mm: __count_immobile_pages(): make sure the node is online
[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,
222                                                         enum migrate_mode mode)
223 {
224         struct buffer_head *bh = head;
225
226         /* Simple case, sync compaction */
227         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
228                 do {
229                         get_bh(bh);
230                         lock_buffer(bh);
231                         bh = bh->b_this_page;
232
233                 } while (bh != head);
234
235                 return true;
236         }
237
238         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
239         do {
240                 get_bh(bh);
241                 if (!trylock_buffer(bh)) {
242                         /*
243                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
244                          * async migration. Release the taken locks
245                          */
246                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
247                         put_bh(failed_bh);
248                         bh = head;
249                         while (bh != failed_bh) {
250                                 unlock_buffer(bh);
251                                 put_bh(bh);
252                                 bh = bh->b_this_page;
253                         }
254                         return false;
255                 }
256
257                 bh = bh->b_this_page;
258         } while (bh != head);
259         return true;
260 }
261 #else
262 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
263                                                         enum migrate_mode mode)
264 {
265         return true;
266 }
267 #endif /* CONFIG_BLOCK */
268
269 /*
270  * Replace the page in the mapping.
271  *
272  * The number of remaining references must be:
273  * 1 for anonymous pages without a mapping
274  * 2 for pages with a mapping
275  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
276  */
277 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
278                 struct page *newpage, struct page *page,
279                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode)
280 {
281         int expected_count;
282         void **pslot;
283
284         if (!mapping) {
285                 /* Anonymous page without mapping */
286                 if (page_count(page) != 1)
287                         return -EAGAIN;
288                 return 0;
289         }
290
291         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
292
293         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
294                                         page_index(page));
295
296         expected_count = 2 + page_has_private(page);
297         if (page_count(page) != expected_count ||
298                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
299                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
300                 return -EAGAIN;
301         }
302
303         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
304                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
305                 return -EAGAIN;
306         }
307
308         /*
309          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
310          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
311          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
312          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
313          * block waiting on other references to be dropped.
314          */
315         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
316                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
317                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
318                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
319                 return -EAGAIN;
320         }
321
322         /*
323          * Now we know that no one else is looking at the page.
324          */
325         get_page(newpage);      /* add cache reference */
326         if (PageSwapCache(page)) {
327                 SetPageSwapCache(newpage);
328                 set_page_private(newpage, page_private(page));
329         }
330
331         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
332
333         /*
334          * Drop cache reference from old page by unfreezing
335          * to one less reference.
336          * We know this isn't the last reference.
337          */
338         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
339
340         /*
341          * If moved to a different zone then also account
342          * the page for that zone. Other VM counters will be
343          * taken care of when we establish references to the
344          * new page and drop references to the old page.
345          *
346          * Note that anonymous pages are accounted for
347          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
348          * are mapped to swap space.
349          */
350         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
351         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
352         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
353                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
354                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
355         }
356         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
357
358         return 0;
359 }
360
361 /*
362  * The expected number of remaining references is the same as that
363  * of migrate_page_move_mapping().
364  */
365 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
366                                    struct page *newpage, struct page *page)
367 {
368         int expected_count;
369         void **pslot;
370
371         if (!mapping) {
372                 if (page_count(page) != 1)
373                         return -EAGAIN;
374                 return 0;
375         }
376
377         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
378
379         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
380                                         page_index(page));
381
382         expected_count = 2 + page_has_private(page);
383         if (page_count(page) != expected_count ||
384                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
385                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
386                 return -EAGAIN;
387         }
388
389         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
390                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
391                 return -EAGAIN;
392         }
393
394         get_page(newpage);
395
396         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
397
398         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
399
400         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
401         return 0;
402 }
403
404 /*
405  * Copy the page to its new location
406  */
407 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
408 {
409         if (PageHuge(page))
410                 copy_huge_page(newpage, page);
411         else
412                 copy_highpage(newpage, page);
413
414         if (PageError(page))
415                 SetPageError(newpage);
416         if (PageReferenced(page))
417                 SetPageReferenced(newpage);
418         if (PageUptodate(page))
419                 SetPageUptodate(newpage);
420         if (TestClearPageActive(page)) {
421                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
422                 SetPageActive(newpage);
423         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
424                 SetPageUnevictable(newpage);
425         if (PageChecked(page))
426                 SetPageChecked(newpage);
427         if (PageMappedToDisk(page))
428                 SetPageMappedToDisk(newpage);
429
430         if (PageDirty(page)) {
431                 clear_page_dirty_for_io(page);
432                 /*
433                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
434                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
435                  * but we can't use set_page_dirty because that function
436                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
437                  * Whereas only part of our page may be dirty.
438                  */
439                 __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
440         }
441
442         mlock_migrate_page(newpage, page);
443         ksm_migrate_page(newpage, page);
444
445         ClearPageSwapCache(page);
446         ClearPagePrivate(page);
447         set_page_private(page, 0);
448         page->mapping = NULL;
449
450         /*
451          * If any waiters have accumulated on the new page then
452          * wake them up.
453          */
454         if (PageWriteback(newpage))
455                 end_page_writeback(newpage);
456 }
457
458 /************************************************************
459  *                    Migration functions
460  ***********************************************************/
461
462 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
463 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
464                         struct page *newpage, struct page *page)
465 {
466         return -EIO;
467 }
468 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
469
470 /*
471  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
472  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
473  *
474  * Pages are locked upon entry and exit.
475  */
476 int migrate_page(struct address_space *mapping,
477                 struct page *newpage, struct page *page,
478                 enum migrate_mode mode)
479 {
480         int rc;
481
482         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
483
484         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode);
485
486         if (rc)
487                 return rc;
488
489         migrate_page_copy(newpage, page);
490         return 0;
491 }
492 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
493
494 #ifdef CONFIG_BLOCK
495 /*
496  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
497  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
498  * exist.
499  */
500 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
501                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
502 {
503         struct buffer_head *bh, *head;
504         int rc;
505
506         if (!page_has_buffers(page))
507                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
508
509         head = page_buffers(page);
510
511         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode);
512
513         if (rc)
514                 return rc;
515
516         /*
517          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
518          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
519          * need to be locked now
520          */
521         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
522                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
523
524         ClearPagePrivate(page);
525         set_page_private(newpage, page_private(page));
526         set_page_private(page, 0);
527         put_page(page);
528         get_page(newpage);
529
530         bh = head;
531         do {
532                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
533                 bh = bh->b_this_page;
534
535         } while (bh != head);
536
537         SetPagePrivate(newpage);
538
539         migrate_page_copy(newpage, page);
540
541         bh = head;
542         do {
543                 unlock_buffer(bh);
544                 put_bh(bh);
545                 bh = bh->b_this_page;
546
547         } while (bh != head);
548
549         return 0;
550 }
551 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
552 #endif
553
554 /*
555  * Writeback a page to clean the dirty state
556  */
557 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
558 {
559         struct writeback_control wbc = {
560                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
561                 .nr_to_write = 1,
562                 .range_start = 0,
563                 .range_end = LLONG_MAX,
564                 .for_reclaim = 1
565         };
566         int rc;
567
568         if (!mapping->a_ops->writepage)
569                 /* No write method for the address space */
570                 return -EINVAL;
571
572         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
573                 /* Someone else already triggered a write */
574                 return -EAGAIN;
575
576         /*
577          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
578          * the page on some queue. So the page must be clean for
579          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
580          * page state is no longer what we checked for earlier.
581          * At this point we know that the migration attempt cannot
582          * be successful.
583          */
584         remove_migration_ptes(page, page);
585
586         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
587
588         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
589                 /* unlocked. Relock */
590                 lock_page(page);
591
592         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
593 }
594
595 /*
596  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
597  */
598 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
599         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
600 {
601         if (PageDirty(page)) {
602                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
603                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
604                         return -EBUSY;
605                 return writeout(mapping, page);
606         }
607
608         /*
609          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
610          * We must have no buffers or drop them.
611          */
612         if (page_has_private(page) &&
613             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
614                 return -EAGAIN;
615
616         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
617 }
618
619 /*
620  * Move a page to a newly allocated page
621  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
622  *
623  * The new page will have replaced the old page if this function
624  * is successful.
625  *
626  * Return value:
627  *   < 0 - error code
628  *  == 0 - success
629  */
630 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
631                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
632 {
633         struct address_space *mapping;
634         int rc;
635
636         /*
637          * Block others from accessing the page when we get around to
638          * establishing additional references. We are the only one
639          * holding a reference to the new page at this point.
640          */
641         if (!trylock_page(newpage))
642                 BUG();
643
644         /* Prepare mapping for the new page.*/
645         newpage->index = page->index;
646         newpage->mapping = page->mapping;
647         if (PageSwapBacked(page))
648                 SetPageSwapBacked(newpage);
649
650         mapping = page_mapping(page);
651         if (!mapping)
652                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
653         else if (mapping->a_ops->migratepage)
654                 /*
655                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
656                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
657                  * space which also has its own migratepage callback. This
658                  * is the most common path for page migration.
659                  */
660                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
661                                                 newpage, page, mode);
662         else
663                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
664
665         if (rc) {
666                 newpage->mapping = NULL;
667         } else {
668                 if (remap_swapcache)
669                         remove_migration_ptes(page, newpage);
670         }
671
672         unlock_page(newpage);
673
674         return rc;
675 }
676
677 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
678                         int force, bool offlining, enum migrate_mode mode)
679 {
680         int rc = -EAGAIN;
681         int remap_swapcache = 1;
682         int charge = 0;
683         struct mem_cgroup *mem;
684         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
685
686         if (!trylock_page(page)) {
687                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
688                         goto out;
689
690                 /*
691                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
692                  * For example, during page readahead pages are added locked
693                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
694                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
695                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
696                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
697                  * second or third page, the process can end up locking
698                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
699                  * trying to be clever about what pages can be locked,
700                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
701                  * altogether.
702                  */
703                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
704                         goto out;
705
706                 lock_page(page);
707         }
708
709         /*
710          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
711          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
712          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
713          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
714          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
715          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
716          * serializes that).
717          */
718         if (PageKsm(page) && !offlining) {
719                 rc = -EBUSY;
720                 goto unlock;
721         }
722
723         /* charge against new page */
724         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem, GFP_KERNEL);
725         if (charge == -ENOMEM) {
726                 rc = -ENOMEM;
727                 goto unlock;
728         }
729         BUG_ON(charge);
730
731         if (PageWriteback(page)) {
732                 /*
733                  * Only in the case of a full syncronous migration is it
734                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
735                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
736                  * the overhead of stalling is too much
737                  */
738                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
739                         rc = -EBUSY;
740                         goto uncharge;
741                 }
742                 if (!force)
743                         goto uncharge;
744                 wait_on_page_writeback(page);
745         }
746         /*
747          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
748          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
749          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
750          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
751          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
752          * just care Anon page here.
753          */
754         if (PageAnon(page)) {
755                 /*
756                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
757                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
758                  */
759                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
760                 if (anon_vma) {
761                         /*
762                          * Anon page
763                          */
764                 } else if (PageSwapCache(page)) {
765                         /*
766                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
767                          * swapcache page is safe to use because we don't
768                          * know in advance if the VMA that this page belonged
769                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
770                          * data have been freed, then the anon_vma could
771                          * already be invalid.
772                          *
773                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
774                          * migrated but are not remapped when migration
775                          * completes
776                          */
777                         remap_swapcache = 0;
778                 } else {
779                         goto uncharge;
780                 }
781         }
782
783         /*
784          * Corner case handling:
785          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
786          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
787          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
788          * trigger a BUG.  So handle it here.
789          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
790          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
791          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
792          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
793          * free the metadata, so the page can be freed.
794          */
795         if (!page->mapping) {
796                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
797                 if (page_has_private(page)) {
798                         try_to_free_buffers(page);
799                         goto uncharge;
800                 }
801                 goto skip_unmap;
802         }
803
804         /* Establish migration ptes or remove ptes */
805         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
806
807 skip_unmap:
808         if (!page_mapped(page))
809                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
810
811         if (rc && remap_swapcache)
812                 remove_migration_ptes(page, page);
813
814         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
815         if (anon_vma)
816                 put_anon_vma(anon_vma);
817
818 uncharge:
819         if (!charge)
820                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage, rc == 0);
821 unlock:
822         unlock_page(page);
823 out:
824         return rc;
825 }
826
827 /*
828  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
829  * to the newly allocated page in newpage.
830  */
831 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
832                         struct page *page, int force, bool offlining,
833                         enum migrate_mode mode)
834 {
835         int rc = 0;
836         int *result = NULL;
837         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
838
839         if (!newpage)
840                 return -ENOMEM;
841
842         mem_cgroup_reset_owner(newpage);
843
844         if (page_count(page) == 1) {
845                 /* page was freed from under us. So we are done. */
846                 goto out;
847         }
848
849         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
850                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
851                         goto out;
852
853         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, offlining, mode);
854 out:
855         if (rc != -EAGAIN) {
856                 /*
857                  * A page that has been migrated has all references
858                  * removed and will be freed. A page that has not been
859                  * migrated will have kepts its references and be
860                  * restored.
861                  */
862                 list_del(&page->lru);
863                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
864                                 page_is_file_cache(page));
865                 putback_lru_page(page);
866         }
867         /*
868          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
869          * then this will free the page.
870          */
871         putback_lru_page(newpage);
872         if (result) {
873                 if (rc)
874                         *result = rc;
875                 else
876                         *result = page_to_nid(newpage);
877         }
878         return rc;
879 }
880
881 /*
882  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
883  *
884  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
885  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
886  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
887  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
888  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
889  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
890  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
891  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
892  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
893  * hugepage migration fails without data corruption.
894  *
895  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
896  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
897  * will wait in the page fault for migration to complete.
898  */
899 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
900                                 unsigned long private, struct page *hpage,
901                                 int force, bool offlining,
902                                 enum migrate_mode mode)
903 {
904         int rc = 0;
905         int *result = NULL;
906         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
907         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
908
909         if (!new_hpage)
910                 return -ENOMEM;
911
912         rc = -EAGAIN;
913
914         if (!trylock_page(hpage)) {
915                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
916                         goto out;
917                 lock_page(hpage);
918         }
919
920         if (PageAnon(hpage))
921                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
922
923         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
924
925         if (!page_mapped(hpage))
926                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
927
928         if (rc)
929                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
930
931         if (anon_vma)
932                 put_anon_vma(anon_vma);
933         unlock_page(hpage);
934
935 out:
936         if (rc != -EAGAIN) {
937                 list_del(&hpage->lru);
938                 put_page(hpage);
939         }
940
941         put_page(new_hpage);
942
943         if (result) {
944                 if (rc)
945                         *result = rc;
946                 else
947                         *result = page_to_nid(new_hpage);
948         }
949         return rc;
950 }
951
952 /*
953  * migrate_pages
954  *
955  * The function takes one list of pages to migrate and a function
956  * that determines from the page to be migrated and the private data
957  * the target of the move and allocates the page.
958  *
959  * The function returns after 10 attempts or if no pages
960  * are movable anymore because to has become empty
961  * or no retryable pages exist anymore.
962  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
963  * or free list only if ret != 0.
964  *
965  * Return: Number of pages not migrated or error code.
966  */
967 int migrate_pages(struct list_head *from,
968                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
969                 enum migrate_mode mode)
970 {
971         int retry = 1;
972         int nr_failed = 0;
973         int pass = 0;
974         struct page *page;
975         struct page *page2;
976         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
977         int rc;
978
979         if (!swapwrite)
980                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
981
982         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
983                 retry = 0;
984
985                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
986                         cond_resched();
987
988                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
989                                                 page, pass > 2, offlining,
990                                                 mode);
991
992                         switch(rc) {
993                         case -ENOMEM:
994                                 goto out;
995                         case -EAGAIN:
996                                 retry++;
997                                 break;
998                         case 0:
999                                 break;
1000                         default:
1001                                 /* Permanent failure */
1002                                 nr_failed++;
1003                                 break;
1004                         }
1005                 }
1006         }
1007         rc = 0;
1008 out:
1009         if (!swapwrite)
1010                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1011
1012         if (rc)
1013                 return rc;
1014
1015         return nr_failed + retry;
1016 }
1017
1018 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
1019                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
1020                 enum migrate_mode mode)
1021 {
1022         int retry = 1;
1023         int nr_failed = 0;
1024         int pass = 0;
1025         struct page *page;
1026         struct page *page2;
1027         int rc;
1028
1029         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1030                 retry = 0;
1031
1032                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1033                         cond_resched();
1034
1035                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1036                                         private, page, pass > 2, offlining,
1037                                         mode);
1038
1039                         switch(rc) {
1040                         case -ENOMEM:
1041                                 goto out;
1042                         case -EAGAIN:
1043                                 retry++;
1044                                 break;
1045                         case 0:
1046                                 break;
1047                         default:
1048                                 /* Permanent failure */
1049                                 nr_failed++;
1050                                 break;
1051                         }
1052                 }
1053         }
1054         rc = 0;
1055 out:
1056         if (rc)
1057                 return rc;
1058
1059         return nr_failed + retry;
1060 }
1061
1062 #ifdef CONFIG_NUMA
1063 /*
1064  * Move a list of individual pages
1065  */
1066 struct page_to_node {
1067         unsigned long addr;
1068         struct page *page;
1069         int node;
1070         int status;
1071 };
1072
1073 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1074                 int **result)
1075 {
1076         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1077
1078         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1079                 pm++;
1080
1081         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1082                 return NULL;
1083
1084         *result = &pm->status;
1085
1086         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1087                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1092  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1093  * and the node number must contain a valid target node.
1094  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1095  */
1096 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1097                                       struct page_to_node *pm,
1098                                       int migrate_all)
1099 {
1100         int err;
1101         struct page_to_node *pp;
1102         LIST_HEAD(pagelist);
1103
1104         down_read(&mm->mmap_sem);
1105
1106         /*
1107          * Build a list of pages to migrate
1108          */
1109         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1110                 struct vm_area_struct *vma;
1111                 struct page *page;
1112
1113                 err = -EFAULT;
1114                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1115                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1116                         goto set_status;
1117
1118                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1119
1120                 err = PTR_ERR(page);
1121                 if (IS_ERR(page))
1122                         goto set_status;
1123
1124                 err = -ENOENT;
1125                 if (!page)
1126                         goto set_status;
1127
1128                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1129                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1130                         goto put_and_set;
1131
1132                 pp->page = page;
1133                 err = page_to_nid(page);
1134
1135                 if (err == pp->node)
1136                         /*
1137                          * Node already in the right place
1138                          */
1139                         goto put_and_set;
1140
1141                 err = -EACCES;
1142                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1143                                 !migrate_all)
1144                         goto put_and_set;
1145
1146                 err = isolate_lru_page(page);
1147                 if (!err) {
1148                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1149                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1150                                             page_is_file_cache(page));
1151                 }
1152 put_and_set:
1153                 /*
1154                  * Either remove the duplicate refcount from
1155                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1156                  * not isolated.
1157                  */
1158                 put_page(page);
1159 set_status:
1160                 pp->status = err;
1161         }
1162
1163         err = 0;
1164         if (!list_empty(&pagelist)) {
1165                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1166                                 (unsigned long)pm, 0, MIGRATE_SYNC);
1167                 if (err)
1168                         putback_lru_pages(&pagelist);
1169         }
1170
1171         up_read(&mm->mmap_sem);
1172         return err;
1173 }
1174
1175 /*
1176  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1177  * the corresponding array of status.
1178  */
1179 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, struct task_struct *task,
1180                          unsigned long nr_pages,
1181                          const void __user * __user *pages,
1182                          const int __user *nodes,
1183                          int __user *status, int flags)
1184 {
1185         struct page_to_node *pm;
1186         nodemask_t task_nodes;
1187         unsigned long chunk_nr_pages;
1188         unsigned long chunk_start;
1189         int err;
1190
1191         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1192
1193         err = -ENOMEM;
1194         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1195         if (!pm)
1196                 goto out;
1197
1198         migrate_prep();
1199
1200         /*
1201          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1202          * but keep the last one as a marker
1203          */
1204         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1205
1206         for (chunk_start = 0;
1207              chunk_start < nr_pages;
1208              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1209                 int j;
1210
1211                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1212                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1213
1214                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1215                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1216                         const void __user *p;
1217                         int node;
1218
1219                         err = -EFAULT;
1220                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1221                                 goto out_pm;
1222                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1223
1224                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1225                                 goto out_pm;
1226
1227                         err = -ENODEV;
1228                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1229                                 goto out_pm;
1230
1231                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1232                                 goto out_pm;
1233
1234                         err = -EACCES;
1235                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1236                                 goto out_pm;
1237
1238                         pm[j].node = node;
1239                 }
1240
1241                 /* End marker for this chunk */
1242                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1243
1244                 /* Migrate this chunk */
1245                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1246                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1247                 if (err < 0)
1248                         goto out_pm;
1249
1250                 /* Return status information */
1251                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1252                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1253                                 err = -EFAULT;
1254                                 goto out_pm;
1255                         }
1256         }
1257         err = 0;
1258
1259 out_pm:
1260         free_page((unsigned long)pm);
1261 out:
1262         return err;
1263 }
1264
1265 /*
1266  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1267  */
1268 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1269                                 const void __user **pages, int *status)
1270 {
1271         unsigned long i;
1272
1273         down_read(&mm->mmap_sem);
1274
1275         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1276                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1277                 struct vm_area_struct *vma;
1278                 struct page *page;
1279                 int err = -EFAULT;
1280
1281                 vma = find_vma(mm, addr);
1282                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1283                         goto set_status;
1284
1285                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1286
1287                 err = PTR_ERR(page);
1288                 if (IS_ERR(page))
1289                         goto set_status;
1290
1291                 err = -ENOENT;
1292                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1293                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1294                         goto set_status;
1295
1296                 err = page_to_nid(page);
1297 set_status:
1298                 *status = err;
1299
1300                 pages++;
1301                 status++;
1302         }
1303
1304         up_read(&mm->mmap_sem);
1305 }
1306
1307 /*
1308  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1309  * a user array of status.
1310  */
1311 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1312                          const void __user * __user *pages,
1313                          int __user *status)
1314 {
1315 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1316         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1317         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1318
1319         while (nr_pages) {
1320                 unsigned long chunk_nr;
1321
1322                 chunk_nr = nr_pages;
1323                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1324                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1325
1326                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1327                         break;
1328
1329                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1330
1331                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1332                         break;
1333
1334                 pages += chunk_nr;
1335                 status += chunk_nr;
1336                 nr_pages -= chunk_nr;
1337         }
1338         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1343  * process.
1344  */
1345 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1346                 const void __user * __user *, pages,
1347                 const int __user *, nodes,
1348                 int __user *, status, int, flags)
1349 {
1350         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1351         struct task_struct *task;
1352         struct mm_struct *mm;
1353         int err;
1354
1355         /* Check flags */
1356         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1357                 return -EINVAL;
1358
1359         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1360                 return -EPERM;
1361
1362         /* Find the mm_struct */
1363         rcu_read_lock();
1364         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1365         if (!task) {
1366                 rcu_read_unlock();
1367                 return -ESRCH;
1368         }
1369         mm = get_task_mm(task);
1370         rcu_read_unlock();
1371
1372         if (!mm)
1373                 return -EINVAL;
1374
1375         /*
1376          * Check if this process has the right to modify the specified
1377          * process. The right exists if the process has administrative
1378          * capabilities, superuser privileges or the same
1379          * userid as the target process.
1380          */
1381         rcu_read_lock();
1382         tcred = __task_cred(task);
1383         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1384             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1385             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1386                 rcu_read_unlock();
1387                 err = -EPERM;
1388                 goto out;
1389         }
1390         rcu_read_unlock();
1391
1392         err = security_task_movememory(task);
1393         if (err)
1394                 goto out;
1395
1396         if (nodes) {
1397                 err = do_pages_move(mm, task, nr_pages, pages, nodes, status,
1398                                     flags);
1399         } else {
1400                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1401         }
1402
1403 out:
1404         mmput(mm);
1405         return err;
1406 }
1407
1408 /*
1409  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1410  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1411  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1412  */
1413 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1414         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1415 {
1416         struct vm_area_struct *vma;
1417         int err = 0;
1418
1419         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1420                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1421                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1422                         if (err)
1423                                 break;
1424                 }
1425         }
1426         return err;
1427 }
1428 #endif