback(folio));    /* Writeback must be complete */
637
638         rc = folio_migrate_mapping(mapping, newfolio, folio, 0);
639
640         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
641                 return rc;
642
643         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
644                 folio_migrate_copy(newfolio, folio);
645         else
646                 folio_migrate_flags(newfolio, folio);
647         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
648 }
649 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
650
651 #ifdef CONFIG_BLOCK
652 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
653 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
654                                                         enum migrate_mode mode)
655 {
656         struct buffer_head *bh = head;
657
658         /* Simple case, sync compaction */
659         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
660                 do {
661                         lock_buffer(bh);
662                         bh = bh->b_this_page;
663
664                 } while (bh != head);
665
666                 return true;
667         }
668
669         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
670         do {
671                 if (!trylock_buffer(bh)) {
672                         /*
673                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
674                          * async migration. Release the taken locks
675                          */
676                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
677                         bh = head;
678                         while (bh != failed_bh) {
679                                 unlock_buffer(bh);
680                                 bh = bh->b_this_page;
681                         }
682                         return false;
683                 }
684
685                 bh = bh->b_this_page;
686         } while (bh != head);
687         return true;
688 }
689
690 static int __buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
691                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode,
692                 bool check_refs)
693 {
694         struct buffer_head *bh, *head;
695         int rc;
696         int expected_count;
697
698         if (!page_has_buffers(page))
699                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
700
701         /* Check whether page does not have extra refs before we do more work */
702         expected_count = expected_page_refs(mapping, page);
703         if (page_count(page) != expected_count)
704                 return -EAGAIN;
705
706         head = page_buffers(page);
707         if (!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode))
708                 return -EAGAIN;
709
710         if (check_refs) {
711                 bool busy;
712                 bool invalidated = false;
713
714 recheck_buffers:
715                 busy = false;
716                 spin_lock(&mapping->private_lock);
717                 bh = head;
718                 do {
719                         if (atomic_read(&bh->b_count)) {
720                                 busy = true;
721                                 break;
722                         }
723                         bh = bh->b_this_page;
724                 } while (bh != head);
725                 if (busy) {
726                         if (invalidated) {
727                                 rc = -EAGAIN;
728                                 goto unlock_buffers;
729                         }
730                         spin_unlock(&mapping->private_lock);
731                         invalidate_bh_lrus();
732                         invalidated = true;
733                         goto recheck_buffers;
734                 }
735         }
736
737         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, 0);
738         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
739                 goto unlock_buffers;
740
741         attach_page_private(newpage, detach_page_private(page));
742
743         bh = head;
744         do {
745                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
746                 bh = bh->b_this_page;
747
748         } while (bh != head);
749
750         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
751                 migrate_page_copy(newpage, page);
752         else
753                 migrate_page_states(newpage, page);
754
755         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
756 unlock_buffers:
757         if (check_refs)
758                 spin_unlock(&mapping->private_lock);
759         bh = head;
760         do {
761                 unlock_buffer(bh);
762                 bh = bh->b_this_page;
763
764         } while (bh != head);
765
766         return rc;
767 }
768
769 /*
770  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
771  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
772  * exist. For example attached buffer heads are accessed only under page lock.
773  */
774 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
775                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
776 {
777         return __buffer_migrate_page(mapping, newpage, page, mode, false);
778 }
779 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
780
781 /*
782  * Same as above except that this variant is more careful and checks that there
783  * are also no buffer head references. This function is the right one for
784  * mappings where buffer heads are directly looked up and referenced (such as
785  * block device mappings).
786  */
787 int buffer_migrate_page_norefs(struct address_space *mapping,
788                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
789 {
790         return __buffer_migrate_page(mapping, newpage, page, mode, true);
791 }
792 #endif
793
794 /*
795  * Writeback a page to clean the dirty state
796  */
797 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
798 {
799         struct writeback_control wbc = {
800                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
801                 .nr_to_write = 1,
802                 .range_start = 0,
803                 .range_end = LLONG_MAX,
804                 .for_reclaim = 1
805         };
806         int rc;
807
808         if (!mapping->a_ops->writepage)
809                 /* No write method for the address space */
810                 return -EINVAL;
811
812         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
813                 /* Someone else already triggered a write */
814                 return -EAGAIN;
815
816         /*
817          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
818          * the page on some queue. So the page must be clean for
819          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
820          * page state is no longer what we checked for earlier.
821          * At this point we know that the migration attempt cannot
822          * be successful.
823          */
824         remove_migration_ptes(page, page, false);
825
826         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
827
828         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
829                 /* unlocked. Relock */
830                 lock_page(page);
831
832         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
833 }
834
835 /*
836  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
837  */
838 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
839         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
840 {
841         if (PageDirty(page)) {
842                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
843                 switch (mode) {
844                 case MIGRATE_SYNC:
845                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
846                         break;
847                 default:
848                         return -EBUSY;
849                 }
850                 return writeout(mapping, page);
851         }
852
853         /*
854          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
855          * We must have no buffers or drop them.
856          */
857         if (page_has_private(page) &&
858             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
859                 return mode == MIGRATE_SYNC ? -EAGAIN : -EBUSY;
860
861         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
862 }
863
864 /*
865  * Move a page to a newly allocated page
866  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
867  *
868  * The new page will have replaced the old page if this function
869  * is successful.
870  *
871  * Return value:
872  *   < 0 - error code
873  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
874  */
875 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
876                                 enum migrate_mode mode)
877 {
878         struct address_space *mapping;
879         int rc = -EAGAIN;
880         bool is_lru = !__PageMovable(page);
881
882         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
883         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
884
885         mapping = page_mapping(page);
886
887         if (likely(is_lru)) {
888                 if (!mapping)
889                         rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
890                 else if (mapping->a_ops->migratepage)
891                         /*
892                          * Most pages have a mapping and most filesystems
893                          * provide a migratepage callback. Anonymous pages
894                          * are part of swap space which also has its own
895                          * migratepage callback. This is the most common path
896                          * for page migration.
897                          */
898                         rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage,
899                                                         page, mode);
900                 else
901                         rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage,
902                                                         page, mode);
903         } else {
904                 /*
905                  * In case of non-lru page, it could be released after
906                  * isolation step. In that case, we shouldn't try migration.
907                  */
908                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
909                 if (!PageMovable(page)) {
910                         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
911                         __ClearPageIsolated(page);
912                         goto out;
913                 }
914
915                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage,
916                                                 page, mode);
917                 WARN_ON_ONCE(rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS &&
918                         !PageIsolated(page));
919         }
920
921         /*
922          * When successful, old pagecache page->mapping must be cleared before
923          * page is freed; but stats require that PageAnon be left as PageAnon.
924          */
925         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
926                 if (__PageMovable(page)) {
927                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
928
929                         /*
930                          * We clear PG_movable under page_lock so any compactor
931                          * cannot try to migrate this page.
932                          */
933                         __ClearPageIsolated(page);
934                 }
935
936                 /*
937                  * Anonymous and movable page->mapping will be cleared by
938                  * free_pages_prepare so don't reset it here for keeping
939                  * the type to work PageAnon, for example.
940                  */
941                 if (!PageMappingFlags(page))
942                         page->mapping = NULL;
943
944                 if (likely(!is_zone_device_page(newpage)))
945                         flush_dcache_page(newpage);
946
947         }
948 out:
949         return rc;
950 }
951
952 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
953                                 int force, enum migrate_mode mode)
954 {
955         int rc = -EAGAIN;
956         bool page_was_mapped = false;
957         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
958         bool is_lru = !__PageMovable(page);
959
960         if (!trylock_page(page)) {
961                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
962                         goto out;
963
964                 /*
965                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
966                  * For example, during page readahead pages are added locked
967                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
968                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
969                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
970                  * mpage_readahead). If an allocation happens for the
971                  * second or third page, the process can end up locking
972                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
973                  * trying to be clever about what pages can be locked,
974                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
975                  * altogether.
976                  */
977                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
978                         goto out;
979
980                 lock_page(page);
981         }
982
983         if (PageWriteback(page)) {
984                 /*
985                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
986                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
987                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
988                  * the overhead of stalling is too much
989                  */
990                 switch (mode) {
991                 case MIGRATE_SYNC:
992                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
993                         break;
994                 default:
995                         rc = -EBUSY;
996                         goto out_unlock;
997                 }
998                 if (!force)
999                         goto out_unlock;
1000                 wait_on_page_writeback(page);
1001         }
1002
1003         /*
1004          * By try_to_migrate(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
1005          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
1006          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
1007          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
1008          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
1009          * just care Anon page here.
1010          *
1011          * Only page_get_anon_vma() understands the subtleties of
1012          * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
1013          * But if we cannot get anon_vma, then we won't need it anyway,
1014          * because that implies that the anon page is no longer mapped
1015          * (and cannot be remapped so long as we hold the page lock).
1016          */
1017         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page))
1018                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
1019
1020         /*
1021          * Block others from accessing the new page when we get around to
1022          * establishing additional references. We are usually the only one
1023          * holding a reference to newpage at this point. We used to have a BUG
1024          * here if trylock_page(newpage) fails, but would like to allow for
1025          * cases where there might be a race with the previous use of newpage.
1026          * This is much like races on refcount of oldpage: just don't BUG().
1027          */
1028         if (unlikely(!trylock_page(newpage)))
1029                 goto out_unlock;
1030
1031         if (unlikely(!is_lru)) {
1032                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
1033                 goto out_unlock_both;
1034         }
1035
1036         /*
1037          * Corner case handling:
1038          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
1039          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
1040          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
1041          * trigger a BUG.  So handle it here.
1042          * 2. An orphaned page (see truncate_cleanup_page) might have
1043          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
1044          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
1045          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
1046          * free the metadata, so the page can be freed.
1047          */
1048         if (!page->mapping) {
1049                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
1050                 if (page_has_private(page)) {
1051                         try_to_free_buffers(page);
1052                         goto out_unlock_both;
1053                 }
1054         } else if (page_mapped(page)) {
1055                 /* Establish migration ptes */
1056                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page) && !PageKsm(page) && !anon_vma,
1057                                 page);
1058                 try_to_migrate(page, 0);
1059                 page_was_mapped = true;
1060         }
1061
1062         if (!page_mapped(page))
1063                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
1064
1065         if (page_was_mapped)
1066                 remove_migration_ptes(page,
1067                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? newpage : page, false);
1068
1069 out_unlock_both:
1070         unlock_page(newpage);
1071 out_unlock:
1072         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
1073         if (anon_vma)
1074                 put_anon_vma(anon_vma);
1075         unlock_page(page);
1076 out:
1077         /*
1078          * If migration is successful, decrease refcount of the newpage
1079          * which will not free the page because new page owner increased
1080          * refcounter. As well, if it is LRU page, add the page to LRU
1081          * list in here. Use the old state of the isolated source page to
1082          * determine if we migrated a LRU page. newpage was already unlocked
1083          * and possibly modified by its owner - don't rely on the page
1084          * state.
1085          */
1086         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1087                 if (unlikely(!is_lru))
1088                         put_page(newpage);
1089                 else
1090                         putback_lru_page(newpage);
1091         }
1092
1093         return rc;
1094 }
1095
1096 /*
1097  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
1098  * to the newly allocated page in newpage.
1099  */
1100 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
1101                                    free_page_t put_new_page,
1102                                    unsigned long private, struct page *page,
1103                                    int force, enum migrate_mode mode,
1104                                    enum migrate_reason reason,
1105                                    struct list_head *ret)
1106 {
1107         int rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1108         struct page *newpage = NULL;
1109
1110         if (!thp_migration_supported() && PageTransHuge(page))
1111                 return -ENOSYS;
1112
1113         if (page_count(page) == 1) {
1114                 /* page was freed from under us. So we are done. */
1115                 ClearPageActive(page);
1116                 ClearPageUnevictable(page);
1117                 if (unlikely(__PageMovable(page))) {
1118                         lock_page(page);
1119                         if (!PageMovable(page))
1120                                 __ClearPageIsolated(page);
1121                         unlock_page(page);
1122                 }
1123                 goto out;
1124         }
1125
1126         newpage = get_new_page(page, private);
1127         if (!newpage)
1128                 return -ENOMEM;
1129
1130         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
1131         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1132                 set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
1133
1134 out:
1135         if (rc != -EAGAIN) {
1136                 /*
1137                  * A page that has been migrated has all references
1138                  * removed and will be freed. A page that has not been
1139                  * migrated will have kept its references and be restored.
1140                  */
1141                 list_del(&page->lru);
1142         }
1143
1144         /*
1145          * If migration is successful, releases reference grabbed during
1146          * isolation. Otherwise, restore the page to right list unless
1147          * we want to retry.
1148          */
1149         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1150                 /*
1151                  * Compaction can migrate also non-LRU pages which are
1152                  * not accounted to NR_ISOLATED_*. They can be recognized
1153                  * as __PageMovable
1154                  */
1155                 if (likely(!__PageMovable(page)))
1156                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
1157                                         page_is_file_lru(page), -thp_nr_pages(page));
1158
1159                 if (reason != MR_MEMORY_FAILURE)
1160                         /*
1161                          * We release the page in page_handle_poison.
1162                          */
1163                         put_page(page);
1164         } else {
1165                 if (rc != -EAGAIN)
1166                         list_add_tail(&page->lru, ret);
1167
1168                 if (put_new_page)
1169                         put_new_page(newpage, private);
1170                 else
1171                         put_page(newpage);
1172         }
1173
1174         return rc;
1175 }
1176
1177 /*
1178  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1179  *
1180  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1181  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1182  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1183  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1184  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1185  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1186  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1187  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1188  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1189  * hugepage migration fails without data corruption.
1190  *
1191  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1192  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1193  * will wait in the page fault for migration to complete.
1194  */
1195 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1196                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1197                                 struct page *hpage, int force,
1198                                 enum migrate_mode mode, int reason,
1199                                 struct list_head *ret)
1200 {
1201         int rc = -EAGAIN;
1202         int page_was_mapped = 0;
1203         struct page *new_hpage;
1204         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1205         struct address_space *mapping = NULL;
1206
1207         /*
1208          * Migratability of hugepages depends on architectures and their size.
1209          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1210          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1211          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1212          * kicking migration.
1213          */
1214         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1215                 list_move_tail(&hpage->lru, ret);
1216                 return -ENOSYS;
1217         }
1218
1219         if (page_count(hpage) == 1) {
1220                 /* page was freed from under us. So we are done. */
1221                 putback_active_hugepage(hpage);
1222                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1223         }
1224
1225         new_hpage = get_new_page(hpage, private);
1226         if (!new_hpage)
1227                 return -ENOMEM;
1228
1229         if (!trylock_page(hpage)) {
1230                 if (!force)
1231                         goto out;
1232                 switch (mode) {
1233                 case MIGRATE_SYNC:
1234                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
1235                         break;
1236                 default:
1237                         goto out;
1238                 }
1239                 lock_page(hpage);
1240         }
1241
1242         /*
1243          * Check for pages which are in the process of being freed.  Without
1244          * page_mapping() set, hugetlbfs specific move page routine will not
1245          * be called and we could leak usage counts for subpools.
1246          */
1247         if (hugetlb_page_subpool(hpage) && !page_mapping(hpage)) {
1248                 rc = -EBUSY;
1249                 goto out_unlock;
1250         }
1251
1252         if (PageAnon(hpage))
1253                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1254
1255         if (unlikely(!trylock_page(new_hpage)))
1256                 goto put_anon;
1257
1258         if (page_mapped(hpage)) {
1259                 bool mapping_locked = false;
1260                 enum ttu_flags ttu = 0;
1261
1262                 if (!PageAnon(hpage)) {
1263                         /*
1264                          * In shared mappings, try_to_unmap could potentially
1265                          * call huge_pmd_unshare.  Because of this, take
1266                          * semaphore in write mode here and set TTU_RMAP_LOCKED
1267                          * to let lower levels know we have taken the lock.
1268                          */
1269                         mapping = hugetlb_page_mapping_lock_write(hpage);
1270                         if (unlikely(!mapping))
1271                                 goto unlock_put_anon;
1272
1273                         mapping_locked = true;
1274                         ttu |= TTU_RMAP_LOCKED;
1275                 }
1276
1277                 try_to_migrate(hpage, ttu);
1278                 page_was_mapped = 1;
1279
1280                 if (mapping_locked)
1281                         i_mmap_unlock_write(mapping);
1282         }
1283
1284         if (!page_mapped(hpage))
1285                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, mode);
1286
1287         if (page_was_mapped)
1288                 remove_migration_ptes(hpage,
1289                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? new_hpage : hpage, false);
1290
1291 unlock_put_anon:
1292         unlock_page(new_hpage);
1293
1294 put_anon:
1295         if (anon_vma)
1296                 put_anon_vma(anon_vma);
1297
1298         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1299                 move_hugetlb_state(hpage, new_hpage, reason);
1300                 put_new_page = NULL;
1301         }
1302
1303 out_unlock:
1304         unlock_page(hpage);
1305 out:
1306         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1307                 putback_active_hugepage(hpage);
1308         else if (rc != -EAGAIN)
1309                 list_move_tail(&hpage->lru, ret);
1310
1311         /*
1312          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1313          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1314          * isolation.
1315          */
1316         if (put_new_page)
1317                 put_new_page(new_hpage, private);
1318         else
1319                 putback_active_hugepage(new_hpage);
1320
1321         return rc;
1322 }
1323
1324 static inline int try_split_thp(struct page *page, struct page **page2,
1325                                 struct list_head *from)
1326 {
1327         int rc = 0;
1328
1329         lock_page(page);
1330         rc = split_huge_page_to_list(page, from);
1331         unlock_page(page);
1332         if (!rc)
1333                 list_safe_reset_next(page, *page2, lru);
1334
1335         return rc;
1336 }
1337
1338 /*
1339  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1340  *                 supplied as the target for the page migration
1341  *
1342  * @from:               The list of pages to be migrated.
1343  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1344  *                      as the target of the page migration.
1345  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1346  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1347  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1348  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1349  *                      page migration, if any.
1350  * @reason:             The reason for page migration.
1351  * @ret_succeeded:      Set to the number of normal pages migrated successfully if
1352  *                      the caller passes a non-NULL pointer.
1353  *
1354  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1355  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1356  * It is caller's responsibility to call putback_movable_pages() to return pages
1357  * to the LRU or free list only if ret != 0.
1358  *
1359  * Returns the number of {normal page, THP, hugetlb} that were not migrated, or
1360  * an error code. The number of THP splits will be considered as the number of
1361  * non-migrated THP, no matter how many subpages of the THP are migrated successfully.
1362  */
1363 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1364                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1365                 enum migrate_mode mode, int reason, unsigned int *ret_succeeded)
1366 {
1367         int retry = 1;
1368         int thp_retry = 1;
1369         int nr_failed = 0;
1370         int nr_failed_pages = 0;
1371         int nr_succeeded = 0;
1372         int nr_thp_succeeded = 0;
1373         int nr_thp_failed = 0;
1374         int nr_thp_split = 0;
1375         int pass = 0;
1376         bool is_thp = false;
1377         struct page *page;
1378         struct page *page2;
1379         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1380         int rc, nr_subpages;
1381         LIST_HEAD(ret_pages);
1382         LIST_HEAD(thp_split_pages);
1383         bool nosplit = (reason == MR_NUMA_MISPLACED);
1384         bool no_subpage_counting = false;
1385
1386         trace_mm_migrate_pages_start(mode, reason);
1387
1388         if (!swapwrite)
1389                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1390
1391 thp_subpage_migration:
1392         for (pass = 0; pass < 10 && (retry || thp_retry); pass++) {
1393                 retry = 0;
1394                 thp_retry = 0;
1395
1396                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1397 retry:
1398                         /*
1399                          * THP statistics is based on the source huge page.
1400                          * Capture required information that might get lost
1401                          * during migration.
1402                          */
1403                         is_thp = PageTransHuge(page) && !PageHuge(page);
1404                         nr_subpages = compound_nr(page);
1405                         cond_resched();
1406
1407                         if (PageHuge(page))
1408                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1409                                                 put_new_page, private, page,
1410                                                 pass > 2, mode, reason,
1411                                                 &ret_pages);
1412                         else
1413                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1414                                                 private, page, pass > 2, mode,
1415                                                 reason, &ret_pages);
1416                         /*
1417                          * The rules are:
1418                          *      Success: non hugetlb page will be freed, hugetlb
1419                          *               page will be put back
1420                          *      -EAGAIN: stay on the from list
1421                          *      -ENOMEM: stay on the from list
1422                          *      Other errno: put on ret_pages list then splice to
1423                          *                   from list
1424                          */
1425                         switch(rc) {
1426                         /*
1427                          * THP migration might be unsupported or the
1428                          * allocation could've failed so we should
1429                          * retry on the same page with the THP split
1430                          * to base pages.
1431                          *
1432                          * Head page is retried immediately and tail
1433                          * pages are added to the tail of the list so
1434                          * we encounter them after the rest of the list
1435                          * is processed.
1436                          */
1437                         case -ENOSYS:
1438                                 /* THP migration is unsupported */
1439                                 if (is_thp) {
1440                                         nr_thp_failed++;
1441                                         if (!try_split_thp(page, &page2, &thp_split_pages)) {
1442                                                 nr_thp_split++;
1443                                                 goto retry;
1444                                         }
1445
1446                                         nr_failed_pages += nr_subpages;
1447                                         break;
1448                                 }
1449
1450                                 /* Hugetlb migration is unsupported */
1451                                 if (!no_subpage_counting)
1452                                         nr_failed++;
1453                                 nr_failed_pages += nr_subpages;
1454                                 break;
1455                         case -ENOMEM:
1456                                 /*
1457                                  * When memory is low, don't bother to try to migrate
1458                                  * other pages, just exit.
1459                                  * THP NUMA faulting doesn't split THP to retry.
1460                                  */
1461                                 if (is_thp && !nosplit) {
1462                                         nr_thp_failed++;
1463                                         if (!try_split_thp(page, &page2, &thp_split_pages)) {
1464                                                 nr_thp_split++;
1465                                                 goto retry;
1466                                         }
1467
1468                                         nr_failed_pages += nr_subpages;
1469                                         goto out;
1470                                 }
1471
1472                                 if (!no_subpage_counting)
1473                                         nr_failed++;
1474                                 nr_failed_pages += nr_subpages;
1475                                 goto out;
1476                         case -EAGAIN:
1477                                 if (is_thp) {
1478                                         thp_retry++;
1479                                         break;
1480                                 }
1481                                 retry++;
1482                                 break;
1483                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1484                                 nr_succeeded += nr_subpages;
1485                                 if (is_thp) {
1486                                         nr_thp_succeeded++;
1487                                         break;
1488                                 }
1489                                 break;
1490                         default:
1491                                 /*
1492                                  * Permanent failure (-EBUSY, etc.):
1493                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1494                                  * removed from migration page list and not
1495                                  * retried in the next outer loop.
1496                                  */
1497                                 if (is_thp) {
1498                                         nr_thp_failed++;
1499                                         nr_failed_pages += nr_subpages;
1500                                         break;
1501                                 }
1502
1503                                 if (!no_subpage_counting)
1504                                         nr_failed++;
1505                                 nr_failed_pages += nr_subpages;
1506                                 break;
1507                         }
1508                 }
1509         }
1510         nr_failed += retry;
1511         nr_thp_failed += thp_retry;
1512         /*
1513          * Try to migrate subpages of fail-to-migrate THPs, no nr_failed
1514          * counting in this round, since all subpages of a THP is counted
1515          * as 1 failure in the first round.
1516          */
1517         if (!list_empty(&thp_split_pages)) {
1518                 /*
1519                  * Move non-migrated pages (after 10 retries) to ret_pages
1520                  * to avoid migrating them again.
1521                  */
1522                 list_splice_init(from, &ret_pages);
1523                 list_splice_init(&thp_split_pages, from);
1524                 no_subpage_counting = true;
1525                 retry = 1;
1526                 goto thp_subpage_migration;
1527         }
1528
1529         rc = nr_failed + nr_thp_failed;
1530 out:
1531         /*
1532          * Put the permanent failure page back to migration list, they
1533          * will be put back to the right list by the caller.
1534          */
1535         list_splice(&ret_pages, from);
1536
1537         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1538         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed_pages);
1539         count_vm_events(THP_MIGRATION_SUCCESS, nr_thp_succeeded);
1540         count_vm_events(THP_MIGRATION_FAIL, nr_thp_failed);
1541         count_vm_events(THP_MIGRATION_SPLIT, nr_thp_split);
1542         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed_pages, nr_thp_succeeded,
1543                                nr_thp_failed, nr_thp_split, mode, reason);
1544
1545         if (!swapwrite)
1546                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1547
1548         if (ret_succeeded)
1549                 *ret_succeeded = nr_succeeded;
1550
1551         return rc;
1552 }
1553
1554 struct page *alloc_migration_target(struct page *page, unsigned long private)
1555 {
1556         struct migration_target_control *mtc;
1557         gfp_t gfp_mask;
1558         unsigned int order = 0;
1559         struct page *new_page = NULL;
1560         int nid;
1561         int zidx;
1562
1563         mtc = (struct migration_target_control *)private;
1564         gfp_mask = mtc->gfp_mask;
1565         nid = mtc->nid;
1566         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1567                 nid = page_to_nid(page);
1568
1569         if (PageHuge(page)) {
1570                 struct hstate *h = page_hstate(compound_head(page));
1571
1572                 gfp_mask = htlb_modify_alloc_mask(h, gfp_mask);
1573                 return alloc_huge_page_nodemask(h, nid, mtc->nmask, gfp_mask);
1574         }
1575
1576         if (PageTransHuge(page)) {
1577                 /*
1578                  * clear __GFP_RECLAIM to make the migration callback
1579                  * consistent with regular THP allocations.
1580                  */
1581                 gfp_mask &= ~__GFP_RECLAIM;
1582                 gfp_mask |= GFP_TRANSHUGE;
1583                 order = HPAGE_PMD_ORDER;
1584         }
1585         zidx = zone_idx(page_zone(page));
1586         if (is_highmem_idx(zidx) || zidx == ZONE_MOVABLE)
1587                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1588
1589         new_page = __alloc_pages(gfp_mask, order, nid, mtc->nmask);
1590
1591         if (new_page && PageTransHuge(new_page))
1592                 prep_transhuge_page(new_page);
1593
1594         return new_page;
1595 }
1596
1597 #ifdef CONFIG_NUMA
1598
1599 static int store_status(int __user *status, int start, int value, int nr)
1600 {
1601         while (nr-- > 0) {
1602                 if (put_user(value, status + start))
1603                         return -EFAULT;
1604                 start++;
1605         }
1606
1607         return 0;
1608 }
1609
1610 static int do_move_pages_to_node(struct mm_struct *mm,
1611                 struct list_head *pagelist, int node)
1612 {
1613         int err;
1614         struct migration_target_control mtc = {
1615                 .nid = node,
1616                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE,
1617         };
1618
1619         err = migrate_pages(pagelist, alloc_migration_target, NULL,
1620                 (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL, NULL);
1621         if (err)
1622                 putback_movable_pages(pagelist);
1623         return err;
1624 }
1625
1626 /*
1627  * Resolves the given address to a struct page, isolates it from the LRU and
1628  * puts it to the given pagelist.
1629  * Returns:
1630  *     errno - if the page cannot be found/isolated
1631  *     0 - when it doesn't have to be migrated because it is already on the
1632  *         target node
1633  *     1 - when it has been queued
1634  */
1635 static int add_page_for_migration(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1636                 int node, struct list_head *pagelist, bool migrate_all)
1637 {
1638         struct vm_area_struct *vma;
1639         struct page *page;
1640         unsigned int follflags;
1641         int err;
1642
1643         mmap_read_lock(mm);
1644         err = -EFAULT;
1645         vma = find_vma(mm, addr);
1646         if (!vma || addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1647                 goto out;
1648
1649         /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1650         follflags = FOLL_GET | FOLL_DUMP;
1651         page = follow_page(vma, addr, follflags);
1652
1653         err = PTR_ERR(page);
1654         if (IS_ERR(page))
1655                 goto out;
1656
1657         err = -ENOENT;
1658         if (!page)
1659                 goto out;
1660
1661         err = 0;
1662         if (page_to_nid(page) == node)
1663                 goto out_putpage;
1664
1665         err = -EACCES;
1666         if (page_mapcount(page) > 1 && !migrate_all)
1667                 goto out_putpage;
1668
1669         if (PageHuge(page)) {
1670                 if (PageHead(page)) {
1671                         isolate_huge_page(page, pagelist);
1672                         err = 1;
1673                 }
1674         } else {
1675                 struct page *head;
1676
1677                 head = compound_head(page);
1678                 err = isolate_lru_page(head);
1679                 if (err)
1680                         goto out_putpage;
1681
1682                 err = 1;
1683                 list_add_tail(&head->lru, pagelist);
1684                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1685                         NR_ISOLATED_ANON + page_is_file_lru(head),
1686                         thp_nr_pages(head));
1687         }
1688 out_putpage:
1689         /*
1690          * Either remove the duplicate refcount from
1691          * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1692          * not isolated.
1693          */
1694         put_page(page);
1695 out:
1696         mmap_read_unlock(mm);
1697         return err;
1698 }
1699
1700 static int move_pages_and_store_status(struct mm_struct *mm, int node,
1701                 struct list_head *pagelist, int __user *status,
1702                 int start, int i, unsigned long nr_pages)
1703 {
1704         int err;
1705
1706         if (list_empty(pagelist))
1707                 return 0;
1708
1709         err = do_move_pages_to_node(mm, pagelist, node);
1710         if (err) {
1711                 /*
1712                  * Positive err means the number of failed
1713                  * pages to migrate.  Since we are going to
1714                  * abort and return the number of non-migrated
1715                  * pages, so need to include the rest of the
1716                  * nr_pages that have not been attempted as
1717                  * well.
1718                  */
1719                 if (err > 0)
1720                         err += nr_pages - i - 1;
1721                 return err;
1722         }
1723         return store_status(status, start, node, i - start);
1724 }
1725
1726 /*
1727  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1728  * the corresponding array of status.
1729  */
1730 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1731                          unsigned long nr_pages,
1732                          const void __user * __user *pages,
1733                          const int __user *nodes,
1734                          int __user *status, int flags)
1735 {
1736         int current_node = NUMA_NO_NODE;
1737         LIST_HEAD(pagelist);
1738         int start, i;
1739         int err = 0, err1;
1740
1741         lru_cache_disable();
1742
1743         for (i = start = 0; i < nr_pages; i++) {
1744                 const void __user *p;
1745                 unsigned long addr;
1746                 int node;
1747
1748                 err = -EFAULT;
1749                 if (get_user(p, pages + i))
1750                         goto out_flush;
1751                 if (get_user(node, nodes + i))
1752                         goto out_flush;
1753                 addr = (unsigned long)untagged_addr(p);
1754
1755                 err = -ENODEV;
1756                 if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1757                         goto out_flush;
1758                 if (!node_state(node, N_MEMORY))
1759                         goto out_flush;
1760
1761                 err = -EACCES;
1762                 if (!node_isset(node, task_nodes))
1763                         goto out_flush;
1764
1765                 if (current_node == NUMA_NO_NODE) {
1766                         current_node = node;
1767                         start = i;
1768                 } else if (node != current_node) {
1769                         err = move_pages_and_store_status(mm, current_node,
1770                                         &pagelist, status, start, i, nr_pages);
1771                         if (err)
1772                                 goto out;
1773                         start = i;
1774                         current_node = node;
1775                 }
1776
1777                 /*
1778                  * Errors in the page lookup or isolation are not fatal and we simply
1779                  * report them via status
1780                  */
1781                 err = add_page_for_migration(mm, addr, current_node,
1782                                 &pagelist, flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1783
1784                 if (err > 0) {
1785                         /* The page is successfully queued for migration */
1786                         continue;
1787                 }
1788
1789                 /*
1790                  * If the page is already on the target node (!err), store the
1791                  * node, otherwise, store the err.
1792                  */
1793                 err = store_status(status, i, err ? : current_node, 1);
1794                 if (err)
1795                         goto out_flush;
1796
1797                 err = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
1798                                 status, start, i, nr_pages);
1799                 if (err)
1800                         goto out;
1801                 current_node = NUMA_NO_NODE;
1802         }
1803 out_flush:
1804         /* Make sure we do not overwrite the existing error */
1805         err1 = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
1806                                 status, start, i, nr_pages);
1807         if (err >= 0)
1808                 err = err1;
1809 out:
1810         lru_cache_enable();
1811         return err;
1812 }
1813
1814 /*
1815  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1816  */
1817 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1818                                 const void __user **pages, int *status)
1819 {
1820         unsigned long i;
1821
1822         mmap_read_lock(mm);
1823
1824         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1825                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1826                 struct vm_area_struct *vma;
1827                 struct page *page;
1828                 int err = -EFAULT;
1829
1830                 vma = vma_lookup(mm, addr);
1831                 if (!vma)
1832                         goto set_status;
1833
1834                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1835                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_DUMP);
1836
1837                 err = PTR_ERR(page);
1838                 if (IS_ERR(page))
1839                         goto set_status;
1840
1841                 err = page ? page_to_nid(page) : -ENOENT;
1842 set_status:
1843                 *status = err;
1844
1845                 pages++;
1846                 status++;
1847         }
1848
1849         mmap_read_unlock(mm);
1850 }
1851
1852 static int get_compat_pages_array(const void __user *chunk_pages[],
1853                                   const void __user * __user *pages,
1854                                   unsigned long chunk_nr)
1855 {
1856         compat_uptr_t __user *pages32 = (compat_uptr_t __user *)pages;
1857         compat_uptr_t p;
1858         int i;
1859
1860         for (i = 0; i < chunk_nr; i++) {
1861                 if (get_user(p, pages32 + i))
1862                         return -EFAULT;
1863                 chunk_pages[i] = compat_ptr(p);
1864         }
1865
1866         return 0;
1867 }
1868
1869 /*
1870  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1871  * a user array of status.
1872  */
1873 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1874                          const void __user * __user *pages,
1875                          int __user *status)
1876 {
1877 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1878         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1879         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1880
1881         while (nr_pages) {
1882                 unsigned long chunk_nr;
1883
1884                 chunk_nr = nr_pages;
1885                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1886                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1887
1888                 if (in_compat_syscall()) {
1889                         if (get_compat_pages_array(chunk_pages, pages,
1890                                                    chunk_nr))
1891                                 break;
1892                 } else {
1893                         if (copy_from_user(chunk_pages, pages,
1894                                       chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1895                                 break;
1896                 }
1897
1898                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1899
1900                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1901                         break;
1902
1903                 pages += chunk_nr;
1904                 status += chunk_nr;
1905                 nr_pages -= chunk_nr;
1906         }
1907         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1908 }
1909
1910 static struct mm_struct *find_mm_struct(pid_t pid, nodemask_t *mem_nodes)
1911 {
1912         struct task_struct *task;
1913         struct mm_struct *mm;
1914
1915         /*
1916          * There is no need to check if current process has the right to modify
1917          * the specified process when they are same.
1918          */
1919         if (!pid) {
1920                 mmget(current->mm);
1921                 *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(current);
1922                 return current->mm;
1923         }
1924
1925         /* Find the mm_struct */
1926         rcu_read_lock();
1927         task = find_task_by_vpid(pid);
1928         if (!task) {
1929                 rcu_read_unlock();
1930                 return ERR_PTR(-ESRCH);
1931         }
1932         get_task_struct(task);
1933
1934         /*
1935          * Check if this process has the right to modify the specified
1936          * process. Use the regular "ptrace_may_access()" checks.
1937          */
1938         if (!ptrace_may_access(task, PTRACE_MODE_READ_REALCREDS)) {
1939                 rcu_read_unlock();
1940                 mm = ERR_PTR(-EPERM);
1941                 goto out;
1942         }
1943         rcu_read_unlock();
1944
1945         mm = ERR_PTR(security_task_movememory(task));
1946         if (IS_ERR(mm))
1947                 goto out;
1948         *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1949         mm = get_task_mm(task);
1950 out:
1951         put_task_struct(task);
1952         if (!mm)
1953                 mm = ERR_PTR(-EINVAL);
1954         return mm;
1955 }
1956
1957 /*
1958  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1959  * process.
1960  */
1961 static int kernel_move_pages(pid_t pid, unsigned long nr_pages,
1962                              const void __user * __user *pages,
1963                              const int __user *nodes,
1964                              int __user *status, int flags)
1965 {
1966         struct mm_struct *mm;
1967         int err;
1968         nodemask_t task_nodes;
1969
1970         /* Check flags */
1971         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1972                 return -EINVAL;
1973
1974         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1975                 return -EPERM;
1976
1977         mm = find_mm_struct(pid, &task_nodes);
1978         if (IS_ERR(mm))
1979                 return PTR_ERR(mm);
1980
1981         if (nodes)
1982                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1983                                     nodes, status, flags);
1984         else
1985                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1986
1987         mmput(mm);
1988         return err;
1989 }
1990
1991 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1992                 const void __user * __user *, pages,
1993                 const int __user *, nodes,
1994                 int __user *, status, int, flags)
1995 {
1996         return kernel_move_pages(pid, nr_pages, pages, nodes, status, flags);
1997 }
1998
1999 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2000 /*
2001  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
2002  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
2003  */
2004 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
2005                                    unsigned long nr_migrate_pages)
2006 {
2007         int z;
2008
2009         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
2010                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
2011
2012                 if (!populated_zone(zone))
2013                         continue;
2014
2015                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
2016                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
2017                                        high_wmark_pages(zone) +
2018                                        nr_migrate_pages,
2019                                        ZONE_MOVABLE, 0))
2020                         continue;
2021                 return true;
2022         }
2023         return false;
2024 }
2025
2026 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
2027                                            unsigned long data)
2028 {
2029         int nid = (int) data;
2030         struct page *newpage;
2031
2032         newpage = __alloc_pages_node(nid,
2033                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
2034                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
2035                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
2036                                          ~__GFP_RECLAIM, 0);
2037
2038         return newpage;
2039 }
2040
2041 static struct page *alloc_misplaced_dst_page_thp(struct page *page,
2042                                                  unsigned long data)
2043 {
2044         int nid = (int) data;
2045         struct page *newpage;
2046
2047         newpage = alloc_pages_node(nid, (GFP_TRANSHUGE_LIGHT | __GFP_THISNODE),
2048                                    HPAGE_PMD_ORDER);
2049         if (!newpage)
2050                 goto out;
2051
2052         prep_transhuge_page(newpage);
2053
2054 out:
2055         return newpage;
2056 }
2057
2058 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
2059 {
2060         int page_lru;
2061         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2062
2063         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
2064
2065         /* Do not migrate THP mapped by multiple processes */
2066         if (PageTransHuge(page) && total_mapcount(page) > 1)
2067                 return 0;
2068
2069         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
2070         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, nr_pages))
2071                 return 0;
2072
2073         if (isolate_lru_page(page))
2074                 return 0;
2075
2076         page_lru = page_is_file_lru(page);
2077         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
2078                             nr_pages);
2079
2080         /*
2081          * Isolating the page has taken another reference, so the
2082          * caller's reference can be safely dropped without the page
2083          * disappearing underneath us during migration.
2084          */
2085         put_page(page);
2086         return 1;
2087 }
2088
2089 /*
2090  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
2091  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
2092  * the page that will be dropped by this function before returning.
2093  */
2094 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
2095                            int node)
2096 {
2097         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
2098         int isolated;
2099         int nr_remaining;
2100         LIST_HEAD(migratepages);
2101         new_page_t *new;
2102         bool compound;
2103         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2104
2105         /*
2106          * PTE mapped THP or HugeTLB page can't reach here so the page could
2107          * be either base page or THP.  And it must be head page if it is
2108          * THP.
2109          */
2110         compound = PageTransHuge(page);
2111
2112         if (compound)
2113                 new = alloc_misplaced_dst_page_thp;
2114         else
2115                 new = alloc_misplaced_dst_page;
2116
2117         /*
2118          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
2119          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
2120          */
2121         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_lru(page) &&
2122             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
2123                 goto out;
2124
2125         /*
2126          * Also do not migrate dirty pages as not all filesystems can move
2127          * dirty pages in MIGRATE_ASYNC mode which is a waste of cycles.
2128          */
2129         if (page_is_file_lru(page) && PageDirty(page))
2130                 goto out;
2131
2132         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
2133         if (!isolated)
2134                 goto out;
2135
2136         list_add(&page->lru, &migratepages);
2137         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, *new, NULL, node,
2138                                      MIGRATE_ASYNC, MR_NUMA_MISPLACED, NULL);
2139         if (nr_remaining) {
2140                 if (!list_empty(&migratepages)) {
2141                         list_del(&page->lru);
2142                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
2143                                         page_is_file_lru(page), -nr_pages);
2144                         putback_lru_page(page);
2145                 }
2146                 isolated = 0;
2147         } else
2148                 count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, nr_pages);
2149         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
2150         return isolated;
2151
2152 out:
2153         put_page(page);
2154         return 0;
2155 }
2156 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2157 #endif /* CONFIG_NUMA */
2158
2159 #ifdef CONFIG_DEVICE_PRIVATE
2160 static int migrate_vma_collect_skip(unsigned long start,
2161                                     unsigned long end,
2162                                     struct mm_walk *walk)
2163 {
2164         struct migrate_vma *migrate = walk->private;
2165         unsigned long addr;
2166
2167         for (addr = start; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
2168                 migrate->dst[migrate->npages] = 0;
2169                 migrate->src[migrate->npages++] = 0;
2170         }
2171
2172         return 0;
2173 }
2174
2175 static int migrate_vma_collect_hole(unsigned long start,
2176                                     unsigned long end,
2177                                     __always_unused int depth,
2178                                     struct mm_walk *walk)
2179 {
2180         struct migrate_vma *migrate = walk->private;
2181         unsigned long addr;
2182
2183         /* Only allow populating anonymous memory. */
2184         if (!vma_is_anonymous(walk->vma))
2185                 return migrate_vma_collect_skip(start, end, walk);
2186
2187         for (addr = start; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
2188                 migrate->src[migrate->npages] = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2189                 migrate->dst[migrate->npages] = 0;
2190                 migrate->npages++;
2191                 migrate->cpages++;
2192         }
2193
2194         return 0;
2195 }
2196
2197 static int migrate_vma_collect_pmd(pmd_t *pmdp,
2198                                    unsigned long start,
2199                                    unsigned long end,
2200                                    struct mm_walk *walk)
2201 {
2202         struct migrate_vma *migrate = walk->private;
2203         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
2204         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2205         unsigned long addr = start, unmapped = 0;
2206         spinlock_t *ptl;
2207         pte_t *ptep;
2208
2209 again:
2210         if (pmd_none(*pmdp))
2211                 return migrate_vma_collect_hole(start, end, -1, walk);
2212
2213         if (pmd_trans_huge(*pmdp)) {
2214                 struct page *page;
2215
2216                 ptl = pmd_lock(mm, pmdp);
2217                 if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmdp))) {
2218                         spin_unlock(ptl);
2219                         goto again;
2220                 }
2221
2222                 page = pmd_page(*pmdp);
2223                 if (is_huge_zero_page(page)) {
2224                         spin_unlock(ptl);
2225                         split_huge_pmd(vma, pmdp, addr);
2226                         if (pmd_trans_unstable(pmdp))
2227                                 return migrate_vma_collect_skip(start, end,
2228                                                                 walk);
2229                 } else {
2230                         int ret;
2231
2232                         get_page(page);
2233                         spin_unlock(ptl);
2234                         if (unlikely(!trylock_page(page)))
2235                                 return migrate_vma_collect_skip(start, end,
2236                                                                 walk);
2237                         ret = split_huge_page(page);
2238                         unlock_page(page);
2239                         put_page(page);
2240                         if (ret)
2241                                 return migrate_vma_collect_skip(start, end,
2242                                                                 walk);
2243                         if (pmd_none(*pmdp))
2244                                 return migrate_vma_collect_hole(start, end, -1,
2245                                                                 walk);
2246                 }
2247         }
2248
2249         if (unlikely(pmd_bad(*pmdp)))
2250                 return migrate_vma_collect_skip(start, end, walk);
2251
2252         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
2253         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2254
2255         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, ptep++) {
2256                 unsigned long mpfn = 0, pfn;
2257                 struct page *page;
2258                 swp_entry_t entry;
2259                 pte_t pte;
2260
2261                 pte = *ptep;
2262
2263                 if (pte_none(pte)) {
2264                         if (vma_is_anonymous(vma)) {
2265                                 mpfn = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2266                                 migrate->cpages++;
2267                         }
2268                         goto next;
2269                 }
2270
2271                 if (!pte_present(pte)) {
2272                         /*
2273                          * Only care about unaddressable device page special
2274                          * page table entry. Other special swap entries are not
2275                          * migratable, and we ignore regular swapped page.
2276                          */
2277                         entry = pte_to_swp_entry(pte);
2278                         if (!is_device_private_entry(entry))
2279                                 goto next;
2280
2281                         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
2282                         if (!(migrate->flags &
2283                                 MIGRATE_VMA_SELECT_DEVICE_PRIVATE) ||
2284                             page->pgmap->owner != migrate->pgmap_owner)
2285                                 goto next;
2286
2287                         mpfn = migrate_pfn(page_to_pfn(page)) |
2288                                         MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2289                         if (is_writable_device_private_entry(entry))
2290                                 mpfn |= MIGRATE_PFN_WRITE;
2291                 } else {
2292                         if (!(migrate->flags & MIGRATE_VMA_SELECT_SYSTEM))
2293                                 goto next;
2294                         pfn = pte_pfn(pte);
2295                         if (is_zero_pfn(pfn)) {
2296                                 mpfn = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2297                                 migrate->cpages++;
2298                                 goto next;
2299                         }
2300                         page = vm_normal_page(migrate->vma, addr, pte);
2301                         mpfn = migrate_pfn(pfn) | MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2302                         mpfn |= pte_write(pte) ? MIGRATE_PFN_WRITE : 0;
2303                 }
2304
2305                 /* FIXME support THP */
2306                 if (!page || !page->mapping || PageTransCompound(page)) {
2307                         mpfn = 0;
2308                         goto next;
2309                 }
2310
2311                 /*
2312                  * By getting a reference on the page we pin it and that blocks
2313                  * any kind of migration. Side effect is that it "freezes" the
2314                  * pte.
2315                  *
2316                  * We drop this reference after isolating the page from the lru
2317                  * for non device page (device page are not on the lru and thus
2318                  * can't be dropped from it).
2319                  */
2320                 get_page(page);
2321
2322                 /*
2323                  * Optimize for the common case where page is only mapped once
2324                  * in one process. If we can lock the page, then we can safely
2325                  * set up a special migration page table entry now.
2326                  */
2327                 if (trylock_page(page)) {
2328                         pte_t swp_pte;
2329
2330                         migrate->cpages++;
2331                         ptep_get_and_clear(mm, addr, ptep);
2332
2333                         /* Setup special migration page table entry */
2334                         if (mpfn & MIGRATE_PFN_WRITE)
2335                                 entry = make_writable_migration_entry(
2336                                                         page_to_pfn(page));
2337                         else
2338                                 entry = make_readable_migration_entry(
2339                                                         page_to_pfn(page));
2340                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2341                         if (pte_present(pte)) {
2342                                 if (pte_soft_dirty(pte))
2343                                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2344                                 if (pte_uffd_wp(pte))
2345                                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2346                         } else {
2347                                 if (pte_swp_soft_dirty(pte))
2348                                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2349                                 if (pte_swp_uffd_wp(pte))
2350                                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2351                         }
2352                         set_pte_at(mm, addr, ptep, swp_pte);
2353
2354                         /*
2355                          * This is like regular unmap: we remove the rmap and
2356                          * drop page refcount. Page won't be freed, as we took
2357                          * a reference just above.
2358                          */
2359                         page_remove_rmap(page, false);
2360                         put_page(page);
2361
2362                         if (pte_present(pte))
2363                                 unmapped++;
2364                 } else {
2365                         put_page(page);
2366                         mpfn = 0;
2367                 }
2368
2369 next:
2370                 migrate->dst[migrate->npages] = 0;
2371                 migrate->src[migrate->npages++] = mpfn;
2372         }
2373         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2374         pte_unmap_unlock(ptep - 1, ptl);
2375
2376         /* Only flush the TLB if we actually modified any entries */
2377         if (unmapped)
2378                 flush_tlb_range(walk->vma, start, end);
2379
2380         return 0;
2381 }
2382
2383 static const struct mm_walk_ops migrate_vma_walk_ops = {
2384         .pmd_entry              = migrate_vma_collect_pmd,
2385         .pte_hole               = migrate_vma_collect_hole,
2386 };
2387
2388 /*
2389  * migrate_vma_collect() - collect pages over a range of virtual addresses
2390  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2391  *
2392  * This will walk the CPU page table. For each virtual address backed by a
2393  * valid page, it updates the src array and takes a reference on the page, in
2394  * order to pin the page until we lock it and unmap it.
2395  */
2396 static void migrate_vma_collect(struct migrate_vma *migrate)
2397 {
2398         struct mmu_notifier_range range;
2399
2400         /*
2401          * Note that the pgmap_owner is passed to the mmu notifier callback so
2402          * that the registered device driver can skip invalidating device
2403          * private page mappings that won't be migrated.
2404          */
2405         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_MIGRATE, 0,
2406                 migrate->vma, migrate->vma->vm_mm, migrate->start, migrate->end,
2407                 migrate->pgmap_owner);
2408         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2409
2410         walk_page_range(migrate->vma->vm_mm, migrate->start, migrate->end,
2411                         &migrate_vma_walk_ops, migrate);
2412
2413         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2414         migrate->end = migrate->start + (migrate->npages << PAGE_SHIFT);
2415 }
2416
2417 /*
2418  * migrate_vma_check_page() - check if page is pinned or not
2419  * @page: struct page to check
2420  *
2421  * Pinned pages cannot be migrated. This is the same test as in
2422  * folio_migrate_mapping(), except that here we allow migration of a
2423  * ZONE_DEVICE page.
2424  */
2425 static bool migrate_vma_check_page(struct page *page)
2426 {
2427         /*
2428          * One extra ref because caller holds an extra reference, either from
2429          * isolate_lru_page() for a regular page, or migrate_vma_collect() for
2430          * a device page.
2431          */
2432         int extra = 1;
2433
2434         /*
2435          * FIXME support THP (transparent huge page), it is bit more complex to
2436          * check them than regular pages, because they can be mapped with a pmd
2437          * or with a pte (split pte mapping).
2438          */
2439         if (PageCompound(page))
2440                 return false;
2441
2442         /* Page from ZONE_DEVICE have one extra reference */
2443         if (is_zone_device_page(page)) {
2444                 /*
2445                  * Private page can never be pin as they have no valid pte and
2446                  * GUP will fail for those. Yet if there is a pending migration
2447                  * a thread might try to wait on the pte migration entry and
2448                  * will bump the page reference count. Sadly there is no way to
2449                  * differentiate a regular pin from migration wait. Hence to
2450                  * avoid 2 racing thread trying to migrate back to CPU to enter
2451                  * infinite loop (one stopping migration because the other is
2452                  * waiting on pte migration entry). We always return true here.
2453                  *
2454                  * FIXME proper solution is to rework migration_entry_wait() so
2455                  * it does not need to take a reference on page.
2456                  */
2457                 return is_device_private_page(page);
2458         }
2459
2460         /* For file back page */
2461         if (page_mapping(page))
2462                 extra += 1 + page_has_private(page);
2463
2464         if ((page_count(page) - extra) > page_mapcount(page))
2465                 return false;
2466
2467         return true;
2468 }
2469
2470 /*
2471  * migrate_vma_unmap() - replace page mapping with special migration pte entry
2472  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2473  *
2474  * Isolate pages from the LRU and replace mappings (CPU page table pte) with a
2475  * special migration pte entry and check if it has been pinned. Pinned pages are
2476  * restored because we cannot migrate them.
2477  *
2478  * This is the last step before we call the device driver callback to allocate
2479  * destination memory and copy contents of original page over to new page.
2480  */
2481 static void migrate_vma_unmap(struct migrate_vma *migrate)
2482 {
2483         const unsigned long npages = migrate->npages;
2484         unsigned long i, restore = 0;
2485         bool allow_drain = true;
2486
2487         lru_add_drain();
2488
2489         for (i = 0; i < npages; i++) {
2490                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2491
2492                 if (!page)
2493                         continue;
2494
2495                 /* ZONE_DEVICE pages are not on LRU */
2496                 if (!is_zone_device_page(page)) {
2497                         if (!PageLRU(page) && allow_drain) {
2498                                 /* Drain CPU's pagevec */
2499                                 lru_add_drain_all();
2500                                 allow_drain = false;
2501                         }
2502
2503                         if (isolate_lru_page(page)) {
2504                                 migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2505                                 migrate->cpages--;
2506                                 restore++;
2507                                 continue;
2508                         }
2509
2510                         /* Drop the reference we took in collect */
2511                         put_page(page);
2512                 }
2513
2514                 if (page_mapped(page))
2515                         try_to_migrate(page, 0);
2516
2517                 if (page_mapped(page) || !migrate_vma_check_page(page)) {
2518                         if (!is_zone_device_page(page)) {
2519                                 get_page(page);
2520                                 putback_lru_page(page);
2521                         }
2522
2523                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2524                         migrate->cpages--;
2525                         restore++;
2526                         continue;
2527                 }
2528         }
2529
2530         for (i = 0; i < npages && restore; i++) {
2531                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2532
2533                 if (!page || (migrate->src[i] & MIGRATE_PFN_MIGRATE))
2534                         continue;
2535
2536                 remove_migration_ptes(page, page, false);
2537
2538                 migrate->src[i] = 0;
2539                 unlock_page(page);
2540                 put_page(page);
2541                 restore--;
2542         }
2543 }
2544
2545 /**
2546  * migrate_vma_setup() - prepare to migrate a range of memory
2547  * @args: contains the vma, start, and pfns arrays for the migration
2548  *
2549  * Returns: negative errno on failures, 0 when 0 or more pages were migrated
2550  * without an error.
2551  *
2552  * Prepare to migrate a range of memory virtual address range by collecting all
2553  * the pages backing each virtual address in the range, saving them inside the
2554  * src array.  Then lock those pages and unmap them. Once the pages are locked
2555  * and unmapped, check whether each page is pinned or not.  Pages that aren't
2556  * pinned have the MIGRATE_PFN_MIGRATE flag set (by this function) in the
2557  * corresponding src array entry.  Then restores any pages that are pinned, by
2558  * remapping and unlocking those pages.
2559  *
2560  * The caller should then allocate destination memory and copy source memory to
2561  * it for all those entries (ie with MIGRATE_PFN_VALID and MIGRATE_PFN_MIGRATE
2562  * flag set).  Once these are allocated and copied, the caller must update each
2563  * corresponding entry in the dst array with the pfn value of the destination
2564  * page and with MIGRATE_PFN_VALID. Destination pages must be locked via
2565  * lock_page().
2566  *
2567  * Note that the caller does not have to migrate all the pages that are marked
2568  * with MIGRATE_PFN_MIGRATE flag in src array unless this is a migration from
2569  * device memory to system memory.  If the caller cannot migrate a device page
2570  * back to system memory, then it must return VM_FAULT_SIGBUS, which has severe
2571  * consequences for the userspace process, so it must be avoided if at all
2572  * possible.
2573  *
2574  * For empty entries inside CPU page table (pte_none() or pmd_none() is true) we
2575  * do set MIGRATE_PFN_MIGRATE flag inside the corresponding source array thus
2576  * allowing the caller to allocate device memory for those unbacked virtual
2577  * addresses.  For this the caller simply has to allocate device memory and
2578  * properly set the destination entry like for regular migration.  Note that
2579  * this can still fail, and thus inside the device driver you must check if the
2580  * migration was successful for those entries after calling migrate_vma_pages(),
2581  * just like for regular migration.
2582  *
2583  * After that, the callers must call migrate_vma_pages() to go over each entry
2584  * in the src array that has the MIGRATE_PFN_VALID and MIGRATE_PFN_MIGRATE flag
2585  * set. If the corresponding entry in dst array has MIGRATE_PFN_VALID flag set,
2586  * then migrate_vma_pages() to migrate struct page information from the source
2587  * struct page to the destination struct page.  If it fails to migrate the
2588  * struct page information, then it clears the MIGRATE_PFN_MIGRATE flag in the
2589  * src array.
2590  *
2591  * At this point all successfully migrated pages have an entry in the src
2592  * array with MIGRATE_PFN_VALID and MIGRATE_PFN_MIGRATE flag set and the dst
2593  * array entry with MIGRATE_PFN_VALID flag set.
2594  *
2595  * Once migrate_vma_pages() returns the caller may inspect which pages were
2596  * successfully migrated, and which were not.  Successfully migrated pages will
2597  * have the MIGRATE_PFN_MIGRATE flag set for their src array entry.
2598  *
2599  * It is safe to update device page table after migrate_vma_pages() because
2600  * both destination and source page are still locked, and the mmap_lock is held
2601  * in read mode (hence no one can unmap the range being migrated).
2602  *
2603  * Once the caller is done cleaning up things and updating its page table (if it
2604  * chose to do so, this is not an obligation) it finally calls
2605  * migrate_vma_finalize() to update the CPU page table to point to new pages
2606  * for successfully migrated pages or otherwise restore the CPU page table to
2607  * point to the original source pages.
2608  */
2609 int migrate_vma_setup(struct migrate_vma *args)
2610 {
2611         long nr_pages = (args->end - args->start) >> PAGE_SHIFT;
2612
2613         args->start &= PAGE_MASK;
2614         args->end &= PAGE_MASK;
2615         if (!args->vma || is_vm_hugetlb_page(args->vma) ||
2616             (args->vma->vm_flags & VM_SPECIAL) || vma_is_dax(args->vma))
2617                 return -EINVAL;
2618         if (nr_pages <= 0)
2619                 return -EINVAL;
2620         if (args->start < args->vma->vm_start ||
2621             args->start >= args->vma->vm_end)
2622                 return -EINVAL;
2623         if (args->end <= args->vma->vm_start || args->end > args->vma->vm_end)
2624                 return -EINVAL;
2625         if (!args->src || !args->dst)
2626                 return -EINVAL;
2627
2628         memset(args->src, 0, sizeof(*args->src) * nr_pages);
2629         args->cpages = 0;
2630         args->npages = 0;
2631
2632         migrate_vma_collect(args);
2633
2634         if (args->cpages)
2635                 migrate_vma_unmap(args);
2636
2637         /*
2638          * At this point pages are locked and unmapped, and thus they have
2639          * stable content and can safely be copied to destination memory that
2640          * is allocated by the drivers.
2641          */
2642         return 0;
2643
2644 }
2645 EXPORT_SYMBOL(migrate_vma_setup);
2646
2647 /*
2648  * This code closely matches the code in:
2649  *   __handle_mm_fault()
2650  *     handle_pte_fault()
2651  *       do_anonymous_page()
2652  * to map in an anonymous zero page but the struct page will be a ZONE_DEVICE
2653  * private page.
2654  */
2655 static void migrate_vma_insert_page(struct migrate_vma *migrate,
2656                                     unsigned long addr,
2657                                     struct page *page,
2658                                     unsigned long *src)
2659 {
2660         struct vm_area_struct *vma = migrate->vma;
2661         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2662         bool flush = false;
2663         spinlock_t *ptl;
2664         pte_t entry;
2665         pgd_t *pgdp;
2666         p4d_t *p4dp;
2667         pud_t *pudp;
2668         pmd_t *pmdp;
2669         pte_t *ptep;
2670
2671         /* Only allow populating anonymous memory */
2672         if (!vma_is_anonymous(vma))
2673                 goto abort;
2674
2675         pgdp = pgd_offset(mm, addr);
2676         p4dp = p4d_alloc(mm, pgdp, addr);
2677         if (!p4dp)
2678                 goto abort;
2679         pudp = pud_alloc(mm, p4dp, addr);
2680         if (!pudp)
2681                 goto abort;
2682         pmdp = pmd_alloc(mm, pudp, addr);
2683         if (!pmdp)
2684                 goto abort;
2685
2686         if (pmd_trans_huge(*pmdp) || pmd_devmap(*pmdp))
2687                 goto abort;
2688
2689         /*
2690          * Use pte_alloc() instead of pte_alloc_map().  We can't run
2691          * pte_offset_map() on pmds where a huge pmd might be created
2692          * from a different thread.
2693          *
2694          * pte_alloc_map() is safe to use under mmap_write_lock(mm) or when
2695          * parallel threads are excluded by other means.
2696          *
2697          * Here we only have mmap_read_lock(mm).
2698          */
2699         if (pte_alloc(mm, pmdp))
2700                 goto abort;
2701
2702         /* See the comment in pte_alloc_one_map() */
2703         if (unlikely(pmd_trans_unstable(pmdp)))
2704                 goto abort;
2705
2706         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
2707                 goto abort;
2708         if (mem_cgroup_charge(page_folio(page), vma->vm_mm, GFP_KERNEL))
2709                 goto abort;
2710
2711         /*
2712          * The memory barrier inside __SetPageUptodate makes sure that
2713          * preceding stores to the page contents become visible before
2714          * the set_pte_at() write.
2715          */
2716         __SetPageUptodate(page);
2717
2718         if (is_zone_device_page(page)) {
2719                 if (is_device_private_page(page)) {
2720                         swp_entry_t swp_entry;
2721
2722                         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
2723                                 swp_entry = make_writable_device_private_entry(
2724                                                         page_to_pfn(page));
2725                         else
2726                                 swp_entry = make_readable_device_private_entry(
2727                                                         page_to_pfn(page));
2728                         entry = swp_entry_to_pte(swp_entry);
2729                 } else {
2730                         /*
2731                          * For now we only support migrating to un-addressable
2732                          * device memory.
2733                          */
2734                         pr_warn_once("Unsupported ZONE_DEVICE page type.\n");
2735                         goto abort;
2736                 }
2737         } else {
2738                 entry = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
2739                 if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
2740                         entry = pte_mkwrite(pte_mkdirty(entry));
2741         }
2742
2743         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
2744
2745         if (check_stable_address_space(mm))
2746                 goto unlock_abort;
2747
2748         if (pte_present(*ptep)) {
2749                 unsigned long pfn = pte_pfn(*ptep);
2750
2751                 if (!is_zero_pfn(pfn))
2752                         goto unlock_abort;
2753                 flush = true;
2754         } else if (!pte_none(*ptep))
2755                 goto unlock_abort;
2756
2757         /*
2758          * Check for userfaultfd but do not deliver the fault. Instead,
2759          * just back off.
2760          */
2761         if (userfaultfd_missing(vma))
2762                 goto unlock_abort;
2763
2764         inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
2765         page_add_new_anon_rmap(page, vma, addr, false);
2766         if (!is_zone_device_page(page))
2767                 lru_cache_add_inactive_or_unevictable(page, vma);
2768         get_page(page);
2769
2770         if (flush) {
2771                 flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(*ptep));
2772                 ptep_clear_flush_notify(vma, addr, ptep);
2773                 set_pte_at_notify(mm, addr, ptep, entry);
2774                 update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
2775         } else {
2776                 /* No need to invalidate - it was non-present before */
2777                 set_pte_at(mm, addr, ptep, entry);
2778                 update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
2779         }
2780
2781         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2782         *src = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2783         return;
2784
2785 unlock_abort:
2786         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2787 abort:
2788         *src &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2789 }
2790
2791 /**
2792  * migrate_vma_pages() - migrate meta-data from src page to dst page
2793  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2794  *
2795  * This migrates struct page meta-data from source struct page to destination
2796  * struct page. This effectively finishes the migration from source page to the
2797  * destination page.
2798  */
2799 void migrate_vma_pages(struct migrate_vma *migrate)
2800 {
2801         const unsigned long npages = migrate->npages;
2802         const unsigned long start = migrate->start;
2803         struct mmu_notifier_range range;
2804         unsigned long addr, i;
2805         bool notified = false;
2806
2807         for (i = 0, addr = start; i < npages; addr += PAGE_SIZE, i++) {
2808                 struct page *newpage = migrate_pfn_to_page(migrate->dst[i]);
2809                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2810                 struct address_space *mapping;
2811                 int r;
2812
2813                 if (!newpage) {
2814                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2815                         continue;
2816                 }
2817
2818                 if (!page) {
2819                         if (!(migrate->src[i] & MIGRATE_PFN_MIGRATE))
2820                                 continue;
2821                         if (!notified) {
2822                                 notified = true;
2823
2824                                 mmu_notifier_range_init_owner(&range,
2825                                         MMU_NOTIFY_MIGRATE, 0, migrate->vma,
2826                                         migrate->vma->vm_mm, addr, migrate->end,
2827                                         migrate->pgmap_owner);
2828                                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2829                         }
2830                         migrate_vma_insert_page(migrate, addr, newpage,
2831                                                 &migrate->src[i]);
2832                         continue;
2833                 }
2834
2835                 mapping = page_mapping(page);
2836
2837                 if (is_zone_device_page(newpage)) {
2838                         if (is_device_private_page(newpage)) {
2839                                 /*
2840                                  * For now only support private anonymous when
2841                                  * migrating to un-addressable device memory.
2842                                  */
2843                                 if (mapping) {
2844                                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2845                                         continue;
2846                                 }
2847                         } else {
2848                                 /*
2849                                  * Other types of ZONE_DEVICE page are not
2850                                  * supported.
2851                                  */
2852                                 migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2853                                 continue;
2854                         }
2855                 }
2856
2857                 r = migrate_page(mapping, newpage, page, MIGRATE_SYNC_NO_COPY);
2858                 if (r != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
2859                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2860         }
2861
2862         /*
2863          * No need to double call mmu_notifier->invalidate_range() callback as
2864          * the above ptep_clear_flush_notify() inside migrate_vma_insert_page()
2865          * did already call it.
2866          */
2867         if (notified)
2868                 mmu_notifier_invalidate_range_only_end(&range);
2869 }
2870 EXPORT_SYMBOL(migrate_vma_pages);
2871
2872 /**
2873  * migrate_vma_finalize() - restore CPU page table entry
2874  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2875  *
2876  * This replaces the special migration pte entry with either a mapping to the
2877  * new page if migration was successful for that page, or to the original page
2878  * otherwise.
2879  *
2880  * This also unlocks the pages and puts them back on the lru, or drops the extra
2881  * refcount, for device pages.
2882  */
2883 void migrate_vma_finalize(struct migrate_vma *migrate)
2884 {
2885         const unsigned long npages = migrate->npages;
2886         unsigned long i;
2887
2888         for (i = 0; i < npages; i++) {
2889                 struct page *newpage = migrate_pfn_to_page(migrate->dst[i]);
2890                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2891
2892                 if (!page) {
2893                         if (newpage) {
2894                                 unlock_page(newpage);
2895                                 put_page(newpage);
2896                         }
2897                         continue;
2898                 }
2899
2900                 if (!(migrate->src[i] & MIGRATE_PFN_MIGRATE) || !newpage) {
2901                         if (newpage) {
2902                                 unlock_page(newpage);
2903                                 put_page(newpage);
2904                         }
2905                         newpage = page;
2906                 }
2907
2908                 remove_migration_ptes(page, newpage, false);
2909                 unlock_page(page);
2910
2911                 if (is_zone_device_page(page))
2912                         put_page(page);
2913                 else
2914                         putback_lru_page(page);
2915
2916                 if (newpage != page) {
2917                         unlock_page(newpage);
2918                         if (is_zone_device_page(newpage))
2919                                 put_page(newpage);
2920                         else
2921                                 putback_lru_page(newpage);
2922                 }
2923         }
2924 }
2925 EXPORT_SYMBOL(migrate_vma_finalize);
2926 #endif /* CONFIG_DEVICE_PRIVATE */
2927
2928 /*
2929  * node_demotion[] example:
2930  *
2931  * Consider a system with two sockets.  Each socket has
2932  * three classes of memory attached: fast, medium and slow.
2933  * Each memory class is placed in its own NUMA node.  The
2934  * CPUs are placed in the node with the "fast" memory.  The
2935  * 6 NUMA nodes (0-5) might be split among the sockets like
2936  * this:
2937  *
2938  *      Socket A: 0, 1, 2
2939  *      Socket B: 3, 4, 5
2940  *
2941  * When Node 0 fills up, its memory should be migrated to
2942  * Node 1.  When Node 1 fills up, it should be migrated to
2943  * Node 2.  The migration path start on the nodes with the
2944  * processors (since allocations default to this node) and
2945  * fast memory, progress through medium and end with the
2946  * slow memory:
2947  *
2948  *      0 -> 1 -> 2 -> stop
2949  *      3 -> 4 -> 5 -> stop
2950  *
2951  * This is represented in the node_demotion[] like this:
2952  *
2953  *      {  nr=1, nodes[0]=1 }, // Node 0 migrates to 1
2954  *      {  nr=1, nodes[0]=2 }, // Node 1 migrates to 2
2955  *      {  nr=0, nodes[0]=-1 }, // Node 2 does not migrate
2956  *      {  nr=1, nodes[0]=4 }, // Node 3 migrates to 4
2957  *      {  nr=1, nodes[0]=5 }, // Node 4 migrates to 5
2958  *      {  nr=0, nodes[0]=-1 }, // Node 5 does not migrate
2959  *
2960  * Moreover some systems may have multiple slow memory nodes.
2961  * Suppose a system has one socket with 3 memory nodes, node 0
2962  * is fast memory type, and node 1/2 both are slow memory
2963  * type, and the distance between fast memory node and slow
2964  * memory node is same. So the migration path should be:
2965  *
2966  *      0 -> 1/2 -> stop
2967  *
2968  * This is represented in the node_demotion[] like this:
2969  *      { nr=2, {nodes[0]=1, nodes[1]=2} }, // Node 0 migrates to node 1 and node 2
2970  *      { nr=0, nodes[0]=-1, }, // Node 1 dose not migrate
2971  *      { nr=0, nodes[0]=-1, }, // Node 2 does not migrate
2972  */
2973
2974 /*
2975  * Writes to this array occur without locking.  Cycles are
2976  * not allowed: Node X demotes to Y which demotes to X...
2977  *
2978  * If multiple reads are performed, a single rcu_read_lock()
2979  * must be held over all reads to ensure that no cycles are
2980  * observed.
2981  */
2982 #define DEFAULT_DEMOTION_TARGET_NODES 15
2983
2984 #if MAX_NUMNODES < DEFAULT_DEMOTION_TARGET_NODES
2985 #define DEMOTION_TARGET_NODES   (MAX_NUMNODES - 1)
2986 #else
2987 #define DEMOTION_TARGET_NODES   DEFAULT_DEMOTION_TARGET_NODES
2988 #endif
2989
2990 struct demotion_nodes {
2991         unsigned short nr;
2992         short nodes[DEMOTION_TARGET_NODES];
2993 };
2994
2995 static struct demotion_nodes *node_demotion __read_mostly;
2996
2997 /**
2998  * next_demotion_node() - Get the next node in the demotion path
2999  * @node: The starting node to lookup the next node
3000  *
3001  * Return: node id for next memory node in the demotion path hierarchy
3002  * from @node; NUMA_NO_NODE if @node is terminal.  This does not keep
3003  * @node online or guarantee that it *continues* to be the next demotion
3004  * target.
3005  */
3006 int next_demotion_node(int node)
3007 {
3008         struct demotion_nodes *nd;
3009         unsigned short target_nr, index;
3010         int target;
3011
3012         if (!node_demotion)
3013                 return NUMA_NO_NODE;
3014
3015         nd = &node_demotion[node];
3016
3017         /*
3018          * node_demotion[] is updated without excluding this
3019          * function from running.  RCU doesn't provide any
3020          * compiler barriers, so the READ_ONCE() is required
3021          * to avoid compiler reordering or read merging.
3022          *
3023          * Make sure to use RCU over entire code blocks if
3024          * node_demotion[] reads need to be consistent.
3025          */
3026         rcu_read_lock();
3027         target_nr = READ_ONCE(nd->nr);
3028
3029         switch (target_nr) {
3030         case 0:
3031                 target = NUMA_NO_NODE;
3032                 goto out;
3033         case 1:
3034                 index = 0;
3035                 break;
3036         default:
3037                 /*
3038                  * If there are multiple target nodes, just select one
3039                  * target node randomly.
3040                  *
3041                  * In addition, we can also use round-robin to select
3042                  * target node, but we should introduce another variable
3043                  * for node_demotion[] to record last selected target node,
3044                  * that may cause cache ping-pong due to the changing of
3045                  * last target node. Or introducing per-cpu data to avoid
3046                  * caching issue, which seems more complicated. So selecting
3047                  * target node randomly seems better until now.
3048                  */
3049                 index = get_random_int() % target_nr;
3050                 break;
3051         }
3052
3053         target = READ_ONCE(nd->nodes[index]);
3054
3055 out:
3056         rcu_read_unlock();
3057         return target;
3058 }
3059
3060 #if defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
3061 /* Disable reclaim-based migration. */
3062 static void __disable_all_migrate_targets(void)
3063 {
3064         int node, i;
3065
3066         if (!node_demotion)
3067                 return;
3068
3069         for_each_online_node(node) {
3070                 node_demotion[node].nr = 0;
3071                 for (i = 0; i < DEMOTION_TARGET_NODES; i++)
3072                         node_demotion[node].nodes[i] = NUMA_NO_NODE;
3073         }
3074 }
3075
3076 static void disable_all_migrate_targets(void)
3077 {
3078         __disable_all_migrate_targets();
3079
3080         /*
3081          * Ensure that the "disable" is visible across the system.
3082          * Readers will see either a combination of before+disable
3083          * state or disable+after.  They will never see before and
3084          * after state together.
3085          *
3086          * The before+after state together might have cycles and
3087          * could cause readers to do things like loop until this
3088          * function finishes.  This ensures they can only see a
3089          * single "bad" read and would, for instance, only loop
3090          * once.
3091          */
3092         synchronize_rcu();
3093 }
3094
3095 /*
3096  * Find an automatic demotion target for 'node'.
3097  * Failing here is OK.  It might just indicate
3098  * being at the end of a chain.
3099  */
3100 static int establish_migrate_target(int node, nodemask_t *used,
3101                                     int best_distance)
3102 {
3103         int migration_target, index, val;
3104         struct demotion_nodes *nd;
3105
3106         if (!node_demotion)
3107                 return NUMA_NO_NODE;
3108
3109         nd = &node_demotion[node];
3110
3111         migration_target = find_next_best_node(node, used);
3112         if (migration_target == NUMA_NO_NODE)
3113                 return NUMA_NO_NODE;
3114
3115         /*
3116          * If the node has been set a migration target node before,
3117          * which means it's the best distance between them. Still
3118          * check if this node can be demoted to other target nodes
3119          * if they have a same best distance.
3120          */
3121         if (best_distance != -1) {
3122                 val = node_distance(node, migration_target);
3123                 if (val > best_distance)
3124                         return NUMA_NO_NODE;
3125         }
3126
3127         index = nd->nr;
3128         if (WARN_ONCE(index >= DEMOTION_TARGET_NODES,
3129                       "Exceeds maximum demotion target nodes\n"))
3130                 return NUMA_NO_NODE;
3131
3132         nd->nodes[index] = migration_target;
3133         nd->nr++;
3134
3135         return migration_target;
3136 }
3137
3138 /*
3139  * When memory fills up on a node, memory contents can be
3140  * automatically migrated to another node instead of
3141  * discarded at reclaim.
3142  *
3143  * Establish a "migration path" which will start at nodes
3144  * with CPUs and will follow the priorities used to build the
3145  * page allocator zonelists.
3146  *
3147  * The difference here is that cycles must be avoided.  If
3148  * node0 migrates to node1, then neither node1, nor anything
3149  * node1 migrates to can migrate to node0. Also one node can
3150  * be migrated to multiple nodes if the target nodes all have
3151  * a same best-distance against the source node.
3152  *
3153  * This function can run simultaneously with readers of
3154  * node_demotion[].  However, it can not run simultaneously
3155  * with itself.  Exclusion is provided by memory hotplug events
3156  * being single-threaded.
3157  */
3158 static void __set_migration_target_nodes(void)
3159 {
3160         nodemask_t next_pass    = NODE_MASK_NONE;
3161         nodemask_t this_pass    = NODE_MASK_NONE;
3162         nodemask_t used_targets = NODE_MASK_NONE;
3163         int node, best_distance;
3164
3165         /*
3166          * Avoid any oddities like cycles that could occur
3167          * from changes in the topology.  This will leave
3168          * a momentary gap when migration is disabled.
3169          */
3170         disable_all_migrate_targets();
3171
3172         /*
3173          * Allocations go close to CPUs, first.  Assume that
3174          * the migration path starts at the nodes with CPUs.
3175          */
3176         next_pass = node_states[N_CPU];
3177 again:
3178         this_pass = next_pass;
3179         next_pass = NODE_MASK_NONE;
3180         /*
3181          * To avoid cycles in the migration "graph", ensure
3182          * that migration sources are not future targets by
3183          * setting them in 'used_targets'.  Do this only
3184          * once per pass so that multiple source nodes can
3185          * share a target node.
3186          *
3187          * 'used_targets' will become unavailable in future
3188          * passes.  This limits some opportunities for
3189          * multiple source nodes to share a destination.
3190          */
3191         nodes_or(used_targets, used_targets, this_pass);
3192
3193         for_each_node_mask(node, this_pass) {
3194                 best_distance = -1;
3195
3196                 /*
3197                  * Try to set up the migration path for the node, and the target
3198                  * migration nodes can be multiple, so doing a loop to find all
3199                  * the target nodes if they all have a best node distance.
3200                  */
3201                 do {
3202                         int target_node =
3203                                 establish_migrate_target(node, &used_targets,
3204                                                          best_distance);
3205
3206                         if (target_node == NUMA_NO_NODE)
3207                                 break;
3208
3209                         if (best_distance == -1)
3210                                 best_distance = node_distance(node, target_node);
3211
3212                         /*
3213                          * Visit targets from this pass in the next pass.
3214                          * Eventually, every node will have been part of
3215                          * a pass, and will become set in 'used_targets'.
3216                          */
3217                         node_set(target_node, next_pass);
3218                 } while (1);
3219         }
3220         /*
3221          * 'next_pass' contains nodes which became migration
3222          * targets in this pass.  Make additional passes until
3223          * no more migrations targets are available.
3224          */
3225         if (!nodes_empty(next_pass))
3226                 goto again;
3227 }
3228
3229 /*
3230  * For callers that do not hold get_online_mems() already.
3231  */
3232 static void set_migration_target_nodes(void)
3233 {
3234         get_online_mems();
3235         __set_migration_target_nodes();
3236         put_online_mems();
3237 }
3238
3239 /*
3240  * This leaves migrate-on-reclaim transiently disabled between
3241  * the MEM_GOING_OFFLINE and MEM_OFFLINE events.  This runs
3242  * whether reclaim-based migration is enabled or not, which
3243  * ensures that the user can turn reclaim-based migration at
3244  * any time without needing to recalculate migration targets.
3245  *
3246  * These callbacks already hold get_online_mems().  That is why
3247  * __set_migration_target_nodes() can be used as opposed to
3248  * set_migration_target_nodes().
3249  */
3250 static int __meminit migrate_on_reclaim_callback(struct notifier_block *self,
3251                                                  unsigned long action, void *_arg)
3252 {
3253         struct memory_notify *arg = _arg;
3254
3255         /*
3256          * Only update the node migration order when a node is
3257          * changing status, like online->offline.  This avoids
3258          * the overhead of synchronize_rcu() in most cases.
3259          */
3260         if (arg->status_change_nid < 0)
3261                 return notifier_from_errno(0);
3262
3263         switch (action) {
3264         case MEM_GOING_OFFLINE:
3265                 /*
3266                  * Make sure there are not transient states where
3267                  * an offline node is a migration target.  This
3268                  * will leave migration disabled until the offline
3269                  * completes and the MEM_OFFLINE case below runs.
3270                  */
3271                 disable_all_migrate_targets();
3272                 break;
3273         case MEM_OFFLINE:
3274         case MEM_ONLINE:
3275                 /*
3276                  * Recalculate the target nodes once the node
3277                  * reaches its final state (online or offline).
3278                  */
3279                 __set_migration_target_nodes();
3280                 break;
3281         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3282                 /*
3283                  * MEM_GOING_OFFLINE disabled all the migration
3284                  * targets.  Reenable them.
3285                  */
3286                 __set_migration_target_nodes();
3287                 break;
3288         case MEM_GOING_ONLINE:
3289         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3290                 break;
3291         }
3292
3293         return notifier_from_errno(0);
3294 }
3295
3296 /*
3297  * React to hotplug events that might affect the migration targets
3298  * like events that online or offline NUMA nodes.
3299  *
3300  * The ordering is also currently dependent on which nodes have
3301  * CPUs.  That means we need CPU on/offline notification too.
3302  */
3303 static int migration_online_cpu(unsigned int cpu)
3304 {
3305         set_migration_target_nodes();
3306         return 0;
3307 }
3308
3309 static int migration_offline_cpu(unsigned int cpu)
3310 {
3311         set_migration_target_nodes();
3312         return 0;
3313 }
3314
3315 static int __init migrate_on_reclaim_init(void)
3316 {
3317         int ret;
3318
3319         node_demotion = kmalloc_array(nr_node_ids,
3320                                       sizeof(struct demotion_nodes),
3321                                       GFP_KERNEL);
3322         WARN_ON(!node_demotion);
3323
3324         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_MM_DEMOTION_DEAD, "mm/demotion:offline",
3325                                         NULL, migration_offline_cpu);
3326         /*
3327          * In the unlikely case that this fails, the automatic
3328          * migration targets may become suboptimal for nodes
3329          * where N_CPU changes.  With such a small impact in a
3330          * rare case, do not bother trying to do anything special.
3331          */
3332         WARN_ON(ret < 0);
3333         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_MM_DEMOTION_ONLINE, "mm/demotion:online",
3334                                 migration_online_cpu, NULL);
3335         WARN_ON(ret < 0);
3336
3337         hotplug_memory_notifier(migrate_on_reclaim_callback, 100);
3338         return 0;
3339 }
3340 late_initcall(migrate_on_reclaim_init);
3341 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
3342
3343 bool numa_demotion_enabled = false;
3344
3345 #ifdef CONFIG_SYSFS
3346 static ssize_t numa_demotion_enabled_show(struct kobject *kobj,
3347                                           struct kobj_attribute *attr, char *buf)
3348 {
3349         return sysfs_emit(buf, "%s\n",
3350                           numa_demotion_enabled ? "true" : "false");
3351 }
3352
3353 static ssize_t numa_demotion_enabled_store(struct kobject *kobj,
3354                                            struct kobj_attribute *attr,
3355                                            const char *buf, size_t count)
3356 {
3357         if (!strncmp(buf, "true", 4) || !strncmp(buf, "1", 1))
3358                 numa_demotion_enabled = true;
3359         else if (!strncmp(buf, "false", 5) || !strncmp(buf, "0", 1))
3360                 numa_demotion_enabled = false;
3361         else
3362                 return -EINVAL;
3363
3364         return count;
3365 }
3366
3367 static struct kobj_attribute numa_demotion_enabled_attr =
3368         __ATTR(demotion_enabled, 0644, numa_demotion_enabled_show,
3369                numa_demotion_enabled_store);
3370
3371 static struct attribute *numa_attrs[] = {
3372         &numa_demotion_enabled_attr.attr,
3373         NULL,
3374 };
3375
3376 static const struct attribute_group numa_attr_group = {
3377         .attrs = numa_attrs,
3378 };
3379
3380 static int __init numa_init_sysfs(void)
3381 {
3382         int err;
3383         struct kobject *numa_kobj;
3384
3385         numa_kobj = kobject_create_and_add("numa", mm_kobj);
3386         if (!numa_kobj) {
3387                 pr_err("failed to create numa kobject\n");
3388                 return -ENOMEM;
3389         }
3390         err = sysfs_create_group(numa_kobj, &numa_attr_group);
3391         if (err) {
3392                 pr_err("failed to register numa group\n");
3393                 goto delete_obj;
3394         }
3395         return 0;
3396
3397 delete_obj:
3398         kobject_put(numa_kobj);
3399         return err;
3400 }
3401 subsys_initcall(numa_init_sysfs);
3402 #endif