mm: get_user_pages: migrate out CMA pages when FOLL_DURABLE flag is set
[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/hugetlb_cgroup.h>
37 #include <linux/gfp.h>
38 #include <linux/balloon_compaction.h>
39
40 #include <asm/tlbflush.h>
41
42 #define CREATE_TRACE_POINTS
43 #include <trace/events/migrate.h>
44
45 #include "internal.h"
46
47 /*
48  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
49  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
50  * undesirable, use migrate_prep_local()
51  */
52 int migrate_prep(void)
53 {
54         /*
55          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
56          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
57          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
58          * pages that may be busy.
59          */
60         lru_add_drain_all();
61
62         return 0;
63 }
64
65 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
66 int migrate_prep_local(void)
67 {
68         lru_add_drain();
69
70         return 0;
71 }
72
73 /*
74  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
75  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
76  */
77 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
78 {
79         struct page *page;
80         struct page *page2;
81
82         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
83                 list_del(&page->lru);
84                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
85                                 page_is_file_cache(page));
86                         putback_lru_page(page);
87         }
88 }
89
90 /*
91  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
92  * from where they were once taken off for compaction/migration.
93  *
94  * This function shall be used instead of putback_lru_pages(),
95  * whenever the isolated pageset has been built by isolate_migratepages_range()
96  */
97 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
98 {
99         struct page *page;
100         struct page *page2;
101
102         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
103                 list_del(&page->lru);
104                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
105                                 page_is_file_cache(page));
106                 if (unlikely(isolated_balloon_page(page)))
107                         balloon_page_putback(page);
108                 else
109                         putback_lru_page(page);
110         }
111 }
112
113 /*
114  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
115  */
116 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
117                                  unsigned long addr, void *old)
118 {
119         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
120         swp_entry_t entry;
121         pmd_t *pmd;
122         pte_t *ptep, pte;
123         spinlock_t *ptl;
124
125         if (unlikely(PageHuge(new))) {
126                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
127                 if (!ptep)
128                         goto out;
129                 ptl = &mm->page_table_lock;
130         } else {
131                 pmd = mm_find_pmd(mm, addr);
132                 if (!pmd)
133                         goto out;
134                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
135                         goto out;
136
137                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
138
139                 /*
140                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
141                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
142                  */
143
144                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
145         }
146
147         spin_lock(ptl);
148         pte = *ptep;
149         if (!is_swap_pte(pte))
150                 goto unlock;
151
152         entry = pte_to_swp_entry(pte);
153
154         if (!is_migration_entry(entry) ||
155             migration_entry_to_page(entry) != old)
156                 goto unlock;
157
158         get_page(new);
159         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
160         if (is_write_migration_entry(entry))
161                 pte = pte_mkwrite(pte);
162 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
163         if (PageHuge(new)) {
164                 pte = pte_mkhuge(pte);
165                 pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, new, 0);
166         }
167 #endif
168         flush_dcache_page(new);
169         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
170
171         if (PageHuge(new)) {
172                 if (PageAnon(new))
173                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
174                 else
175                         page_dup_rmap(new);
176         } else if (PageAnon(new))
177                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
178         else
179                 page_add_file_rmap(new);
180
181         /* No need to invalidate - it was non-present before */
182         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
183 unlock:
184         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
185 out:
186         return SWAP_AGAIN;
187 }
188
189 /*
190  * Get rid of all migration entries and replace them by
191  * references to the indicated page.
192  */
193 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
194 {
195         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
196 }
197
198 /*
199  * Something used the pte of a page under migration. We need to
200  * get to the page and wait until migration is finished.
201  * When we return from this function the fault will be retried.
202  */
203 static void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
204                                 spinlock_t *ptl)
205 {
206         pte_t pte;
207         swp_entry_t entry;
208         struct page *page;
209
210         spin_lock(ptl);
211         pte = *ptep;
212         if (!is_swap_pte(pte))
213                 goto out;
214
215         entry = pte_to_swp_entry(pte);
216         if (!is_migration_entry(entry))
217                 goto out;
218
219         page = migration_entry_to_page(entry);
220
221         /*
222          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
223          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
224          * against a page without get_page().
225          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
226          * will occur again.
227          */
228         if (!get_page_unless_zero(page))
229                 goto out;
230         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
231         wait_on_page_locked(page);
232         put_page(page);
233         return;
234 out:
235         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
236 }
237
238 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
239                                 unsigned long address)
240 {
241         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
242         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
243         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
244 }
245
246 void migration_entry_wait_huge(struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
247 {
248         spinlock_t *ptl = &(mm)->page_table_lock;
249         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
250 }
251
252 #ifdef CONFIG_BLOCK
253 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
254 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
255                                                         enum migrate_mode mode)
256 {
257         struct buffer_head *bh = head;
258
259         /* Simple case, sync compaction */
260         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
261                 do {
262                         get_bh(bh);
263                         lock_buffer(bh);
264                         bh = bh->b_this_page;
265
266                 } while (bh != head);
267
268                 return true;
269         }
270
271         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
272         do {
273                 get_bh(bh);
274                 if (!trylock_buffer(bh)) {
275                         /*
276                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
277                          * async migration. Release the taken locks
278                          */
279                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
280                         put_bh(failed_bh);
281                         bh = head;
282                         while (bh != failed_bh) {
283                                 unlock_buffer(bh);
284                                 put_bh(bh);
285                                 bh = bh->b_this_page;
286                         }
287                         return false;
288                 }
289
290                 bh = bh->b_this_page;
291         } while (bh != head);
292         return true;
293 }
294 #else
295 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
296                                                         enum migrate_mode mode)
297 {
298         return true;
299 }
300 #endif /* CONFIG_BLOCK */
301
302 /*
303  * Replace the page in the mapping.
304  *
305  * The number of remaining references must be:
306  * 1 for anonymous pages without a mapping
307  * 2 for pages with a mapping
308  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
309  */
310 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
311                 struct page *newpage, struct page *page,
312                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode)
313 {
314         int expected_count = 0;
315         void **pslot;
316
317         if (!mapping) {
318                 /* Anonymous page without mapping */
319                 if (page_count(page) != 1)
320                         return -EAGAIN;
321                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
322         }
323
324         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
325
326         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
327                                         page_index(page));
328
329         expected_count = 2 + page_has_private(page);
330         if (page_count(page) != expected_count ||
331                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
332                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
333                 return -EAGAIN;
334         }
335
336         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
337                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
338                 return -EAGAIN;
339         }
340
341         /*
342          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
343          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
344          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
345          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
346          * block waiting on other references to be dropped.
347          */
348         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
349                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
350                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
351                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
352                 return -EAGAIN;
353         }
354
355         /*
356          * Now we know that no one else is looking at the page.
357          */
358         get_page(newpage);      /* add cache reference */
359         if (PageSwapCache(page)) {
360                 SetPageSwapCache(newpage);
361                 set_page_private(newpage, page_private(page));
362         }
363
364         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
365
366         /*
367          * Drop cache reference from old page by unfreezing
368          * to one less reference.
369          * We know this isn't the last reference.
370          */
371         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
372
373         /*
374          * If moved to a different zone then also account
375          * the page for that zone. Other VM counters will be
376          * taken care of when we establish references to the
377          * new page and drop references to the old page.
378          *
379          * Note that anonymous pages are accounted for
380          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
381          * are mapped to swap space.
382          */
383         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
384         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
385         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
386                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
387                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
388         }
389         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
390
391         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
392 }
393
394 /*
395  * The expected number of remaining references is the same as that
396  * of migrate_page_move_mapping().
397  */
398 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
399                                    struct page *newpage, struct page *page)
400 {
401         int expected_count;
402         void **pslot;
403
404         if (!mapping) {
405                 if (page_count(page) != 1)
406                         return -EAGAIN;
407                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
408         }
409
410         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
411
412         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
413                                         page_index(page));
414
415         expected_count = 2 + page_has_private(page);
416         if (page_count(page) != expected_count ||
417                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
418                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
419                 return -EAGAIN;
420         }
421
422         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
423                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
424                 return -EAGAIN;
425         }
426
427         get_page(newpage);
428
429         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
430
431         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
432
433         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
434         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
435 }
436
437 /*
438  * Copy the page to its new location
439  */
440 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
441 {
442         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
443                 copy_huge_page(newpage, page);
444         else
445                 copy_highpage(newpage, page);
446
447         if (PageError(page))
448                 SetPageError(newpage);
449         if (PageReferenced(page))
450                 SetPageReferenced(newpage);
451         if (PageUptodate(page))
452                 SetPageUptodate(newpage);
453         if (TestClearPageActive(page)) {
454                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
455                 SetPageActive(newpage);
456         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
457                 SetPageUnevictable(newpage);
458         if (PageChecked(page))
459                 SetPageChecked(newpage);
460         if (PageMappedToDisk(page))
461                 SetPageMappedToDisk(newpage);
462
463         if (PageDirty(page)) {
464                 clear_page_dirty_for_io(page);
465                 /*
466                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
467                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
468                  * but we can't use set_page_dirty because that function
469                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
470                  * Whereas only part of our page may be dirty.
471                  */
472                 if (PageSwapBacked(page))
473                         SetPageDirty(newpage);
474                 else
475                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
476         }
477
478         mlock_migrate_page(newpage, page);
479         ksm_migrate_page(newpage, page);
480         /*
481          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
482          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
483          */
484         ClearPageSwapCache(page);
485         ClearPagePrivate(page);
486         set_page_private(page, 0);
487
488         /*
489          * If any waiters have accumulated on the new page then
490          * wake them up.
491          */
492         if (PageWriteback(newpage))
493                 end_page_writeback(newpage);
494 }
495
496 /************************************************************
497  *                    Migration functions
498  ***********************************************************/
499
500 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
501 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
502                         struct page *newpage, struct page *page)
503 {
504         return -EIO;
505 }
506 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
507
508 /*
509  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
510  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
511  *
512  * Pages are locked upon entry and exit.
513  */
514 int migrate_page(struct address_space *mapping,
515                 struct page *newpage, struct page *page,
516                 enum migrate_mode mode)
517 {
518         int rc;
519
520         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
521
522         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode);
523
524         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
525                 return rc;
526
527         migrate_page_copy(newpage, page);
528         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
529 }
530 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
531
532 #ifdef CONFIG_BLOCK
533 /*
534  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
535  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
536  * exist.
537  */
538 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
539                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
540 {
541         struct buffer_head *bh, *head;
542         int rc;
543
544         if (!page_has_buffers(page))
545                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
546
547         head = page_buffers(page);
548
549         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode);
550
551         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
552                 return rc;
553
554         /*
555          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
556          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
557          * need to be locked now
558          */
559         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
560                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
561
562         ClearPagePrivate(page);
563         set_page_private(newpage, page_private(page));
564         set_page_private(page, 0);
565         put_page(page);
566         get_page(newpage);
567
568         bh = head;
569         do {
570                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
571                 bh = bh->b_this_page;
572
573         } while (bh != head);
574
575         SetPagePrivate(newpage);
576
577         migrate_page_copy(newpage, page);
578
579         bh = head;
580         do {
581                 unlock_buffer(bh);
582                 put_bh(bh);
583                 bh = bh->b_this_page;
584
585         } while (bh != head);
586
587         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
588 }
589 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
590 #endif
591
592 /*
593  * Writeback a page to clean the dirty state
594  */
595 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
596 {
597         struct writeback_control wbc = {
598                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
599                 .nr_to_write = 1,
600                 .range_start = 0,
601                 .range_end = LLONG_MAX,
602                 .for_reclaim = 1
603         };
604         int rc;
605
606         if (!mapping->a_ops->writepage)
607                 /* No write method for the address space */
608                 return -EINVAL;
609
610         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
611                 /* Someone else already triggered a write */
612                 return -EAGAIN;
613
614         /*
615          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
616          * the page on some queue. So the page must be clean for
617          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
618          * page state is no longer what we checked for earlier.
619          * At this point we know that the migration attempt cannot
620          * be successful.
621          */
622         remove_migration_ptes(page, page);
623
624         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
625
626         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
627                 /* unlocked. Relock */
628                 lock_page(page);
629
630         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
631 }
632
633 /*
634  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
635  */
636 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
637         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
638 {
639         if (PageDirty(page)) {
640                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
641                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
642                         return -EBUSY;
643                 return writeout(mapping, page);
644         }
645
646         /*
647          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
648          * We must have no buffers or drop them.
649          */
650         if (page_has_private(page) &&
651             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
652                 return -EAGAIN;
653
654         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
655 }
656
657 /*
658  * Move a page to a newly allocated page
659  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
660  *
661  * The new page will have replaced the old page if this function
662  * is successful.
663  *
664  * Return value:
665  *   < 0 - error code
666  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
667  */
668 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
669                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
670 {
671         struct address_space *mapping;
672         int rc;
673
674         /*
675          * Block others from accessing the page when we get around to
676          * establishing additional references. We are the only one
677          * holding a reference to the new page at this point.
678          */
679         if (!trylock_page(newpage))
680                 BUG();
681
682         /* Prepare mapping for the new page.*/
683         newpage->index = page->index;
684         newpage->mapping = page->mapping;
685         if (PageSwapBacked(page))
686                 SetPageSwapBacked(newpage);
687
688         mapping = page_mapping(page);
689         if (!mapping)
690                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
691         else if (mapping->a_ops->migratepage)
692                 /*
693                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
694                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
695                  * space which also has its own migratepage callback. This
696                  * is the most common path for page migration.
697                  */
698                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
699                                                 newpage, page, mode);
700         else
701                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
702
703         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
704                 newpage->mapping = NULL;
705         } else {
706                 if (remap_swapcache)
707                         remove_migration_ptes(page, newpage);
708                 page->mapping = NULL;
709         }
710
711         unlock_page(newpage);
712
713         return rc;
714 }
715
716 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
717                                 int force, enum migrate_mode mode)
718 {
719         int rc = -EAGAIN;
720         int remap_swapcache = 1;
721         struct mem_cgroup *mem;
722         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
723
724         if (!trylock_page(page)) {
725                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
726                         goto out;
727
728                 /*
729                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
730                  * For example, during page readahead pages are added locked
731                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
732                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
733                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
734                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
735                  * second or third page, the process can end up locking
736                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
737                  * trying to be clever about what pages can be locked,
738                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
739                  * altogether.
740                  */
741                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
742                         goto out;
743
744                 lock_page(page);
745         }
746
747         /* charge against new page */
748         mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
749
750         if (PageWriteback(page)) {
751                 /*
752                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
753                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
754                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
755                  * the overhead of stalling is too much
756                  */
757                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
758                         rc = -EBUSY;
759                         goto uncharge;
760                 }
761                 if (!force)
762                         goto uncharge;
763                 wait_on_page_writeback(page);
764         }
765         /*
766          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
767          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
768          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
769          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
770          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
771          * just care Anon page here.
772          */
773         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page)) {
774                 /*
775                  * Only page_lock_anon_vma_read() understands the subtleties of
776                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
777                  */
778                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
779                 if (anon_vma) {
780                         /*
781                          * Anon page
782                          */
783                 } else if (PageSwapCache(page)) {
784                         /*
785                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
786                          * swapcache page is safe to use because we don't
787                          * know in advance if the VMA that this page belonged
788                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
789                          * data have been freed, then the anon_vma could
790                          * already be invalid.
791                          *
792                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
793                          * migrated but are not remapped when migration
794                          * completes
795                          */
796                         remap_swapcache = 0;
797                 } else {
798                         goto uncharge;
799                 }
800         }
801
802         if (unlikely(balloon_page_movable(page))) {
803                 /*
804                  * A ballooned page does not need any special attention from
805                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
806                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
807                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
808                  * the page migration right away (proteced by page lock).
809                  */
810                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
811                 goto uncharge;
812         }
813
814         /*
815          * Corner case handling:
816          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
817          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
818          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
819          * trigger a BUG.  So handle it here.
820          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
821          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
822          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
823          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
824          * free the metadata, so the page can be freed.
825          */
826         if (!page->mapping) {
827                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
828                 if (page_has_private(page)) {
829                         try_to_free_buffers(page);
830                         goto uncharge;
831                 }
832                 goto skip_unmap;
833         }
834
835         /* Establish migration ptes or remove ptes */
836         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
837
838 skip_unmap:
839         if (!page_mapped(page))
840                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
841
842         if (rc && remap_swapcache)
843                 remove_migration_ptes(page, page);
844
845         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
846         if (anon_vma)
847                 put_anon_vma(anon_vma);
848
849 uncharge:
850         mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage,
851                                  (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ||
852                                   rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS));
853         unlock_page(page);
854 out:
855         return rc;
856 }
857
858 /*
859  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
860  * to the newly allocated page in newpage.
861  */
862 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
863                         struct page *page, int force, enum migrate_mode mode)
864 {
865         int rc = 0;
866         int *result = NULL;
867         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
868
869         if (!newpage)
870                 return -ENOMEM;
871
872         if (page_count(page) == 1) {
873                 /* page was freed from under us. So we are done. */
874                 goto out;
875         }
876
877         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
878                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
879                         goto out;
880
881         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
882
883         if (unlikely(rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS)) {
884                 /*
885                  * A ballooned page has been migrated already.
886                  * Now, it's the time to wrap-up counters,
887                  * handle the page back to Buddy and return.
888                  */
889                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
890                                     page_is_file_cache(page));
891                 balloon_page_free(page);
892                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
893         }
894 out:
895         if (rc != -EAGAIN) {
896                 /*
897                  * A page that has been migrated has all references
898                  * removed and will be freed. A page that has not been
899                  * migrated will have kepts its references and be
900                  * restored.
901                  */
902                 list_del(&page->lru);
903                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
904                                 page_is_file_cache(page));
905                 putback_lru_page(page);
906         }
907         /*
908          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
909          * then this will free the page.
910          */
911         putback_lru_page(newpage);
912         if (result) {
913                 if (rc)
914                         *result = rc;
915                 else
916                         *result = page_to_nid(newpage);
917         }
918         return rc;
919 }
920
921 /*
922  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
923  *
924  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
925  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
926  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
927  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
928  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
929  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
930  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
931  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
932  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
933  * hugepage migration fails without data corruption.
934  *
935  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
936  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
937  * will wait in the page fault for migration to complete.
938  */
939 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
940                                 unsigned long private, struct page *hpage,
941                                 int force, enum migrate_mode mode)
942 {
943         int rc = 0;
944         int *result = NULL;
945         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
946         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
947
948         if (!new_hpage)
949                 return -ENOMEM;
950
951         rc = -EAGAIN;
952
953         if (!trylock_page(hpage)) {
954                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
955                         goto out;
956                 lock_page(hpage);
957         }
958
959         if (PageAnon(hpage))
960                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
961
962         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
963
964         if (!page_mapped(hpage))
965                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
966
967         if (rc)
968                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
969
970         if (anon_vma)
971                 put_anon_vma(anon_vma);
972
973         if (!rc)
974                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
975
976         unlock_page(hpage);
977 out:
978         put_page(new_hpage);
979         if (result) {
980                 if (rc)
981                         *result = rc;
982                 else
983                         *result = page_to_nid(new_hpage);
984         }
985         return rc;
986 }
987
988 /*
989  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
990  *                 supplied as the target for the page migration
991  *
992  * @from:               The list of pages to be migrated.
993  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
994  *                      as the target of the page migration.
995  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
996  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
997  *                      page migration, if any.
998  * @reason:             The reason for page migration.
999  *
1000  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1001  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1002  * The caller should call putback_lru_pages() to return pages to the LRU
1003  * or free list only if ret != 0.
1004  *
1005  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1006  */
1007 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1008                 unsigned long private, enum migrate_mode mode, int reason)
1009 {
1010         int retry = 1;
1011         int nr_failed = 0;
1012         int nr_succeeded = 0;
1013         int pass = 0;
1014         struct page *page;
1015         struct page *page2;
1016         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1017         int rc;
1018
1019         if (!swapwrite)
1020                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1021
1022         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1023                 retry = 0;
1024
1025                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1026                         cond_resched();
1027
1028                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
1029                                                 page, pass > 2, mode);
1030
1031                         switch(rc) {
1032                         case -ENOMEM:
1033                                 goto out;
1034                         case -EAGAIN:
1035                                 retry++;
1036                                 break;
1037                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1038                                 nr_succeeded++;
1039                                 break;
1040                         default:
1041                                 /* Permanent failure */
1042                                 nr_failed++;
1043                                 break;
1044                         }
1045                 }
1046         }
1047         rc = nr_failed + retry;
1048 out:
1049         if (nr_succeeded)
1050                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1051         if (nr_failed)
1052                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1053         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1054
1055         if (!swapwrite)
1056                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1057
1058         return rc;
1059 }
1060
1061 int migrate_huge_page(struct page *hpage, new_page_t get_new_page,
1062                       unsigned long private, enum migrate_mode mode)
1063 {
1064         int pass, rc;
1065
1066         for (pass = 0; pass < 10; pass++) {
1067                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page, private,
1068                                                 hpage, pass > 2, mode);
1069                 switch (rc) {
1070                 case -ENOMEM:
1071                         goto out;
1072                 case -EAGAIN:
1073                         /* try again */
1074                         cond_resched();
1075                         break;
1076                 case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1077                         goto out;
1078                 default:
1079                         rc = -EIO;
1080                         goto out;
1081                 }
1082         }
1083 out:
1084         return rc;
1085 }
1086
1087 /*
1088  * migrate_replace_page
1089  *
1090  * The function takes one single page and a target page (newpage) and
1091  * tries to migrate data to the target page. The caller must ensure that
1092  * the source page is locked with one additional get_page() call, which
1093  * will be freed during the migration. The caller also must release newpage
1094  * if migration fails, otherwise the ownership of the newpage is taken.
1095  * Source page is released if migration succeeds.
1096  *
1097  * Return: error code or 0 on success.
1098  */
1099 int migrate_replace_page(struct page *page, struct page *newpage)
1100 {
1101         struct zone *zone = page_zone(page);
1102         unsigned long flags;
1103         int ret = -EAGAIN;
1104         int pass;
1105
1106         migrate_prep();
1107
1108         spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
1109
1110         if (PageLRU(page) &&
1111             __isolate_lru_page(page, ISOLATE_UNEVICTABLE) == 0) {
1112                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
1113                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_lru(page));
1114                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
1115         } else {
1116                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
1117                 return -EAGAIN;
1118         }
1119
1120         /* page is now isolated, so release additional reference */
1121         put_page(page);
1122
1123         for (pass = 0; pass < 10 && ret != 0; pass++) {
1124                 cond_resched();
1125
1126                 if (page_count(page) == 1) {
1127                         /* page was freed from under us, so we are done */
1128                         ret = 0;
1129                         break;
1130                 }
1131                 ret = __unmap_and_move(page, newpage, 1, MIGRATE_SYNC);
1132         }
1133
1134         if (ret == 0) {
1135                 /* take ownership of newpage and add it to lru */
1136                 putback_lru_page(newpage);
1137         } else {
1138                 /* restore additional reference to the oldpage */
1139                 get_page(page);
1140         }
1141
1142         putback_lru_page(page);
1143         return ret;
1144 }
1145
1146 #ifdef CONFIG_NUMA
1147 /*
1148  * Move a list of individual pages
1149  */
1150 struct page_to_node {
1151         unsigned long addr;
1152         struct page *page;
1153         int node;
1154         int status;
1155 };
1156
1157 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1158                 int **result)
1159 {
1160         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1161
1162         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1163                 pm++;
1164
1165         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1166                 return NULL;
1167
1168         *result = &pm->status;
1169
1170         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1171                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1172 }
1173
1174 /*
1175  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1176  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1177  * and the node number must contain a valid target node.
1178  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1179  */
1180 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1181                                       struct page_to_node *pm,
1182                                       int migrate_all)
1183 {
1184         int err;
1185         struct page_to_node *pp;
1186         LIST_HEAD(pagelist);
1187
1188         down_read(&mm->mmap_sem);
1189
1190         /*
1191          * Build a list of pages to migrate
1192          */
1193         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1194                 struct vm_area_struct *vma;
1195                 struct page *page;
1196
1197                 err = -EFAULT;
1198                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1199                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1200                         goto set_status;
1201
1202                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1203
1204                 err = PTR_ERR(page);
1205                 if (IS_ERR(page))
1206                         goto set_status;
1207
1208                 err = -ENOENT;
1209                 if (!page)
1210                         goto set_status;
1211
1212                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1213                 if (PageReserved(page))
1214                         goto put_and_set;
1215
1216                 pp->page = page;
1217                 err = page_to_nid(page);
1218
1219                 if (err == pp->node)
1220                         /*
1221                          * Node already in the right place
1222                          */
1223                         goto put_and_set;
1224
1225                 err = -EACCES;
1226                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1227                                 !migrate_all)
1228                         goto put_and_set;
1229
1230                 err = isolate_lru_page(page);
1231                 if (!err) {
1232                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1233                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1234                                             page_is_file_cache(page));
1235                 }
1236 put_and_set:
1237                 /*
1238                  * Either remove the duplicate refcount from
1239                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1240                  * not isolated.
1241                  */
1242                 put_page(page);
1243 set_status:
1244                 pp->status = err;
1245         }
1246
1247         err = 0;
1248         if (!list_empty(&pagelist)) {
1249                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1250                                 (unsigned long)pm, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1251                 if (err)
1252                         putback_lru_pages(&pagelist);
1253         }
1254
1255         up_read(&mm->mmap_sem);
1256         return err;
1257 }
1258
1259 /*
1260  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1261  * the corresponding array of status.
1262  */
1263 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1264                          unsigned long nr_pages,
1265                          const void __user * __user *pages,
1266                          const int __user *nodes,
1267                          int __user *status, int flags)
1268 {
1269         struct page_to_node *pm;
1270         unsigned long chunk_nr_pages;
1271         unsigned long chunk_start;
1272         int err;
1273
1274         err = -ENOMEM;
1275         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1276         if (!pm)
1277                 goto out;
1278
1279         migrate_prep();
1280
1281         /*
1282          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1283          * but keep the last one as a marker
1284          */
1285         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1286
1287         for (chunk_start = 0;
1288              chunk_start < nr_pages;
1289              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1290                 int j;
1291
1292                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1293                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1294
1295                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1296                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1297                         const void __user *p;
1298                         int node;
1299
1300                         err = -EFAULT;
1301                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1302                                 goto out_pm;
1303                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1304
1305                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1306                                 goto out_pm;
1307
1308                         err = -ENODEV;
1309                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1310                                 goto out_pm;
1311
1312                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1313                                 goto out_pm;
1314
1315                         err = -EACCES;
1316                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1317                                 goto out_pm;
1318
1319                         pm[j].node = node;
1320                 }
1321
1322                 /* End marker for this chunk */
1323                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1324
1325                 /* Migrate this chunk */
1326                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1327                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1328                 if (err < 0)
1329                         goto out_pm;
1330
1331                 /* Return status information */
1332                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1333                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1334                                 err = -EFAULT;
1335                                 goto out_pm;
1336                         }
1337         }
1338         err = 0;
1339
1340 out_pm:
1341         free_page((unsigned long)pm);
1342 out:
1343         return err;
1344 }
1345
1346 /*
1347  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1348  */
1349 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1350                                 const void __user **pages, int *status)
1351 {
1352         unsigned long i;
1353
1354         down_read(&mm->mmap_sem);
1355
1356         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1357                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1358                 struct vm_area_struct *vma;
1359                 struct page *page;
1360                 int err = -EFAULT;
1361
1362                 vma = find_vma(mm, addr);
1363                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1364                         goto set_status;
1365
1366                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1367
1368                 err = PTR_ERR(page);
1369                 if (IS_ERR(page))
1370                         goto set_status;
1371
1372                 err = -ENOENT;
1373                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1374                 if (!page || PageReserved(page))
1375                         goto set_status;
1376
1377                 err = page_to_nid(page);
1378 set_status:
1379                 *status = err;
1380
1381                 pages++;
1382                 status++;
1383         }
1384
1385         up_read(&mm->mmap_sem);
1386 }
1387
1388 /*
1389  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1390  * a user array of status.
1391  */
1392 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1393                          const void __user * __user *pages,
1394                          int __user *status)
1395 {
1396 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1397         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1398         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1399
1400         while (nr_pages) {
1401                 unsigned long chunk_nr;
1402
1403                 chunk_nr = nr_pages;
1404                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1405                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1406
1407                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1408                         break;
1409
1410                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1411
1412                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1413                         break;
1414
1415                 pages += chunk_nr;
1416                 status += chunk_nr;
1417                 nr_pages -= chunk_nr;
1418         }
1419         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1420 }
1421
1422 /*
1423  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1424  * process.
1425  */
1426 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1427                 const void __user * __user *, pages,
1428                 const int __user *, nodes,
1429                 int __user *, status, int, flags)
1430 {
1431         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1432         struct task_struct *task;
1433         struct mm_struct *mm;
1434         int err;
1435         nodemask_t task_nodes;
1436
1437         /* Check flags */
1438         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1439                 return -EINVAL;
1440
1441         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1442                 return -EPERM;
1443
1444         /* Find the mm_struct */
1445         rcu_read_lock();
1446         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1447         if (!task) {
1448                 rcu_read_unlock();
1449                 return -ESRCH;
1450         }
1451         get_task_struct(task);
1452
1453         /*
1454          * Check if this process has the right to modify the specified
1455          * process. The right exists if the process has administrative
1456          * capabilities, superuser privileges or the same
1457          * userid as the target process.
1458          */
1459         tcred = __task_cred(task);
1460         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1461             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1462             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1463                 rcu_read_unlock();
1464                 err = -EPERM;
1465                 goto out;
1466         }
1467         rcu_read_unlock();
1468
1469         err = security_task_movememory(task);
1470         if (err)
1471                 goto out;
1472
1473         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1474         mm = get_task_mm(task);
1475         put_task_struct(task);
1476
1477         if (!mm)
1478                 return -EINVAL;
1479
1480         if (nodes)
1481                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1482                                     nodes, status, flags);
1483         else
1484                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1485
1486         mmput(mm);
1487         return err;
1488
1489 out:
1490         put_task_struct(task);
1491         return err;
1492 }
1493
1494 /*
1495  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1496  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1497  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1498  */
1499 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1500         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1501 {
1502         struct vm_area_struct *vma;
1503         int err = 0;
1504
1505         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1506                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1507                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1508                         if (err)
1509                                 break;
1510                 }
1511         }
1512         return err;
1513 }
1514
1515 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1516 /*
1517  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1518  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1519  */
1520 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1521                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1522 {
1523         int z;
1524         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1525                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1526
1527                 if (!populated_zone(zone))
1528                         continue;
1529
1530                 if (zone->all_unreclaimable)
1531                         continue;
1532
1533                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1534                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1535                                        high_wmark_pages(zone) +
1536                                        nr_migrate_pages,
1537                                        0, 0))
1538                         continue;
1539                 return true;
1540         }
1541         return false;
1542 }
1543
1544 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1545                                            unsigned long data,
1546                                            int **result)
1547 {
1548         int nid = (int) data;
1549         struct page *newpage;
1550
1551         newpage = alloc_pages_exact_node(nid,
1552                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE |
1553                                           __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY |
1554                                           __GFP_NOWARN) &
1555                                          ~GFP_IOFS, 0);
1556         if (newpage)
1557                 page_nid_xchg_last(newpage, page_nid_last(page));
1558
1559         return newpage;
1560 }
1561
1562 /*
1563  * page migration rate limiting control.
1564  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1565  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1566  * If a node is rate-limited then PTE NUMA updates are also rate-limited. However
1567  * as it is faults that reset the window, pte updates will happen unconditionally
1568  * if there has not been a fault since @pteupdate_interval_millisecs after the
1569  * throttle window closed.
1570  */
1571 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1572 static unsigned int pteupdate_interval_millisecs __read_mostly = 1000;
1573 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1574
1575 /* Returns true if NUMA migration is currently rate limited */
1576 bool migrate_ratelimited(int node)
1577 {
1578         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1579
1580         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window +
1581                                 msecs_to_jiffies(pteupdate_interval_millisecs)))
1582                 return false;
1583
1584         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages < ratelimit_pages)
1585                 return false;
1586
1587         return true;
1588 }
1589
1590 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1591 bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat, unsigned long nr_pages)
1592 {
1593         bool rate_limited = false;
1594
1595         /*
1596          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1597          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1598          * all the time is being spent migrating!
1599          */
1600         spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1601         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1602                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1603                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1604                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1605         }
1606         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages)
1607                 rate_limited = true;
1608         else
1609                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1610         spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1611         
1612         return rate_limited;
1613 }
1614
1615 int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1616 {
1617         int page_lru;
1618
1619         VM_BUG_ON(compound_order(page) && !PageTransHuge(page));
1620
1621         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1622         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1623                 return 0;
1624
1625         if (isolate_lru_page(page))
1626                 return 0;
1627
1628         /*
1629          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1630          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1631          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1632          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1633          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1634          */
1635         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1636                 putback_lru_page(page);
1637                 return 0;
1638         }
1639
1640         page_lru = page_is_file_cache(page);
1641         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1642                                 hpage_nr_pages(page));
1643
1644         /*
1645          * Isolating the page has taken another reference, so the
1646          * caller's reference can be safely dropped without the page
1647          * disappearing underneath us during migration.
1648          */
1649         put_page(page);
1650         return 1;
1651 }
1652
1653 /*
1654  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1655  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1656  * the page that will be dropped by this function before returning.
1657  */
1658 int migrate_misplaced_page(struct page *page, int node)
1659 {
1660         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1661         int isolated;
1662         int nr_remaining;
1663         LIST_HEAD(migratepages);
1664
1665         /*
1666          * Don't migrate pages that are mapped in multiple processes.
1667          * TODO: Handle false sharing detection instead of this hammer
1668          */
1669         if (page_mapcount(page) != 1)
1670                 goto out;
1671
1672         /*
1673          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1674          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1675          * all the time is being spent migrating!
1676          */
1677         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1678                 goto out;
1679
1680         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1681         if (!isolated)
1682                 goto out;
1683
1684         list_add(&page->lru, &migratepages);
1685         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, alloc_misplaced_dst_page,
1686                                      node, MIGRATE_ASYNC, MR_NUMA_MISPLACED);
1687         if (nr_remaining) {
1688                 putback_lru_pages(&migratepages);
1689                 isolated = 0;
1690         } else
1691                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1692         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1693         return isolated;
1694
1695 out:
1696         put_page(page);
1697         return 0;
1698 }
1699 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1700
1701 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1702 /*
1703  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1704  * before returning.
1705  */
1706 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1707                                 struct vm_area_struct *vma,
1708                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1709                                 unsigned long address,
1710                                 struct page *page, int node)
1711 {
1712         unsigned long haddr = address & HPAGE_PMD_MASK;
1713         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1714         int isolated = 0;
1715         struct page *new_page = NULL;
1716         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1717         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1718
1719         /*
1720          * Don't migrate pages that are mapped in multiple processes.
1721          * TODO: Handle false sharing detection instead of this hammer
1722          */
1723         if (page_mapcount(page) != 1)
1724                 goto out_dropref;
1725
1726         /*
1727          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1728          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1729          * all the time is being spent migrating!
1730          */
1731         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1732                 goto out_dropref;
1733
1734         new_page = alloc_pages_node(node,
1735                 (GFP_TRANSHUGE | GFP_THISNODE) & ~__GFP_WAIT, HPAGE_PMD_ORDER);
1736         if (!new_page)
1737                 goto out_fail;
1738
1739         page_nid_xchg_last(new_page, page_nid_last(page));
1740
1741         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1742         if (!isolated) {
1743                 put_page(new_page);
1744                 goto out_fail;
1745         }
1746
1747         /* Prepare a page as a migration target */
1748         __set_page_locked(new_page);
1749         SetPageSwapBacked(new_page);
1750
1751         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1752         new_page->mapping = page->mapping;
1753         new_page->index = page->index;
1754         migrate_page_copy(new_page, page);
1755         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1756
1757         /* Recheck the target PMD */
1758         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1759         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry))) {
1760                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1761
1762                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1763                 if (TestClearPageActive(new_page))
1764                         SetPageActive(page);
1765                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1766                         SetPageUnevictable(page);
1767                 mlock_migrate_page(page, new_page);
1768
1769                 unlock_page(new_page);
1770                 put_page(new_page);             /* Free it */
1771
1772                 /* Retake the callers reference and putback on LRU */
1773                 get_page(page);
1774                 putback_lru_page(page);
1775                 mod_zone_page_state(page_zone(page),
1776                          NR_ISOLATED_ANON + page_lru, -HPAGE_PMD_NR);
1777
1778                 goto out_unlock;
1779         }
1780
1781         /*
1782          * Traditional migration needs to prepare the memcg charge
1783          * transaction early to prevent the old page from being
1784          * uncharged when installing migration entries.  Here we can
1785          * save the potential rollback and start the charge transfer
1786          * only when migration is already known to end successfully.
1787          */
1788         mem_cgroup_prepare_migration(page, new_page, &memcg);
1789
1790         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1791         entry = pmd_mknonnuma(entry);
1792         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1793         entry = pmd_mkhuge(entry);
1794
1795         pmdp_clear_flush(vma, haddr, pmd);
1796         set_pmd_at(mm, haddr, pmd, entry);
1797         page_add_new_anon_rmap(new_page, vma, haddr);
1798         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1799         page_remove_rmap(page);
1800         /*
1801          * Finish the charge transaction under the page table lock to
1802          * prevent split_huge_page() from dividing up the charge
1803          * before it's fully transferred to the new page.
1804          */
1805         mem_cgroup_end_migration(memcg, page, new_page, true);
1806         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1807
1808         unlock_page(new_page);
1809         unlock_page(page);
1810         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1811         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1812
1813         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1814         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1815
1816         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1817                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1818                         -HPAGE_PMD_NR);
1819         return isolated;
1820
1821 out_fail:
1822         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1823 out_dropref:
1824         entry = pmd_mknonnuma(entry);
1825         set_pmd_at(mm, haddr, pmd, entry);
1826         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1827
1828 out_unlock:
1829         unlock_page(page);
1830         put_page(page);
1831         return 0;
1832 }
1833 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1834
1835 #endif /* CONFIG_NUMA */