6ae8a66a704575764ecf068c3f9a02bcc0a14575
[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/module.h>
17 #include <linux/swap.h>
18 #include <linux/swapops.h>
19 #include <linux/pagemap.h>
20 #include <linux/buffer_head.h>
21 #include <linux/mm_inline.h>
22 #include <linux/nsproxy.h>
23 #include <linux/pagevec.h>
24 #include <linux/ksm.h>
25 #include <linux/rmap.h>
26 #include <linux/topology.h>
27 #include <linux/cpu.h>
28 #include <linux/cpuset.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/vmalloc.h>
32 #include <linux/security.h>
33 #include <linux/memcontrol.h>
34 #include <linux/syscalls.h>
35 #include <linux/hugetlb.h>
36 #include <linux/gfp.h>
37
38 #include <asm/tlbflush.h>
39
40 #include "internal.h"
41
42 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
43
44 /*
45  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
46  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
47  * undesirable, use migrate_prep_local()
48  */
49 int migrate_prep(void)
50 {
51         /*
52          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
53          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
54          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
55          * pages that may be busy.
56          */
57         lru_add_drain_all();
58
59         return 0;
60 }
61
62 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
63 int migrate_prep_local(void)
64 {
65         lru_add_drain();
66
67         return 0;
68 }
69
70 /*
71  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
72  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
73  */
74 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
75 {
76         struct page *page;
77         struct page *page2;
78
79         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
80                 list_del(&page->lru);
81                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
82                                 page_is_file_cache(page));
83                 putback_lru_page(page);
84         }
85 }
86
87 /*
88  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
89  */
90 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
91                                  unsigned long addr, void *old)
92 {
93         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
94         swp_entry_t entry;
95         pgd_t *pgd;
96         pud_t *pud;
97         pmd_t *pmd;
98         pte_t *ptep, pte;
99         spinlock_t *ptl;
100
101         if (unlikely(PageHuge(new))) {
102                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
103                 if (!ptep)
104                         goto out;
105                 ptl = &mm->page_table_lock;
106         } else {
107                 pgd = pgd_offset(mm, addr);
108                 if (!pgd_present(*pgd))
109                         goto out;
110
111                 pud = pud_offset(pgd, addr);
112                 if (!pud_present(*pud))
113                         goto out;
114
115                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
116                 if (!pmd_present(*pmd))
117                         goto out;
118
119                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
120
121                 if (!is_swap_pte(*ptep)) {
122                         pte_unmap(ptep);
123                         goto out;
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  * This function is called from do_swap_page().
184  */
185 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
186                                 unsigned long address)
187 {
188         pte_t *ptep, pte;
189         spinlock_t *ptl;
190         swp_entry_t entry;
191         struct page *page;
192
193         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
194         pte = *ptep;
195         if (!is_swap_pte(pte))
196                 goto out;
197
198         entry = pte_to_swp_entry(pte);
199         if (!is_migration_entry(entry))
200                 goto out;
201
202         page = migration_entry_to_page(entry);
203
204         /*
205          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
206          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
207          * against a page without get_page().
208          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
209          * will occur again.
210          */
211         if (!get_page_unless_zero(page))
212                 goto out;
213         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
214         wait_on_page_locked(page);
215         put_page(page);
216         return;
217 out:
218         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
219 }
220
221 /*
222  * Replace the page in the mapping.
223  *
224  * The number of remaining references must be:
225  * 1 for anonymous pages without a mapping
226  * 2 for pages with a mapping
227  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
228  */
229 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
230                 struct page *newpage, struct page *page)
231 {
232         int expected_count;
233         void **pslot;
234
235         if (!mapping) {
236                 /* Anonymous page without mapping */
237                 if (page_count(page) != 1)
238                         return -EAGAIN;
239                 return 0;
240         }
241
242         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
243
244         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
245                                         page_index(page));
246
247         expected_count = 2 + page_has_private(page);
248         if (page_count(page) != expected_count ||
249                         (struct page *)radix_tree_deref_slot(pslot) != page) {
250                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
251                 return -EAGAIN;
252         }
253
254         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
255                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
256                 return -EAGAIN;
257         }
258
259         /*
260          * Now we know that no one else is looking at the page.
261          */
262         get_page(newpage);      /* add cache reference */
263         if (PageSwapCache(page)) {
264                 SetPageSwapCache(newpage);
265                 set_page_private(newpage, page_private(page));
266         }
267
268         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
269
270         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
271         /*
272          * Drop cache reference from old page.
273          * We know this isn't the last reference.
274          */
275         __put_page(page);
276
277         /*
278          * If moved to a different zone then also account
279          * the page for that zone. Other VM counters will be
280          * taken care of when we establish references to the
281          * new page and drop references to the old page.
282          *
283          * Note that anonymous pages are accounted for
284          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
285          * are mapped to swap space.
286          */
287         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
288         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
289         if (PageSwapBacked(page)) {
290                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
291                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
292         }
293         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
294
295         return 0;
296 }
297
298 /*
299  * The expected number of remaining references is the same as that
300  * of migrate_page_move_mapping().
301  */
302 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
303                                    struct page *newpage, struct page *page)
304 {
305         int expected_count;
306         void **pslot;
307
308         if (!mapping) {
309                 if (page_count(page) != 1)
310                         return -EAGAIN;
311                 return 0;
312         }
313
314         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
315
316         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
317                                         page_index(page));
318
319         expected_count = 2 + page_has_private(page);
320         if (page_count(page) != expected_count ||
321             (struct page *)radix_tree_deref_slot(pslot) != page) {
322                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
323                 return -EAGAIN;
324         }
325
326         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
327                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
328                 return -EAGAIN;
329         }
330
331         get_page(newpage);
332
333         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
334
335         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
336
337         __put_page(page);
338
339         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
340         return 0;
341 }
342
343 /*
344  * Copy the page to its new location
345  */
346 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
347 {
348         if (PageHuge(page))
349                 copy_huge_page(newpage, page);
350         else
351                 copy_highpage(newpage, page);
352
353         if (PageError(page))
354                 SetPageError(newpage);
355         if (PageReferenced(page))
356                 SetPageReferenced(newpage);
357         if (PageUptodate(page))
358                 SetPageUptodate(newpage);
359         if (TestClearPageActive(page)) {
360                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
361                 SetPageActive(newpage);
362         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
363                 SetPageUnevictable(newpage);
364         if (PageChecked(page))
365                 SetPageChecked(newpage);
366         if (PageMappedToDisk(page))
367                 SetPageMappedToDisk(newpage);
368
369         if (PageDirty(page)) {
370                 clear_page_dirty_for_io(page);
371                 /*
372                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
373                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
374                  * but we can't use set_page_dirty because that function
375                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
376                  * Wheras only part of our page may be dirty.
377                  */
378                 __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
379         }
380
381         mlock_migrate_page(newpage, page);
382         ksm_migrate_page(newpage, page);
383
384         ClearPageSwapCache(page);
385         ClearPagePrivate(page);
386         set_page_private(page, 0);
387         page->mapping = NULL;
388
389         /*
390          * If any waiters have accumulated on the new page then
391          * wake them up.
392          */
393         if (PageWriteback(newpage))
394                 end_page_writeback(newpage);
395 }
396
397 /************************************************************
398  *                    Migration functions
399  ***********************************************************/
400
401 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
402 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
403                         struct page *newpage, struct page *page)
404 {
405         return -EIO;
406 }
407 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
408
409 /*
410  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
411  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
412  *
413  * Pages are locked upon entry and exit.
414  */
415 int migrate_page(struct address_space *mapping,
416                 struct page *newpage, struct page *page)
417 {
418         int rc;
419
420         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
421
422         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
423
424         if (rc)
425                 return rc;
426
427         migrate_page_copy(newpage, page);
428         return 0;
429 }
430 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
431
432 #ifdef CONFIG_BLOCK
433 /*
434  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
435  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
436  * exist.
437  */
438 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
439                 struct page *newpage, struct page *page)
440 {
441         struct buffer_head *bh, *head;
442         int rc;
443
444         if (!page_has_buffers(page))
445                 return migrate_page(mapping, newpage, page);
446
447         head = page_buffers(page);
448
449         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
450
451         if (rc)
452                 return rc;
453
454         bh = head;
455         do {
456                 get_bh(bh);
457                 lock_buffer(bh);
458                 bh = bh->b_this_page;
459
460         } while (bh != head);
461
462         ClearPagePrivate(page);
463         set_page_private(newpage, page_private(page));
464         set_page_private(page, 0);
465         put_page(page);
466         get_page(newpage);
467
468         bh = head;
469         do {
470                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
471                 bh = bh->b_this_page;
472
473         } while (bh != head);
474
475         SetPagePrivate(newpage);
476
477         migrate_page_copy(newpage, page);
478
479         bh = head;
480         do {
481                 unlock_buffer(bh);
482                 put_bh(bh);
483                 bh = bh->b_this_page;
484
485         } while (bh != head);
486
487         return 0;
488 }
489 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
490 #endif
491
492 /*
493  * Writeback a page to clean the dirty state
494  */
495 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
496 {
497         struct writeback_control wbc = {
498                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
499                 .nr_to_write = 1,
500                 .range_start = 0,
501                 .range_end = LLONG_MAX,
502                 .for_reclaim = 1
503         };
504         int rc;
505
506         if (!mapping->a_ops->writepage)
507                 /* No write method for the address space */
508                 return -EINVAL;
509
510         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
511                 /* Someone else already triggered a write */
512                 return -EAGAIN;
513
514         /*
515          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
516          * the page on some queue. So the page must be clean for
517          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
518          * page state is no longer what we checked for earlier.
519          * At this point we know that the migration attempt cannot
520          * be successful.
521          */
522         remove_migration_ptes(page, page);
523
524         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
525
526         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
527                 /* unlocked. Relock */
528                 lock_page(page);
529
530         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
531 }
532
533 /*
534  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
535  */
536 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
537         struct page *newpage, struct page *page)
538 {
539         if (PageDirty(page))
540                 return writeout(mapping, page);
541
542         /*
543          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
544          * We must have no buffers or drop them.
545          */
546         if (page_has_private(page) &&
547             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
548                 return -EAGAIN;
549
550         return migrate_page(mapping, newpage, page);
551 }
552
553 /*
554  * Move a page to a newly allocated page
555  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
556  *
557  * The new page will have replaced the old page if this function
558  * is successful.
559  *
560  * Return value:
561  *   < 0 - error code
562  *  == 0 - success
563  */
564 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
565                                                 int remap_swapcache)
566 {
567         struct address_space *mapping;
568         int rc;
569
570         /*
571          * Block others from accessing the page when we get around to
572          * establishing additional references. We are the only one
573          * holding a reference to the new page at this point.
574          */
575         if (!trylock_page(newpage))
576                 BUG();
577
578         /* Prepare mapping for the new page.*/
579         newpage->index = page->index;
580         newpage->mapping = page->mapping;
581         if (PageSwapBacked(page))
582                 SetPageSwapBacked(newpage);
583
584         mapping = page_mapping(page);
585         if (!mapping)
586                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page);
587         else if (mapping->a_ops->migratepage)
588                 /*
589                  * Most pages have a mapping and most filesystems
590                  * should provide a migration function. Anonymous
591                  * pages are part of swap space which also has its
592                  * own migration function. This is the most common
593                  * path for page migration.
594                  */
595                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
596                                                 newpage, page);
597         else
598                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page);
599
600         if (rc) {
601                 newpage->mapping = NULL;
602         } else {
603                 if (remap_swapcache)
604                         remove_migration_ptes(page, newpage);
605         }
606
607         unlock_page(newpage);
608
609         return rc;
610 }
611
612 /*
613  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
614  * to the newly allocated page in newpage.
615  */
616 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
617                         struct page *page, int force, int offlining)
618 {
619         int rc = 0;
620         int *result = NULL;
621         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
622         int remap_swapcache = 1;
623         int rcu_locked = 0;
624         int charge = 0;
625         struct mem_cgroup *mem = NULL;
626         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
627
628         if (!newpage)
629                 return -ENOMEM;
630
631         if (page_count(page) == 1) {
632                 /* page was freed from under us. So we are done. */
633                 goto move_newpage;
634         }
635
636         /* prepare cgroup just returns 0 or -ENOMEM */
637         rc = -EAGAIN;
638
639         if (!trylock_page(page)) {
640                 if (!force)
641                         goto move_newpage;
642                 lock_page(page);
643         }
644
645         /*
646          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
647          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
648          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
649          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
650          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
651          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
652          * serializes that).
653          */
654         if (PageKsm(page) && !offlining) {
655                 rc = -EBUSY;
656                 goto unlock;
657         }
658
659         /* charge against new page */
660         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
661         if (charge == -ENOMEM) {
662                 rc = -ENOMEM;
663                 goto unlock;
664         }
665         BUG_ON(charge);
666
667         if (PageWriteback(page)) {
668                 if (!force)
669                         goto uncharge;
670                 wait_on_page_writeback(page);
671         }
672         /*
673          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
674          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
675          * This rcu_read_lock() delays freeing anon_vma pointer until the end
676          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
677          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
678          * just care Anon page here.
679          */
680         if (PageAnon(page)) {
681                 rcu_read_lock();
682                 rcu_locked = 1;
683
684                 /* Determine how to safely use anon_vma */
685                 if (!page_mapped(page)) {
686                         if (!PageSwapCache(page))
687                                 goto rcu_unlock;
688
689                         /*
690                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
691                          * swapcache page is safe to use because we don't
692                          * know in advance if the VMA that this page belonged
693                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
694                          * data have been freed, then the anon_vma could
695                          * already be invalid.
696                          *
697                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
698                          * migrated but are not remapped when migration
699                          * completes
700                          */
701                         remap_swapcache = 0;
702                 } else {
703                         /*
704                          * Take a reference count on the anon_vma if the
705                          * page is mapped so that it is guaranteed to
706                          * exist when the page is remapped later
707                          */
708                         anon_vma = page_anon_vma(page);
709                         get_anon_vma(anon_vma);
710                 }
711         }
712
713         /*
714          * Corner case handling:
715          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
716          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
717          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
718          * trigger a BUG.  So handle it here.
719          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
720          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
721          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
722          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
723          * free the metadata, so the page can be freed.
724          */
725         if (!page->mapping) {
726                 if (!PageAnon(page) && page_has_private(page)) {
727                         /*
728                          * Go direct to try_to_free_buffers() here because
729                          * a) that's what try_to_release_page() would do anyway
730                          * b) we may be under rcu_read_lock() here, so we can't
731                          *    use GFP_KERNEL which is what try_to_release_page()
732                          *    needs to be effective.
733                          */
734                         try_to_free_buffers(page);
735                         goto rcu_unlock;
736                 }
737                 goto skip_unmap;
738         }
739
740         /* Establish migration ptes or remove ptes */
741         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
742
743 skip_unmap:
744         if (!page_mapped(page))
745                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache);
746
747         if (rc && remap_swapcache)
748                 remove_migration_ptes(page, page);
749 rcu_unlock:
750
751         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
752         if (anon_vma)
753                 drop_anon_vma(anon_vma);
754
755         if (rcu_locked)
756                 rcu_read_unlock();
757 uncharge:
758         if (!charge)
759                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage);
760 unlock:
761         unlock_page(page);
762
763         if (rc != -EAGAIN) {
764                 /*
765                  * A page that has been migrated has all references
766                  * removed and will be freed. A page that has not been
767                  * migrated will have kepts its references and be
768                  * restored.
769                  */
770                 list_del(&page->lru);
771                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
772                                 page_is_file_cache(page));
773                 putback_lru_page(page);
774         }
775
776 move_newpage:
777
778         /*
779          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
780          * then this will free the page.
781          */
782         putback_lru_page(newpage);
783
784         if (result) {
785                 if (rc)
786                         *result = rc;
787                 else
788                         *result = page_to_nid(newpage);
789         }
790         return rc;
791 }
792
793 /*
794  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
795  *
796  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
797  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
798  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
799  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
800  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
801  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
802  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
803  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
804  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
805  * hugepage migration fails without data corruption.
806  *
807  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
808  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
809  * will wait in the page fault for migration to complete.
810  */
811 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
812                                 unsigned long private, struct page *hpage,
813                                 int force, int offlining)
814 {
815         int rc = 0;
816         int *result = NULL;
817         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
818         int rcu_locked = 0;
819         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
820
821         if (!new_hpage)
822                 return -ENOMEM;
823
824         rc = -EAGAIN;
825
826         if (!trylock_page(hpage)) {
827                 if (!force)
828                         goto out;
829                 lock_page(hpage);
830         }
831
832         if (PageAnon(hpage)) {
833                 rcu_read_lock();
834                 rcu_locked = 1;
835
836                 if (page_mapped(hpage)) {
837                         anon_vma = page_anon_vma(hpage);
838                         atomic_inc(&anon_vma->external_refcount);
839                 }
840         }
841
842         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
843
844         if (!page_mapped(hpage))
845                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1);
846
847         if (rc)
848                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
849
850         if (anon_vma && atomic_dec_and_lock(&anon_vma->external_refcount,
851                                             &anon_vma->lock)) {
852                 int empty = list_empty(&anon_vma->head);
853                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
854                 if (empty)
855                         anon_vma_free(anon_vma);
856         }
857
858         if (rcu_locked)
859                 rcu_read_unlock();
860 out:
861         unlock_page(hpage);
862
863         if (rc != -EAGAIN) {
864                 list_del(&hpage->lru);
865                 put_page(hpage);
866         }
867
868         put_page(new_hpage);
869
870         if (result) {
871                 if (rc)
872                         *result = rc;
873                 else
874                         *result = page_to_nid(new_hpage);
875         }
876         return rc;
877 }
878
879 /*
880  * migrate_pages
881  *
882  * The function takes one list of pages to migrate and a function
883  * that determines from the page to be migrated and the private data
884  * the target of the move and allocates the page.
885  *
886  * The function returns after 10 attempts or if no pages
887  * are movable anymore because to has become empty
888  * or no retryable pages exist anymore.
889  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
890  * or free list.
891  *
892  * Return: Number of pages not migrated or error code.
893  */
894 int migrate_pages(struct list_head *from,
895                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, int offlining)
896 {
897         int retry = 1;
898         int nr_failed = 0;
899         int pass = 0;
900         struct page *page;
901         struct page *page2;
902         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
903         int rc;
904
905         if (!swapwrite)
906                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
907
908         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
909                 retry = 0;
910
911                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
912                         cond_resched();
913
914                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
915                                                 page, pass > 2, offlining);
916
917                         switch(rc) {
918                         case -ENOMEM:
919                                 goto out;
920                         case -EAGAIN:
921                                 retry++;
922                                 break;
923                         case 0:
924                                 break;
925                         default:
926                                 /* Permanent failure */
927                                 nr_failed++;
928                                 break;
929                         }
930                 }
931         }
932         rc = 0;
933 out:
934         if (!swapwrite)
935                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
936
937         if (rc)
938                 return rc;
939
940         return nr_failed + retry;
941 }
942
943 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
944                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, int offlining)
945 {
946         int retry = 1;
947         int nr_failed = 0;
948         int pass = 0;
949         struct page *page;
950         struct page *page2;
951         int rc;
952
953         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
954                 retry = 0;
955
956                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
957                         cond_resched();
958
959                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
960                                         private, page, pass > 2, offlining);
961
962                         switch(rc) {
963                         case -ENOMEM:
964                                 goto out;
965                         case -EAGAIN:
966                                 retry++;
967                                 break;
968                         case 0:
969                                 break;
970                         default:
971                                 /* Permanent failure */
972                                 nr_failed++;
973                                 break;
974                         }
975                 }
976         }
977         rc = 0;
978 out:
979
980         list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru)
981                 put_page(page);
982
983         if (rc)
984                 return rc;
985
986         return nr_failed + retry;
987 }
988
989 #ifdef CONFIG_NUMA
990 /*
991  * Move a list of individual pages
992  */
993 struct page_to_node {
994         unsigned long addr;
995         struct page *page;
996         int node;
997         int status;
998 };
999
1000 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1001                 int **result)
1002 {
1003         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1004
1005         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1006                 pm++;
1007
1008         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1009                 return NULL;
1010
1011         *result = &pm->status;
1012
1013         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1014                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1015 }
1016
1017 /*
1018  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1019  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1020  * and the node number must contain a valid target node.
1021  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1022  */
1023 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1024                                       struct page_to_node *pm,
1025                                       int migrate_all)
1026 {
1027         int err;
1028         struct page_to_node *pp;
1029         LIST_HEAD(pagelist);
1030
1031         down_read(&mm->mmap_sem);
1032
1033         /*
1034          * Build a list of pages to migrate
1035          */
1036         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1037                 struct vm_area_struct *vma;
1038                 struct page *page;
1039
1040                 err = -EFAULT;
1041                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1042                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1043                         goto set_status;
1044
1045                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET);
1046
1047                 err = PTR_ERR(page);
1048                 if (IS_ERR(page))
1049                         goto set_status;
1050
1051                 err = -ENOENT;
1052                 if (!page)
1053                         goto set_status;
1054
1055                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1056                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1057                         goto put_and_set;
1058
1059                 pp->page = page;
1060                 err = page_to_nid(page);
1061
1062                 if (err == pp->node)
1063                         /*
1064                          * Node already in the right place
1065                          */
1066                         goto put_and_set;
1067
1068                 err = -EACCES;
1069                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1070                                 !migrate_all)
1071                         goto put_and_set;
1072
1073                 err = isolate_lru_page(page);
1074                 if (!err) {
1075                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1076                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1077                                             page_is_file_cache(page));
1078                 }
1079 put_and_set:
1080                 /*
1081                  * Either remove the duplicate refcount from
1082                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1083                  * not isolated.
1084                  */
1085                 put_page(page);
1086 set_status:
1087                 pp->status = err;
1088         }
1089
1090         err = 0;
1091         if (!list_empty(&pagelist)) {
1092                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1093                                 (unsigned long)pm, 0);
1094                 if (err)
1095                         putback_lru_pages(&pagelist);
1096         }
1097
1098         up_read(&mm->mmap_sem);
1099         return err;
1100 }
1101
1102 /*
1103  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1104  * the corresponding array of status.
1105  */
1106 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, struct task_struct *task,
1107                          unsigned long nr_pages,
1108                          const void __user * __user *pages,
1109                          const int __user *nodes,
1110                          int __user *status, int flags)
1111 {
1112         struct page_to_node *pm;
1113         nodemask_t task_nodes;
1114         unsigned long chunk_nr_pages;
1115         unsigned long chunk_start;
1116         int err;
1117
1118         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1119
1120         err = -ENOMEM;
1121         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1122         if (!pm)
1123                 goto out;
1124
1125         migrate_prep();
1126
1127         /*
1128          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1129          * but keep the last one as a marker
1130          */
1131         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1132
1133         for (chunk_start = 0;
1134              chunk_start < nr_pages;
1135              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1136                 int j;
1137
1138                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1139                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1140
1141                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1142                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1143                         const void __user *p;
1144                         int node;
1145
1146                         err = -EFAULT;
1147                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1148                                 goto out_pm;
1149                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1150
1151                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1152                                 goto out_pm;
1153
1154                         err = -ENODEV;
1155                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1156                                 goto out_pm;
1157
1158                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1159                                 goto out_pm;
1160
1161                         err = -EACCES;
1162                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1163                                 goto out_pm;
1164
1165                         pm[j].node = node;
1166                 }
1167
1168                 /* End marker for this chunk */
1169                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1170
1171                 /* Migrate this chunk */
1172                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1173                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1174                 if (err < 0)
1175                         goto out_pm;
1176
1177                 /* Return status information */
1178                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1179                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1180                                 err = -EFAULT;
1181                                 goto out_pm;
1182                         }
1183         }
1184         err = 0;
1185
1186 out_pm:
1187         free_page((unsigned long)pm);
1188 out:
1189         return err;
1190 }
1191
1192 /*
1193  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1194  */
1195 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1196                                 const void __user **pages, int *status)
1197 {
1198         unsigned long i;
1199
1200         down_read(&mm->mmap_sem);
1201
1202         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1203                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1204                 struct vm_area_struct *vma;
1205                 struct page *page;
1206                 int err = -EFAULT;
1207
1208                 vma = find_vma(mm, addr);
1209                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1210                         goto set_status;
1211
1212                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1213
1214                 err = PTR_ERR(page);
1215                 if (IS_ERR(page))
1216                         goto set_status;
1217
1218                 err = -ENOENT;
1219                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1220                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1221                         goto set_status;
1222
1223                 err = page_to_nid(page);
1224 set_status:
1225                 *status = err;
1226
1227                 pages++;
1228                 status++;
1229         }
1230
1231         up_read(&mm->mmap_sem);
1232 }
1233
1234 /*
1235  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1236  * a user array of status.
1237  */
1238 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1239                          const void __user * __user *pages,
1240                          int __user *status)
1241 {
1242 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1243         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1244         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1245
1246         while (nr_pages) {
1247                 unsigned long chunk_nr;
1248
1249                 chunk_nr = nr_pages;
1250                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1251                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1252
1253                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1254                         break;
1255
1256                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1257
1258                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1259                         break;
1260
1261                 pages += chunk_nr;
1262                 status += chunk_nr;
1263                 nr_pages -= chunk_nr;
1264         }
1265         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1266 }
1267
1268 /*
1269  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1270  * process.
1271  */
1272 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1273                 const void __user * __user *, pages,
1274                 const int __user *, nodes,
1275                 int __user *, status, int, flags)
1276 {
1277         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1278         struct task_struct *task;
1279         struct mm_struct *mm;
1280         int err;
1281
1282         /* Check flags */
1283         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1284                 return -EINVAL;
1285
1286         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1287                 return -EPERM;
1288
1289         /* Find the mm_struct */
1290         read_lock(&tasklist_lock);
1291         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1292         if (!task) {
1293                 read_unlock(&tasklist_lock);
1294                 return -ESRCH;
1295         }
1296         mm = get_task_mm(task);
1297         read_unlock(&tasklist_lock);
1298
1299         if (!mm)
1300                 return -EINVAL;
1301
1302         /*
1303          * Check if this process has the right to modify the specified
1304          * process. The right exists if the process has administrative
1305          * capabilities, superuser privileges or the same
1306          * userid as the target process.
1307          */
1308         rcu_read_lock();
1309         tcred = __task_cred(task);
1310         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1311             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1312             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1313                 rcu_read_unlock();
1314                 err = -EPERM;
1315                 goto out;
1316         }
1317         rcu_read_unlock();
1318
1319         err = security_task_movememory(task);
1320         if (err)
1321                 goto out;
1322
1323         if (nodes) {
1324                 err = do_pages_move(mm, task, nr_pages, pages, nodes, status,
1325                                     flags);
1326         } else {
1327                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1328         }
1329
1330 out:
1331         mmput(mm);
1332         return err;
1333 }
1334
1335 /*
1336  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1337  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1338  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1339  */
1340 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1341         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1342 {
1343         struct vm_area_struct *vma;
1344         int err = 0;
1345
1346         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1347                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1348                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1349                         if (err)
1350                                 break;
1351                 }
1352         }
1353         return err;
1354 }
1355 #endif