vfs: new helper - vfs_ustat()
[linux-3.10.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 #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                 /*
124                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
125                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
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 (!PageSwapCache(page) && 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                  * Whereas 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, bool sync)
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 {
590                 /*
591                  * Do not writeback pages if !sync and migratepage is
592                  * not pointing to migrate_page() which is nonblocking
593                  * (swapcache/tmpfs uses migratepage = migrate_page).
594                  */
595                 if (PageDirty(page) && !sync &&
596                     mapping->a_ops->migratepage != migrate_page)
597                         rc = -EBUSY;
598                 else if (mapping->a_ops->migratepage)
599                         /*
600                          * Most pages have a mapping and most filesystems
601                          * should provide a migration function. Anonymous
602                          * pages are part of swap space which also has its
603                          * own migration function. This is the most common
604                          * path for page migration.
605                          */
606                         rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
607                                                         newpage, page);
608                 else
609                         rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page);
610         }
611
612         if (rc) {
613                 newpage->mapping = NULL;
614         } else {
615                 if (remap_swapcache)
616                         remove_migration_ptes(page, newpage);
617         }
618
619         unlock_page(newpage);
620
621         return rc;
622 }
623
624 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
625                                 int force, bool offlining, bool sync)
626 {
627         int rc = -EAGAIN;
628         int remap_swapcache = 1;
629         int charge = 0;
630         struct mem_cgroup *mem;
631         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
632
633         if (!trylock_page(page)) {
634                 if (!force || !sync)
635                         goto out;
636
637                 /*
638                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
639                  * For example, during page readahead pages are added locked
640                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
641                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
642                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
643                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
644                  * second or third page, the process can end up locking
645                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
646                  * trying to be clever about what pages can be locked,
647                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
648                  * altogether.
649                  */
650                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
651                         goto out;
652
653                 lock_page(page);
654         }
655
656         /*
657          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
658          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
659          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
660          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
661          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
662          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
663          * serializes that).
664          */
665         if (PageKsm(page) && !offlining) {
666                 rc = -EBUSY;
667                 goto unlock;
668         }
669
670         /* charge against new page */
671         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem, GFP_KERNEL);
672         if (charge == -ENOMEM) {
673                 rc = -ENOMEM;
674                 goto unlock;
675         }
676         BUG_ON(charge);
677
678         if (PageWriteback(page)) {
679                 /*
680                  * For !sync, there is no point retrying as the retry loop
681                  * is expected to be too short for PageWriteback to be cleared
682                  */
683                 if (!sync) {
684                         rc = -EBUSY;
685                         goto uncharge;
686                 }
687                 if (!force)
688                         goto uncharge;
689                 wait_on_page_writeback(page);
690         }
691         /*
692          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
693          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
694          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
695          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
696          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
697          * just care Anon page here.
698          */
699         if (PageAnon(page)) {
700                 /*
701                  * Only page_lock_anon_vma() understands the subtleties of
702                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
703                  */
704                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
705                 if (anon_vma) {
706                         /*
707                          * Anon page
708                          */
709                 } else if (PageSwapCache(page)) {
710                         /*
711                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
712                          * swapcache page is safe to use because we don't
713                          * know in advance if the VMA that this page belonged
714                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
715                          * data have been freed, then the anon_vma could
716                          * already be invalid.
717                          *
718                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
719                          * migrated but are not remapped when migration
720                          * completes
721                          */
722                         remap_swapcache = 0;
723                 } else {
724                         goto uncharge;
725                 }
726         }
727
728         /*
729          * Corner case handling:
730          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
731          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
732          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
733          * trigger a BUG.  So handle it here.
734          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
735          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
736          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
737          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
738          * free the metadata, so the page can be freed.
739          */
740         if (!page->mapping) {
741                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
742                 if (page_has_private(page)) {
743                         try_to_free_buffers(page);
744                         goto uncharge;
745                 }
746                 goto skip_unmap;
747         }
748
749         /* Establish migration ptes or remove ptes */
750         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
751
752 skip_unmap:
753         if (!page_mapped(page))
754                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, sync);
755
756         if (rc && remap_swapcache)
757                 remove_migration_ptes(page, page);
758
759         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
760         if (anon_vma)
761                 put_anon_vma(anon_vma);
762
763 uncharge:
764         if (!charge)
765                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage, rc == 0);
766 unlock:
767         unlock_page(page);
768 out:
769         return rc;
770 }
771
772 /*
773  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
774  * to the newly allocated page in newpage.
775  */
776 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
777                         struct page *page, int force, bool offlining, bool sync)
778 {
779         int rc = 0;
780         int *result = NULL;
781         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
782
783         if (!newpage)
784                 return -ENOMEM;
785
786         if (page_count(page) == 1) {
787                 /* page was freed from under us. So we are done. */
788                 goto out;
789         }
790
791         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
792                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
793                         goto out;
794
795         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, offlining, sync);
796 out:
797         if (rc != -EAGAIN) {
798                 /*
799                  * A page that has been migrated has all references
800                  * removed and will be freed. A page that has not been
801                  * migrated will have kepts its references and be
802                  * restored.
803                  */
804                 list_del(&page->lru);
805                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
806                                 page_is_file_cache(page));
807                 putback_lru_page(page);
808         }
809         /*
810          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
811          * then this will free the page.
812          */
813         putback_lru_page(newpage);
814         if (result) {
815                 if (rc)
816                         *result = rc;
817                 else
818                         *result = page_to_nid(newpage);
819         }
820         return rc;
821 }
822
823 /*
824  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
825  *
826  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
827  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
828  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
829  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
830  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
831  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
832  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
833  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
834  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
835  * hugepage migration fails without data corruption.
836  *
837  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
838  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
839  * will wait in the page fault for migration to complete.
840  */
841 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
842                                 unsigned long private, struct page *hpage,
843                                 int force, bool offlining, bool sync)
844 {
845         int rc = 0;
846         int *result = NULL;
847         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
848         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
849
850         if (!new_hpage)
851                 return -ENOMEM;
852
853         rc = -EAGAIN;
854
855         if (!trylock_page(hpage)) {
856                 if (!force || !sync)
857                         goto out;
858                 lock_page(hpage);
859         }
860
861         if (PageAnon(hpage))
862                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
863
864         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
865
866         if (!page_mapped(hpage))
867                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, sync);
868
869         if (rc)
870                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
871
872         if (anon_vma)
873                 put_anon_vma(anon_vma);
874         unlock_page(hpage);
875
876 out:
877         if (rc != -EAGAIN) {
878                 list_del(&hpage->lru);
879                 put_page(hpage);
880         }
881
882         put_page(new_hpage);
883
884         if (result) {
885                 if (rc)
886                         *result = rc;
887                 else
888                         *result = page_to_nid(new_hpage);
889         }
890         return rc;
891 }
892
893 /*
894  * migrate_pages
895  *
896  * The function takes one list of pages to migrate and a function
897  * that determines from the page to be migrated and the private data
898  * the target of the move and allocates the page.
899  *
900  * The function returns after 10 attempts or if no pages
901  * are movable anymore because to has become empty
902  * or no retryable pages exist anymore.
903  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
904  * or free list only if ret != 0.
905  *
906  * Return: Number of pages not migrated or error code.
907  */
908 int migrate_pages(struct list_head *from,
909                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
910                 bool sync)
911 {
912         int retry = 1;
913         int nr_failed = 0;
914         int pass = 0;
915         struct page *page;
916         struct page *page2;
917         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
918         int rc;
919
920         if (!swapwrite)
921                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
922
923         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
924                 retry = 0;
925
926                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
927                         cond_resched();
928
929                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
930                                                 page, pass > 2, offlining,
931                                                 sync);
932
933                         switch(rc) {
934                         case -ENOMEM:
935                                 goto out;
936                         case -EAGAIN:
937                                 retry++;
938                                 break;
939                         case 0:
940                                 break;
941                         default:
942                                 /* Permanent failure */
943                                 nr_failed++;
944                                 break;
945                         }
946                 }
947         }
948         rc = 0;
949 out:
950         if (!swapwrite)
951                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
952
953         if (rc)
954                 return rc;
955
956         return nr_failed + retry;
957 }
958
959 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
960                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
961                 bool sync)
962 {
963         int retry = 1;
964         int nr_failed = 0;
965         int pass = 0;
966         struct page *page;
967         struct page *page2;
968         int rc;
969
970         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
971                 retry = 0;
972
973                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
974                         cond_resched();
975
976                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
977                                         private, page, pass > 2, offlining,
978                                         sync);
979
980                         switch(rc) {
981                         case -ENOMEM:
982                                 goto out;
983                         case -EAGAIN:
984                                 retry++;
985                                 break;
986                         case 0:
987                                 break;
988                         default:
989                                 /* Permanent failure */
990                                 nr_failed++;
991                                 break;
992                         }
993                 }
994         }
995         rc = 0;
996 out:
997         if (rc)
998                 return rc;
999
1000         return nr_failed + retry;
1001 }
1002
1003 #ifdef CONFIG_NUMA
1004 /*
1005  * Move a list of individual pages
1006  */
1007 struct page_to_node {
1008         unsigned long addr;
1009         struct page *page;
1010         int node;
1011         int status;
1012 };
1013
1014 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1015                 int **result)
1016 {
1017         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1018
1019         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1020                 pm++;
1021
1022         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1023                 return NULL;
1024
1025         *result = &pm->status;
1026
1027         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1028                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1029 }
1030
1031 /*
1032  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1033  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1034  * and the node number must contain a valid target node.
1035  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1036  */
1037 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1038                                       struct page_to_node *pm,
1039                                       int migrate_all)
1040 {
1041         int err;
1042         struct page_to_node *pp;
1043         LIST_HEAD(pagelist);
1044
1045         down_read(&mm->mmap_sem);
1046
1047         /*
1048          * Build a list of pages to migrate
1049          */
1050         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1051                 struct vm_area_struct *vma;
1052                 struct page *page;
1053
1054                 err = -EFAULT;
1055                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1056                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1057                         goto set_status;
1058
1059                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1060
1061                 err = PTR_ERR(page);
1062                 if (IS_ERR(page))
1063                         goto set_status;
1064
1065                 err = -ENOENT;
1066                 if (!page)
1067                         goto set_status;
1068
1069                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1070                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1071                         goto put_and_set;
1072
1073                 pp->page = page;
1074                 err = page_to_nid(page);
1075
1076                 if (err == pp->node)
1077                         /*
1078                          * Node already in the right place
1079                          */
1080                         goto put_and_set;
1081
1082                 err = -EACCES;
1083                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1084                                 !migrate_all)
1085                         goto put_and_set;
1086
1087                 err = isolate_lru_page(page);
1088                 if (!err) {
1089                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1090                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1091                                             page_is_file_cache(page));
1092                 }
1093 put_and_set:
1094                 /*
1095                  * Either remove the duplicate refcount from
1096                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1097                  * not isolated.
1098                  */
1099                 put_page(page);
1100 set_status:
1101                 pp->status = err;
1102         }
1103
1104         err = 0;
1105         if (!list_empty(&pagelist)) {
1106                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1107                                 (unsigned long)pm, 0, true);
1108                 if (err)
1109                         putback_lru_pages(&pagelist);
1110         }
1111
1112         up_read(&mm->mmap_sem);
1113         return err;
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1118  * the corresponding array of status.
1119  */
1120 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, struct task_struct *task,
1121                          unsigned long nr_pages,
1122                          const void __user * __user *pages,
1123                          const int __user *nodes,
1124                          int __user *status, int flags)
1125 {
1126         struct page_to_node *pm;
1127         nodemask_t task_nodes;
1128         unsigned long chunk_nr_pages;
1129         unsigned long chunk_start;
1130         int err;
1131
1132         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1133
1134         err = -ENOMEM;
1135         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1136         if (!pm)
1137                 goto out;
1138
1139         migrate_prep();
1140
1141         /*
1142          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1143          * but keep the last one as a marker
1144          */
1145         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1146
1147         for (chunk_start = 0;
1148              chunk_start < nr_pages;
1149              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1150                 int j;
1151
1152                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1153                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1154
1155                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1156                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1157                         const void __user *p;
1158                         int node;
1159
1160                         err = -EFAULT;
1161                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1162                                 goto out_pm;
1163                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1164
1165                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1166                                 goto out_pm;
1167
1168                         err = -ENODEV;
1169                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1170                                 goto out_pm;
1171
1172                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1173                                 goto out_pm;
1174
1175                         err = -EACCES;
1176                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1177                                 goto out_pm;
1178
1179                         pm[j].node = node;
1180                 }
1181
1182                 /* End marker for this chunk */
1183                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1184
1185                 /* Migrate this chunk */
1186                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1187                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1188                 if (err < 0)
1189                         goto out_pm;
1190
1191                 /* Return status information */
1192                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1193                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1194                                 err = -EFAULT;
1195                                 goto out_pm;
1196                         }
1197         }
1198         err = 0;
1199
1200 out_pm:
1201         free_page((unsigned long)pm);
1202 out:
1203         return err;
1204 }
1205
1206 /*
1207  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1208  */
1209 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1210                                 const void __user **pages, int *status)
1211 {
1212         unsigned long i;
1213
1214         down_read(&mm->mmap_sem);
1215
1216         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1217                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1218                 struct vm_area_struct *vma;
1219                 struct page *page;
1220                 int err = -EFAULT;
1221
1222                 vma = find_vma(mm, addr);
1223                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1224                         goto set_status;
1225
1226                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1227
1228                 err = PTR_ERR(page);
1229                 if (IS_ERR(page))
1230                         goto set_status;
1231
1232                 err = -ENOENT;
1233                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1234                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1235                         goto set_status;
1236
1237                 err = page_to_nid(page);
1238 set_status:
1239                 *status = err;
1240
1241                 pages++;
1242                 status++;
1243         }
1244
1245         up_read(&mm->mmap_sem);
1246 }
1247
1248 /*
1249  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1250  * a user array of status.
1251  */
1252 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1253                          const void __user * __user *pages,
1254                          int __user *status)
1255 {
1256 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1257         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1258         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1259
1260         while (nr_pages) {
1261                 unsigned long chunk_nr;
1262
1263                 chunk_nr = nr_pages;
1264                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1265                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1266
1267                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1268                         break;
1269
1270                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1271
1272                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1273                         break;
1274
1275                 pages += chunk_nr;
1276                 status += chunk_nr;
1277                 nr_pages -= chunk_nr;
1278         }
1279         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1280 }
1281
1282 /*
1283  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1284  * process.
1285  */
1286 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1287                 const void __user * __user *, pages,
1288                 const int __user *, nodes,
1289                 int __user *, status, int, flags)
1290 {
1291         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1292         struct task_struct *task;
1293         struct mm_struct *mm;
1294         int err;
1295
1296         /* Check flags */
1297         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1298                 return -EINVAL;
1299
1300         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1301                 return -EPERM;
1302
1303         /* Find the mm_struct */
1304         rcu_read_lock();
1305         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1306         if (!task) {
1307                 rcu_read_unlock();
1308                 return -ESRCH;
1309         }
1310         mm = get_task_mm(task);
1311         rcu_read_unlock();
1312
1313         if (!mm)
1314                 return -EINVAL;
1315
1316         /*
1317          * Check if this process has the right to modify the specified
1318          * process. The right exists if the process has administrative
1319          * capabilities, superuser privileges or the same
1320          * userid as the target process.
1321          */
1322         rcu_read_lock();
1323         tcred = __task_cred(task);
1324         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1325             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1326             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1327                 rcu_read_unlock();
1328                 err = -EPERM;
1329                 goto out;
1330         }
1331         rcu_read_unlock();
1332
1333         err = security_task_movememory(task);
1334         if (err)
1335                 goto out;
1336
1337         if (nodes) {
1338                 err = do_pages_move(mm, task, nr_pages, pages, nodes, status,
1339                                     flags);
1340         } else {
1341                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1342         }
1343
1344 out:
1345         mmput(mm);
1346         return err;
1347 }
1348
1349 /*
1350  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1351  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1352  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1353  */
1354 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1355         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1356 {
1357         struct vm_area_struct *vma;
1358         int err = 0;
1359
1360         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1361                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1362                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1363                         if (err)
1364                                 break;
1365                 }
1366         }
1367         return err;
1368 }
1369 #endif