4e86f3bacb852e1a4c09f8e9ad3fa2a68fb2973a
[linux-2.6.git] / mm / migrate.c
1 /*
2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migration.c
3  *
4  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
5  *
6  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
7  * project. The main authors of the migration code are:
8  *
9  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
10  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
11  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
12  * Christoph Lameter
13  */
14
15 #include <linux/migrate.h>
16 #include <linux/export.h>
17 #include <linux/swap.h>
18 #include <linux/swapops.h>
19 #include <linux/pagemap.h>
20 #include <linux/buffer_head.h>
21 #include <linux/mm_inline.h>
22 #include <linux/nsproxy.h>
23 #include <linux/pagevec.h>
24 #include <linux/ksm.h>
25 #include <linux/rmap.h>
26 #include <linux/topology.h>
27 #include <linux/cpu.h>
28 #include <linux/cpuset.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/vmalloc.h>
32 #include <linux/security.h>
33 #include <linux/memcontrol.h>
34 #include <linux/syscalls.h>
35 #include <linux/hugetlb.h>
36 #include <linux/gfp.h>
37
38 #include <asm/tlbflush.h>
39
40 #include "internal.h"
41
42 /*
43  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
44  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
45  * undesirable, use migrate_prep_local()
46  */
47 int migrate_prep(void)
48 {
49         /*
50          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
51          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
52          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
53          * pages that may be busy.
54          */
55         lru_add_drain_all();
56
57         return 0;
58 }
59
60 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
61 int migrate_prep_local(void)
62 {
63         lru_add_drain();
64
65         return 0;
66 }
67
68 /*
69  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
70  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
71  */
72 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
73 {
74         struct page *page;
75         struct page *page2;
76
77         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
78                 list_del(&page->lru);
79                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
80                                 page_is_file_cache(page));
81                 putback_lru_page(page);
82         }
83 }
84
85 /*
86  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
87  */
88 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
89                                  unsigned long addr, void *old)
90 {
91         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
92         swp_entry_t entry;
93         pgd_t *pgd;
94         pud_t *pud;
95         pmd_t *pmd;
96         pte_t *ptep, pte;
97         spinlock_t *ptl;
98
99         if (unlikely(PageHuge(new))) {
100                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
101                 if (!ptep)
102                         goto out;
103                 ptl = &mm->page_table_lock;
104         } else {
105                 pgd = pgd_offset(mm, addr);
106                 if (!pgd_present(*pgd))
107                         goto out;
108
109                 pud = pud_offset(pgd, addr);
110                 if (!pud_present(*pud))
111                         goto out;
112
113                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
114                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
115                         goto out;
116                 if (!pmd_present(*pmd))
117                         goto out;
118
119                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
120
121                 /*
122                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
123                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
124                  */
125
126                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
127         }
128
129         spin_lock(ptl);
130         pte = *ptep;
131         if (!is_swap_pte(pte))
132                 goto unlock;
133
134         entry = pte_to_swp_entry(pte);
135
136         if (!is_migration_entry(entry) ||
137             migration_entry_to_page(entry) != old)
138                 goto unlock;
139
140         get_page(new);
141         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
142         if (is_write_migration_entry(entry))
143                 pte = pte_mkwrite(pte);
144 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
145         if (PageHuge(new))
146                 pte = pte_mkhuge(pte);
147 #endif
148         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
149         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
150
151         if (PageHuge(new)) {
152                 if (PageAnon(new))
153                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
154                 else
155                         page_dup_rmap(new);
156         } else if (PageAnon(new))
157                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
158         else
159                 page_add_file_rmap(new);
160
161         /* No need to invalidate - it was non-present before */
162         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
163 unlock:
164         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
165 out:
166         return SWAP_AGAIN;
167 }
168
169 /*
170  * Get rid of all migration entries and replace them by
171  * references to the indicated page.
172  */
173 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
174 {
175         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
176 }
177
178 /*
179  * Something used the pte of a page under migration. We need to
180  * get to the page and wait until migration is finished.
181  * When we return from this function the fault will be retried.
182  */
183 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
184                                 unsigned long address)
185 {
186         pte_t *ptep, pte;
187         spinlock_t *ptl;
188         swp_entry_t entry;
189         struct page *page;
190
191         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
192         pte = *ptep;
193         if (!is_swap_pte(pte))
194                 goto out;
195
196         entry = pte_to_swp_entry(pte);
197         if (!is_migration_entry(entry))
198                 goto out;
199
200         page = migration_entry_to_page(entry);
201
202         /*
203          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
204          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
205          * against a page without get_page().
206          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
207          * will occur again.
208          */
209         if (!get_page_unless_zero(page))
210                 goto out;
211         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
212         wait_on_page_locked(page);
213         put_page(page);
214         return;
215 out:
216         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
217 }
218
219 #ifdef CONFIG_BLOCK
220 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
221 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head, bool sync)
222 {
223         struct buffer_head *bh = head;
224
225         /* Simple case, sync compaction */
226         if (sync) {
227                 do {
228                         get_bh(bh);
229                         lock_buffer(bh);
230                         bh = bh->b_this_page;
231
232                 } while (bh != head);
233
234                 return true;
235         }
236
237         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
238         do {
239                 get_bh(bh);
240                 if (!trylock_buffer(bh)) {
241                         /*
242                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
243                          * async migration. Release the taken locks
244                          */
245                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
246                         put_bh(failed_bh);
247                         bh = head;
248                         while (bh != failed_bh) {
249                                 unlock_buffer(bh);
250                                 put_bh(bh);
251                                 bh = bh->b_this_page;
252                         }
253                         return false;
254                 }
255
256                 bh = bh->b_this_page;
257         } while (bh != head);
258         return true;
259 }
260 #else
261 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
262                                                                 bool sync)
263 {
264         return true;
265 }
266 #endif /* CONFIG_BLOCK */
267
268 /*
269  * Replace the page in the mapping.
270  *
271  * The number of remaining references must be:
272  * 1 for anonymous pages without a mapping
273  * 2 for pages with a mapping
274  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
275  */
276 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
277                 struct page *newpage, struct page *page,
278                 struct buffer_head *head, bool sync)
279 {
280         int expected_count;
281         void **pslot;
282
283         if (!mapping) {
284                 /* Anonymous page without mapping */
285                 if (page_count(page) != 1)
286                         return -EAGAIN;
287                 return 0;
288         }
289
290         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
291
292         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
293                                         page_index(page));
294
295         expected_count = 2 + page_has_private(page);
296         if (page_count(page) != expected_count ||
297                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
298                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
299                 return -EAGAIN;
300         }
301
302         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
303                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
304                 return -EAGAIN;
305         }
306
307         /*
308          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
309          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
310          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
311          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
312          * block waiting on other references to be dropped.
313          */
314         if (!sync && head && !buffer_migrate_lock_buffers(head, sync)) {
315                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
316                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
317                 return -EAGAIN;
318         }
319
320         /*
321          * Now we know that no one else is looking at the page.
322          */
323         get_page(newpage);      /* add cache reference */
324         if (PageSwapCache(page)) {
325                 SetPageSwapCache(newpage);
326                 set_page_private(newpage, page_private(page));
327         }
328
329         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
330
331         /*
332          * Drop cache reference from old page by unfreezing
333          * to one less reference.
334          * We know this isn't the last reference.
335          */
336         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
337
338         /*
339          * If moved to a different zone then also account
340          * the page for that zone. Other VM counters will be
341          * taken care of when we establish references to the
342          * new page and drop references to the old page.
343          *
344          * Note that anonymous pages are accounted for
345          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
346          * are mapped to swap space.
347          */
348         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
349         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
350         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
351                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
352                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
353         }
354         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
355
356         return 0;
357 }
358
359 /*
360  * The expected number of remaining references is the same as that
361  * of migrate_page_move_mapping().
362  */
363 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
364                                    struct page *newpage, struct page *page)
365 {
366         int expected_count;
367         void **pslot;
368
369         if (!mapping) {
370                 if (page_count(page) != 1)
371                         return -EAGAIN;
372                 return 0;
373         }
374
375         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
376
377         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
378                                         page_index(page));
379
380         expected_count = 2 + page_has_private(page);
381         if (page_count(page) != expected_count ||
382                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
383                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
384                 return -EAGAIN;
385         }
386
387         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
388                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
389                 return -EAGAIN;
390         }
391
392         get_page(newpage);
393
394         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
395
396         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
397
398         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
399         return 0;
400 }
401
402 /*
403  * Copy the page to its new location
404  */
405 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
406 {
407         if (PageHuge(page))
408                 copy_huge_page(newpage, page);
409         else
410                 copy_highpage(newpage, page);
411
412         if (PageError(page))
413                 SetPageError(newpage);
414         if (PageReferenced(page))
415                 SetPageReferenced(newpage);
416         if (PageUptodate(page))
417                 SetPageUptodate(newpage);
418         if (TestClearPageActive(page)) {
419                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
420                 SetPageActive(newpage);
421         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
422                 SetPageUnevictable(newpage);
423         if (PageChecked(page))
424                 SetPageChecked(newpage);
425         if (PageMappedToDisk(page))
426                 SetPageMappedToDisk(newpage);
427
428         if (PageDirty(page)) {
429                 clear_page_dirty_for_io(page);
430                 /*
431                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
432                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
433                  * but we can't use set_page_dirty because that function
434                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
435                  * Whereas only part of our page may be dirty.
436                  */
437                 __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
438         }
439
440         mlock_migrate_page(newpage, page);
441         ksm_migrate_page(newpage, page);
442
443         ClearPageSwapCache(page);
444         ClearPagePrivate(page);
445         set_page_private(page, 0);
446         page->mapping = NULL;
447
448         /*
449          * If any waiters have accumulated on the new page then
450          * wake them up.
451          */
452         if (PageWriteback(newpage))
453                 end_page_writeback(newpage);
454 }
455
456 /************************************************************
457  *                    Migration functions
458  ***********************************************************/
459
460 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
461 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
462                         struct page *newpage, struct page *page)
463 {
464         return -EIO;
465 }
466 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
467
468 /*
469  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
470  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
471  *
472  * Pages are locked upon entry and exit.
473  */
474 int migrate_page(struct address_space *mapping,
475                 struct page *newpage, struct page *page, bool sync)
476 {
477         int rc;
478
479         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
480
481         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, sync);
482
483         if (rc)
484                 return rc;
485
486         migrate_page_copy(newpage, page);
487         return 0;
488 }
489 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
490
491 #ifdef CONFIG_BLOCK
492 /*
493  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
494  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
495  * exist.
496  */
497 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
498                 struct page *newpage, struct page *page, bool sync)
499 {
500         struct buffer_head *bh, *head;
501         int rc;
502
503         if (!page_has_buffers(page))
504                 return migrate_page(mapping, newpage, page, sync);
505
506         head = page_buffers(page);
507
508         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, sync);
509
510         if (rc)
511                 return rc;
512
513         /*
514          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
515          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
516          * need to be locked now
517          */
518         if (sync)
519                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, sync));
520
521         ClearPagePrivate(page);
522         set_page_private(newpage, page_private(page));
523         set_page_private(page, 0);
524         put_page(page);
525         get_page(newpage);
526
527         bh = head;
528         do {
529                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
530                 bh = bh->b_this_page;
531
532         } while (bh != head);
533
534         SetPagePrivate(newpage);
535
536         migrate_page_copy(newpage, page);
537
538         bh = head;
539         do {
540                 unlock_buffer(bh);
541                 put_bh(bh);
542                 bh = bh->b_this_page;
543
544         } while (bh != head);
545
546         return 0;
547 }
548 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
549 #endif
550
551 /*
552  * Writeback a page to clean the dirty state
553  */
554 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
555 {
556         struct writeback_control wbc = {
557                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
558                 .nr_to_write = 1,
559                 .range_start = 0,
560                 .range_end = LLONG_MAX,
561                 .for_reclaim = 1
562         };
563         int rc;
564
565         if (!mapping->a_ops->writepage)
566                 /* No write method for the address space */
567                 return -EINVAL;
568
569         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
570                 /* Someone else already triggered a write */
571                 return -EAGAIN;
572
573         /*
574          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
575          * the page on some queue. So the page must be clean for
576          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
577          * page state is no longer what we checked for earlier.
578          * At this point we know that the migration attempt cannot
579          * be successful.
580          */
581         remove_migration_ptes(page, page);
582
583         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
584
585         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
586                 /* unlocked. Relock */
587                 lock_page(page);
588
589         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
590 }
591
592 /*
593  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
594  */
595 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
596         struct page *newpage, struct page *page, bool sync)
597 {
598         if (PageDirty(page)) {
599                 if (!sync)
600                         return -EBUSY;
601                 return writeout(mapping, page);
602         }
603
604         /*
605          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
606          * We must have no buffers or drop them.
607          */
608         if (page_has_private(page) &&
609             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
610                 return -EAGAIN;
611
612         return migrate_page(mapping, newpage, page, sync);
613 }
614
615 /*
616  * Move a page to a newly allocated page
617  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
618  *
619  * The new page will have replaced the old page if this function
620  * is successful.
621  *
622  * Return value:
623  *   < 0 - error code
624  *  == 0 - success
625  */
626 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
627                                         int remap_swapcache, bool sync)
628 {
629         struct address_space *mapping;
630         int rc;
631
632         /*
633          * Block others from accessing the page when we get around to
634          * establishing additional references. We are the only one
635          * holding a reference to the new page at this point.
636          */
637         if (!trylock_page(newpage))
638                 BUG();
639
640         /* Prepare mapping for the new page.*/
641         newpage->index = page->index;
642         newpage->mapping = page->mapping;
643         if (PageSwapBacked(page))
644                 SetPageSwapBacked(newpage);
645
646         mapping = page_mapping(page);
647         if (!mapping)
648                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, sync);
649         else if (mapping->a_ops->migratepage)
650                 /*
651                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
652                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
653                  * space which also has its own migratepage callback. This
654                  * is the most common path for page migration.
655                  */
656                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
657                                                 newpage, page, sync);
658         else
659                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, sync);
660
661         if (rc) {
662                 newpage->mapping = NULL;
663         } else {
664                 if (remap_swapcache)
665                         remove_migration_ptes(page, newpage);
666         }
667
668         unlock_page(newpage);
669
670         return rc;
671 }
672
673 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
674                                 int force, bool offlining, bool sync)
675 {
676         int rc = -EAGAIN;
677         int remap_swapcache = 1;
678         int charge = 0;
679         struct mem_cgroup *mem;
680         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
681
682         if (!trylock_page(page)) {
683                 if (!force || !sync)
684                         goto out;
685
686                 /*
687                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
688                  * For example, during page readahead pages are added locked
689                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
690                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
691                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
692                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
693                  * second or third page, the process can end up locking
694                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
695                  * trying to be clever about what pages can be locked,
696                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
697                  * altogether.
698                  */
699                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
700                         goto out;
701
702                 lock_page(page);
703         }
704
705         /*
706          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
707          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
708          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
709          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
710          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
711          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
712          * serializes that).
713          */
714         if (PageKsm(page) && !offlining) {
715                 rc = -EBUSY;
716                 goto unlock;
717         }
718
719         /* charge against new page */
720         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem, GFP_KERNEL);
721         if (charge == -ENOMEM) {
722                 rc = -ENOMEM;
723                 goto unlock;
724         }
725         BUG_ON(charge);
726
727         if (PageWriteback(page)) {
728                 /*
729                  * For !sync, there is no point retrying as the retry loop
730                  * is expected to be too short for PageWriteback to be cleared
731                  */
732                 if (!sync) {
733                         rc = -EBUSY;
734                         goto uncharge;
735                 }
736                 if (!force)
737                         goto uncharge;
738                 wait_on_page_writeback(page);
739         }
740         /*
741          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
742          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
743          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
744          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
745          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
746          * just care Anon page here.
747          */
748         if (PageAnon(page)) {
749                 /*
750                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
751                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
752                  */
753                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
754                 if (anon_vma) {
755                         /*
756                          * Anon page
757                          */
758                 } else if (PageSwapCache(page)) {
759                         /*
760                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
761                          * swapcache page is safe to use because we don't
762                          * know in advance if the VMA that this page belonged
763                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
764                          * data have been freed, then the anon_vma could
765                          * already be invalid.
766                          *
767                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
768                          * migrated but are not remapped when migration
769                          * completes
770                          */
771                         remap_swapcache = 0;
772                 } else {
773                         goto uncharge;
774                 }
775         }
776
777         /*
778          * Corner case handling:
779          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
780          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
781          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
782          * trigger a BUG.  So handle it here.
783          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
784          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
785          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
786          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
787          * free the metadata, so the page can be freed.
788          */
789         if (!page->mapping) {
790                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
791                 if (page_has_private(page)) {
792                         try_to_free_buffers(page);
793                         goto uncharge;
794                 }
795                 goto skip_unmap;
796         }
797
798         /* Establish migration ptes or remove ptes */
799         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
800
801 skip_unmap:
802         if (!page_mapped(page))
803                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, sync);
804
805         if (rc && remap_swapcache)
806                 remove_migration_ptes(page, page);
807
808         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
809         if (anon_vma)
810                 put_anon_vma(anon_vma);
811
812 uncharge:
813         if (!charge)
814                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage, rc == 0);
815 unlock:
816         unlock_page(page);
817 out:
818         return rc;
819 }
820
821 /*
822  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
823  * to the newly allocated page in newpage.
824  */
825 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
826                         struct page *page, int force, bool offlining, bool sync)
827 {
828         int rc = 0;
829         int *result = NULL;
830         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
831
832         if (!newpage)
833                 return -ENOMEM;
834
835         mem_cgroup_reset_owner(newpage);
836
837         if (page_count(page) == 1) {
838                 /* page was freed from under us. So we are done. */
839                 goto out;
840         }
841
842         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
843                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
844                         goto out;
845
846         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, offlining, sync);
847 out:
848         if (rc != -EAGAIN) {
849                 /*
850                  * A page that has been migrated has all references
851                  * removed and will be freed. A page that has not been
852                  * migrated will have kepts its references and be
853                  * restored.
854                  */
855                 list_del(&page->lru);
856                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
857                                 page_is_file_cache(page));
858                 putback_lru_page(page);
859         }
860         /*
861          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
862          * then this will free the page.
863          */
864         putback_lru_page(newpage);
865         if (result) {
866                 if (rc)
867                         *result = rc;
868                 else
869                         *result = page_to_nid(newpage);
870         }
871         return rc;
872 }
873
874 /*
875  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
876  *
877  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
878  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
879  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
880  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
881  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
882  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
883  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
884  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
885  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
886  * hugepage migration fails without data corruption.
887  *
888  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
889  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
890  * will wait in the page fault for migration to complete.
891  */
892 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
893                                 unsigned long private, struct page *hpage,
894                                 int force, bool offlining, bool sync)
895 {
896         int rc = 0;
897         int *result = NULL;
898         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
899         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
900
901         if (!new_hpage)
902                 return -ENOMEM;
903
904         rc = -EAGAIN;
905
906         if (!trylock_page(hpage)) {
907                 if (!force || !sync)
908                         goto out;
909                 lock_page(hpage);
910         }
911
912         if (PageAnon(hpage))
913                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
914
915         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
916
917         if (!page_mapped(hpage))
918                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, sync);
919
920         if (rc)
921                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
922
923         if (anon_vma)
924                 put_anon_vma(anon_vma);
925         unlock_page(hpage);
926
927 out:
928         if (rc != -EAGAIN) {
929                 list_del(&hpage->lru);
930                 put_page(hpage);
931         }
932
933         put_page(new_hpage);
934
935         if (result) {
936                 if (rc)
937                         *result = rc;
938                 else
939                         *result = page_to_nid(new_hpage);
940         }
941         return rc;
942 }
943
944 /*
945  * migrate_pages
946  *
947  * The function takes one list of pages to migrate and a function
948  * that determines from the page to be migrated and the private data
949  * the target of the move and allocates the page.
950  *
951  * The function returns after 10 attempts or if no pages
952  * are movable anymore because to has become empty
953  * or no retryable pages exist anymore.
954  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
955  * or free list only if ret != 0.
956  *
957  * Return: Number of pages not migrated or error code.
958  */
959 int migrate_pages(struct list_head *from,
960                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
961                 bool sync)
962 {
963         int retry = 1;
964         int nr_failed = 0;
965         int pass = 0;
966         struct page *page;
967         struct page *page2;
968         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
969         int rc;
970
971         if (!swapwrite)
972                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
973
974         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
975                 retry = 0;
976
977                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
978                         cond_resched();
979
980                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
981                                                 page, pass > 2, offlining,
982                                                 sync);
983
984                         switch(rc) {
985                         case -ENOMEM:
986                                 goto out;
987                         case -EAGAIN:
988                                 retry++;
989                                 break;
990                         case 0:
991                                 break;
992                         default:
993                                 /* Permanent failure */
994                                 nr_failed++;
995                                 break;
996                         }
997                 }
998         }
999         rc = 0;
1000 out:
1001         if (!swapwrite)
1002                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1003
1004         if (rc)
1005                 return rc;
1006
1007         return nr_failed + retry;
1008 }
1009
1010 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
1011                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
1012                 bool sync)
1013 {
1014         int retry = 1;
1015         int nr_failed = 0;
1016         int pass = 0;
1017         struct page *page;
1018         struct page *page2;
1019         int rc;
1020
1021         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1022                 retry = 0;
1023
1024                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1025                         cond_resched();
1026
1027                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1028                                         private, page, pass > 2, offlining,
1029                                         sync);
1030
1031                         switch(rc) {
1032                         case -ENOMEM:
1033                                 goto out;
1034                         case -EAGAIN:
1035                                 retry++;
1036                                 break;
1037                         case 0:
1038                                 break;
1039                         default:
1040                                 /* Permanent failure */
1041                                 nr_failed++;
1042                                 break;
1043                         }
1044                 }
1045         }
1046         rc = 0;
1047 out:
1048         if (rc)
1049                 return rc;
1050
1051         return nr_failed + retry;
1052 }
1053
1054 #ifdef CONFIG_NUMA
1055 /*
1056  * Move a list of individual pages
1057  */
1058 struct page_to_node {
1059         unsigned long addr;
1060         struct page *page;
1061         int node;
1062         int status;
1063 };
1064
1065 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1066                 int **result)
1067 {
1068         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1069
1070         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1071                 pm++;
1072
1073         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1074                 return NULL;
1075
1076         *result = &pm->status;
1077
1078         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1079                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1080 }
1081
1082 /*
1083  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1084  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1085  * and the node number must contain a valid target node.
1086  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1087  */
1088 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1089                                       struct page_to_node *pm,
1090                                       int migrate_all)
1091 {
1092         int err;
1093         struct page_to_node *pp;
1094         LIST_HEAD(pagelist);
1095
1096         down_read(&mm->mmap_sem);
1097
1098         /*
1099          * Build a list of pages to migrate
1100          */
1101         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1102                 struct vm_area_struct *vma;
1103                 struct page *page;
1104
1105                 err = -EFAULT;
1106                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1107                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1108                         goto set_status;
1109
1110                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1111
1112                 err = PTR_ERR(page);
1113                 if (IS_ERR(page))
1114                         goto set_status;
1115
1116                 err = -ENOENT;
1117                 if (!page)
1118                         goto set_status;
1119
1120                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1121                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1122                         goto put_and_set;
1123
1124                 pp->page = page;
1125                 err = page_to_nid(page);
1126
1127                 if (err == pp->node)
1128                         /*
1129                          * Node already in the right place
1130                          */
1131                         goto put_and_set;
1132
1133                 err = -EACCES;
1134                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1135                                 !migrate_all)
1136                         goto put_and_set;
1137
1138                 err = isolate_lru_page(page);
1139                 if (!err) {
1140                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1141                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1142                                             page_is_file_cache(page));
1143                 }
1144 put_and_set:
1145                 /*
1146                  * Either remove the duplicate refcount from
1147                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1148                  * not isolated.
1149                  */
1150                 put_page(page);
1151 set_status:
1152                 pp->status = err;
1153         }
1154
1155         err = 0;
1156         if (!list_empty(&pagelist)) {
1157                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1158                                 (unsigned long)pm, 0, true);
1159                 if (err)
1160                         putback_lru_pages(&pagelist);
1161         }
1162
1163         up_read(&mm->mmap_sem);
1164         return err;
1165 }
1166
1167 /*
1168  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1169  * the corresponding array of status.
1170  */
1171 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, struct task_struct *task,
1172                          unsigned long nr_pages,
1173                          const void __user * __user *pages,
1174                          const int __user *nodes,
1175                          int __user *status, int flags)
1176 {
1177         struct page_to_node *pm;
1178         nodemask_t task_nodes;
1179         unsigned long chunk_nr_pages;
1180         unsigned long chunk_start;
1181         int err;
1182
1183         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1184
1185         err = -ENOMEM;
1186         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1187         if (!pm)
1188                 goto out;
1189
1190         migrate_prep();
1191
1192         /*
1193          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1194          * but keep the last one as a marker
1195          */
1196         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1197
1198         for (chunk_start = 0;
1199              chunk_start < nr_pages;
1200              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1201                 int j;
1202
1203                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1204                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1205
1206                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1207                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1208                         const void __user *p;
1209                         int node;
1210
1211                         err = -EFAULT;
1212                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1213                                 goto out_pm;
1214                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1215
1216                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1217                                 goto out_pm;
1218
1219                         err = -ENODEV;
1220                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1221                                 goto out_pm;
1222
1223                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1224                                 goto out_pm;
1225
1226                         err = -EACCES;
1227                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1228                                 goto out_pm;
1229
1230                         pm[j].node = node;
1231                 }
1232
1233                 /* End marker for this chunk */
1234                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1235
1236                 /* Migrate this chunk */
1237                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1238                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1239                 if (err < 0)
1240                         goto out_pm;
1241
1242                 /* Return status information */
1243                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1244                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1245                                 err = -EFAULT;
1246                                 goto out_pm;
1247                         }
1248         }
1249         err = 0;
1250
1251 out_pm:
1252         free_page((unsigned long)pm);
1253 out:
1254         return err;
1255 }
1256
1257 /*
1258  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1259  */
1260 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1261                                 const void __user **pages, int *status)
1262 {
1263         unsigned long i;
1264
1265         down_read(&mm->mmap_sem);
1266
1267         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1268                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1269                 struct vm_area_struct *vma;
1270                 struct page *page;
1271                 int err = -EFAULT;
1272
1273                 vma = find_vma(mm, addr);
1274                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1275                         goto set_status;
1276
1277                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1278
1279                 err = PTR_ERR(page);
1280                 if (IS_ERR(page))
1281                         goto set_status;
1282
1283                 err = -ENOENT;
1284                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1285                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1286                         goto set_status;
1287
1288                 err = page_to_nid(page);
1289 set_status:
1290                 *status = err;
1291
1292                 pages++;
1293                 status++;
1294         }
1295
1296         up_read(&mm->mmap_sem);
1297 }
1298
1299 /*
1300  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1301  * a user array of status.
1302  */
1303 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1304                          const void __user * __user *pages,
1305                          int __user *status)
1306 {
1307 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1308         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1309         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1310
1311         while (nr_pages) {
1312                 unsigned long chunk_nr;
1313
1314                 chunk_nr = nr_pages;
1315                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1316                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1317
1318                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1319                         break;
1320
1321                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1322
1323                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1324                         break;
1325
1326                 pages += chunk_nr;
1327                 status += chunk_nr;
1328                 nr_pages -= chunk_nr;
1329         }
1330         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1331 }
1332
1333 /*
1334  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1335  * process.
1336  */
1337 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1338                 const void __user * __user *, pages,
1339                 const int __user *, nodes,
1340                 int __user *, status, int, flags)
1341 {
1342         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1343         struct task_struct *task;
1344         struct mm_struct *mm;
1345         int err;
1346
1347         /* Check flags */
1348         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1349                 return -EINVAL;
1350
1351         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1352                 return -EPERM;
1353
1354         /* Find the mm_struct */
1355         rcu_read_lock();
1356         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1357         if (!task) {
1358                 rcu_read_unlock();
1359                 return -ESRCH;
1360         }
1361         mm = get_task_mm(task);
1362         rcu_read_unlock();
1363
1364         if (!mm)
1365                 return -EINVAL;
1366
1367         /*
1368          * Check if this process has the right to modify the specified
1369          * process. The right exists if the process has administrative
1370          * capabilities, superuser privileges or the same
1371          * userid as the target process.
1372          */
1373         rcu_read_lock();
1374         tcred = __task_cred(task);
1375         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1376             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1377             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1378                 rcu_read_unlock();
1379                 err = -EPERM;
1380                 goto out;
1381         }
1382         rcu_read_unlock();
1383
1384         err = security_task_movememory(task);
1385         if (err)
1386                 goto out;
1387
1388         if (nodes) {
1389                 err = do_pages_move(mm, task, nr_pages, pages, nodes, status,
1390                                     flags);
1391         } else {
1392                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1393         }
1394
1395 out:
1396         mmput(mm);
1397         return err;
1398 }
1399
1400 /*
1401  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1402  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1403  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1404  */
1405 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1406         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1407 {
1408         struct vm_area_struct *vma;
1409         int err = 0;
1410
1411         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1412                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1413                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1414                         if (err)
1415                                 break;
1416                 }
1417         }
1418         return err;
1419 }
1420 #endif