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