mm/migrate.c

   1 /*
   2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migrate.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
   5  *
   6  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
   7  * project. The main authors of the migration code are:
   8  *
   9  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
  10  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
  11  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
  12  * Christoph Lameter
  13  */
  14
  15 #include <linux/migrate.h>
  16 #include <linux/export.h>
  17 #include <linux/swap.h>
  18 #include <linux/swapops.h>
  19 #include <linux/pagemap.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/mm_inline.h>
  22 #include <linux/nsproxy.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/ksm.h>
  25 #include <linux/rmap.h>
  26 #include <linux/topology.h>
  27 #include <linux/cpu.h>
  28 #include <linux/cpuset.h>
  29 #include <linux/writeback.h>
  30 #include <linux/mempolicy.h>
  31 #include <linux/vmalloc.h>
  32 #include <linux/security.h>
  33 #include <linux/backing-dev.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
  37 #include <linux/gfp.h>
  38 #include <linux/balloon_compaction.h>
  39 #include <linux/mmu_notifier.h>
  40 #include <linux/page_idle.h>
  41 #include <linux/ptrace.h>
  42
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44
  45 #define CREATE_TRACE_POINTS
  46 #include <trace/events/migrate.h>
  47
  48 #include "internal.h"
  49
  50 /*
  51  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  52  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  53  * undesirable, use migrate_prep_local()
  54  */
  55 int migrate_prep(void)
  56 {
  57         /*
  58          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  59          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  60          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  61          * pages that may be busy.
  62          */
  63         lru_add_drain_all();
  64
  65         return 0;
  66 }
  67
  68 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  69 int migrate_prep_local(void)
  70 {
  71         lru_add_drain();
  72
  73         return 0;
  74 }
  75
  76 /*
  77  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
  78  * from where they were once taken off for compaction/migration.
  79  *
  80  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
  81  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
  82  * and isolate_huge_page().
  83  */
  84 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
  85 {
  86         struct page *page;
  87         struct page *page2;
  88
  89         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  90                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
  91                         putback_active_hugepage(page);
  92                         continue;
  93                 }
  94                 list_del(&page->lru);
  95                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  96                                 page_is_file_cache(page));
  97                 if (unlikely(isolated_balloon_page(page)))
  98                         balloon_page_putback(page);
  99                 else
 100                         putback_lru_page(page);
 101         }
 102 }
 103
 104 /*
 105  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
 106  */
 107 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
 108                                  unsigned long addr, void *old)
 109 {
 110         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 111         swp_entry_t entry;
 112         pmd_t *pmd;
 113         pte_t *ptep, pte;
 114         spinlock_t *ptl;
 115
 116         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 117                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 118                 if (!ptep)
 119                         goto out;
 120                 ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, ptep);
 121         } else {
 122                 pmd = mm_find_pmd(mm, addr);
 123                 if (!pmd)
 124                         goto out;
 125
 126                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 127
 128                 /*
 129                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 130                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 131                  */
 132
 133                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 134         }
 135
 136         spin_lock(ptl);
 137         pte = *ptep;
 138         if (!is_swap_pte(pte))
 139                 goto unlock;
 140
 141         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 142
 143         if (!is_migration_entry(entry) ||
 144             migration_entry_to_page(entry) != old)
 145                 goto unlock;
 146
 147         get_page(new);
 148         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 149         if (pte_swp_soft_dirty(*ptep))
 150                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
 151
 152         /* Recheck VMA as permissions can change since migration started  */
 153         if (is_write_migration_entry(entry))
 154                 pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
 155
 156 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 157         if (PageHuge(new)) {
 158                 pte = pte_mkhuge(pte);
 159                 pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, new, 0);
 160         }
 161 #endif
 162         flush_dcache_page(new);
 163         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 164
 165         if (PageHuge(new)) {
 166                 if (PageAnon(new))
 167                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 168                 else
 169                         page_dup_rmap(new);
 170         } else if (PageAnon(new))
 171                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 172         else
 173                 page_add_file_rmap(new);
 174
 175         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
 176                 mlock_vma_page(new);
 177
 178         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 179         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 180 unlock:
 181         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 182 out:
 183         return SWAP_AGAIN;
 184 }
 185
 186 /*
 187  * Get rid of all migration entries and replace them by
 188  * references to the indicated page.
 189  */
 190 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 191 {
 192         struct rmap_walk_control rwc = {
 193                 .rmap_one = remove_migration_pte,
 194                 .arg = old,
 195         };
 196
 197         rmap_walk(new, &rwc);
 198 }
 199
 200 /*
 201  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 202  * get to the page and wait until migration is finished.
 203  * When we return from this function the fault will be retried.
 204  */
 205 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
 206                                 spinlock_t *ptl)
 207 {
 208         pte_t pte;
 209         swp_entry_t entry;
 210         struct page *page;
 211
 212         spin_lock(ptl);
 213         pte = *ptep;
 214         if (!is_swap_pte(pte))
 215                 goto out;
 216
 217         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 218         if (!is_migration_entry(entry))
 219                 goto out;
 220
 221         page = migration_entry_to_page(entry);
 222
 223         /*
 224          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 225          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 226          * against a page without get_page().
 227          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 228          * will occur again.
 229          */
 230         if (!get_page_unless_zero(page))
 231                 goto out;
 232         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 233         wait_on_page_locked(page);
 234         put_page(page);
 235         return;
 236 out:
 237         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 238 }
 239
 240 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 241                                 unsigned long address)
 242 {
 243         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 244         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
 245         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
 246 }
 247
 248 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
 249                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
 250 {
 251         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
 252         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
 253 }
 254
 255 #ifdef CONFIG_BLOCK
 256 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 257 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 258                                                         enum migrate_mode mode)
 259 {
 260         struct buffer_head *bh = head;
 261
 262         /* Simple case, sync compaction */
 263         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 264                 do {
 265                         get_bh(bh);
 266                         lock_buffer(bh);
 267                         bh = bh->b_this_page;
 268
 269                 } while (bh != head);
 270
 271                 return true;
 272         }
 273
 274         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 275         do {
 276                 get_bh(bh);
 277                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 278                         /*
 279                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 280                          * async migration. Release the taken locks
 281                          */
 282                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 283                         put_bh(failed_bh);
 284                         bh = head;
 285                         while (bh != failed_bh) {
 286                                 unlock_buffer(bh);
 287                                 put_bh(bh);
 288                                 bh = bh->b_this_page;
 289                         }
 290                         return false;
 291                 }
 292
 293                 bh = bh->b_this_page;
 294         } while (bh != head);
 295         return true;
 296 }
 297 #else
 298 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 299                                                         enum migrate_mode mode)
 300 {
 301         return true;
 302 }
 303 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 304
 305 /*
 306  * Replace the page in the mapping.
 307  *
 308  * The number of remaining references must be:
 309  * 1 for anonymous pages without a mapping
 310  * 2 for pages with a mapping
 311  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 312  */
 313 int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 314                 struct page *newpage, struct page *page,
 315                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode,
 316                 int extra_count)
 317 {
 318         struct zone *oldzone, *newzone;
 319         int dirty;
 320         int expected_count = 1 + extra_count;
 321         void **pslot;
 322
 323         if (!mapping) {
 324                 /* Anonymous page without mapping */
 325                 if (page_count(page) != expected_count)
 326                         return -EAGAIN;
 327
 328                 /* No turning back from here */
 329                 set_page_memcg(newpage, page_memcg(page));
 330                 newpage->index = page->index;
 331                 newpage->mapping = page->mapping;
 332                 if (PageSwapBacked(page))
 333                         SetPageSwapBacked(newpage);
 334
 335                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 336         }
 337
 338         oldzone = page_zone(page);
 339         newzone = page_zone(newpage);
 340
 341         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 342
 343         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 344                                         page_index(page));
 345
 346         expected_count += 1 + page_has_private(page);
 347         if (page_count(page) != expected_count ||
 348                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 349                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 350                 return -EAGAIN;
 351         }
 352
 353         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 354                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 355                 return -EAGAIN;
 356         }
 357
 358         /*
 359          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 360          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 361          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 362          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 363          * block waiting on other references to be dropped.
 364          */
 365         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 366                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 367                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 368                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 369                 return -EAGAIN;
 370         }
 371
 372         /*
 373          * Now we know that no one else is looking at the page:
 374          * no turning back from here.
 375          */
 376         set_page_memcg(newpage, page_memcg(page));
 377         newpage->index = page->index;
 378         newpage->mapping = page->mapping;
 379         if (PageSwapBacked(page))
 380                 SetPageSwapBacked(newpage);
 381
 382         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 383         if (PageSwapCache(page)) {
 384                 SetPageSwapCache(newpage);
 385                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 386         }
 387
 388         /* Move dirty while page refs frozen and newpage not yet exposed */
 389         dirty = PageDirty(page);
 390         if (dirty) {
 391                 ClearPageDirty(page);
 392                 SetPageDirty(newpage);
 393         }
 394
 395         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 396
 397         /*
 398          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 399          * to one less reference.
 400          * We know this isn't the last reference.
 401          */
 402         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 403
 404         spin_unlock(&mapping->tree_lock);
 405         /* Leave irq disabled to prevent preemption while updating stats */
 406
 407         /*
 408          * If moved to a different zone then also account
 409          * the page for that zone. Other VM counters will be
 410          * taken care of when we establish references to the
 411          * new page and drop references to the old page.
 412          *
 413          * Note that anonymous pages are accounted for
 414          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 415          * are mapped to swap space.
 416          */
 417         if (newzone != oldzone) {
 418                 __dec_zone_state(oldzone, NR_FILE_PAGES);
 419                 __inc_zone_state(newzone, NR_FILE_PAGES);
 420                 if (PageSwapBacked(page) && !PageSwapCache(page)) {
 421                         __dec_zone_state(oldzone, NR_SHMEM);
 422                         __inc_zone_state(newzone, NR_SHMEM);
 423                 }
 424                 if (dirty && mapping_cap_account_dirty(mapping)) {
 425                         __dec_zone_state(oldzone, NR_FILE_DIRTY);
 426                         __inc_zone_state(newzone, NR_FILE_DIRTY);
 427                 }
 428         }
 429         local_irq_enable();
 430
 431         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 432 }
 433 EXPORT_SYMBOL(migrate_page_move_mapping);
 434
 435 /*
 436  * The expected number of remaining references is the same as that
 437  * of migrate_page_move_mapping().
 438  */
 439 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 440                                    struct page *newpage, struct page *page)
 441 {
 442         int expected_count;
 443         void **pslot;
 444
 445         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 446
 447         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 448                                         page_index(page));
 449
 450         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 451         if (page_count(page) != expected_count ||
 452                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 453                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 454                 return -EAGAIN;
 455         }
 456
 457         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 458                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 459                 return -EAGAIN;
 460         }
 461
 462         set_page_memcg(newpage, page_memcg(page));
 463         newpage->index = page->index;
 464         newpage->mapping = page->mapping;
 465         get_page(newpage);
 466
 467         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 468
 469         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 470
 471         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 472         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 473 }
 474
 475 /*
 476  * Gigantic pages are so large that we do not guarantee that page++ pointer
 477  * arithmetic will work across the entire page.  We need something more
 478  * specialized.
 479  */
 480 static void __copy_gigantic_page(struct page *dst, struct page *src,
 481                                 int nr_pages)
 482 {
 483         int i;
 484         struct page *dst_base = dst;
 485         struct page *src_base = src;
 486
 487         for (i = 0; i < nr_pages; ) {
 488                 cond_resched();
 489                 copy_highpage(dst, src);
 490
 491                 i++;
 492                 dst = mem_map_next(dst, dst_base, i);
 493                 src = mem_map_next(src, src_base, i);
 494         }
 495 }
 496
 497 static void copy_huge_page(struct page *dst, struct page *src)
 498 {
 499         int i;
 500         int nr_pages;
 501
 502         if (PageHuge(src)) {
 503                 /* hugetlbfs page */
 504                 struct hstate *h = page_hstate(src);
 505                 nr_pages = pages_per_huge_page(h);
 506
 507                 if (unlikely(nr_pages > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
 508                         __copy_gigantic_page(dst, src, nr_pages);
 509                         return;
 510                 }
 511         } else {
 512                 /* thp page */
 513                 BUG_ON(!PageTransHuge(src));
 514                 nr_pages = hpage_nr_pages(src);
 515         }
 516
 517         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 518                 cond_resched();
 519                 copy_highpage(dst + i, src + i);
 520         }
 521 }
 522
 523 /*
 524  * Copy the page to its new location
 525  */
 526 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 527 {
 528         int cpupid;
 529
 530         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
 531                 copy_huge_page(newpage, page);
 532         else
 533                 copy_highpage(newpage, page);
 534
 535         if (PageError(page))
 536                 SetPageError(newpage);
 537         if (PageReferenced(page))
 538                 SetPageReferenced(newpage);
 539         if (PageUptodate(page))
 540                 SetPageUptodate(newpage);
 541         if (TestClearPageActive(page)) {
 542                 VM_BUG_ON_PAGE(PageUnevictable(page), page);
 543                 SetPageActive(newpage);
 544         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 545                 SetPageUnevictable(newpage);
 546         if (PageChecked(page))
 547                 SetPageChecked(newpage);
 548         if (PageMappedToDisk(page))
 549                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 550
 551         /* Move dirty on pages not done by migrate_page_move_mapping() */
 552         if (PageDirty(page))
 553                 SetPageDirty(newpage);
 554
 555         if (page_is_young(page))
 556                 set_page_young(newpage);
 557         if (page_is_idle(page))
 558                 set_page_idle(newpage);
 559
 560         /*
 561          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
 562          * future migrations of this same page.
 563          */
 564         cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, -1);
 565         page_cpupid_xchg_last(newpage, cpupid);
 566
 567         ksm_migrate_page(newpage, page);
 568         /*
 569          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
 570          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
 571          */
 572         if (PageSwapCache(page))
 573                 ClearPageSwapCache(page);
 574         ClearPagePrivate(page);
 575         set_page_private(page, 0);
 576
 577         /*
 578          * If any waiters have accumulated on the new page then
 579          * wake them up.
 580          */
 581         if (PageWriteback(newpage))
 582                 end_page_writeback(newpage);
 583 }
 584 EXPORT_SYMBOL(migrate_page_copy);
 585
 586 /************************************************************
 587  *                    Migration functions
 588  ***********************************************************/
 589
 590 /*
 591  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 592  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 593  *
 594  * Pages are locked upon entry and exit.
 595  */
 596 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 597                 struct page *newpage, struct page *page,
 598                 enum migrate_mode mode)
 599 {
 600         int rc;
 601
 602         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 603
 604         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode, 0);
 605
 606         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 607                 return rc;
 608
 609         migrate_page_copy(newpage, page);
 610         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 611 }
 612 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 613
 614 #ifdef CONFIG_BLOCK
 615 /*
 616  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 617  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 618  * exist.
 619  */
 620 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 621                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 622 {
 623         struct buffer_head *bh, *head;
 624         int rc;
 625
 626         if (!page_has_buffers(page))
 627                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 628
 629         head = page_buffers(page);
 630
 631         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode, 0);
 632
 633         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 634                 return rc;
 635
 636         /*
 637          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 638          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 639          * need to be locked now
 640          */
 641         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 642                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 643
 644         ClearPagePrivate(page);
 645         set_page_private(newpage, page_private(page));
 646         set_page_private(page, 0);
 647         put_page(page);
 648         get_page(newpage);
 649
 650         bh = head;
 651         do {
 652                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 653                 bh = bh->b_this_page;
 654
 655         } while (bh != head);
 656
 657         SetPagePrivate(newpage);
 658
 659         migrate_page_copy(newpage, page);
 660
 661         bh = head;
 662         do {
 663                 unlock_buffer(bh);
 664                 put_bh(bh);
 665                 bh = bh->b_this_page;
 666
 667         } while (bh != head);
 668
 669         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 670 }
 671 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 672 #endif
 673
 674 /*
 675  * Writeback a page to clean the dirty state
 676  */
 677 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 678 {
 679         struct writeback_control wbc = {
 680                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 681                 .nr_to_write = 1,
 682                 .range_start = 0,
 683                 .range_end = LLONG_MAX,
 684                 .for_reclaim = 1
 685         };
 686         int rc;
 687
 688         if (!mapping->a_ops->writepage)
 689                 /* No write method for the address space */
 690                 return -EINVAL;
 691
 692         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 693                 /* Someone else already triggered a write */
 694                 return -EAGAIN;
 695
 696         /*
 697          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 698          * the page on some queue. So the page must be clean for
 699          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 700          * page state is no longer what we checked for earlier.
 701          * At this point we know that the migration attempt cannot
 702          * be successful.
 703          */
 704         remove_migration_ptes(page, page);
 705
 706         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 707
 708         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 709                 /* unlocked. Relock */
 710                 lock_page(page);
 711
 712         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 713 }
 714
 715 /*
 716  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 717  */
 718 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 719         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 720 {
 721         if (PageDirty(page)) {
 722                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 723                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 724                         return -EBUSY;
 725                 return writeout(mapping, page);
 726         }
 727
 728         /*
 729          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 730          * We must have no buffers or drop them.
 731          */
 732         if (page_has_private(page) &&
 733             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 734                 return -EAGAIN;
 735
 736         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 737 }
 738
 739 /*
 740  * Move a page to a newly allocated page
 741  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 742  *
 743  * The new page will have replaced the old page if this function
 744  * is successful.
 745  *
 746  * Return value:
 747  *   < 0 - error code
 748  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
 749  */
 750 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 751                                 enum migrate_mode mode)
 752 {
 753         struct address_space *mapping;
 754         int rc;
 755
 756         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
 757         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
 758
 759         mapping = page_mapping(page);
 760         if (!mapping)
 761                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 762         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 763                 /*
 764                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 765                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 766                  * space which also has its own migratepage callback. This
 767                  * is the most common path for page migration.
 768                  */
 769                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage, page, mode);
 770         else
 771                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 772
 773         /*
 774          * When successful, old pagecache page->mapping must be cleared before
 775          * page is freed; but stats require that PageAnon be left as PageAnon.
 776          */
 777         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 778                 set_page_memcg(page, NULL);
 779                 if (!PageAnon(page))
 780                         page->mapping = NULL;
 781         }
 782         return rc;
 783 }
 784
 785 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 786                                 int force, enum migrate_mode mode)
 787 {
 788         int rc = -EAGAIN;
 789         int page_was_mapped = 0;
 790         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 791
 792         if (!trylock_page(page)) {
 793                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 794                         goto out;
 795
 796                 /*
 797                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 798                  * For example, during page readahead pages are added locked
 799                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 800                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 801                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 802                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 803                  * second or third page, the process can end up locking
 804                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 805                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 806                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 807                  * altogether.
 808                  */
 809                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 810                         goto out;
 811
 812                 lock_page(page);
 813         }
 814
 815         if (PageWriteback(page)) {
 816                 /*
 817                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
 818                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 819                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 820                  * the overhead of stalling is too much
 821                  */
 822                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 823                         rc = -EBUSY;
 824                         goto out_unlock;
 825                 }
 826                 if (!force)
 827                         goto out_unlock;
 828                 wait_on_page_writeback(page);
 829         }
 830
 831         /*
 832          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 833          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 834          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 835          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 836          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 837          * just care Anon page here.
 838          *
 839          * Only page_get_anon_vma() understands the subtleties of
 840          * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 841          * But if we cannot get anon_vma, then we won't need it anyway,
 842          * because that implies that the anon page is no longer mapped
 843          * (and cannot be remapped so long as we hold the page lock).
 844          */
 845         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page))
 846                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 847
 848         /*
 849          * Block others from accessing the new page when we get around to
 850          * establishing additional references. We are usually the only one
 851          * holding a reference to newpage at this point. We used to have a BUG
 852          * here if trylock_page(newpage) fails, but would like to allow for
 853          * cases where there might be a race with the previous use of newpage.
 854          * This is much like races on refcount of oldpage: just don't BUG().
 855          */
 856         if (unlikely(!trylock_page(newpage)))
 857                 goto out_unlock;
 858
 859         if (unlikely(isolated_balloon_page(page))) {
 860                 /*
 861                  * A ballooned page does not need any special attention from
 862                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
 863                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
 864                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
 865                  * the page migration right away (proteced by page lock).
 866                  */
 867                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
 868                 goto out_unlock_both;
 869         }
 870
 871         /*
 872          * Corner case handling:
 873          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 874          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 875          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 876          * trigger a BUG.  So handle it here.
 877          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 878          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 879          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 880          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 881          * free the metadata, so the page can be freed.
 882          */
 883         if (!page->mapping) {
 884                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
 885                 if (page_has_private(page)) {
 886                         try_to_free_buffers(page);
 887                         goto out_unlock_both;
 888                 }
 889         } else if (page_mapped(page)) {
 890                 /* Establish migration ptes */
 891                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page) && !PageKsm(page) && !anon_vma,
 892                                 page);
 893                 try_to_unmap(page,
 894                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 895                 page_was_mapped = 1;
 896         }
 897
 898         if (!page_mapped(page))
 899                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
 900
 901         if (page_was_mapped)
 902                 remove_migration_ptes(page,
 903                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? newpage : page);
 904
 905 out_unlock_both:
 906         unlock_page(newpage);
 907 out_unlock:
 908         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 909         if (anon_vma)
 910                 put_anon_vma(anon_vma);
 911         unlock_page(page);
 912 out:
 913         return rc;
 914 }
 915
 916 /*
 917  * gcc 4.7 and 4.8 on arm get an ICEs when inlining unmap_and_move().  Work
 918  * around it.
 919  */
 920 #if (GCC_VERSION >= 40700 && GCC_VERSION < 40900) && defined(CONFIG_ARM)
 921 #define ICE_noinline noinline
 922 #else
 923 #define ICE_noinline
 924 #endif
 925
 926 /*
 927  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 928  * to the newly allocated page in newpage.
 929  */
 930 static ICE_noinline int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
 931                                    free_page_t put_new_page,
 932                                    unsigned long private, struct page *page,
 933                                    int force, enum migrate_mode mode,
 934                                    enum migrate_reason reason)
 935 {
 936         int rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 937         int *result = NULL;
 938         struct page *newpage;
 939
 940         newpage = get_new_page(page, private, &result);
 941         if (!newpage)
 942                 return -ENOMEM;
 943
 944         if (page_count(page) == 1) {
 945                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 946                 goto out;
 947         }
 948
 949         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 950                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 951                         goto out;
 952
 953         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
 954         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 955                 put_new_page = NULL;
 956
 957 out:
 958         if (rc != -EAGAIN) {
 959                 /*
 960                  * A page that has been migrated has all references
 961                  * removed and will be freed. A page that has not been
 962                  * migrated will have kepts its references and be
 963                  * restored.
 964                  */
 965                 list_del(&page->lru);
 966                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 967                                 page_is_file_cache(page));
 968                 /* Soft-offlined page shouldn't go through lru cache list */
 969                 if (reason == MR_MEMORY_FAILURE && rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 970                         /*
 971                          * With this release, we free successfully migrated
 972                          * page and set PG_HWPoison on just freed page
 973                          * intentionally. Although it's rather weird, it's how
 974                          * HWPoison flag works at the moment.
 975                          */
 976                         put_page(page);
 977                         if (!test_set_page_hwpoison(page))
 978                                 num_poisoned_pages_inc();
 979                 } else
 980                         putback_lru_page(page);
 981         }
 982
 983         /*
 984          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
 985          * it.  Otherwise, putback_lru_page() will drop the reference grabbed
 986          * during isolation.
 987          */
 988         if (put_new_page)
 989                 put_new_page(newpage, private);
 990         else if (unlikely(__is_movable_balloon_page(newpage))) {
 991                 /* drop our reference, page already in the balloon */
 992                 put_page(newpage);
 993         } else
 994                 putback_lru_page(newpage);
 995
 996         if (result) {
 997                 if (rc)
 998                         *result = rc;
 999                 else
1000                         *result = page_to_nid(newpage);
1001         }
1002         return rc;
1003 }
1004
1005 /*
1006  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1007  *
1008  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1009  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1010  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1011  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1012  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1013  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1014  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1015  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1016  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1017  * hugepage migration fails without data corruption.
1018  *
1019  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1020  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1021  * will wait in the page fault for migration to complete.
1022  */
1023 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1024                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1025                                 struct page *hpage, int force,
1026                                 enum migrate_mode mode)
1027 {
1028         int rc = -EAGAIN;
1029         int *result = NULL;
1030         int page_was_mapped = 0;
1031         struct page *new_hpage;
1032         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1033
1034         /*
1035          * Movability of hugepages depends on architectures and hugepage size.
1036          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1037          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1038          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1039          * kicking migration.
1040          */
1041         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1042                 putback_active_hugepage(hpage);
1043                 return -ENOSYS;
1044         }
1045
1046         new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
1047         if (!new_hpage)
1048                 return -ENOMEM;
1049
1050         if (!trylock_page(hpage)) {
1051                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
1052                         goto out;
1053                 lock_page(hpage);
1054         }
1055
1056         if (PageAnon(hpage))
1057                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1058
1059         if (unlikely(!trylock_page(new_hpage)))
1060                 goto put_anon;
1061
1062         if (page_mapped(hpage)) {
1063                 try_to_unmap(hpage,
1064                         TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
1065                 page_was_mapped = 1;
1066         }
1067
1068         if (!page_mapped(hpage))
1069                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, mode);
1070
1071         if (page_was_mapped)
1072                 remove_migration_ptes(hpage,
1073                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? new_hpage : hpage);
1074
1075         unlock_page(new_hpage);
1076
1077 put_anon:
1078         if (anon_vma)
1079                 put_anon_vma(anon_vma);
1080
1081         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1082                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
1083                 put_new_page = NULL;
1084         }
1085
1086         unlock_page(hpage);
1087 out:
1088         if (rc != -EAGAIN)
1089                 putback_active_hugepage(hpage);
1090
1091         /*
1092          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1093          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1094          * isolation.
1095          */
1096         if (put_new_page)
1097                 put_new_page(new_hpage, private);
1098         else
1099                 putback_active_hugepage(new_hpage);
1100
1101         if (result) {
1102                 if (rc)
1103                         *result = rc;
1104                 else
1105                         *result = page_to_nid(new_hpage);
1106         }
1107         return rc;
1108 }
1109
1110 /*
1111  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1112  *                 supplied as the target for the page migration
1113  *
1114  * @from:               The list of pages to be migrated.
1115  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1116  *                      as the target of the page migration.
1117  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1118  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1119  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1120  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1121  *                      page migration, if any.
1122  * @reason:             The reason for page migration.
1123  *
1124  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1125  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1126  * The caller should call putback_movable_pages() to return pages to the LRU
1127  * or free list only if ret != 0.
1128  *
1129  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1130  */
1131 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1132                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1133                 enum migrate_mode mode, int reason)
1134 {
1135         int retry = 1;
1136         int nr_failed = 0;
1137         int nr_succeeded = 0;
1138         int pass = 0;
1139         struct page *page;
1140         struct page *page2;
1141         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1142         int rc;
1143
1144         if (!swapwrite)
1145                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1146
1147         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1148                 retry = 0;
1149
1150                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1151                         cond_resched();
1152
1153                         if (PageHuge(page))
1154                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1155                                                 put_new_page, private, page,
1156                                                 pass > 2, mode);
1157                         else
1158                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1159                                                 private, page, pass > 2, mode,
1160                                                 reason);
1161
1162                         switch(rc) {
1163                         case -ENOMEM:
1164                                 goto out;
1165                         case -EAGAIN:
1166                                 retry++;
1167                                 break;
1168                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1169                                 nr_succeeded++;
1170                                 break;
1171                         default:
1172                                 /*
1173                                  * Permanent failure (-EBUSY, -ENOSYS, etc.):
1174                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1175                                  * removed from migration page list and not
1176                                  * retried in the next outer loop.
1177                                  */
1178                                 nr_failed++;
1179                                 break;
1180                         }
1181                 }
1182         }
1183         nr_failed += retry;
1184         rc = nr_failed;
1185 out:
1186         if (nr_succeeded)
1187                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1188         if (nr_failed)
1189                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1190         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1191
1192         if (!swapwrite)
1193                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1194
1195         return rc;
1196 }
1197
1198 #ifdef CONFIG_NUMA
1199 /*
1200  * Move a list of individual pages
1201  */
1202 struct page_to_node {
1203         unsigned long addr;
1204         struct page *page;
1205         int node;
1206         int status;
1207 };
1208
1209 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1210                 int **result)
1211 {
1212         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1213
1214         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1215                 pm++;
1216
1217         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1218                 return NULL;
1219
1220         *result = &pm->status;
1221
1222         if (PageHuge(p))
1223                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(p)),
1224                                         pm->node);
1225         else
1226                 return __alloc_pages_node(pm->node,
1227                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE, 0);
1228 }
1229
1230 /*
1231  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1232  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1233  * and the node number must contain a valid target node.
1234  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1235  */
1236 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1237                                       struct page_to_node *pm,
1238                                       int migrate_all)
1239 {
1240         int err;
1241         struct page_to_node *pp;
1242         LIST_HEAD(pagelist);
1243
1244         down_read(&mm->mmap_sem);
1245
1246         /*
1247          * Build a list of pages to migrate
1248          */
1249         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1250                 struct vm_area_struct *vma;
1251                 struct page *page;
1252
1253                 err = -EFAULT;
1254                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1255                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1256                         goto set_status;
1257
1258                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1259                 page = follow_page(vma, pp->addr,
1260                                 FOLL_GET | FOLL_SPLIT | FOLL_DUMP);
1261
1262                 err = PTR_ERR(page);
1263                 if (IS_ERR(page))
1264                         goto set_status;
1265
1266                 err = -ENOENT;
1267                 if (!page)
1268                         goto set_status;
1269
1270                 pp->page = page;
1271                 err = page_to_nid(page);
1272
1273                 if (err == pp->node)
1274                         /*
1275                          * Node already in the right place
1276                          */
1277                         goto put_and_set;
1278
1279                 err = -EACCES;
1280                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1281                                 !migrate_all)
1282                         goto put_and_set;
1283
1284                 if (PageHuge(page)) {
1285                         if (PageHead(page))
1286                                 isolate_huge_page(page, &pagelist);
1287                         goto put_and_set;
1288                 }
1289
1290                 err = isolate_lru_page(page);
1291                 if (!err) {
1292                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1293                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1294                                             page_is_file_cache(page));
1295                 }
1296 put_and_set:
1297                 /*
1298                  * Either remove the duplicate refcount from
1299                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1300                  * not isolated.
1301                  */
1302                 put_page(page);
1303 set_status:
1304                 pp->status = err;
1305         }
1306
1307         err = 0;
1308         if (!list_empty(&pagelist)) {
1309                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node, NULL,
1310                                 (unsigned long)pm, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1311                 if (err)
1312                         putback_movable_pages(&pagelist);
1313         }
1314
1315         up_read(&mm->mmap_sem);
1316         return err;
1317 }
1318
1319 /*
1320  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1321  * the corresponding array of status.
1322  */
1323 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1324                          unsigned long nr_pages,
1325                          const void __user * __user *pages,
1326                          const int __user *nodes,
1327                          int __user *status, int flags)
1328 {
1329         struct page_to_node *pm;
1330         unsigned long chunk_nr_pages;
1331         unsigned long chunk_start;
1332         int err;
1333
1334         err = -ENOMEM;
1335         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1336         if (!pm)
1337                 goto out;
1338
1339         migrate_prep();
1340
1341         /*
1342          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1343          * but keep the last one as a marker
1344          */
1345         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1346
1347         for (chunk_start = 0;
1348              chunk_start < nr_pages;
1349              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1350                 int j;
1351
1352                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1353                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1354
1355                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1356                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1357                         const void __user *p;
1358                         int node;
1359
1360                         err = -EFAULT;
1361                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1362                                 goto out_pm;
1363                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1364
1365                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1366                                 goto out_pm;
1367
1368                         err = -ENODEV;
1369                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1370                                 goto out_pm;
1371
1372                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1373                                 goto out_pm;
1374
1375                         err = -EACCES;
1376                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1377                                 goto out_pm;
1378
1379                         pm[j].node = node;
1380                 }
1381
1382                 /* End marker for this chunk */
1383                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1384
1385                 /* Migrate this chunk */
1386                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1387                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1388                 if (err < 0)
1389                         goto out_pm;
1390
1391                 /* Return status information */
1392                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1393                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1394                                 err = -EFAULT;
1395                                 goto out_pm;
1396                         }
1397         }
1398         err = 0;
1399
1400 out_pm:
1401         free_page((unsigned long)pm);
1402 out:
1403         return err;
1404 }
1405
1406 /*
1407  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1408  */
1409 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1410                                 const void __user **pages, int *status)
1411 {
1412         unsigned long i;
1413
1414         down_read(&mm->mmap_sem);
1415
1416         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1417                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1418                 struct vm_area_struct *vma;
1419                 struct page *page;
1420                 int err = -EFAULT;
1421
1422                 vma = find_vma(mm, addr);
1423                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1424                         goto set_status;
1425
1426                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1427                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_DUMP);
1428
1429                 err = PTR_ERR(page);
1430                 if (IS_ERR(page))
1431                         goto set_status;
1432
1433                 err = page ? page_to_nid(page) : -ENOENT;
1434 set_status:
1435                 *status = err;
1436
1437                 pages++;
1438                 status++;
1439         }
1440
1441         up_read(&mm->mmap_sem);
1442 }
1443
1444 /*
1445  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1446  * a user array of status.
1447  */
1448 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1449                          const void __user * __user *pages,
1450                          int __user *status)
1451 {
1452 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1453         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1454         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1455
1456         while (nr_pages) {
1457                 unsigned long chunk_nr;
1458
1459                 chunk_nr = nr_pages;
1460                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1461                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1462
1463                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1464                         break;
1465
1466                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1467
1468                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1469                         break;
1470
1471                 pages += chunk_nr;
1472                 status += chunk_nr;
1473                 nr_pages -= chunk_nr;
1474         }
1475         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1476 }
1477
1478 /*
1479  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1480  * process.
1481  */
1482 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1483                 const void __user * __user *, pages,
1484                 const int __user *, nodes,
1485                 int __user *, status, int, flags)
1486 {
1487         struct task_struct *task;
1488         struct mm_struct *mm;
1489         int err;
1490         nodemask_t task_nodes;
1491
1492         /* Check flags */
1493         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1494                 return -EINVAL;
1495
1496         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1497                 return -EPERM;
1498
1499         /* Find the mm_struct */
1500         rcu_read_lock();
1501         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1502         if (!task) {
1503                 rcu_read_unlock();
1504                 return -ESRCH;
1505         }
1506         get_task_struct(task);
1507
1508         /*
1509          * Check if this process has the right to modify the specified
1510          * process. Use the regular "ptrace_may_access()" checks.
1511          */
1512         if (!ptrace_may_access(task, PTRACE_MODE_READ_REALCREDS)) {
1513                 rcu_read_unlock();
1514                 err = -EPERM;
1515                 goto out;
1516         }
1517         rcu_read_unlock();
1518
1519         err = security_task_movememory(task);
1520         if (err)
1521                 goto out;
1522
1523         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1524         mm = get_task_mm(task);
1525         put_task_struct(task);
1526
1527         if (!mm)
1528                 return -EINVAL;
1529
1530         if (nodes)
1531                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1532                                     nodes, status, flags);
1533         else
1534                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1535
1536         mmput(mm);
1537         return err;
1538
1539 out:
1540         put_task_struct(task);
1541         return err;
1542 }
1543
1544 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1545 /*
1546  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1547  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1548  */
1549 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1550                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1551 {
1552         int z;
1553         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1554                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1555
1556                 if (!populated_zone(zone))
1557                         continue;
1558
1559                 if (!zone_reclaimable(zone))
1560                         continue;
1561
1562                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1563                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1564                                        high_wmark_pages(zone) +
1565                                        nr_migrate_pages,
1566                                        0, 0))
1567                         continue;
1568                 return true;
1569         }
1570         return false;
1571 }
1572
1573 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1574                                            unsigned long data,
1575                                            int **result)
1576 {
1577         int nid = (int) data;
1578         struct page *newpage;
1579
1580         newpage = __alloc_pages_node(nid,
1581                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
1582                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
1583                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
1584                                          ~__GFP_RECLAIM, 0);
1585
1586         return newpage;
1587 }
1588
1589 /*
1590  * page migration rate limiting control.
1591  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1592  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1593  */
1594 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1595 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1596
1597 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1598 static bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat,
1599                                         unsigned long nr_pages)
1600 {
1601         /*
1602          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1603          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1604          * all the time is being spent migrating!
1605          */
1606         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1607                 spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1608                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1609                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1610                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1611                 spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1612         }
1613         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages) {
1614                 trace_mm_numa_migrate_ratelimit(current, pgdat->node_id,
1615                                                                 nr_pages);
1616                 return true;
1617         }
1618
1619         /*
1620          * This is an unlocked non-atomic update so errors are possible.
1621          * The consequences are failing to migrate when we potentiall should
1622          * have which is not severe enough to warrant locking. If it is ever
1623          * a problem, it can be converted to a per-cpu counter.
1624          */
1625         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1626         return false;
1627 }
1628
1629 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1630 {
1631         int page_lru;
1632
1633         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
1634
1635         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1636         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1637                 return 0;
1638
1639         if (isolate_lru_page(page))
1640                 return 0;
1641
1642         /*
1643          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1644          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1645          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1646          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1647          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1648          */
1649         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1650                 putback_lru_page(page);
1651                 return 0;
1652         }
1653
1654         page_lru = page_is_file_cache(page);
1655         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1656                                 hpage_nr_pages(page));
1657
1658         /*
1659          * Isolating the page has taken another reference, so the
1660          * caller's reference can be safely dropped without the page
1661          * disappearing underneath us during migration.
1662          */
1663         put_page(page);
1664         return 1;
1665 }
1666
1667 bool pmd_trans_migrating(pmd_t pmd)
1668 {
1669         struct page *page = pmd_page(pmd);
1670         return PageLocked(page);
1671 }
1672
1673 /*
1674  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1675  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1676  * the page that will be dropped by this function before returning.
1677  */
1678 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
1679                            int node)
1680 {
1681         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1682         int isolated;
1683         int nr_remaining;
1684         LIST_HEAD(migratepages);
1685
1686         /*
1687          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
1688          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
1689          */
1690         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_cache(page) &&
1691             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
1692                 goto out;
1693
1694         /*
1695          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1696          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1697          * all the time is being spent migrating!
1698          */
1699         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1700                 goto out;
1701
1702         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1703         if (!isolated)
1704                 goto out;
1705
1706         list_add(&page->lru, &migratepages);
1707         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
1708                                      NULL, node, MIGRATE_ASYNC,
1709                                      MR_NUMA_MISPLACED);
1710         if (nr_remaining) {
1711                 if (!list_empty(&migratepages)) {
1712                         list_del(&page->lru);
1713                         dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1714                                         page_is_file_cache(page));
1715                         putback_lru_page(page);
1716                 }
1717                 isolated = 0;
1718         } else
1719                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1720         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1721         return isolated;
1722
1723 out:
1724         put_page(page);
1725         return 0;
1726 }
1727 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1728
1729 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1730 /*
1731  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1732  * before returning.
1733  */
1734 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1735                                 struct vm_area_struct *vma,
1736                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1737                                 unsigned long address,
1738                                 struct page *page, int node)
1739 {
1740         spinlock_t *ptl;
1741         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1742         int isolated = 0;
1743         struct page *new_page = NULL;
1744         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1745         unsigned long mmun_start = address & HPAGE_PMD_MASK;
1746         unsigned long mmun_end = mmun_start + HPAGE_PMD_SIZE;
1747         pmd_t orig_entry;
1748
1749         /*
1750          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1751          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1752          * all the time is being spent migrating!
1753          */
1754         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1755                 goto out_dropref;
1756
1757         new_page = alloc_pages_node(node,
1758                 (GFP_TRANSHUGE | __GFP_THISNODE) & ~__GFP_RECLAIM,
1759                 HPAGE_PMD_ORDER);
1760         if (!new_page)
1761                 goto out_fail;
1762
1763         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1764         if (!isolated) {
1765                 put_page(new_page);
1766                 goto out_fail;
1767         }
1768
1769         if (mm_tlb_flush_pending(mm))
1770                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1771
1772         /* Prepare a page as a migration target */
1773         __set_page_locked(new_page);
1774         SetPageSwapBacked(new_page);
1775
1776         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1777         new_page->mapping = page->mapping;
1778         new_page->index = page->index;
1779         migrate_page_copy(new_page, page);
1780         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1781
1782         /* Recheck the target PMD */
1783         mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
1784         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1785         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry) || page_count(page) != 2)) {
1786 fail_putback:
1787                 spin_unlock(ptl);
1788                 mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1789
1790                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1791                 if (TestClearPageActive(new_page))
1792                         SetPageActive(page);
1793                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1794                         SetPageUnevictable(page);
1795
1796                 unlock_page(new_page);
1797                 put_page(new_page);             /* Free it */
1798
1799                 /* Retake the callers reference and putback on LRU */
1800                 get_page(page);
1801                 putback_lru_page(page);
1802                 mod_zone_page_state(page_zone(page),
1803                          NR_ISOLATED_ANON + page_lru, -HPAGE_PMD_NR);
1804
1805                 goto out_unlock;
1806         }
1807
1808         orig_entry = *pmd;
1809         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1810         entry = pmd_mkhuge(entry);
1811         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1812
1813         /*
1814          * Clear the old entry under pagetable lock and establish the new PTE.
1815          * Any parallel GUP will either observe the old page blocking on the
1816          * page lock, block on the page table lock or observe the new page.
1817          * The SetPageUptodate on the new page and page_add_new_anon_rmap
1818          * guarantee the copy is visible before the pagetable update.
1819          */
1820         flush_cache_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1821         page_add_anon_rmap(new_page, vma, mmun_start);
1822         pmdp_huge_clear_flush_notify(vma, mmun_start, pmd);
1823         set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1824         flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1825         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1826
1827         if (page_count(page) != 2) {
1828                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, orig_entry);
1829                 flush_tlb_range(vma, mmun_start, mmun_end);
1830                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, mmun_start, mmun_end);
1831                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1832                 page_remove_rmap(new_page);
1833                 goto fail_putback;
1834         }
1835
1836         mlock_migrate_page(new_page, page);
1837         set_page_memcg(new_page, page_memcg(page));
1838         set_page_memcg(page, NULL);
1839         page_remove_rmap(page);
1840
1841         spin_unlock(ptl);
1842         mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
1843
1844         /* Take an "isolate" reference and put new page on the LRU. */
1845         get_page(new_page);
1846         putback_lru_page(new_page);
1847
1848         unlock_page(new_page);
1849         unlock_page(page);
1850         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1851         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1852
1853         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1854         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1855
1856         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1857                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1858                         -HPAGE_PMD_NR);
1859         return isolated;
1860
1861 out_fail:
1862         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1863 out_dropref:
1864         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1865         if (pmd_same(*pmd, entry)) {
1866                 entry = pmd_modify(entry, vma->vm_page_prot);
1867                 set_pmd_at(mm, mmun_start, pmd, entry);
1868                 update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1869         }
1870         spin_unlock(ptl);
1871
1872 out_unlock:
1873         unlock_page(page);
1874         put_page(page);
1875         return 0;
1876 }
1877 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1878
1879 #endif /* CONFIG_NUMA */