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