]> Git Repo - linux.git/blob - mm/migrate.c
mm: migrate: fix the return value of migrate_pages()
[linux.git] / mm / migrate.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Memory Migration functionality - linux/mm/migrate.c
4  *
5  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
6  *
7  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
8  * project. The main authors of the migration code are:
9  *
10  * IWAMOTO Toshihiro <[email protected]>
11  * Hirokazu Takahashi <[email protected]>
12  * Dave Hansen <[email protected]>
13  * Christoph Lameter
14  */
15
16 #include <linux/migrate.h>
17 #include <linux/export.h>
18 #include <linux/swap.h>
19 #include <linux/swapops.h>
20 #include <linux/pagemap.h>
21 #include <linux/buffer_head.h>
22 #include <linux/mm_inline.h>
23 #include <linux/nsproxy.h>
24 #include <linux/pagevec.h>
25 #include <linux/ksm.h>
26 #include <linux/rmap.h>
27 #include <linux/topology.h>
28 #include <linux/cpu.h>
29 #include <linux/cpuset.h>
30 #include <linux/writeback.h>
31 #include <linux/mempolicy.h>
32 #include <linux/vmalloc.h>
33 #include <linux/security.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/compaction.h>
36 #include <linux/syscalls.h>
37 #include <linux/compat.h>
38 #include <linux/hugetlb.h>
39 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
40 #include <linux/gfp.h>
41 #include <linux/pagewalk.h>
42 #include <linux/pfn_t.h>
43 #include <linux/memremap.h>
44 #include <linux/userfaultfd_k.h>
45 #include <linux/balloon_compaction.h>
46 #include <linux/mmu_notifier.h>
47 #include <linux/page_idle.h>
48 #include <linux/page_owner.h>
49 #include <linux/sched/mm.h>
50 #include <linux/ptrace.h>
51 #include <linux/oom.h>
52 #include <linux/memory.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55
56 #define CREATE_TRACE_POINTS
57 #include <trace/events/migrate.h>
58
59 #include "internal.h"
60
61 int isolate_movable_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
62 {
63         struct address_space *mapping;
64
65         /*
66          * Avoid burning cycles with pages that are yet under __free_pages(),
67          * or just got freed under us.
68          *
69          * In case we 'win' a race for a movable page being freed under us and
70          * raise its refcount preventing __free_pages() from doing its job
71          * the put_page() at the end of this block will take care of
72          * release this page, thus avoiding a nasty leakage.
73          */
74         if (unlikely(!get_page_unless_zero(page)))
75                 goto out;
76
77         /*
78          * Check PageMovable before holding a PG_lock because page's owner
79          * assumes anybody doesn't touch PG_lock of newly allocated page
80          * so unconditionally grabbing the lock ruins page's owner side.
81          */
82         if (unlikely(!__PageMovable(page)))
83                 goto out_putpage;
84         /*
85          * As movable pages are not isolated from LRU lists, concurrent
86          * compaction threads can race against page migration functions
87          * as well as race against the releasing a page.
88          *
89          * In order to avoid having an already isolated movable page
90          * being (wrongly) re-isolated while it is under migration,
91          * or to avoid attempting to isolate pages being released,
92          * lets be sure we have the page lock
93          * before proceeding with the movable page isolation steps.
94          */
95         if (unlikely(!trylock_page(page)))
96                 goto out_putpage;
97
98         if (!PageMovable(page) || PageIsolated(page))
99                 goto out_no_isolated;
100
101         mapping = page_mapping(page);
102         VM_BUG_ON_PAGE(!mapping, page);
103
104         if (!mapping->a_ops->isolate_page(page, mode))
105                 goto out_no_isolated;
106
107         /* Driver shouldn't use PG_isolated bit of page->flags */
108         WARN_ON_ONCE(PageIsolated(page));
109         __SetPageIsolated(page);
110         unlock_page(page);
111
112         return 0;
113
114 out_no_isolated:
115         unlock_page(page);
116 out_putpage:
117         put_page(page);
118 out:
119         return -EBUSY;
120 }
121
122 static void putback_movable_page(struct page *page)
123 {
124         struct address_space *mapping;
125
126         mapping = page_mapping(page);
127         mapping->a_ops->putback_page(page);
128         __ClearPageIsolated(page);
129 }
130
131 /*
132  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
133  * from where they were once taken off for compaction/migration.
134  *
135  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
136  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
137  * and isolate_huge_page().
138  */
139 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
140 {
141         struct page *page;
142         struct page *page2;
143
144         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
145                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
146                         putback_active_hugepage(page);
147                         continue;
148                 }
149                 list_del(&page->lru);
150                 /*
151                  * We isolated non-lru movable page so here we can use
152                  * __PageMovable because LRU page's mapping cannot have
153                  * PAGE_MAPPING_MOVABLE.
154                  */
155                 if (unlikely(__PageMovable(page))) {
156                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
157                         lock_page(page);
158                         if (PageMovable(page))
159                                 putback_movable_page(page);
160                         else
161                                 __ClearPageIsolated(page);
162                         unlock_page(page);
163                         put_page(page);
164                 } else {
165                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
166                                         page_is_file_lru(page), -thp_nr_pages(page));
167                         putback_lru_page(page);
168                 }
169         }
170 }
171
172 /*
173  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
174  */
175 static bool remove_migration_pte(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
176                                  unsigned long addr, void *old)
177 {
178         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
179                 .page = old,
180                 .vma = vma,
181                 .address = addr,
182                 .flags = PVMW_SYNC | PVMW_MIGRATION,
183         };
184         struct page *new;
185         pte_t pte;
186         swp_entry_t entry;
187
188         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
189         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
190                 if (PageKsm(page))
191                         new = page;
192                 else
193                         new = page - pvmw.page->index +
194                                 linear_page_index(vma, pvmw.address);
195
196 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
197                 /* PMD-mapped THP migration entry */
198                 if (!pvmw.pte) {
199                         VM_BUG_ON_PAGE(PageHuge(page) || !PageTransCompound(page), page);
200                         remove_migration_pmd(&pvmw, new);
201                         continue;
202                 }
203 #endif
204
205                 get_page(new);
206                 pte = pte_mkold(mk_pte(new, READ_ONCE(vma->vm_page_prot)));
207                 if (pte_swp_soft_dirty(*pvmw.pte))
208                         pte = pte_mksoft_dirty(pte);
209
210                 /*
211                  * Recheck VMA as permissions can change since migration started
212                  */
213                 entry = pte_to_swp_entry(*pvmw.pte);
214                 if (is_writable_migration_entry(entry))
215                         pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
216                 else if (pte_swp_uffd_wp(*pvmw.pte))
217                         pte = pte_mkuffd_wp(pte);
218
219                 if (unlikely(is_device_private_page(new))) {
220                         if (pte_write(pte))
221                                 entry = make_writable_device_private_entry(
222                                                         page_to_pfn(new));
223                         else
224                                 entry = make_readable_device_private_entry(
225                                                         page_to_pfn(new));
226                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
227                         if (pte_swp_soft_dirty(*pvmw.pte))
228                                 pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
229                         if (pte_swp_uffd_wp(*pvmw.pte))
230                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
231                 }
232
233 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
234                 if (PageHuge(new)) {
235                         unsigned int shift = huge_page_shift(hstate_vma(vma));
236
237                         pte = pte_mkhuge(pte);
238                         pte = arch_make_huge_pte(pte, shift, vma->vm_flags);
239                         if (PageAnon(new))
240                                 hugepage_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address);
241                         else
242                                 page_dup_rmap(new, true);
243                         set_huge_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
244                 } else
245 #endif
246                 {
247                         if (PageAnon(new))
248                                 page_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address, false);
249                         else
250                                 page_add_file_rmap(new, false);
251                         set_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
252                 }
253                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED && !PageTransCompound(new))
254                         mlock_vma_page(new);
255
256                 if (PageTransHuge(page) && PageMlocked(page))
257                         clear_page_mlock(page);
258
259                 /* No need to invalidate - it was non-present before */
260                 update_mmu_cache(vma, pvmw.address, pvmw.pte);
261         }
262
263         return true;
264 }
265
266 /*
267  * Get rid of all migration entries and replace them by
268  * references to the indicated page.
269  */
270 void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new, bool locked)
271 {
272         struct rmap_walk_control rwc = {
273                 .rmap_one = remove_migration_pte,
274                 .arg = old,
275         };
276
277         if (locked)
278                 rmap_walk_locked(new, &rwc);
279         else
280                 rmap_walk(new, &rwc);
281 }
282
283 /*
284  * Something used the pte of a page under migration. We need to
285  * get to the page and wait until migration is finished.
286  * When we return from this function the fault will be retried.
287  */
288 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
289                                 spinlock_t *ptl)
290 {
291         pte_t pte;
292         swp_entry_t entry;
293         struct page *page;
294
295         spin_lock(ptl);
296         pte = *ptep;
297         if (!is_swap_pte(pte))
298                 goto out;
299
300         entry = pte_to_swp_entry(pte);
301         if (!is_migration_entry(entry))
302                 goto out;
303
304         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
305         page = compound_head(page);
306
307         /*
308          * Once page cache replacement of page migration started, page_count
309          * is zero; but we must not call put_and_wait_on_page_locked() without
310          * a ref. Use get_page_unless_zero(), and just fault again if it fails.
311          */
312         if (!get_page_unless_zero(page))
313                 goto out;
314         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
315         put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
316         return;
317 out:
318         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
319 }
320
321 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
322                                 unsigned long address)
323 {
324         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
325         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
326         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
327 }
328
329 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
330                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
331 {
332         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
333         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
334 }
335
336 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
337 void pmd_migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
338 {
339         spinlock_t *ptl;
340         struct page *page;
341
342         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
343         if (!is_pmd_migration_entry(*pmd))
344                 goto unlock;
345         page = pfn_swap_entry_to_page(pmd_to_swp_entry(*pmd));
346         if (!get_page_unless_zero(page))
347                 goto unlock;
348         spin_unlock(ptl);
349         put_and_wait_on_page_locked(page, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
350         return;
351 unlock:
352         spin_unlock(ptl);
353 }
354 #endif
355
356 static int expected_page_refs(struct address_space *mapping, struct page *page)
357 {
358         int expected_count = 1;
359
360         /*
361          * Device private pages have an extra refcount as they are
362          * ZONE_DEVICE pages.
363          */
364         expected_count += is_device_private_page(page);
365         if (mapping)
366                 expected_count += compound_nr(page) + page_has_private(page);
367
368         return expected_count;
369 }
370
371 /*
372  * Replace the page in the mapping.
373  *
374  * The number of remaining references must be:
375  * 1 for anonymous pages without a mapping
376  * 2 for pages with a mapping
377  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
378  */
379 int folio_migrate_mapping(struct address_space *mapping,
380                 struct folio *newfolio, struct folio *folio, int extra_count)
381 {
382         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio_index(folio));
383         struct zone *oldzone, *newzone;
384         int dirty;
385         int expected_count = expected_page_refs(mapping, &folio->page) + extra_count;
386         long nr = folio_nr_pages(folio);
387
388         if (!mapping) {
389                 /* Anonymous page without mapping */
390                 if (folio_ref_count(folio) != expected_count)
391                         return -EAGAIN;
392
393                 /* No turning back from here */
394                 newfolio->index = folio->index;
395                 newfolio->mapping = folio->mapping;
396                 if (folio_test_swapbacked(folio))
397                         __folio_set_swapbacked(newfolio);
398
399                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
400         }
401
402         oldzone = folio_zone(folio);
403         newzone = folio_zone(newfolio);
404
405         xas_lock_irq(&xas);
406         if (!folio_ref_freeze(folio, expected_count)) {
407                 xas_unlock_irq(&xas);
408                 return -EAGAIN;
409         }
410
411         /*
412          * Now we know that no one else is looking at the folio:
413          * no turning back from here.
414          */
415         newfolio->index = folio->index;
416         newfolio->mapping = folio->mapping;
417         folio_ref_add(newfolio, nr); /* add cache reference */
418         if (folio_test_swapbacked(folio)) {
419                 __folio_set_swapbacked(newfolio);
420                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
421                         folio_set_swapcache(newfolio);
422                         newfolio->private = folio_get_private(folio);
423                 }
424         } else {
425                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapcache(folio), folio);
426         }
427
428         /* Move dirty while page refs frozen and newpage not yet exposed */
429         dirty = folio_test_dirty(folio);
430         if (dirty) {
431                 folio_clear_dirty(folio);
432                 folio_set_dirty(newfolio);
433         }
434
435         xas_store(&xas, newfolio);
436         if (nr > 1) {
437                 int i;
438
439                 for (i = 1; i < nr; i++) {
440                         xas_next(&xas);
441                         xas_store(&xas, newfolio);
442                 }
443         }
444
445         /*
446          * Drop cache reference from old page by unfreezing
447          * to one less reference.
448          * We know this isn't the last reference.
449          */
450         folio_ref_unfreeze(folio, expected_count - nr);
451
452         xas_unlock(&xas);
453         /* Leave irq disabled to prevent preemption while updating stats */
454
455         /*
456          * If moved to a different zone then also account
457          * the page for that zone. Other VM counters will be
458          * taken care of when we establish references to the
459          * new page and drop references to the old page.
460          *
461          * Note that anonymous pages are accounted for
462          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_MAPPED if they
463          * are mapped to swap space.
464          */
465         if (newzone != oldzone) {
466                 struct lruvec *old_lruvec, *new_lruvec;
467                 struct mem_cgroup *memcg;
468
469                 memcg = folio_memcg(folio);
470                 old_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, oldzone->zone_pgdat);
471                 new_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, newzone->zone_pgdat);
472
473                 __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_PAGES, -nr);
474                 __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_PAGES, nr);
475                 if (folio_test_swapbacked(folio) && !folio_test_swapcache(folio)) {
476                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SHMEM, -nr);
477                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SHMEM, nr);
478                 }
479 #ifdef CONFIG_SWAP
480                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
481                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SWAPCACHE, -nr);
482                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SWAPCACHE, nr);
483                 }
484 #endif
485                 if (dirty && mapping_can_writeback(mapping)) {
486                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_DIRTY, -nr);
487                         __mod_zone_page_state(oldzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, -nr);
488                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_DIRTY, nr);
489                         __mod_zone_page_state(newzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, nr);
490                 }
491         }
492         local_irq_enable();
493
494         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
495 }
496 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_mapping);
497
498 /*
499  * The expected number of remaining references is the same as that
500  * of folio_migrate_mapping().
501  */
502 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
503                                    struct page *newpage, struct page *page)
504 {
505         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, page_index(page));
506         int expected_count;
507
508         xas_lock_irq(&xas);
509         expected_count = 2 + page_has_private(page);
510         if (page_count(page) != expected_count || xas_load(&xas) != page) {
511                 xas_unlock_irq(&xas);
512                 return -EAGAIN;
513         }
514
515         if (!page_ref_freeze(page, expected_count)) {
516                 xas_unlock_irq(&xas);
517                 return -EAGAIN;
518         }
519
520         newpage->index = page->index;
521         newpage->mapping = page->mapping;
522
523         get_page(newpage);
524
525         xas_store(&xas, newpage);
526
527         page_ref_unfreeze(page, expected_count - 1);
528
529         xas_unlock_irq(&xas);
530
531         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
532 }
533
534 /*
535  * Copy the flags and some other ancillary information
536  */
537 void folio_migrate_flags(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
538 {
539         int cpupid;
540
541         if (folio_test_error(folio))
542                 folio_set_error(newfolio);
543         if (folio_test_referenced(folio))
544                 folio_set_referenced(newfolio);
545         if (folio_test_uptodate(folio))
546                 folio_mark_uptodate(newfolio);
547         if (folio_test_clear_active(folio)) {
548                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
549                 folio_set_active(newfolio);
550         } else if (folio_test_clear_unevictable(folio))
551                 folio_set_unevictable(newfolio);
552         if (folio_test_workingset(folio))
553                 folio_set_workingset(newfolio);
554         if (folio_test_checked(folio))
555                 folio_set_checked(newfolio);
556         if (folio_test_mappedtodisk(folio))
557                 folio_set_mappedtodisk(newfolio);
558
559         /* Move dirty on pages not done by folio_migrate_mapping() */
560         if (folio_test_dirty(folio))
561                 folio_set_dirty(newfolio);
562
563         if (folio_test_young(folio))
564                 folio_set_young(newfolio);
565         if (folio_test_idle(folio))
566                 folio_set_idle(newfolio);
567
568         /*
569          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
570          * future migrations of this same page.
571          */
572         cpupid = page_cpupid_xchg_last(&folio->page, -1);
573         page_cpupid_xchg_last(&newfolio->page, cpupid);
574
575         folio_migrate_ksm(newfolio, folio);
576         /*
577          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
578          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
579          */
580         if (folio_test_swapcache(folio))
581                 folio_clear_swapcache(folio);
582         folio_clear_private(folio);
583
584         /* page->private contains hugetlb specific flags */
585         if (!folio_test_hugetlb(folio))
586                 folio->private = NULL;
587
588         /*
589          * If any waiters have accumulated on the new page then
590          * wake them up.
591          */
592         if (folio_test_writeback(newfolio))
593                 folio_end_writeback(newfolio);
594
595         /*
596          * PG_readahead shares the same bit with PG_reclaim.  The above
597          * end_page_writeback() may clear PG_readahead mistakenly, so set the
598          * bit after that.
599          */
600         if (folio_test_readahead(folio))
601                 folio_set_readahead(newfolio);
602
603         folio_copy_owner(newfolio, folio);
604
605         if (!folio_test_hugetlb(folio))
606                 mem_cgroup_migrate(folio, newfolio);
607 }
608 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_flags);
609
610 void folio_migrate_copy(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
611 {
612         folio_copy(newfolio, folio);
613         folio_migrate_flags(newfolio, folio);
614 }
615 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_copy);
616
617 /************************************************************
618  *                    Migration functions
619  ***********************************************************/
620
621 /*
622  * Common logic to directly migrate a single LRU page suitable for
623  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
624  *
625  * Pages are locked upon entry and exit.
626  */
627 int migrate_page(struct address_space *mapping,
628                 struct page *newpage, struct page *page,
629                 enum migrate_mode mode)
630 {
631         struct folio *newfolio = page_folio(newpage);
632         struct folio *folio = page_folio(page);
633         int rc;
634
635         BUG_ON(folio_test_writeback(folio));    /* Writeback must be complete */
636
637         rc = folio_migrate_mapping(mapping, newfolio, folio, 0);
638
639         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
640                 return rc;
641
642         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
643                 folio_migrate_copy(newfolio, folio);
644         else
645                 folio_migrate_flags(newfolio, folio);
646         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
647 }
648 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
649
650 #ifdef CONFIG_BLOCK
651 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
652 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
653                                                         enum migrate_mode mode)
654 {
655         struct buffer_head *bh = head;
656
657         /* Simple case, sync compaction */
658         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
659                 do {
660                         lock_buffer(bh);
661                         bh = bh->b_this_page;
662
663                 } while (bh != head);
664
665                 return true;
666         }
667
668         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
669         do {
670                 if (!trylock_buffer(bh)) {
671                         /*
672                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
673                          * async migration. Release the taken locks
674                          */
675                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
676                         bh = head;
677                         while (bh != failed_bh) {
678                                 unlock_buffer(bh);
679                                 bh = bh->b_this_page;
680                         }
681                         return false;
682                 }
683
684                 bh = bh->b_this_page;
685         } while (bh != head);
686         return true;
687 }
688
689 static int __buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
690                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode,
691                 bool check_refs)
692 {
693         struct buffer_head *bh, *head;
694         int rc;
695         int expected_count;
696
697         if (!page_has_buffers(page))
698                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
699
700         /* Check whether page does not have extra refs before we do more work */
701         expected_count = expected_page_refs(mapping, page);
702         if (page_count(page) != expected_count)
703                 return -EAGAIN;
704
705         head = page_buffers(page);
706         if (!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode))
707                 return -EAGAIN;
708
709         if (check_refs) {
710                 bool busy;
711                 bool invalidated = false;
712
713 recheck_buffers:
714                 busy = false;
715                 spin_lock(&mapping->private_lock);
716                 bh = head;
717                 do {
718                         if (atomic_read(&bh->b_count)) {
719                                 busy = true;
720                                 break;
721                         }
722                         bh = bh->b_this_page;
723                 } while (bh != head);
724                 if (busy) {
725                         if (invalidated) {
726                                 rc = -EAGAIN;
727                                 goto unlock_buffers;
728                         }
729                         spin_unlock(&mapping->private_lock);
730                         invalidate_bh_lrus();
731                         invalidated = true;
732                         goto recheck_buffers;
733                 }
734         }
735
736         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, 0);
737         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
738                 goto unlock_buffers;
739
740         attach_page_private(newpage, detach_page_private(page));
741
742         bh = head;
743         do {
744                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
745                 bh = bh->b_this_page;
746
747         } while (bh != head);
748
749         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
750                 migrate_page_copy(newpage, page);
751         else
752                 migrate_page_states(newpage, page);
753
754         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
755 unlock_buffers:
756         if (check_refs)
757                 spin_unlock(&mapping->private_lock);
758         bh = head;
759         do {
760                 unlock_buffer(bh);
761                 bh = bh->b_this_page;
762
763         } while (bh != head);
764
765         return rc;
766 }
767
768 /*
769  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
770  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
771  * exist. For example attached buffer heads are accessed only under page lock.
772  */
773 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
774                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
775 {
776         return __buffer_migrate_page(mapping, newpage, page, mode, false);
777 }
778 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
779
780 /*
781  * Same as above except that this variant is more careful and checks that there
782  * are also no buffer head references. This function is the right one for
783  * mappings where buffer heads are directly looked up and referenced (such as
784  * block device mappings).
785  */
786 int buffer_migrate_page_norefs(struct address_space *mapping,
787                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
788 {
789         return __buffer_migrate_page(mapping, newpage, page, mode, true);
790 }
791 #endif
792
793 /*
794  * Writeback a page to clean the dirty state
795  */
796 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
797 {
798         struct writeback_control wbc = {
799                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
800                 .nr_to_write = 1,
801                 .range_start = 0,
802                 .range_end = LLONG_MAX,
803                 .for_reclaim = 1
804         };
805         int rc;
806
807         if (!mapping->a_ops->writepage)
808                 /* No write method for the address space */
809                 return -EINVAL;
810
811         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
812                 /* Someone else already triggered a write */
813                 return -EAGAIN;
814
815         /*
816          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
817          * the page on some queue. So the page must be clean for
818          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
819          * page state is no longer what we checked for earlier.
820          * At this point we know that the migration attempt cannot
821          * be successful.
822          */
823         remove_migration_ptes(page, page, false);
824
825         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
826
827         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
828                 /* unlocked. Relock */
829                 lock_page(page);
830
831         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
832 }
833
834 /*
835  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
836  */
837 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
838         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
839 {
840         if (PageDirty(page)) {
841                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
842                 switch (mode) {
843                 case MIGRATE_SYNC:
844                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
845                         break;
846                 default:
847                         return -EBUSY;
848                 }
849                 return writeout(mapping, page);
850         }
851
852         /*
853          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
854          * We must have no buffers or drop them.
855          */
856         if (page_has_private(page) &&
857             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
858                 return mode == MIGRATE_SYNC ? -EAGAIN : -EBUSY;
859
860         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
861 }
862
863 /*
864  * Move a page to a newly allocated page
865  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
866  *
867  * The new page will have replaced the old page if this function
868  * is successful.
869  *
870  * Return value:
871  *   < 0 - error code
872  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
873  */
874 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
875                                 enum migrate_mode mode)
876 {
877         struct address_space *mapping;
878         int rc = -EAGAIN;
879         bool is_lru = !__PageMovable(page);
880
881         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
882         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
883
884         mapping = page_mapping(page);
885
886         if (likely(is_lru)) {
887                 if (!mapping)
888                         rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
889                 else if (mapping->a_ops->migratepage)
890                         /*
891                          * Most pages have a mapping and most filesystems
892                          * provide a migratepage callback. Anonymous pages
893                          * are part of swap space which also has its own
894                          * migratepage callback. This is the most common path
895                          * for page migration.
896                          */
897                         rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage,
898                                                         page, mode);
899                 else
900                         rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage,
901                                                         page, mode);
902         } else {
903                 /*
904                  * In case of non-lru page, it could be released after
905                  * isolation step. In that case, we shouldn't try migration.
906                  */
907                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
908                 if (!PageMovable(page)) {
909                         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
910                         __ClearPageIsolated(page);
911                         goto out;
912                 }
913
914                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage,
915                                                 page, mode);
916                 WARN_ON_ONCE(rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS &&
917                         !PageIsolated(page));
918         }
919
920         /*
921          * When successful, old pagecache page->mapping must be cleared before
922          * page is freed; but stats require that PageAnon be left as PageAnon.
923          */
924         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
925                 if (__PageMovable(page)) {
926                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
927
928                         /*
929                          * We clear PG_movable under page_lock so any compactor
930                          * cannot try to migrate this page.
931                          */
932                         __ClearPageIsolated(page);
933                 }
934
935                 /*
936                  * Anonymous and movable page->mapping will be cleared by
937                  * free_pages_prepare so don't reset it here for keeping
938                  * the type to work PageAnon, for example.
939                  */
940                 if (!PageMappingFlags(page))
941                         page->mapping = NULL;
942
943                 if (likely(!is_zone_device_page(newpage)))
944                         flush_dcache_page(newpage);
945
946         }
947 out:
948         return rc;
949 }
950
951 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
952                                 int force, enum migrate_mode mode)
953 {
954         int rc = -EAGAIN;
955         bool page_was_mapped = false;
956         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
957         bool is_lru = !__PageMovable(page);
958
959         if (!trylock_page(page)) {
960                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
961                         goto out;
962
963                 /*
964                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
965                  * For example, during page readahead pages are added locked
966                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
967                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
968                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
969                  * mpage_readahead). If an allocation happens for the
970                  * second or third page, the process can end up locking
971                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
972                  * trying to be clever about what pages can be locked,
973                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
974                  * altogether.
975                  */
976                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
977                         goto out;
978
979                 lock_page(page);
980         }
981
982         if (PageWriteback(page)) {
983                 /*
984                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
985                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
986                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
987                  * the overhead of stalling is too much
988                  */
989                 switch (mode) {
990                 case MIGRATE_SYNC:
991                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
992                         break;
993                 default:
994                         rc = -EBUSY;
995                         goto out_unlock;
996                 }
997                 if (!force)
998                         goto out_unlock;
999                 wait_on_page_writeback(page);
1000         }
1001
1002         /*
1003          * By try_to_migrate(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
1004          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
1005          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
1006          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
1007          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
1008          * just care Anon page here.
1009          *
1010          * Only page_get_anon_vma() understands the subtleties of
1011          * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
1012          * But if we cannot get anon_vma, then we won't need it anyway,
1013          * because that implies that the anon page is no longer mapped
1014          * (and cannot be remapped so long as we hold the page lock).
1015          */
1016         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page))
1017                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
1018
1019         /*
1020          * Block others from accessing the new page when we get around to
1021          * establishing additional references. We are usually the only one
1022          * holding a reference to newpage at this point. We used to have a BUG
1023          * here if trylock_page(newpage) fails, but would like to allow for
1024          * cases where there might be a race with the previous use of newpage.
1025          * This is much like races on refcount of oldpage: just don't BUG().
1026          */
1027         if (unlikely(!trylock_page(newpage)))
1028                 goto out_unlock;
1029
1030         if (unlikely(!is_lru)) {
1031                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
1032                 goto out_unlock_both;
1033         }
1034
1035         /*
1036          * Corner case handling:
1037          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
1038          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
1039          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
1040          * trigger a BUG.  So handle it here.
1041          * 2. An orphaned page (see truncate_cleanup_page) might have
1042          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
1043          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
1044          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
1045          * free the metadata, so the page can be freed.
1046          */
1047         if (!page->mapping) {
1048                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
1049                 if (page_has_private(page)) {
1050                         try_to_free_buffers(page);
1051                         goto out_unlock_both;
1052                 }
1053         } else if (page_mapped(page)) {
1054                 /* Establish migration ptes */
1055                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page) && !PageKsm(page) && !anon_vma,
1056                                 page);
1057                 try_to_migrate(page, 0);
1058                 page_was_mapped = true;
1059         }
1060
1061         if (!page_mapped(page))
1062                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
1063
1064         if (page_was_mapped)
1065                 remove_migration_ptes(page,
1066                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? newpage : page, false);
1067
1068 out_unlock_both:
1069         unlock_page(newpage);
1070 out_unlock:
1071         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
1072         if (anon_vma)
1073                 put_anon_vma(anon_vma);
1074         unlock_page(page);
1075 out:
1076         /*
1077          * If migration is successful, decrease refcount of the newpage
1078          * which will not free the page because new page owner increased
1079          * refcounter. As well, if it is LRU page, add the page to LRU
1080          * list in here. Use the old state of the isolated source page to
1081          * determine if we migrated a LRU page. newpage was already unlocked
1082          * and possibly modified by its owner - don't rely on the page
1083          * state.
1084          */
1085         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1086                 if (unlikely(!is_lru))
1087                         put_page(newpage);
1088                 else
1089                         putback_lru_page(newpage);
1090         }
1091
1092         return rc;
1093 }
1094
1095
1096 /*
1097  * node_demotion[] example:
1098  *
1099  * Consider a system with two sockets.  Each socket has
1100  * three classes of memory attached: fast, medium and slow.
1101  * Each memory class is placed in its own NUMA node.  The
1102  * CPUs are placed in the node with the "fast" memory.  The
1103  * 6 NUMA nodes (0-5) might be split among the sockets like
1104  * this:
1105  *
1106  *      Socket A: 0, 1, 2
1107  *      Socket B: 3, 4, 5
1108  *
1109  * When Node 0 fills up, its memory should be migrated to
1110  * Node 1.  When Node 1 fills up, it should be migrated to
1111  * Node 2.  The migration path start on the nodes with the
1112  * processors (since allocations default to this node) and
1113  * fast memory, progress through medium and end with the
1114  * slow memory:
1115  *
1116  *      0 -> 1 -> 2 -> stop
1117  *      3 -> 4 -> 5 -> stop
1118  *
1119  * This is represented in the node_demotion[] like this:
1120  *
1121  *      {  1, // Node 0 migrates to 1
1122  *         2, // Node 1 migrates to 2
1123  *        -1, // Node 2 does not migrate
1124  *         4, // Node 3 migrates to 4
1125  *         5, // Node 4 migrates to 5
1126  *        -1} // Node 5 does not migrate
1127  */
1128
1129 /*
1130  * Writes to this array occur without locking.  Cycles are
1131  * not allowed: Node X demotes to Y which demotes to X...
1132  *
1133  * If multiple reads are performed, a single rcu_read_lock()
1134  * must be held over all reads to ensure that no cycles are
1135  * observed.
1136  */
1137 static int node_demotion[MAX_NUMNODES] __read_mostly =
1138         {[0 ...  MAX_NUMNODES - 1] = NUMA_NO_NODE};
1139
1140 /**
1141  * next_demotion_node() - Get the next node in the demotion path
1142  * @node: The starting node to lookup the next node
1143  *
1144  * Return: node id for next memory node in the demotion path hierarchy
1145  * from @node; NUMA_NO_NODE if @node is terminal.  This does not keep
1146  * @node online or guarantee that it *continues* to be the next demotion
1147  * target.
1148  */
1149 int next_demotion_node(int node)
1150 {
1151         int target;
1152
1153         /*
1154          * node_demotion[] is updated without excluding this
1155          * function from running.  RCU doesn't provide any
1156          * compiler barriers, so the READ_ONCE() is required
1157          * to avoid compiler reordering or read merging.
1158          *
1159          * Make sure to use RCU over entire code blocks if
1160          * node_demotion[] reads need to be consistent.
1161          */
1162         rcu_read_lock();
1163         target = READ_ONCE(node_demotion[node]);
1164         rcu_read_unlock();
1165
1166         return target;
1167 }
1168
1169 /*
1170  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
1171  * to the newly allocated page in newpage.
1172  */
1173 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
1174                                    free_page_t put_new_page,
1175                                    unsigned long private, struct page *page,
1176                                    int force, enum migrate_mode mode,
1177                                    enum migrate_reason reason,
1178                                    struct list_head *ret)
1179 {
1180         int rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1181         struct page *newpage = NULL;
1182
1183         if (!thp_migration_supported() && PageTransHuge(page))
1184                 return -ENOSYS;
1185
1186         if (page_count(page) == 1) {
1187                 /* page was freed from under us. So we are done. */
1188                 ClearPageActive(page);
1189                 ClearPageUnevictable(page);
1190                 if (unlikely(__PageMovable(page))) {
1191                         lock_page(page);
1192                         if (!PageMovable(page))
1193                                 __ClearPageIsolated(page);
1194                         unlock_page(page);
1195                 }
1196                 goto out;
1197         }
1198
1199         newpage = get_new_page(page, private);
1200         if (!newpage)
1201                 return -ENOMEM;
1202
1203         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
1204         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1205                 set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
1206
1207 out:
1208         if (rc != -EAGAIN) {
1209                 /*
1210                  * A page that has been migrated has all references
1211                  * removed and will be freed. A page that has not been
1212                  * migrated will have kept its references and be restored.
1213                  */
1214                 list_del(&page->lru);
1215         }
1216
1217         /*
1218          * If migration is successful, releases reference grabbed during
1219          * isolation. Otherwise, restore the page to right list unless
1220          * we want to retry.
1221          */
1222         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1223                 /*
1224                  * Compaction can migrate also non-LRU pages which are
1225                  * not accounted to NR_ISOLATED_*. They can be recognized
1226                  * as __PageMovable
1227                  */
1228                 if (likely(!__PageMovable(page)))
1229                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
1230                                         page_is_file_lru(page), -thp_nr_pages(page));
1231
1232                 if (reason != MR_MEMORY_FAILURE)
1233                         /*
1234                          * We release the page in page_handle_poison.
1235                          */
1236                         put_page(page);
1237         } else {
1238                 if (rc != -EAGAIN)
1239                         list_add_tail(&page->lru, ret);
1240
1241                 if (put_new_page)
1242                         put_new_page(newpage, private);
1243                 else
1244                         put_page(newpage);
1245         }
1246
1247         return rc;
1248 }
1249
1250 /*
1251  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1252  *
1253  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1254  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1255  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1256  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1257  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1258  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1259  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1260  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1261  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1262  * hugepage migration fails without data corruption.
1263  *
1264  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1265  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1266  * will wait in the page fault for migration to complete.
1267  */
1268 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1269                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1270                                 struct page *hpage, int force,
1271                                 enum migrate_mode mode, int reason,
1272                                 struct list_head *ret)
1273 {
1274         int rc = -EAGAIN;
1275         int page_was_mapped = 0;
1276         struct page *new_hpage;
1277         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1278         struct address_space *mapping = NULL;
1279
1280         /*
1281          * Migratability of hugepages depends on architectures and their size.
1282          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1283          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1284          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1285          * kicking migration.
1286          */
1287         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1288                 list_move_tail(&hpage->lru, ret);
1289                 return -ENOSYS;
1290         }
1291
1292         if (page_count(hpage) == 1) {
1293                 /* page was freed from under us. So we are done. */
1294                 putback_active_hugepage(hpage);
1295                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1296         }
1297
1298         new_hpage = get_new_page(hpage, private);
1299         if (!new_hpage)
1300                 return -ENOMEM;
1301
1302         if (!trylock_page(hpage)) {
1303                 if (!force)
1304                         goto out;
1305                 switch (mode) {
1306                 case MIGRATE_SYNC:
1307                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
1308                         break;
1309                 default:
1310                         goto out;
1311                 }
1312                 lock_page(hpage);
1313         }
1314
1315         /*
1316          * Check for pages which are in the process of being freed.  Without
1317          * page_mapping() set, hugetlbfs specific move page routine will not
1318          * be called and we could leak usage counts for subpools.
1319          */
1320         if (hugetlb_page_subpool(hpage) && !page_mapping(hpage)) {
1321                 rc = -EBUSY;
1322                 goto out_unlock;
1323         }
1324
1325         if (PageAnon(hpage))
1326                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1327
1328         if (unlikely(!trylock_page(new_hpage)))
1329                 goto put_anon;
1330
1331         if (page_mapped(hpage)) {
1332                 bool mapping_locked = false;
1333                 enum ttu_flags ttu = 0;
1334
1335                 if (!PageAnon(hpage)) {
1336                         /*
1337                          * In shared mappings, try_to_unmap could potentially
1338                          * call huge_pmd_unshare.  Because of this, take
1339                          * semaphore in write mode here and set TTU_RMAP_LOCKED
1340                          * to let lower levels know we have taken the lock.
1341                          */
1342                         mapping = hugetlb_page_mapping_lock_write(hpage);
1343                         if (unlikely(!mapping))
1344                                 goto unlock_put_anon;
1345
1346                         mapping_locked = true;
1347                         ttu |= TTU_RMAP_LOCKED;
1348                 }
1349
1350                 try_to_migrate(hpage, ttu);
1351                 page_was_mapped = 1;
1352
1353                 if (mapping_locked)
1354                         i_mmap_unlock_write(mapping);
1355         }
1356
1357         if (!page_mapped(hpage))
1358                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, mode);
1359
1360         if (page_was_mapped)
1361                 remove_migration_ptes(hpage,
1362                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? new_hpage : hpage, false);
1363
1364 unlock_put_anon:
1365         unlock_page(new_hpage);
1366
1367 put_anon:
1368         if (anon_vma)
1369                 put_anon_vma(anon_vma);
1370
1371         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1372                 move_hugetlb_state(hpage, new_hpage, reason);
1373                 put_new_page = NULL;
1374         }
1375
1376 out_unlock:
1377         unlock_page(hpage);
1378 out:
1379         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1380                 putback_active_hugepage(hpage);
1381         else if (rc != -EAGAIN)
1382                 list_move_tail(&hpage->lru, ret);
1383
1384         /*
1385          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1386          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1387          * isolation.
1388          */
1389         if (put_new_page)
1390                 put_new_page(new_hpage, private);
1391         else
1392                 putback_active_hugepage(new_hpage);
1393
1394         return rc;
1395 }
1396
1397 static inline int try_split_thp(struct page *page, struct page **page2,
1398                                 struct list_head *from)
1399 {
1400         int rc = 0;
1401
1402         lock_page(page);
1403         rc = split_huge_page_to_list(page, from);
1404         unlock_page(page);
1405         if (!rc)
1406                 list_safe_reset_next(page, *page2, lru);
1407
1408         return rc;
1409 }
1410
1411 /*
1412  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1413  *                 supplied as the target for the page migration
1414  *
1415  * @from:               The list of pages to be migrated.
1416  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1417  *                      as the target of the page migration.
1418  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1419  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1420  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1421  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1422  *                      page migration, if any.
1423  * @reason:             The reason for page migration.
1424  * @ret_succeeded:      Set to the number of normal pages migrated successfully if
1425  *                      the caller passes a non-NULL pointer.
1426  *
1427  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1428  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1429  * It is caller's responsibility to call putback_movable_pages() to return pages
1430  * to the LRU or free list only if ret != 0.
1431  *
1432  * Returns the number of {normal page, THP} that were not migrated, or an error code.
1433  * The number of THP splits will be considered as the number of non-migrated THP,
1434  * no matter how many subpages of the THP are migrated successfully.
1435  */
1436 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1437                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1438                 enum migrate_mode mode, int reason, unsigned int *ret_succeeded)
1439 {
1440         int retry = 1;
1441         int thp_retry = 1;
1442         int nr_failed = 0;
1443         int nr_failed_pages = 0;
1444         int nr_succeeded = 0;
1445         int nr_thp_succeeded = 0;
1446         int nr_thp_failed = 0;
1447         int nr_thp_split = 0;
1448         int pass = 0;
1449         bool is_thp = false;
1450         struct page *page;
1451         struct page *page2;
1452         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1453         int rc, nr_subpages;
1454         LIST_HEAD(ret_pages);
1455         LIST_HEAD(thp_split_pages);
1456         bool nosplit = (reason == MR_NUMA_MISPLACED);
1457         bool no_subpage_counting = false;
1458
1459         trace_mm_migrate_pages_start(mode, reason);
1460
1461         if (!swapwrite)
1462                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1463
1464 thp_subpage_migration:
1465         for (pass = 0; pass < 10 && (retry || thp_retry); pass++) {
1466                 retry = 0;
1467                 thp_retry = 0;
1468
1469                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1470 retry:
1471                         /*
1472                          * THP statistics is based on the source huge page.
1473                          * Capture required information that might get lost
1474                          * during migration.
1475                          */
1476                         is_thp = PageTransHuge(page) && !PageHuge(page);
1477                         nr_subpages = thp_nr_pages(page);
1478                         cond_resched();
1479
1480                         if (PageHuge(page))
1481                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1482                                                 put_new_page, private, page,
1483                                                 pass > 2, mode, reason,
1484                                                 &ret_pages);
1485                         else
1486                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1487                                                 private, page, pass > 2, mode,
1488                                                 reason, &ret_pages);
1489                         /*
1490                          * The rules are:
1491                          *      Success: non hugetlb page will be freed, hugetlb
1492                          *               page will be put back
1493                          *      -EAGAIN: stay on the from list
1494                          *      -ENOMEM: stay on the from list
1495                          *      Other errno: put on ret_pages list then splice to
1496                          *                   from list
1497                          */
1498                         switch(rc) {
1499                         /*
1500                          * THP migration might be unsupported or the
1501                          * allocation could've failed so we should
1502                          * retry on the same page with the THP split
1503                          * to base pages.
1504                          *
1505                          * Head page is retried immediately and tail
1506                          * pages are added to the tail of the list so
1507                          * we encounter them after the rest of the list
1508                          * is processed.
1509                          */
1510                         case -ENOSYS:
1511                                 /* THP migration is unsupported */
1512                                 if (is_thp) {
1513                                         nr_thp_failed++;
1514                                         if (!try_split_thp(page, &page2, &thp_split_pages)) {
1515                                                 nr_thp_split++;
1516                                                 goto retry;
1517                                         }
1518
1519                                         nr_failed_pages += nr_subpages;
1520                                         break;
1521                                 }
1522
1523                                 /* Hugetlb migration is unsupported */
1524                                 if (!no_subpage_counting)
1525                                         nr_failed++;
1526                                 nr_failed_pages++;
1527                                 break;
1528                         case -ENOMEM:
1529                                 /*
1530                                  * When memory is low, don't bother to try to migrate
1531                                  * other pages, just exit.
1532                                  * THP NUMA faulting doesn't split THP to retry.
1533                                  */
1534                                 if (is_thp && !nosplit) {
1535                                         nr_thp_failed++;
1536                                         if (!try_split_thp(page, &page2, &thp_split_pages)) {
1537                                                 nr_thp_split++;
1538                                                 goto retry;
1539                                         }
1540
1541                                         nr_failed_pages += nr_subpages;
1542                                         goto out;
1543                                 }
1544
1545                                 if (!no_subpage_counting)
1546                                         nr_failed++;
1547                                 nr_failed_pages++;
1548                                 goto out;
1549                         case -EAGAIN:
1550                                 if (is_thp) {
1551                                         thp_retry++;
1552                                         break;
1553                                 }
1554                                 retry++;
1555                                 break;
1556                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1557                                 if (is_thp) {
1558                                         nr_thp_succeeded++;
1559                                         nr_succeeded += nr_subpages;
1560                                         break;
1561                                 }
1562                                 nr_succeeded++;
1563                                 break;
1564                         default:
1565                                 /*
1566                                  * Permanent failure (-EBUSY, etc.):
1567                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1568                                  * removed from migration page list and not
1569                                  * retried in the next outer loop.
1570                                  */
1571                                 if (is_thp) {
1572                                         nr_thp_failed++;
1573                                         nr_failed_pages += nr_subpages;
1574                                         break;
1575                                 }
1576
1577                                 if (!no_subpage_counting)
1578                                         nr_failed++;
1579                                 nr_failed_pages++;
1580                                 break;
1581                         }
1582                 }
1583         }
1584         nr_failed += retry;
1585         nr_thp_failed += thp_retry;
1586         /*
1587          * Try to migrate subpages of fail-to-migrate THPs, no nr_failed
1588          * counting in this round, since all subpages of a THP is counted
1589          * as 1 failure in the first round.
1590          */
1591         if (!list_empty(&thp_split_pages)) {
1592                 /*
1593                  * Move non-migrated pages (after 10 retries) to ret_pages
1594                  * to avoid migrating them again.
1595                  */
1596                 list_splice_init(from, &ret_pages);
1597                 list_splice_init(&thp_split_pages, from);
1598                 no_subpage_counting = true;
1599                 retry = 1;
1600                 goto thp_subpage_migration;
1601         }
1602
1603         rc = nr_failed + nr_thp_failed;
1604 out:
1605         /*
1606          * Put the permanent failure page back to migration list, they
1607          * will be put back to the right list by the caller.
1608          */
1609         list_splice(&ret_pages, from);
1610
1611         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1612         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed_pages);
1613         count_vm_events(THP_MIGRATION_SUCCESS, nr_thp_succeeded);
1614         count_vm_events(THP_MIGRATION_FAIL, nr_thp_failed);
1615         count_vm_events(THP_MIGRATION_SPLIT, nr_thp_split);
1616         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed_pages, nr_thp_succeeded,
1617                                nr_thp_failed, nr_thp_split, mode, reason);
1618
1619         if (!swapwrite)
1620                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1621
1622         if (ret_succeeded)
1623                 *ret_succeeded = nr_succeeded;
1624
1625         return rc;
1626 }
1627
1628 struct page *alloc_migration_target(struct page *page, unsigned long private)
1629 {
1630         struct migration_target_control *mtc;
1631         gfp_t gfp_mask;
1632         unsigned int order = 0;
1633         struct page *new_page = NULL;
1634         int nid;
1635         int zidx;
1636
1637         mtc = (struct migration_target_control *)private;
1638         gfp_mask = mtc->gfp_mask;
1639         nid = mtc->nid;
1640         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1641                 nid = page_to_nid(page);
1642
1643         if (PageHuge(page)) {
1644                 struct hstate *h = page_hstate(compound_head(page));
1645
1646                 gfp_mask = htlb_modify_alloc_mask(h, gfp_mask);
1647                 return alloc_huge_page_nodemask(h, nid, mtc->nmask, gfp_mask);
1648         }
1649
1650         if (PageTransHuge(page)) {
1651                 /*
1652                  * clear __GFP_RECLAIM to make the migration callback
1653                  * consistent with regular THP allocations.
1654                  */
1655                 gfp_mask &= ~__GFP_RECLAIM;
1656                 gfp_mask |= GFP_TRANSHUGE;
1657                 order = HPAGE_PMD_ORDER;
1658         }
1659         zidx = zone_idx(page_zone(page));
1660         if (is_highmem_idx(zidx) || zidx == ZONE_MOVABLE)
1661                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1662
1663         new_page = __alloc_pages(gfp_mask, order, nid, mtc->nmask);
1664
1665         if (new_page && PageTransHuge(new_page))
1666                 prep_transhuge_page(new_page);
1667
1668         return new_page;
1669 }
1670
1671 #ifdef CONFIG_NUMA
1672
1673 static int store_status(int __user *status, int start, int value, int nr)
1674 {
1675         while (nr-- > 0) {
1676                 if (put_user(value, status + start))
1677                         return -EFAULT;
1678                 start++;
1679         }
1680
1681         return 0;
1682 }
1683
1684 static int do_move_pages_to_node(struct mm_struct *mm,
1685                 struct list_head *pagelist, int node)
1686 {
1687         int err;
1688         struct migration_target_control mtc = {
1689                 .nid = node,
1690                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE,
1691         };
1692
1693         err = migrate_pages(pagelist, alloc_migration_target, NULL,
1694                 (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL, NULL);
1695         if (err)
1696                 putback_movable_pages(pagelist);
1697         return err;
1698 }
1699
1700 /*
1701  * Resolves the given address to a struct page, isolates it from the LRU and
1702  * puts it to the given pagelist.
1703  * Returns:
1704  *     errno - if the page cannot be found/isolated
1705  *     0 - when it doesn't have to be migrated because it is already on the
1706  *         target node
1707  *     1 - when it has been queued
1708  */
1709 static int add_page_for_migration(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1710                 int node, struct list_head *pagelist, bool migrate_all)
1711 {
1712         struct vm_area_struct *vma;
1713         struct page *page;
1714         unsigned int follflags;
1715         int err;
1716
1717         mmap_read_lock(mm);
1718         err = -EFAULT;
1719         vma = find_vma(mm, addr);
1720         if (!vma || addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1721                 goto out;
1722
1723         /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1724         follflags = FOLL_GET | FOLL_DUMP;
1725         page = follow_page(vma, addr, follflags);
1726
1727         err = PTR_ERR(page);
1728         if (IS_ERR(page))
1729                 goto out;
1730
1731         err = -ENOENT;
1732         if (!page)
1733                 goto out;
1734
1735         err = 0;
1736         if (page_to_nid(page) == node)
1737                 goto out_putpage;
1738
1739         err = -EACCES;
1740         if (page_mapcount(page) > 1 && !migrate_all)
1741                 goto out_putpage;
1742
1743         if (PageHuge(page)) {
1744                 if (PageHead(page)) {
1745                         isolate_huge_page(page, pagelist);
1746                         err = 1;
1747                 }
1748         } else {
1749                 struct page *head;
1750
1751                 head = compound_head(page);
1752                 err = isolate_lru_page(head);
1753                 if (err)
1754                         goto out_putpage;
1755
1756                 err = 1;
1757                 list_add_tail(&head->lru, pagelist);
1758                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1759                         NR_ISOLATED_ANON + page_is_file_lru(head),
1760                         thp_nr_pages(head));
1761         }
1762 out_putpage:
1763         /*
1764          * Either remove the duplicate refcount from
1765          * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1766          * not isolated.
1767          */
1768         put_page(page);
1769 out:
1770         mmap_read_unlock(mm);
1771         return err;
1772 }
1773
1774 static int move_pages_and_store_status(struct mm_struct *mm, int node,
1775                 struct list_head *pagelist, int __user *status,
1776                 int start, int i, unsigned long nr_pages)
1777 {
1778         int err;
1779
1780         if (list_empty(pagelist))
1781                 return 0;
1782
1783         err = do_move_pages_to_node(mm, pagelist, node);
1784         if (err) {
1785                 /*
1786                  * Positive err means the number of failed
1787                  * pages to migrate.  Since we are going to
1788                  * abort and return the number of non-migrated
1789                  * pages, so need to include the rest of the
1790                  * nr_pages that have not been attempted as
1791                  * well.
1792                  */
1793                 if (err > 0)
1794                         err += nr_pages - i - 1;
1795                 return err;
1796         }
1797         return store_status(status, start, node, i - start);
1798 }
1799
1800 /*
1801  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1802  * the corresponding array of status.
1803  */
1804 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1805                          unsigned long nr_pages,
1806                          const void __user * __user *pages,
1807                          const int __user *nodes,
1808                          int __user *status, int flags)
1809 {
1810         int current_node = NUMA_NO_NODE;
1811         LIST_HEAD(pagelist);
1812         int start, i;
1813         int err = 0, err1;
1814
1815         lru_cache_disable();
1816
1817         for (i = start = 0; i < nr_pages; i++) {
1818                 const void __user *p;
1819                 unsigned long addr;
1820                 int node;
1821
1822                 err = -EFAULT;
1823                 if (get_user(p, pages + i))
1824                         goto out_flush;
1825                 if (get_user(node, nodes + i))
1826                         goto out_flush;
1827                 addr = (unsigned long)untagged_addr(p);
1828
1829                 err = -ENODEV;
1830                 if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1831                         goto out_flush;
1832                 if (!node_state(node, N_MEMORY))
1833                         goto out_flush;
1834
1835                 err = -EACCES;
1836                 if (!node_isset(node, task_nodes))
1837                         goto out_flush;
1838
1839                 if (current_node == NUMA_NO_NODE) {
1840                         current_node = node;
1841                         start = i;
1842                 } else if (node != current_node) {
1843                         err = move_pages_and_store_status(mm, current_node,
1844                                         &pagelist, status, start, i, nr_pages);
1845                         if (err)
1846                                 goto out;
1847                         start = i;
1848                         current_node = node;
1849                 }
1850
1851                 /*
1852                  * Errors in the page lookup or isolation are not fatal and we simply
1853                  * report them via status
1854                  */
1855                 err = add_page_for_migration(mm, addr, current_node,
1856                                 &pagelist, flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1857
1858                 if (err > 0) {
1859                         /* The page is successfully queued for migration */
1860                         continue;
1861                 }
1862
1863                 /*
1864                  * If the page is already on the target node (!err), store the
1865                  * node, otherwise, store the err.
1866                  */
1867                 err = store_status(status, i, err ? : current_node, 1);
1868                 if (err)
1869                         goto out_flush;
1870
1871                 err = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
1872                                 status, start, i, nr_pages);
1873                 if (err)
1874                         goto out;
1875                 current_node = NUMA_NO_NODE;
1876         }
1877 out_flush:
1878         /* Make sure we do not overwrite the existing error */
1879         err1 = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
1880                                 status, start, i, nr_pages);
1881         if (err >= 0)
1882                 err = err1;
1883 out:
1884         lru_cache_enable();
1885         return err;
1886 }
1887
1888 /*
1889  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1890  */
1891 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1892                                 const void __user **pages, int *status)
1893 {
1894         unsigned long i;
1895
1896         mmap_read_lock(mm);
1897
1898         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1899                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1900                 struct vm_area_struct *vma;
1901                 struct page *page;
1902                 int err = -EFAULT;
1903
1904                 vma = vma_lookup(mm, addr);
1905                 if (!vma)
1906                         goto set_status;
1907
1908                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1909                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_DUMP);
1910
1911                 err = PTR_ERR(page);
1912                 if (IS_ERR(page))
1913                         goto set_status;
1914
1915                 err = page ? page_to_nid(page) : -ENOENT;
1916 set_status:
1917                 *status = err;
1918
1919                 pages++;
1920                 status++;
1921         }
1922
1923         mmap_read_unlock(mm);
1924 }
1925
1926 static int get_compat_pages_array(const void __user *chunk_pages[],
1927                                   const void __user * __user *pages,
1928                                   unsigned long chunk_nr)
1929 {
1930         compat_uptr_t __user *pages32 = (compat_uptr_t __user *)pages;
1931         compat_uptr_t p;
1932         int i;
1933
1934         for (i = 0; i < chunk_nr; i++) {
1935                 if (get_user(p, pages32 + i))
1936                         return -EFAULT;
1937                 chunk_pages[i] = compat_ptr(p);
1938         }
1939
1940         return 0;
1941 }
1942
1943 /*
1944  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1945  * a user array of status.
1946  */
1947 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1948                          const void __user * __user *pages,
1949                          int __user *status)
1950 {
1951 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1952         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1953         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1954
1955         while (nr_pages) {
1956                 unsigned long chunk_nr;
1957
1958                 chunk_nr = nr_pages;
1959                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1960                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1961
1962                 if (in_compat_syscall()) {
1963                         if (get_compat_pages_array(chunk_pages, pages,
1964                                                    chunk_nr))
1965                                 break;
1966                 } else {
1967                         if (copy_from_user(chunk_pages, pages,
1968                                       chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1969                                 break;
1970                 }
1971
1972                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1973
1974                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1975                         break;
1976
1977                 pages += chunk_nr;
1978                 status += chunk_nr;
1979                 nr_pages -= chunk_nr;
1980         }
1981         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1982 }
1983
1984 static struct mm_struct *find_mm_struct(pid_t pid, nodemask_t *mem_nodes)
1985 {
1986         struct task_struct *task;
1987         struct mm_struct *mm;
1988
1989         /*
1990          * There is no need to check if current process has the right to modify
1991          * the specified process when they are same.
1992          */
1993         if (!pid) {
1994                 mmget(current->mm);
1995                 *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(current);
1996                 return current->mm;
1997         }
1998
1999         /* Find the mm_struct */
2000         rcu_read_lock();
2001         task = find_task_by_vpid(pid);
2002         if (!task) {
2003                 rcu_read_unlock();
2004                 return ERR_PTR(-ESRCH);
2005         }
2006         get_task_struct(task);
2007
2008         /*
2009          * Check if this process has the right to modify the specified
2010          * process. Use the regular "ptrace_may_access()" checks.
2011          */
2012         if (!ptrace_may_access(task, PTRACE_MODE_READ_REALCREDS)) {
2013                 rcu_read_unlock();
2014                 mm = ERR_PTR(-EPERM);
2015                 goto out;
2016         }
2017         rcu_read_unlock();
2018
2019         mm = ERR_PTR(security_task_movememory(task));
2020         if (IS_ERR(mm))
2021                 goto out;
2022         *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
2023         mm = get_task_mm(task);
2024 out:
2025         put_task_struct(task);
2026         if (!mm)
2027                 mm = ERR_PTR(-EINVAL);
2028         return mm;
2029 }
2030
2031 /*
2032  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
2033  * process.
2034  */
2035 static int kernel_move_pages(pid_t pid, unsigned long nr_pages,
2036                              const void __user * __user *pages,
2037                              const int __user *nodes,
2038                              int __user *status, int flags)
2039 {
2040         struct mm_struct *mm;
2041         int err;
2042         nodemask_t task_nodes;
2043
2044         /* Check flags */
2045         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
2046                 return -EINVAL;
2047
2048         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
2049                 return -EPERM;
2050
2051         mm = find_mm_struct(pid, &task_nodes);
2052         if (IS_ERR(mm))
2053                 return PTR_ERR(mm);
2054
2055         if (nodes)
2056                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
2057                                     nodes, status, flags);
2058         else
2059                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
2060
2061         mmput(mm);
2062         return err;
2063 }
2064
2065 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
2066                 const void __user * __user *, pages,
2067                 const int __user *, nodes,
2068                 int __user *, status, int, flags)
2069 {
2070         return kernel_move_pages(pid, nr_pages, pages, nodes, status, flags);
2071 }
2072
2073 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2074 /*
2075  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
2076  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
2077  */
2078 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
2079                                    unsigned long nr_migrate_pages)
2080 {
2081         int z;
2082
2083         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
2084                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
2085
2086                 if (!populated_zone(zone))
2087                         continue;
2088
2089                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
2090                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
2091                                        high_wmark_pages(zone) +
2092                                        nr_migrate_pages,
2093                                        ZONE_MOVABLE, 0))
2094                         continue;
2095                 return true;
2096         }
2097         return false;
2098 }
2099
2100 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
2101                                            unsigned long data)
2102 {
2103         int nid = (int) data;
2104         struct page *newpage;
2105
2106         newpage = __alloc_pages_node(nid,
2107                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
2108                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
2109                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
2110                                          ~__GFP_RECLAIM, 0);
2111
2112         return newpage;
2113 }
2114
2115 static struct page *alloc_misplaced_dst_page_thp(struct page *page,
2116                                                  unsigned long data)
2117 {
2118         int nid = (int) data;
2119         struct page *newpage;
2120
2121         newpage = alloc_pages_node(nid, (GFP_TRANSHUGE_LIGHT | __GFP_THISNODE),
2122                                    HPAGE_PMD_ORDER);
2123         if (!newpage)
2124                 goto out;
2125
2126         prep_transhuge_page(newpage);
2127
2128 out:
2129         return newpage;
2130 }
2131
2132 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
2133 {
2134         int page_lru;
2135         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2136
2137         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
2138
2139         /* Do not migrate THP mapped by multiple processes */
2140         if (PageTransHuge(page) && total_mapcount(page) > 1)
2141                 return 0;
2142
2143         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
2144         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, nr_pages))
2145                 return 0;
2146
2147         if (isolate_lru_page(page))
2148                 return 0;
2149
2150         page_lru = page_is_file_lru(page);
2151         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
2152                             nr_pages);
2153
2154         /*
2155          * Isolating the page has taken another reference, so the
2156          * caller's reference can be safely dropped without the page
2157          * disappearing underneath us during migration.
2158          */
2159         put_page(page);
2160         return 1;
2161 }
2162
2163 /*
2164  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
2165  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
2166  * the page that will be dropped by this function before returning.
2167  */
2168 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
2169                            int node)
2170 {
2171         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
2172         int isolated;
2173         int nr_remaining;
2174         LIST_HEAD(migratepages);
2175         new_page_t *new;
2176         bool compound;
2177         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2178
2179         /*
2180          * PTE mapped THP or HugeTLB page can't reach here so the page could
2181          * be either base page or THP.  And it must be head page if it is
2182          * THP.
2183          */
2184         compound = PageTransHuge(page);
2185
2186         if (compound)
2187                 new = alloc_misplaced_dst_page_thp;
2188         else
2189                 new = alloc_misplaced_dst_page;
2190
2191         /*
2192          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
2193          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
2194          */
2195         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_lru(page) &&
2196             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
2197                 goto out;
2198
2199         /*
2200          * Also do not migrate dirty pages as not all filesystems can move
2201          * dirty pages in MIGRATE_ASYNC mode which is a waste of cycles.
2202          */
2203         if (page_is_file_lru(page) && PageDirty(page))
2204                 goto out;
2205
2206         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
2207         if (!isolated)
2208                 goto out;
2209
2210         list_add(&page->lru, &migratepages);
2211         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, *new, NULL, node,
2212                                      MIGRATE_ASYNC, MR_NUMA_MISPLACED, NULL);
2213         if (nr_remaining) {
2214                 if (!list_empty(&migratepages)) {
2215                         list_del(&page->lru);
2216                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
2217                                         page_is_file_lru(page), -nr_pages);
2218                         putback_lru_page(page);
2219                 }
2220                 isolated = 0;
2221         } else
2222                 count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, nr_pages);
2223         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
2224         return isolated;
2225
2226 out:
2227         put_page(page);
2228         return 0;
2229 }
2230 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2231 #endif /* CONFIG_NUMA */
2232
2233 #ifdef CONFIG_DEVICE_PRIVATE
2234 static int migrate_vma_collect_skip(unsigned long start,
2235                                     unsigned long end,
2236                                     struct mm_walk *walk)
2237 {
2238         struct migrate_vma *migrate = walk->private;
2239         unsigned long addr;
2240
2241         for (addr = start; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
2242                 migrate->dst[migrate->npages] = 0;
2243                 migrate->src[migrate->npages++] = 0;
2244         }
2245
2246         return 0;
2247 }
2248
2249 static int migrate_vma_collect_hole(unsigned long start,
2250                                     unsigned long end,
2251                                     __always_unused int depth,
2252                                     struct mm_walk *walk)
2253 {
2254         struct migrate_vma *migrate = walk->private;
2255         unsigned long addr;
2256
2257         /* Only allow populating anonymous memory. */
2258         if (!vma_is_anonymous(walk->vma))
2259                 return migrate_vma_collect_skip(start, end, walk);
2260
2261         for (addr = start; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
2262                 migrate->src[migrate->npages] = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2263                 migrate->dst[migrate->npages] = 0;
2264                 migrate->npages++;
2265                 migrate->cpages++;
2266         }
2267
2268         return 0;
2269 }
2270
2271 static int migrate_vma_collect_pmd(pmd_t *pmdp,
2272                                    unsigned long start,
2273                                    unsigned long end,
2274                                    struct mm_walk *walk)
2275 {
2276         struct migrate_vma *migrate = walk->private;
2277         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
2278         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2279         unsigned long addr = start, unmapped = 0;
2280         spinlock_t *ptl;
2281         pte_t *ptep;
2282
2283 again:
2284         if (pmd_none(*pmdp))
2285                 return migrate_vma_collect_hole(start, end, -1, walk);
2286
2287         if (pmd_trans_huge(*pmdp)) {
2288                 struct page *page;
2289
2290                 ptl = pmd_lock(mm, pmdp);
2291                 if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmdp))) {
2292                         spin_unlock(ptl);
2293                         goto again;
2294                 }
2295
2296                 page = pmd_page(*pmdp);
2297                 if (is_huge_zero_page(page)) {
2298                         spin_unlock(ptl);
2299                         split_huge_pmd(vma, pmdp, addr);
2300                         if (pmd_trans_unstable(pmdp))
2301                                 return migrate_vma_collect_skip(start, end,
2302                                                                 walk);
2303                 } else {
2304                         int ret;
2305
2306                         get_page(page);
2307                         spin_unlock(ptl);
2308                         if (unlikely(!trylock_page(page)))
2309                                 return migrate_vma_collect_skip(start, end,
2310                                                                 walk);
2311                         ret = split_huge_page(page);
2312                         unlock_page(page);
2313                         put_page(page);
2314                         if (ret)
2315                                 return migrate_vma_collect_skip(start, end,
2316                                                                 walk);
2317                         if (pmd_none(*pmdp))
2318                                 return migrate_vma_collect_hole(start, end, -1,
2319                                                                 walk);
2320                 }
2321         }
2322
2323         if (unlikely(pmd_bad(*pmdp)))
2324                 return migrate_vma_collect_skip(start, end, walk);
2325
2326         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
2327         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2328
2329         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, ptep++) {
2330                 unsigned long mpfn = 0, pfn;
2331                 struct page *page;
2332                 swp_entry_t entry;
2333                 pte_t pte;
2334
2335                 pte = *ptep;
2336
2337                 if (pte_none(pte)) {
2338                         if (vma_is_anonymous(vma)) {
2339                                 mpfn = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2340                                 migrate->cpages++;
2341                         }
2342                         goto next;
2343                 }
2344
2345                 if (!pte_present(pte)) {
2346                         /*
2347                          * Only care about unaddressable device page special
2348                          * page table entry. Other special swap entries are not
2349                          * migratable, and we ignore regular swapped page.
2350                          */
2351                         entry = pte_to_swp_entry(pte);
2352                         if (!is_device_private_entry(entry))
2353                                 goto next;
2354
2355                         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
2356                         if (!(migrate->flags &
2357                                 MIGRATE_VMA_SELECT_DEVICE_PRIVATE) ||
2358                             page->pgmap->owner != migrate->pgmap_owner)
2359                                 goto next;
2360
2361                         mpfn = migrate_pfn(page_to_pfn(page)) |
2362                                         MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2363                         if (is_writable_device_private_entry(entry))
2364                                 mpfn |= MIGRATE_PFN_WRITE;
2365                 } else {
2366                         if (!(migrate->flags & MIGRATE_VMA_SELECT_SYSTEM))
2367                                 goto next;
2368                         pfn = pte_pfn(pte);
2369                         if (is_zero_pfn(pfn)) {
2370                                 mpfn = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2371                                 migrate->cpages++;
2372                                 goto next;
2373                         }
2374                         page = vm_normal_page(migrate->vma, addr, pte);
2375                         mpfn = migrate_pfn(pfn) | MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2376                         mpfn |= pte_write(pte) ? MIGRATE_PFN_WRITE : 0;
2377                 }
2378
2379                 /* FIXME support THP */
2380                 if (!page || !page->mapping || PageTransCompound(page)) {
2381                         mpfn = 0;
2382                         goto next;
2383                 }
2384
2385                 /*
2386                  * By getting a reference on the page we pin it and that blocks
2387                  * any kind of migration. Side effect is that it "freezes" the
2388                  * pte.
2389                  *
2390                  * We drop this reference after isolating the page from the lru
2391                  * for non device page (device page are not on the lru and thus
2392                  * can't be dropped from it).
2393                  */
2394                 get_page(page);
2395
2396                 /*
2397                  * Optimize for the common case where page is only mapped once
2398                  * in one process. If we can lock the page, then we can safely
2399                  * set up a special migration page table entry now.
2400                  */
2401                 if (trylock_page(page)) {
2402                         pte_t swp_pte;
2403
2404                         migrate->cpages++;
2405                         ptep_get_and_clear(mm, addr, ptep);
2406
2407                         /* Setup special migration page table entry */
2408                         if (mpfn & MIGRATE_PFN_WRITE)
2409                                 entry = make_writable_migration_entry(
2410                                                         page_to_pfn(page));
2411                         else
2412                                 entry = make_readable_migration_entry(
2413                                                         page_to_pfn(page));
2414                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2415                         if (pte_present(pte)) {
2416                                 if (pte_soft_dirty(pte))
2417                                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2418                                 if (pte_uffd_wp(pte))
2419                                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2420                         } else {
2421                                 if (pte_swp_soft_dirty(pte))
2422                                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2423                                 if (pte_swp_uffd_wp(pte))
2424                                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2425                         }
2426                         set_pte_at(mm, addr, ptep, swp_pte);
2427
2428                         /*
2429                          * This is like regular unmap: we remove the rmap and
2430                          * drop page refcount. Page won't be freed, as we took
2431                          * a reference just above.
2432                          */
2433                         page_remove_rmap(page, false);
2434                         put_page(page);
2435
2436                         if (pte_present(pte))
2437                                 unmapped++;
2438                 } else {
2439                         put_page(page);
2440                         mpfn = 0;
2441                 }
2442
2443 next:
2444                 migrate->dst[migrate->npages] = 0;
2445                 migrate->src[migrate->npages++] = mpfn;
2446         }
2447         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2448         pte_unmap_unlock(ptep - 1, ptl);
2449
2450         /* Only flush the TLB if we actually modified any entries */
2451         if (unmapped)
2452                 flush_tlb_range(walk->vma, start, end);
2453
2454         return 0;
2455 }
2456
2457 static const struct mm_walk_ops migrate_vma_walk_ops = {
2458         .pmd_entry              = migrate_vma_collect_pmd,
2459         .pte_hole               = migrate_vma_collect_hole,
2460 };
2461
2462 /*
2463  * migrate_vma_collect() - collect pages over a range of virtual addresses
2464  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2465  *
2466  * This will walk the CPU page table. For each virtual address backed by a
2467  * valid page, it updates the src array and takes a reference on the page, in
2468  * order to pin the page until we lock it and unmap it.
2469  */
2470 static void migrate_vma_collect(struct migrate_vma *migrate)
2471 {
2472         struct mmu_notifier_range range;
2473
2474         /*
2475          * Note that the pgmap_owner is passed to the mmu notifier callback so
2476          * that the registered device driver can skip invalidating device
2477          * private page mappings that won't be migrated.
2478          */
2479         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_MIGRATE, 0,
2480                 migrate->vma, migrate->vma->vm_mm, migrate->start, migrate->end,
2481                 migrate->pgmap_owner);
2482         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2483
2484         walk_page_range(migrate->vma->vm_mm, migrate->start, migrate->end,
2485                         &migrate_vma_walk_ops, migrate);
2486
2487         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2488         migrate->end = migrate->start + (migrate->npages << PAGE_SHIFT);
2489 }
2490
2491 /*
2492  * migrate_vma_check_page() - check if page is pinned or not
2493  * @page: struct page to check
2494  *
2495  * Pinned pages cannot be migrated. This is the same test as in
2496  * folio_migrate_mapping(), except that here we allow migration of a
2497  * ZONE_DEVICE page.
2498  */
2499 static bool migrate_vma_check_page(struct page *page)
2500 {
2501         /*
2502          * One extra ref because caller holds an extra reference, either from
2503          * isolate_lru_page() for a regular page, or migrate_vma_collect() for
2504          * a device page.
2505          */
2506         int extra = 1;
2507
2508         /*
2509          * FIXME support THP (transparent huge page), it is bit more complex to
2510          * check them than regular pages, because they can be mapped with a pmd
2511          * or with a pte (split pte mapping).
2512          */
2513         if (PageCompound(page))
2514                 return false;
2515
2516         /* Page from ZONE_DEVICE have one extra reference */
2517         if (is_zone_device_page(page)) {
2518                 /*
2519                  * Private page can never be pin as they have no valid pte and
2520                  * GUP will fail for those. Yet if there is a pending migration
2521                  * a thread might try to wait on the pte migration entry and
2522                  * will bump the page reference count. Sadly there is no way to
2523                  * differentiate a regular pin from migration wait. Hence to
2524                  * avoid 2 racing thread trying to migrate back to CPU to enter
2525                  * infinite loop (one stopping migration because the other is
2526                  * waiting on pte migration entry). We always return true here.
2527                  *
2528                  * FIXME proper solution is to rework migration_entry_wait() so
2529                  * it does not need to take a reference on page.
2530                  */
2531                 return is_device_private_page(page);
2532         }
2533
2534         /* For file back page */
2535         if (page_mapping(page))
2536                 extra += 1 + page_has_private(page);
2537
2538         if ((page_count(page) - extra) > page_mapcount(page))
2539                 return false;
2540
2541         return true;
2542 }
2543
2544 /*
2545  * migrate_vma_unmap() - replace page mapping with special migration pte entry
2546  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2547  *
2548  * Isolate pages from the LRU and replace mappings (CPU page table pte) with a
2549  * special migration pte entry and check if it has been pinned. Pinned pages are
2550  * restored because we cannot migrate them.
2551  *
2552  * This is the last step before we call the device driver callback to allocate
2553  * destination memory and copy contents of original page over to new page.
2554  */
2555 static void migrate_vma_unmap(struct migrate_vma *migrate)
2556 {
2557         const unsigned long npages = migrate->npages;
2558         const unsigned long start = migrate->start;
2559         unsigned long addr, i, restore = 0;
2560         bool allow_drain = true;
2561
2562         lru_add_drain();
2563
2564         for (i = 0; i < npages; i++) {
2565                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2566
2567                 if (!page)
2568                         continue;
2569
2570                 /* ZONE_DEVICE pages are not on LRU */
2571                 if (!is_zone_device_page(page)) {
2572                         if (!PageLRU(page) && allow_drain) {
2573                                 /* Drain CPU's pagevec */
2574                                 lru_add_drain_all();
2575                                 allow_drain = false;
2576                         }
2577
2578                         if (isolate_lru_page(page)) {
2579                                 migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2580                                 migrate->cpages--;
2581                                 restore++;
2582                                 continue;
2583                         }
2584
2585                         /* Drop the reference we took in collect */
2586                         put_page(page);
2587                 }
2588
2589                 if (page_mapped(page))
2590                         try_to_migrate(page, 0);
2591
2592                 if (page_mapped(page) || !migrate_vma_check_page(page)) {
2593                         if (!is_zone_device_page(page)) {
2594                                 get_page(page);
2595                                 putback_lru_page(page);
2596                         }
2597
2598                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2599                         migrate->cpages--;
2600                         restore++;
2601                         continue;
2602                 }
2603         }
2604
2605         for (addr = start, i = 0; i < npages && restore; addr += PAGE_SIZE, i++) {
2606                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2607
2608                 if (!page || (migrate->src[i] & MIGRATE_PFN_MIGRATE))
2609                         continue;
2610
2611                 remove_migration_ptes(page, page, false);
2612
2613                 migrate->src[i] = 0;
2614                 unlock_page(page);
2615                 put_page(page);
2616                 restore--;
2617         }
2618 }
2619
2620 /**
2621  * migrate_vma_setup() - prepare to migrate a range of memory
2622  * @args: contains the vma, start, and pfns arrays for the migration
2623  *
2624  * Returns: negative errno on failures, 0 when 0 or more pages were migrated
2625  * without an error.
2626  *
2627  * Prepare to migrate a range of memory virtual address range by collecting all
2628  * the pages backing each virtual address in the range, saving them inside the
2629  * src array.  Then lock those pages and unmap them. Once the pages are locked
2630  * and unmapped, check whether each page is pinned or not.  Pages that aren't
2631  * pinned have the MIGRATE_PFN_MIGRATE flag set (by this function) in the
2632  * corresponding src array entry.  Then restores any pages that are pinned, by
2633  * remapping and unlocking those pages.
2634  *
2635  * The caller should then allocate destination memory and copy source memory to
2636  * it for all those entries (ie with MIGRATE_PFN_VALID and MIGRATE_PFN_MIGRATE
2637  * flag set).  Once these are allocated and copied, the caller must update each
2638  * corresponding entry in the dst array with the pfn value of the destination
2639  * page and with MIGRATE_PFN_VALID. Destination pages must be locked via
2640  * lock_page().
2641  *
2642  * Note that the caller does not have to migrate all the pages that are marked
2643  * with MIGRATE_PFN_MIGRATE flag in src array unless this is a migration from
2644  * device memory to system memory.  If the caller cannot migrate a device page
2645  * back to system memory, then it must return VM_FAULT_SIGBUS, which has severe
2646  * consequences for the userspace process, so it must be avoided if at all
2647  * possible.
2648  *
2649  * For empty entries inside CPU page table (pte_none() or pmd_none() is true) we
2650  * do set MIGRATE_PFN_MIGRATE flag inside the corresponding source array thus
2651  * allowing the caller to allocate device memory for those unbacked virtual
2652  * addresses.  For this the caller simply has to allocate device memory and
2653  * properly set the destination entry like for regular migration.  Note that
2654  * this can still fail, and thus inside the device driver you must check if the
2655  * migration was successful for those entries after calling migrate_vma_pages(),
2656  * just like for regular migration.
2657  *
2658  * After that, the callers must call migrate_vma_pages() to go over each entry
2659  * in the src array that has the MIGRATE_PFN_VALID and MIGRATE_PFN_MIGRATE flag
2660  * set. If the corresponding entry in dst array has MIGRATE_PFN_VALID flag set,
2661  * then migrate_vma_pages() to migrate struct page information from the source
2662  * struct page to the destination struct page.  If it fails to migrate the
2663  * struct page information, then it clears the MIGRATE_PFN_MIGRATE flag in the
2664  * src array.
2665  *
2666  * At this point all successfully migrated pages have an entry in the src
2667  * array with MIGRATE_PFN_VALID and MIGRATE_PFN_MIGRATE flag set and the dst
2668  * array entry with MIGRATE_PFN_VALID flag set.
2669  *
2670  * Once migrate_vma_pages() returns the caller may inspect which pages were
2671  * successfully migrated, and which were not.  Successfully migrated pages will
2672  * have the MIGRATE_PFN_MIGRATE flag set for their src array entry.
2673  *
2674  * It is safe to update device page table after migrate_vma_pages() because
2675  * both destination and source page are still locked, and the mmap_lock is held
2676  * in read mode (hence no one can unmap the range being migrated).
2677  *
2678  * Once the caller is done cleaning up things and updating its page table (if it
2679  * chose to do so, this is not an obligation) it finally calls
2680  * migrate_vma_finalize() to update the CPU page table to point to new pages
2681  * for successfully migrated pages or otherwise restore the CPU page table to
2682  * point to the original source pages.
2683  */
2684 int migrate_vma_setup(struct migrate_vma *args)
2685 {
2686         long nr_pages = (args->end - args->start) >> PAGE_SHIFT;
2687
2688         args->start &= PAGE_MASK;
2689         args->end &= PAGE_MASK;
2690         if (!args->vma || is_vm_hugetlb_page(args->vma) ||
2691             (args->vma->vm_flags & VM_SPECIAL) || vma_is_dax(args->vma))
2692                 return -EINVAL;
2693         if (nr_pages <= 0)
2694                 return -EINVAL;
2695         if (args->start < args->vma->vm_start ||
2696             args->start >= args->vma->vm_end)
2697                 return -EINVAL;
2698         if (args->end <= args->vma->vm_start || args->end > args->vma->vm_end)
2699                 return -EINVAL;
2700         if (!args->src || !args->dst)
2701                 return -EINVAL;
2702
2703         memset(args->src, 0, sizeof(*args->src) * nr_pages);
2704         args->cpages = 0;
2705         args->npages = 0;
2706
2707         migrate_vma_collect(args);
2708
2709         if (args->cpages)
2710                 migrate_vma_unmap(args);
2711
2712         /*
2713          * At this point pages are locked and unmapped, and thus they have
2714          * stable content and can safely be copied to destination memory that
2715          * is allocated by the drivers.
2716          */
2717         return 0;
2718
2719 }
2720 EXPORT_SYMBOL(migrate_vma_setup);
2721
2722 /*
2723  * This code closely matches the code in:
2724  *   __handle_mm_fault()
2725  *     handle_pte_fault()
2726  *       do_anonymous_page()
2727  * to map in an anonymous zero page but the struct page will be a ZONE_DEVICE
2728  * private page.
2729  */
2730 static void migrate_vma_insert_page(struct migrate_vma *migrate,
2731                                     unsigned long addr,
2732                                     struct page *page,
2733                                     unsigned long *src)
2734 {
2735         struct vm_area_struct *vma = migrate->vma;
2736         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2737         bool flush = false;
2738         spinlock_t *ptl;
2739         pte_t entry;
2740         pgd_t *pgdp;
2741         p4d_t *p4dp;
2742         pud_t *pudp;
2743         pmd_t *pmdp;
2744         pte_t *ptep;
2745
2746         /* Only allow populating anonymous memory */
2747         if (!vma_is_anonymous(vma))
2748                 goto abort;
2749
2750         pgdp = pgd_offset(mm, addr);
2751         p4dp = p4d_alloc(mm, pgdp, addr);
2752         if (!p4dp)
2753                 goto abort;
2754         pudp = pud_alloc(mm, p4dp, addr);
2755         if (!pudp)
2756                 goto abort;
2757         pmdp = pmd_alloc(mm, pudp, addr);
2758         if (!pmdp)
2759                 goto abort;
2760
2761         if (pmd_trans_huge(*pmdp) || pmd_devmap(*pmdp))
2762                 goto abort;
2763
2764         /*
2765          * Use pte_alloc() instead of pte_alloc_map().  We can't run
2766          * pte_offset_map() on pmds where a huge pmd might be created
2767          * from a different thread.
2768          *
2769          * pte_alloc_map() is safe to use under mmap_write_lock(mm) or when
2770          * parallel threads are excluded by other means.
2771          *
2772          * Here we only have mmap_read_lock(mm).
2773          */
2774         if (pte_alloc(mm, pmdp))
2775                 goto abort;
2776
2777         /* See the comment in pte_alloc_one_map() */
2778         if (unlikely(pmd_trans_unstable(pmdp)))
2779                 goto abort;
2780
2781         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
2782                 goto abort;
2783         if (mem_cgroup_charge(page_folio(page), vma->vm_mm, GFP_KERNEL))
2784                 goto abort;
2785
2786         /*
2787          * The memory barrier inside __SetPageUptodate makes sure that
2788          * preceding stores to the page contents become visible before
2789          * the set_pte_at() write.
2790          */
2791         __SetPageUptodate(page);
2792
2793         if (is_zone_device_page(page)) {
2794                 if (is_device_private_page(page)) {
2795                         swp_entry_t swp_entry;
2796
2797                         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
2798                                 swp_entry = make_writable_device_private_entry(
2799                                                         page_to_pfn(page));
2800                         else
2801                                 swp_entry = make_readable_device_private_entry(
2802                                                         page_to_pfn(page));
2803                         entry = swp_entry_to_pte(swp_entry);
2804                 } else {
2805                         /*
2806                          * For now we only support migrating to un-addressable
2807                          * device memory.
2808                          */
2809                         pr_warn_once("Unsupported ZONE_DEVICE page type.\n");
2810                         goto abort;
2811                 }
2812         } else {
2813                 entry = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
2814                 if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
2815                         entry = pte_mkwrite(pte_mkdirty(entry));
2816         }
2817
2818         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
2819
2820         if (check_stable_address_space(mm))
2821                 goto unlock_abort;
2822
2823         if (pte_present(*ptep)) {
2824                 unsigned long pfn = pte_pfn(*ptep);
2825
2826                 if (!is_zero_pfn(pfn))
2827                         goto unlock_abort;
2828                 flush = true;
2829         } else if (!pte_none(*ptep))
2830                 goto unlock_abort;
2831
2832         /*
2833          * Check for userfaultfd but do not deliver the fault. Instead,
2834          * just back off.
2835          */
2836         if (userfaultfd_missing(vma))
2837                 goto unlock_abort;
2838
2839         inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
2840         page_add_new_anon_rmap(page, vma, addr, false);
2841         if (!is_zone_device_page(page))
2842                 lru_cache_add_inactive_or_unevictable(page, vma);
2843         get_page(page);
2844
2845         if (flush) {
2846                 flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(*ptep));
2847                 ptep_clear_flush_notify(vma, addr, ptep);
2848                 set_pte_at_notify(mm, addr, ptep, entry);
2849                 update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
2850         } else {
2851                 /* No need to invalidate - it was non-present before */
2852                 set_pte_at(mm, addr, ptep, entry);
2853                 update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
2854         }
2855
2856         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2857         *src = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2858         return;
2859
2860 unlock_abort:
2861         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2862 abort:
2863         *src &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2864 }
2865
2866 /**
2867  * migrate_vma_pages() - migrate meta-data from src page to dst page
2868  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2869  *
2870  * This migrates struct page meta-data from source struct page to destination
2871  * struct page. This effectively finishes the migration from source page to the
2872  * destination page.
2873  */
2874 void migrate_vma_pages(struct migrate_vma *migrate)
2875 {
2876         const unsigned long npages = migrate->npages;
2877         const unsigned long start = migrate->start;
2878         struct mmu_notifier_range range;
2879         unsigned long addr, i;
2880         bool notified = false;
2881
2882         for (i = 0, addr = start; i < npages; addr += PAGE_SIZE, i++) {
2883                 struct page *newpage = migrate_pfn_to_page(migrate->dst[i]);
2884                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2885                 struct address_space *mapping;
2886                 int r;
2887
2888                 if (!newpage) {
2889                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2890                         continue;
2891                 }
2892
2893                 if (!page) {
2894                         if (!(migrate->src[i] & MIGRATE_PFN_MIGRATE))
2895                                 continue;
2896                         if (!notified) {
2897                                 notified = true;
2898
2899                                 mmu_notifier_range_init_owner(&range,
2900                                         MMU_NOTIFY_MIGRATE, 0, migrate->vma,
2901                                         migrate->vma->vm_mm, addr, migrate->end,
2902                                         migrate->pgmap_owner);
2903                                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2904                         }
2905                         migrate_vma_insert_page(migrate, addr, newpage,
2906                                                 &migrate->src[i]);
2907                         continue;
2908                 }
2909
2910                 mapping = page_mapping(page);
2911
2912                 if (is_zone_device_page(newpage)) {
2913                         if (is_device_private_page(newpage)) {
2914                                 /*
2915                                  * For now only support private anonymous when
2916                                  * migrating to un-addressable device memory.
2917                                  */
2918                                 if (mapping) {
2919                                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2920                                         continue;
2921                                 }
2922                         } else {
2923                                 /*
2924                                  * Other types of ZONE_DEVICE page are not
2925                                  * supported.
2926                                  */
2927                                 migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2928                                 continue;
2929                         }
2930                 }
2931
2932                 r = migrate_page(mapping, newpage, page, MIGRATE_SYNC_NO_COPY);
2933                 if (r != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
2934                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2935         }
2936
2937         /*
2938          * No need to double call mmu_notifier->invalidate_range() callback as
2939          * the above ptep_clear_flush_notify() inside migrate_vma_insert_page()
2940          * did already call it.
2941          */
2942         if (notified)
2943                 mmu_notifier_invalidate_range_only_end(&range);
2944 }
2945 EXPORT_SYMBOL(migrate_vma_pages);
2946
2947 /**
2948  * migrate_vma_finalize() - restore CPU page table entry
2949  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2950  *
2951  * This replaces the special migration pte entry with either a mapping to the
2952  * new page if migration was successful for that page, or to the original page
2953  * otherwise.
2954  *
2955  * This also unlocks the pages and puts them back on the lru, or drops the extra
2956  * refcount, for device pages.
2957  */
2958 void migrate_vma_finalize(struct migrate_vma *migrate)
2959 {
2960         const unsigned long npages = migrate->npages;
2961         unsigned long i;
2962
2963         for (i = 0; i < npages; i++) {
2964                 struct page *newpage = migrate_pfn_to_page(migrate->dst[i]);
2965                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2966
2967                 if (!page) {
2968                         if (newpage) {
2969                                 unlock_page(newpage);
2970                                 put_page(newpage);
2971                         }
2972                         continue;
2973                 }
2974
2975                 if (!(migrate->src[i] & MIGRATE_PFN_MIGRATE) || !newpage) {
2976                         if (newpage) {
2977                                 unlock_page(newpage);
2978                                 put_page(newpage);
2979                         }
2980                         newpage = page;
2981                 }
2982
2983                 remove_migration_ptes(page, newpage, false);
2984                 unlock_page(page);
2985
2986                 if (is_zone_device_page(page))
2987                         put_page(page);
2988                 else
2989                         putback_lru_page(page);
2990
2991                 if (newpage != page) {
2992                         unlock_page(newpage);
2993                         if (is_zone_device_page(newpage))
2994                                 put_page(newpage);
2995                         else
2996                                 putback_lru_page(newpage);
2997                 }
2998         }
2999 }
3000 EXPORT_SYMBOL(migrate_vma_finalize);
3001 #endif /* CONFIG_DEVICE_PRIVATE */
3002
3003 #if defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
3004 /* Disable reclaim-based migration. */
3005 static void __disable_all_migrate_targets(void)
3006 {
3007         int node;
3008
3009         for_each_online_node(node)
3010                 node_demotion[node] = NUMA_NO_NODE;
3011 }
3012
3013 static void disable_all_migrate_targets(void)
3014 {
3015         __disable_all_migrate_targets();
3016
3017         /*
3018          * Ensure that the "disable" is visible across the system.
3019          * Readers will see either a combination of before+disable
3020          * state or disable+after.  They will never see before and
3021          * after state together.
3022          *
3023          * The before+after state together might have cycles and
3024          * could cause readers to do things like loop until this
3025          * function finishes.  This ensures they can only see a
3026          * single "bad" read and would, for instance, only loop
3027          * once.
3028          */
3029         synchronize_rcu();
3030 }
3031
3032 /*
3033  * Find an automatic demotion target for 'node'.
3034  * Failing here is OK.  It might just indicate
3035  * being at the end of a chain.
3036  */
3037 static int establish_migrate_target(int node, nodemask_t *used)
3038 {
3039         int migration_target;
3040
3041         /*
3042          * Can not set a migration target on a
3043          * node with it already set.
3044          *
3045          * No need for READ_ONCE() here since this
3046          * in the write path for node_demotion[].
3047          * This should be the only thread writing.
3048          */
3049         if (node_demotion[node] != NUMA_NO_NODE)
3050                 return NUMA_NO_NODE;
3051
3052         migration_target = find_next_best_node(node, used);
3053         if (migration_target == NUMA_NO_NODE)
3054                 return NUMA_NO_NODE;
3055
3056         node_demotion[node] = migration_target;
3057
3058         return migration_target;
3059 }
3060
3061 /*
3062  * When memory fills up on a node, memory contents can be
3063  * automatically migrated to another node instead of
3064  * discarded at reclaim.
3065  *
3066  * Establish a "migration path" which will start at nodes
3067  * with CPUs and will follow the priorities used to build the
3068  * page allocator zonelists.
3069  *
3070  * The difference here is that cycles must be avoided.  If
3071  * node0 migrates to node1, then neither node1, nor anything
3072  * node1 migrates to can migrate to node0.
3073  *
3074  * This function can run simultaneously with readers of
3075  * node_demotion[].  However, it can not run simultaneously
3076  * with itself.  Exclusion is provided by memory hotplug events
3077  * being single-threaded.
3078  */
3079 static void __set_migration_target_nodes(void)
3080 {
3081         nodemask_t next_pass    = NODE_MASK_NONE;
3082         nodemask_t this_pass    = NODE_MASK_NONE;
3083         nodemask_t used_targets = NODE_MASK_NONE;
3084         int node;
3085
3086         /*
3087          * Avoid any oddities like cycles that could occur
3088          * from changes in the topology.  This will leave
3089          * a momentary gap when migration is disabled.
3090          */
3091         disable_all_migrate_targets();
3092
3093         /*
3094          * Allocations go close to CPUs, first.  Assume that
3095          * the migration path starts at the nodes with CPUs.
3096          */
3097         next_pass = node_states[N_CPU];
3098 again:
3099         this_pass = next_pass;
3100         next_pass = NODE_MASK_NONE;
3101         /*
3102          * To avoid cycles in the migration "graph", ensure
3103          * that migration sources are not future targets by
3104          * setting them in 'used_targets'.  Do this only
3105          * once per pass so that multiple source nodes can
3106          * share a target node.
3107          *
3108          * 'used_targets' will become unavailable in future
3109          * passes.  This limits some opportunities for
3110          * multiple source nodes to share a destination.
3111          */
3112         nodes_or(used_targets, used_targets, this_pass);
3113         for_each_node_mask(node, this_pass) {
3114                 int target_node = establish_migrate_target(node, &used_targets);
3115
3116                 if (target_node == NUMA_NO_NODE)
3117                         continue;
3118
3119                 /*
3120                  * Visit targets from this pass in the next pass.
3121                  * Eventually, every node will have been part of
3122                  * a pass, and will become set in 'used_targets'.
3123                  */
3124                 node_set(target_node, next_pass);
3125         }
3126         /*
3127          * 'next_pass' contains nodes which became migration
3128          * targets in this pass.  Make additional passes until
3129          * no more migrations targets are available.
3130          */
3131         if (!nodes_empty(next_pass))
3132                 goto again;
3133 }
3134
3135 /*
3136  * For callers that do not hold get_online_mems() already.
3137  */
3138 static void set_migration_target_nodes(void)
3139 {
3140         get_online_mems();
3141         __set_migration_target_nodes();
3142         put_online_mems();
3143 }
3144
3145 /*
3146  * This leaves migrate-on-reclaim transiently disabled between
3147  * the MEM_GOING_OFFLINE and MEM_OFFLINE events.  This runs
3148  * whether reclaim-based migration is enabled or not, which
3149  * ensures that the user can turn reclaim-based migration at
3150  * any time without needing to recalculate migration targets.
3151  *
3152  * These callbacks already hold get_online_mems().  That is why
3153  * __set_migration_target_nodes() can be used as opposed to
3154  * set_migration_target_nodes().
3155  */
3156 static int __meminit migrate_on_reclaim_callback(struct notifier_block *self,
3157                                                  unsigned long action, void *_arg)
3158 {
3159         struct memory_notify *arg = _arg;
3160
3161         /*
3162          * Only update the node migration order when a node is
3163          * changing status, like online->offline.  This avoids
3164          * the overhead of synchronize_rcu() in most cases.
3165          */
3166         if (arg->status_change_nid < 0)
3167                 return notifier_from_errno(0);
3168
3169         switch (action) {
3170         case MEM_GOING_OFFLINE:
3171                 /*
3172                  * Make sure there are not transient states where
3173                  * an offline node is a migration target.  This
3174                  * will leave migration disabled until the offline
3175                  * completes and the MEM_OFFLINE case below runs.
3176                  */
3177                 disable_all_migrate_targets();
3178                 break;
3179         case MEM_OFFLINE:
3180         case MEM_ONLINE:
3181                 /*
3182                  * Recalculate the target nodes once the node
3183                  * reaches its final state (online or offline).
3184                  */
3185                 __set_migration_target_nodes();
3186                 break;
3187         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3188                 /*
3189                  * MEM_GOING_OFFLINE disabled all the migration
3190                  * targets.  Reenable them.
3191                  */
3192                 __set_migration_target_nodes();
3193                 break;
3194         case MEM_GOING_ONLINE:
3195         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3196                 break;
3197         }
3198
3199         return notifier_from_errno(0);
3200 }
3201
3202 /*
3203  * React to hotplug events that might affect the migration targets
3204  * like events that online or offline NUMA nodes.
3205  *
3206  * The ordering is also currently dependent on which nodes have
3207  * CPUs.  That means we need CPU on/offline notification too.
3208  */
3209 static int migration_online_cpu(unsigned int cpu)
3210 {
3211         set_migration_target_nodes();
3212         return 0;
3213 }
3214
3215 static int migration_offline_cpu(unsigned int cpu)
3216 {
3217         set_migration_target_nodes();
3218         return 0;
3219 }
3220
3221 static int __init migrate_on_reclaim_init(void)
3222 {
3223         int ret;
3224
3225         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_MM_DEMOTION_DEAD, "mm/demotion:offline",
3226                                         NULL, migration_offline_cpu);
3227         /*
3228          * In the unlikely case that this fails, the automatic
3229          * migration targets may become suboptimal for nodes
3230          * where N_CPU changes.  With such a small impact in a
3231          * rare case, do not bother trying to do anything special.
3232          */
3233         WARN_ON(ret < 0);
3234         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_MM_DEMOTION_ONLINE, "mm/demotion:online",
3235                                 migration_online_cpu, NULL);
3236         WARN_ON(ret < 0);
3237
3238         hotplug_memory_notifier(migrate_on_reclaim_callback, 100);
3239         return 0;
3240 }
3241 late_initcall(migrate_on_reclaim_init);
3242 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
3243
3244 bool numa_demotion_enabled = false;
3245
3246 #ifdef CONFIG_SYSFS
3247 static ssize_t numa_demotion_enabled_show(struct kobject *kobj,
3248                                           struct kobj_attribute *attr, char *buf)
3249 {
3250         return sysfs_emit(buf, "%s\n",
3251                           numa_demotion_enabled ? "true" : "false");
3252 }
3253
3254 static ssize_t numa_demotion_enabled_store(struct kobject *kobj,
3255                                            struct kobj_attribute *attr,
3256                                            const char *buf, size_t count)
3257 {
3258         if (!strncmp(buf, "true", 4) || !strncmp(buf, "1", 1))
3259                 numa_demotion_enabled = true;
3260         else if (!strncmp(buf, "false", 5) || !strncmp(buf, "0", 1))
3261                 numa_demotion_enabled = false;
3262         else
3263                 return -EINVAL;
3264
3265         return count;
3266 }
3267
3268 static struct kobj_attribute numa_demotion_enabled_attr =
3269         __ATTR(demotion_enabled, 0644, numa_demotion_enabled_show,
3270                numa_demotion_enabled_store);
3271
3272 static struct attribute *numa_attrs[] = {
3273         &numa_demotion_enabled_attr.attr,
3274         NULL,
3275 };
3276
3277 static const struct attribute_group numa_attr_group = {
3278         .attrs = numa_attrs,
3279 };
3280
3281 static int __init numa_init_sysfs(void)
3282 {
3283         int err;
3284         struct kobject *numa_kobj;
3285
3286         numa_kobj = kobject_create_and_add("numa", mm_kobj);
3287         if (!numa_kobj) {
3288                 pr_err("failed to create numa kobject\n");
3289                 return -ENOMEM;
3290         }
3291         err = sysfs_create_group(numa_kobj, &numa_attr_group);
3292         if (err) {
3293                 pr_err("failed to register numa group\n");
3294                 goto delete_obj;
3295         }
3296         return 0;
3297
3298 delete_obj:
3299         kobject_put(numa_kobj);
3300         return err;
3301 }
3302 subsys_initcall(numa_init_sysfs);
3303 #endif
This page took 0.209188 seconds and 4 git commands to generate.