Merge tag 'for-linus-5.17-rc1-tag' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-microblaze.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 <iwamoto@valinux.co.jp>
11  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
12  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
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                         set_huge_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
240                         if (PageAnon(new))
241                                 hugepage_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address);
242                         else
243                                 page_dup_rmap(new, true);
244                 } else
245 #endif
246                 {
247                         set_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
248
249                         if (PageAnon(new))
250                                 page_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address, false);
251                         else
252                                 page_add_file_rmap(new, false);
253                 }
254                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED && !PageTransCompound(new))
255                         mlock_vma_page(new);
256
257                 if (PageTransHuge(page) && PageMlocked(page))
258                         clear_page_mlock(page);
259
260                 /* No need to invalidate - it was non-present before */
261                 update_mmu_cache(vma, pvmw.address, pvmw.pte);
262         }
263
264         return true;
265 }
266
267 /*
268  * Get rid of all migration entries and replace them by
269  * references to the indicated page.
270  */
271 void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new, bool locked)
272 {
273         struct rmap_walk_control rwc = {
274                 .rmap_one = remove_migration_pte,
275                 .arg = old,
276         };
277
278         if (locked)
279                 rmap_walk_locked(new, &rwc);
280         else
281                 rmap_walk(new, &rwc);
282 }
283
284 /*
285  * Something used the pte of a page under migration. We need to
286  * get to the page and wait until migration is finished.
287  * When we return from this function the fault will be retried.
288  */
289 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
290                                 spinlock_t *ptl)
291 {
292         pte_t pte;
293         swp_entry_t entry;
294         struct folio *folio;
295
296         spin_lock(ptl);
297         pte = *ptep;
298         if (!is_swap_pte(pte))
299                 goto out;
300
301         entry = pte_to_swp_entry(pte);
302         if (!is_migration_entry(entry))
303                 goto out;
304
305         folio = page_folio(pfn_swap_entry_to_page(entry));
306
307         /*
308          * Once page cache replacement of page migration started, page_count
309          * is zero; but we must not call folio_put_wait_locked() without
310          * a ref. Use folio_try_get(), and just fault again if it fails.
311          */
312         if (!folio_try_get(folio))
313                 goto out;
314         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
315         folio_put_wait_locked(folio, 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 folio *folio;
341
342         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
343         if (!is_pmd_migration_entry(*pmd))
344                 goto unlock;
345         folio = page_folio(pfn_swap_entry_to_page(pmd_to_swp_entry(*pmd)));
346         if (!folio_try_get(folio))
347                 goto unlock;
348         spin_unlock(ptl);
349         folio_put_wait_locked(folio, 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
437         /*
438          * Drop cache reference from old page by unfreezing
439          * to one less reference.
440          * We know this isn't the last reference.
441          */
442         folio_ref_unfreeze(folio, expected_count - nr);
443
444         xas_unlock(&xas);
445         /* Leave irq disabled to prevent preemption while updating stats */
446
447         /*
448          * If moved to a different zone then also account
449          * the page for that zone. Other VM counters will be
450          * taken care of when we establish references to the
451          * new page and drop references to the old page.
452          *
453          * Note that anonymous pages are accounted for
454          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_MAPPED if they
455          * are mapped to swap space.
456          */
457         if (newzone != oldzone) {
458                 struct lruvec *old_lruvec, *new_lruvec;
459                 struct mem_cgroup *memcg;
460
461                 memcg = folio_memcg(folio);
462                 old_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, oldzone->zone_pgdat);
463                 new_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, newzone->zone_pgdat);
464
465                 __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_PAGES, -nr);
466                 __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_PAGES, nr);
467                 if (folio_test_swapbacked(folio) && !folio_test_swapcache(folio)) {
468                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SHMEM, -nr);
469                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SHMEM, nr);
470                 }
471 #ifdef CONFIG_SWAP
472                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
473                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SWAPCACHE, -nr);
474                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SWAPCACHE, nr);
475                 }
476 #endif
477                 if (dirty && mapping_can_writeback(mapping)) {
478                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_DIRTY, -nr);
479                         __mod_zone_page_state(oldzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, -nr);
480                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_DIRTY, nr);
481                         __mod_zone_page_state(newzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, nr);
482                 }
483         }
484         local_irq_enable();
485
486         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
487 }
488 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_mapping);
489
490 /*
491  * The expected number of remaining references is the same as that
492  * of folio_migrate_mapping().
493  */
494 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
495                                    struct page *newpage, struct page *page)
496 {
497         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, page_index(page));
498         int expected_count;
499
500         xas_lock_irq(&xas);
501         expected_count = 2 + page_has_private(page);
502         if (page_count(page) != expected_count || xas_load(&xas) != page) {
503                 xas_unlock_irq(&xas);
504                 return -EAGAIN;
505         }
506
507         if (!page_ref_freeze(page, expected_count)) {
508                 xas_unlock_irq(&xas);
509                 return -EAGAIN;
510         }
511
512         newpage->index = page->index;
513         newpage->mapping = page->mapping;
514
515         get_page(newpage);
516
517         xas_store(&xas, newpage);
518
519         page_ref_unfreeze(page, expected_count - 1);
520
521         xas_unlock_irq(&xas);
522
523         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
524 }
525
526 /*
527  * Copy the flags and some other ancillary information
528  */
529 void folio_migrate_flags(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
530 {
531         int cpupid;
532
533         if (folio_test_error(folio))
534                 folio_set_error(newfolio);
535         if (folio_test_referenced(folio))
536                 folio_set_referenced(newfolio);
537         if (folio_test_uptodate(folio))
538                 folio_mark_uptodate(newfolio);
539         if (folio_test_clear_active(folio)) {
540                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
541                 folio_set_active(newfolio);
542         } else if (folio_test_clear_unevictable(folio))
543                 folio_set_unevictable(newfolio);
544         if (folio_test_workingset(folio))
545                 folio_set_workingset(newfolio);
546         if (folio_test_checked(folio))
547                 folio_set_checked(newfolio);
548         if (folio_test_mappedtodisk(folio))
549                 folio_set_mappedtodisk(newfolio);
550
551         /* Move dirty on pages not done by folio_migrate_mapping() */
552         if (folio_test_dirty(folio))
553                 folio_set_dirty(newfolio);
554
555         if (folio_test_young(folio))
556                 folio_set_young(newfolio);
557         if (folio_test_idle(folio))
558                 folio_set_idle(newfolio);
559
560         /*
561          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
562          * future migrations of this same page.
563          */
564         cpupid = page_cpupid_xchg_last(&folio->page, -1);
565         page_cpupid_xchg_last(&newfolio->page, cpupid);
566
567         folio_migrate_ksm(newfolio, folio);
568         /*
569          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
570          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
571          */
572         if (folio_test_swapcache(folio))
573                 folio_clear_swapcache(folio);
574         folio_clear_private(folio);
575
576         /* page->private contains hugetlb specific flags */
577         if (!folio_test_hugetlb(folio))
578                 folio->private = NULL;
579
580         /*
581          * If any waiters have accumulated on the new page then
582          * wake them up.
583          */
584         if (folio_test_writeback(newfolio))
585                 folio_end_writeback(newfolio);
586
587         /*
588          * PG_readahead shares the same bit with PG_reclaim.  The above
589          * end_page_writeback() may clear PG_readahead mistakenly, so set the
590          * bit after that.
591          */
592         if (folio_test_readahead(folio))
593                 folio_set_readahead(newfolio);
594
595         folio_copy_owner(newfolio, folio);
596
597         if (!folio_test_hugetlb(folio))
598                 mem_cgroup_migrate(folio, newfolio);
599 }
600 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_flags);
601
602 void folio_migrate_copy(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
603 {
604         folio_copy(newfolio, folio);
605         folio_migrate_flags(newfolio, folio);
606 }
607 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_copy);
608
609 /************************************************************
610  *                    Migration functions
611  ***********************************************************/
612
613 /*
614  * Common logic to directly migrate a single LRU page suitable for
615  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
616  *
617  * Pages are locked upon entry and exit.
618  */
619 int migrate_page(struct address_space *mapping,
620                 struct page *newpage, struct page *page,
621                 enum migrate_mode mode)
622 {
623         struct folio *newfolio = page_folio(newpage);
624         struct folio *folio = page_folio(page);
625         int rc;
626
627         BUG_ON(folio_test_writeback(folio));    /* Writeback must be complete */
628
629         rc = folio_migrate_mapping(mapping, newfolio, folio, 0);
630
631         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
632                 return rc;
633
634         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
635                 folio_migrate_copy(newfolio, folio);
636         else
637                 folio_migrate_flags(newfolio, folio);
638         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
639 }
640 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
641
642 #ifdef CONFIG_BLOCK
643 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
644 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
645                                                         enum migrate_mode mode)
646 {
647         struct buffer_head *bh = head;
648
649         /* Simple case, sync compaction */
650         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
651                 do {
652                         lock_buffer(bh);
653                         bh = bh->b_this_page;
654
655                 } while (bh != head);
656
657                 return true;
658         }
659
660         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
661         do {
662                 if (!trylock_buffer(bh)) {
663                         /*
664                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
665                          * async migration. Release the taken locks
666                          */
667                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
668                         bh = head;
669                         while (bh != failed_bh) {
670                                 unlock_buffer(bh);
671                                 bh = bh->b_this_page;
672                         }
673                         return false;
674                 }
675
676                 bh = bh->b_this_page;
677         } while (bh != head);
678         return true;
679 }
680
681 static int __buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
682                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode,
683                 bool check_refs)
684 {
685         struct buffer_head *bh, *head;
686         int rc;
687         int expected_count;
688
689         if (!page_has_buffers(page))
690                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
691
692         /* Check whether page does not have extra refs before we do more work */
693         expected_count = expected_page_refs(mapping, page);
694         if (page_count(page) != expected_count)
695                 return -EAGAIN;
696
697         head = page_buffers(page);
698         if (!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode))
699                 return -EAGAIN;
700
701         if (check_refs) {
702                 bool busy;
703                 bool invalidated = false;
704
705 recheck_buffers:
706                 busy = false;
707                 spin_lock(&mapping->private_lock);
708                 bh = head;
709                 do {
710                         if (atomic_read(&bh->b_count)) {
711                                 busy = true;
712                                 break;
713                         }
714                         bh = bh->b_this_page;
715                 } while (bh != head);
716                 if (busy) {
717                         if (invalidated) {
718                                 rc = -EAGAIN;
719                                 goto unlock_buffers;
720                         }
721                         spin_unlock(&mapping->private_lock);
722                         invalidate_bh_lrus();
723                         invalidated = true;
724                         goto recheck_buffers;
725                 }
726         }
727
728         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, 0);
729         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
730                 goto unlock_buffers;
731
732         attach_page_private(newpage, detach_page_private(page));
733
734         bh = head;
735         do {
736                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
737                 bh = bh->b_this_page;
738
739         } while (bh != head);
740
741         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
742                 migrate_page_copy(newpage, page);
743         else
744                 migrate_page_states(newpage, page);
745
746         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
747 unlock_buffers:
748         if (check_refs)
749                 spin_unlock(&mapping->private_lock);
750         bh = head;
751         do {
752                 unlock_buffer(bh);
753                 bh = bh->b_this_page;
754
755         } while (bh != head);
756
757         return rc;
758 }
759
760 /*
761  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
762  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
763  * exist. For example attached buffer heads are accessed only under page lock.
764  */
765 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
766                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
767 {
768         return __buffer_migrate_page(mapping, newpage, page, mode, false);
769 }
770 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
771
772 /*
773  * Same as above except that this variant is more careful and checks that there
774  * are also no buffer head references. This function is the right one for
775  * mappings where buffer heads are directly looked up and referenced (such as
776  * block device mappings).
777  */
778 int buffer_migrate_page_norefs(struct address_space *mapping,
779                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
780 {
781         return __buffer_migrate_page(mapping, newpage, page, mode, true);
782 }
783 #endif
784
785 /*
786  * Writeback a page to clean the dirty state
787  */
788 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
789 {
790         struct writeback_control wbc = {
791                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
792                 .nr_to_write = 1,
793                 .range_start = 0,
794                 .range_end = LLONG_MAX,
795                 .for_reclaim = 1
796         };
797         int rc;
798
799         if (!mapping->a_ops->writepage)
800                 /* No write method for the address space */
801                 return -EINVAL;
802
803         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
804                 /* Someone else already triggered a write */
805                 return -EAGAIN;
806
807         /*
808          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
809          * the page on some queue. So the page must be clean for
810          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
811          * page state is no longer what we checked for earlier.
812          * At this point we know that the migration attempt cannot
813          * be successful.
814          */
815         remove_migration_ptes(page, page, false);
816
817         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
818
819         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
820                 /* unlocked. Relock */
821                 lock_page(page);
822
823         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
824 }
825
826 /*
827  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
828  */
829 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
830         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
831 {
832         if (PageDirty(page)) {
833                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
834                 switch (mode) {
835                 case MIGRATE_SYNC:
836                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
837                         break;
838                 default:
839                         return -EBUSY;
840                 }
841                 return writeout(mapping, page);
842         }
843
844         /*
845          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
846          * We must have no buffers or drop them.
847          */
848         if (page_has_private(page) &&
849             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
850                 return mode == MIGRATE_SYNC ? -EAGAIN : -EBUSY;
851
852         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
853 }
854
855 /*
856  * Move a page to a newly allocated page
857  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
858  *
859  * The new page will have replaced the old page if this function
860  * is successful.
861  *
862  * Return value:
863  *   < 0 - error code
864  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
865  */
866 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
867                                 enum migrate_mode mode)
868 {
869         struct address_space *mapping;
870         int rc = -EAGAIN;
871         bool is_lru = !__PageMovable(page);
872
873         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
874         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
875
876         mapping = page_mapping(page);
877
878         if (likely(is_lru)) {
879                 if (!mapping)
880                         rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
881                 else if (mapping->a_ops->migratepage)
882                         /*
883                          * Most pages have a mapping and most filesystems
884                          * provide a migratepage callback. Anonymous pages
885                          * are part of swap space which also has its own
886                          * migratepage callback. This is the most common path
887                          * for page migration.
888                          */
889                         rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage,
890                                                         page, mode);
891                 else
892                         rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage,
893                                                         page, mode);
894         } else {
895                 /*
896                  * In case of non-lru page, it could be released after
897                  * isolation step. In that case, we shouldn't try migration.
898                  */
899                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
900                 if (!PageMovable(page)) {
901                         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
902                         __ClearPageIsolated(page);
903                         goto out;
904                 }
905
906                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage,
907                                                 page, mode);
908                 WARN_ON_ONCE(rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS &&
909                         !PageIsolated(page));
910         }
911
912         /*
913          * When successful, old pagecache page->mapping must be cleared before
914          * page is freed; but stats require that PageAnon be left as PageAnon.
915          */
916         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
917                 if (__PageMovable(page)) {
918                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
919
920                         /*
921                          * We clear PG_movable under page_lock so any compactor
922                          * cannot try to migrate this page.
923                          */
924                         __ClearPageIsolated(page);
925                 }
926
927                 /*
928                  * Anonymous and movable page->mapping will be cleared by
929                  * free_pages_prepare so don't reset it here for keeping
930                  * the type to work PageAnon, for example.
931                  */
932                 if (!PageMappingFlags(page))
933                         page->mapping = NULL;
934
935                 if (likely(!is_zone_device_page(newpage)))
936                         flush_dcache_page(newpage);
937
938         }
939 out:
940         return rc;
941 }
942
943 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
944                                 int force, enum migrate_mode mode)
945 {
946         int rc = -EAGAIN;
947         bool page_was_mapped = false;
948         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
949         bool is_lru = !__PageMovable(page);
950
951         if (!trylock_page(page)) {
952                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
953                         goto out;
954
955                 /*
956                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
957                  * For example, during page readahead pages are added locked
958                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
959                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
960                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
961                  * mpage_readahead). If an allocation happens for the
962                  * second or third page, the process can end up locking
963                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
964                  * trying to be clever about what pages can be locked,
965                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
966                  * altogether.
967                  */
968                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
969                         goto out;
970
971                 lock_page(page);
972         }
973
974         if (PageWriteback(page)) {
975                 /*
976                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
977                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
978                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
979                  * the overhead of stalling is too much
980                  */
981                 switch (mode) {
982                 case MIGRATE_SYNC:
983                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
984                         break;
985                 default:
986                         rc = -EBUSY;
987                         goto out_unlock;
988                 }
989                 if (!force)
990                         goto out_unlock;
991                 wait_on_page_writeback(page);
992         }
993
994         /*
995          * By try_to_migrate(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
996          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
997          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
998          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
999          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
1000          * just care Anon page here.
1001          *
1002          * Only page_get_anon_vma() understands the subtleties of
1003          * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
1004          * But if we cannot get anon_vma, then we won't need it anyway,
1005          * because that implies that the anon page is no longer mapped
1006          * (and cannot be remapped so long as we hold the page lock).
1007          */
1008         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page))
1009                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
1010
1011         /*
1012          * Block others from accessing the new page when we get around to
1013          * establishing additional references. We are usually the only one
1014          * holding a reference to newpage at this point. We used to have a BUG
1015          * here if trylock_page(newpage) fails, but would like to allow for
1016          * cases where there might be a race with the previous use of newpage.
1017          * This is much like races on refcount of oldpage: just don't BUG().
1018          */
1019         if (unlikely(!trylock_page(newpage)))
1020                 goto out_unlock;
1021
1022         if (unlikely(!is_lru)) {
1023                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
1024                 goto out_unlock_both;
1025         }
1026
1027         /*
1028          * Corner case handling:
1029          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
1030          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
1031          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
1032          * trigger a BUG.  So handle it here.
1033          * 2. An orphaned page (see truncate_cleanup_page) might have
1034          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
1035          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
1036          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
1037          * free the metadata, so the page can be freed.
1038          */
1039         if (!page->mapping) {
1040                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
1041                 if (page_has_private(page)) {
1042                         try_to_free_buffers(page);
1043                         goto out_unlock_both;
1044                 }
1045         } else if (page_mapped(page)) {
1046                 /* Establish migration ptes */
1047                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page) && !PageKsm(page) && !anon_vma,
1048                                 page);
1049                 try_to_migrate(page, 0);
1050                 page_was_mapped = true;
1051         }
1052
1053         if (!page_mapped(page))
1054                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
1055
1056         if (page_was_mapped)
1057                 remove_migration_ptes(page,
1058                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? newpage : page, false);
1059
1060 out_unlock_both:
1061         unlock_page(newpage);
1062 out_unlock:
1063         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
1064         if (anon_vma)
1065                 put_anon_vma(anon_vma);
1066         unlock_page(page);
1067 out:
1068         /*
1069          * If migration is successful, decrease refcount of the newpage
1070          * which will not free the page because new page owner increased
1071          * refcounter. As well, if it is LRU page, add the page to LRU
1072          * list in here. Use the old state of the isolated source page to
1073          * determine if we migrated a LRU page. newpage was already unlocked
1074          * and possibly modified by its owner - don't rely on the page
1075          * state.
1076          */
1077         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1078                 if (unlikely(!is_lru))
1079                         put_page(newpage);
1080                 else
1081                         putback_lru_page(newpage);
1082         }
1083
1084         return rc;
1085 }
1086
1087
1088 /*
1089  * node_demotion[] example:
1090  *
1091  * Consider a system with two sockets.  Each socket has
1092  * three classes of memory attached: fast, medium and slow.
1093  * Each memory class is placed in its own NUMA node.  The
1094  * CPUs are placed in the node with the "fast" memory.  The
1095  * 6 NUMA nodes (0-5) might be split among the sockets like
1096  * this:
1097  *
1098  *      Socket A: 0, 1, 2
1099  *      Socket B: 3, 4, 5
1100  *
1101  * When Node 0 fills up, its memory should be migrated to
1102  * Node 1.  When Node 1 fills up, it should be migrated to
1103  * Node 2.  The migration path start on the nodes with the
1104  * processors (since allocations default to this node) and
1105  * fast memory, progress through medium and end with the
1106  * slow memory:
1107  *
1108  *      0 -> 1 -> 2 -> stop
1109  *      3 -> 4 -> 5 -> stop
1110  *
1111  * This is represented in the node_demotion[] like this:
1112  *
1113  *      {  1, // Node 0 migrates to 1
1114  *         2, // Node 1 migrates to 2
1115  *        -1, // Node 2 does not migrate
1116  *         4, // Node 3 migrates to 4
1117  *         5, // Node 4 migrates to 5
1118  *        -1} // Node 5 does not migrate
1119  */
1120
1121 /*
1122  * Writes to this array occur without locking.  Cycles are
1123  * not allowed: Node X demotes to Y which demotes to X...
1124  *
1125  * If multiple reads are performed, a single rcu_read_lock()
1126  * must be held over all reads to ensure that no cycles are
1127  * observed.
1128  */
1129 static int node_demotion[MAX_NUMNODES] __read_mostly =
1130         {[0 ...  MAX_NUMNODES - 1] = NUMA_NO_NODE};
1131
1132 /**
1133  * next_demotion_node() - Get the next node in the demotion path
1134  * @node: The starting node to lookup the next node
1135  *
1136  * Return: node id for next memory node in the demotion path hierarchy
1137  * from @node; NUMA_NO_NODE if @node is terminal.  This does not keep
1138  * @node online or guarantee that it *continues* to be the next demotion
1139  * target.
1140  */
1141 int next_demotion_node(int node)
1142 {
1143         int target;
1144
1145         /*
1146          * node_demotion[] is updated without excluding this
1147          * function from running.  RCU doesn't provide any
1148          * compiler barriers, so the READ_ONCE() is required
1149          * to avoid compiler reordering or read merging.
1150          *
1151          * Make sure to use RCU over entire code blocks if
1152          * node_demotion[] reads need to be consistent.
1153          */
1154         rcu_read_lock();
1155         target = READ_ONCE(node_demotion[node]);
1156         rcu_read_unlock();
1157
1158         return target;
1159 }
1160
1161 /*
1162  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
1163  * to the newly allocated page in newpage.
1164  */
1165 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
1166                                    free_page_t put_new_page,
1167                                    unsigned long private, struct page *page,
1168                                    int force, enum migrate_mode mode,
1169                                    enum migrate_reason reason,
1170                                    struct list_head *ret)
1171 {
1172         int rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1173         struct page *newpage = NULL;
1174
1175         if (!thp_migration_supported() && PageTransHuge(page))
1176                 return -ENOSYS;
1177
1178         if (page_count(page) == 1) {
1179                 /* page was freed from under us. So we are done. */
1180                 ClearPageActive(page);
1181                 ClearPageUnevictable(page);
1182                 if (unlikely(__PageMovable(page))) {
1183                         lock_page(page);
1184                         if (!PageMovable(page))
1185                                 __ClearPageIsolated(page);
1186                         unlock_page(page);
1187                 }
1188                 goto out;
1189         }
1190
1191         newpage = get_new_page(page, private);
1192         if (!newpage)
1193                 return -ENOMEM;
1194
1195         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
1196         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1197                 set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
1198
1199 out:
1200         if (rc != -EAGAIN) {
1201                 /*
1202                  * A page that has been migrated has all references
1203                  * removed and will be freed. A page that has not been
1204                  * migrated will have kept its references and be restored.
1205                  */
1206                 list_del(&page->lru);
1207         }
1208
1209         /*
1210          * If migration is successful, releases reference grabbed during
1211          * isolation. Otherwise, restore the page to right list unless
1212          * we want to retry.
1213          */
1214         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1215                 /*
1216                  * Compaction can migrate also non-LRU pages which are
1217                  * not accounted to NR_ISOLATED_*. They can be recognized
1218                  * as __PageMovable
1219                  */
1220                 if (likely(!__PageMovable(page)))
1221                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
1222                                         page_is_file_lru(page), -thp_nr_pages(page));
1223
1224                 if (reason != MR_MEMORY_FAILURE)
1225                         /*
1226                          * We release the page in page_handle_poison.
1227                          */
1228                         put_page(page);
1229         } else {
1230                 if (rc != -EAGAIN)
1231                         list_add_tail(&page->lru, ret);
1232
1233                 if (put_new_page)
1234                         put_new_page(newpage, private);
1235                 else
1236                         put_page(newpage);
1237         }
1238
1239         return rc;
1240 }
1241
1242 /*
1243  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1244  *
1245  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1246  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1247  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1248  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1249  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1250  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1251  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1252  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1253  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1254  * hugepage migration fails without data corruption.
1255  *
1256  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1257  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1258  * will wait in the page fault for migration to complete.
1259  */
1260 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1261                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1262                                 struct page *hpage, int force,
1263                                 enum migrate_mode mode, int reason,
1264                                 struct list_head *ret)
1265 {
1266         int rc = -EAGAIN;
1267         int page_was_mapped = 0;
1268         struct page *new_hpage;
1269         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1270         struct address_space *mapping = NULL;
1271
1272         /*
1273          * Migratability of hugepages depends on architectures and their size.
1274          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1275          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1276          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1277          * kicking migration.
1278          */
1279         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1280                 list_move_tail(&hpage->lru, ret);
1281                 return -ENOSYS;
1282         }
1283
1284         if (page_count(hpage) == 1) {
1285                 /* page was freed from under us. So we are done. */
1286                 putback_active_hugepage(hpage);
1287                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1288         }
1289
1290         new_hpage = get_new_page(hpage, private);
1291         if (!new_hpage)
1292                 return -ENOMEM;
1293
1294         if (!trylock_page(hpage)) {
1295                 if (!force)
1296                         goto out;
1297                 switch (mode) {
1298                 case MIGRATE_SYNC:
1299                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
1300                         break;
1301                 default:
1302                         goto out;
1303                 }
1304                 lock_page(hpage);
1305         }
1306
1307         /*
1308          * Check for pages which are in the process of being freed.  Without
1309          * page_mapping() set, hugetlbfs specific move page routine will not
1310          * be called and we could leak usage counts for subpools.
1311          */
1312         if (hugetlb_page_subpool(hpage) && !page_mapping(hpage)) {
1313                 rc = -EBUSY;
1314                 goto out_unlock;
1315         }
1316
1317         if (PageAnon(hpage))
1318                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1319
1320         if (unlikely(!trylock_page(new_hpage)))
1321                 goto put_anon;
1322
1323         if (page_mapped(hpage)) {
1324                 bool mapping_locked = false;
1325                 enum ttu_flags ttu = 0;
1326
1327                 if (!PageAnon(hpage)) {
1328                         /*
1329                          * In shared mappings, try_to_unmap could potentially
1330                          * call huge_pmd_unshare.  Because of this, take
1331                          * semaphore in write mode here and set TTU_RMAP_LOCKED
1332                          * to let lower levels know we have taken the lock.
1333                          */
1334                         mapping = hugetlb_page_mapping_lock_write(hpage);
1335                         if (unlikely(!mapping))
1336                                 goto unlock_put_anon;
1337
1338                         mapping_locked = true;
1339                         ttu |= TTU_RMAP_LOCKED;
1340                 }
1341
1342                 try_to_migrate(hpage, ttu);
1343                 page_was_mapped = 1;
1344
1345                 if (mapping_locked)
1346                         i_mmap_unlock_write(mapping);
1347         }
1348
1349         if (!page_mapped(hpage))
1350                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, mode);
1351
1352         if (page_was_mapped)
1353                 remove_migration_ptes(hpage,
1354                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? new_hpage : hpage, false);
1355
1356 unlock_put_anon:
1357         unlock_page(new_hpage);
1358
1359 put_anon:
1360         if (anon_vma)
1361                 put_anon_vma(anon_vma);
1362
1363         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1364                 move_hugetlb_state(hpage, new_hpage, reason);
1365                 put_new_page = NULL;
1366         }
1367
1368 out_unlock:
1369         unlock_page(hpage);
1370 out:
1371         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1372                 putback_active_hugepage(hpage);
1373         else if (rc != -EAGAIN)
1374                 list_move_tail(&hpage->lru, ret);
1375
1376         /*
1377          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1378          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1379          * isolation.
1380          */
1381         if (put_new_page)
1382                 put_new_page(new_hpage, private);
1383         else
1384                 putback_active_hugepage(new_hpage);
1385
1386         return rc;
1387 }
1388
1389 static inline int try_split_thp(struct page *page, struct page **page2,
1390                                 struct list_head *from)
1391 {
1392         int rc = 0;
1393
1394         lock_page(page);
1395         rc = split_huge_page_to_list(page, from);
1396         unlock_page(page);
1397         if (!rc)
1398                 list_safe_reset_next(page, *page2, lru);
1399
1400         return rc;
1401 }
1402
1403 /*
1404  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1405  *                 supplied as the target for the page migration
1406  *
1407  * @from:               The list of pages to be migrated.
1408  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1409  *                      as the target of the page migration.
1410  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1411  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1412  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1413  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1414  *                      page migration, if any.
1415  * @reason:             The reason for page migration.
1416  * @ret_succeeded:      Set to the number of pages migrated successfully if
1417  *                      the caller passes a non-NULL pointer.
1418  *
1419  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1420  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1421  * It is caller's responsibility to call putback_movable_pages() to return pages
1422  * to the LRU or free list only if ret != 0.
1423  *
1424  * Returns the number of pages that were not migrated, or an error code.
1425  */
1426 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1427                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1428                 enum migrate_mode mode, int reason, unsigned int *ret_succeeded)
1429 {
1430         int retry = 1;
1431         int thp_retry = 1;
1432         int nr_failed = 0;
1433         int nr_succeeded = 0;
1434         int nr_thp_succeeded = 0;
1435         int nr_thp_failed = 0;
1436         int nr_thp_split = 0;
1437         int pass = 0;
1438         bool is_thp = false;
1439         struct page *page;
1440         struct page *page2;
1441         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1442         int rc, nr_subpages;
1443         LIST_HEAD(ret_pages);
1444         bool nosplit = (reason == MR_NUMA_MISPLACED);
1445
1446         trace_mm_migrate_pages_start(mode, reason);
1447
1448         if (!swapwrite)
1449                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1450
1451         for (pass = 0; pass < 10 && (retry || thp_retry); pass++) {
1452                 retry = 0;
1453                 thp_retry = 0;
1454
1455                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1456 retry:
1457                         /*
1458                          * THP statistics is based on the source huge page.
1459                          * Capture required information that might get lost
1460                          * during migration.
1461                          */
1462                         is_thp = PageTransHuge(page) && !PageHuge(page);
1463                         nr_subpages = thp_nr_pages(page);
1464                         cond_resched();
1465
1466                         if (PageHuge(page))
1467                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1468                                                 put_new_page, private, page,
1469                                                 pass > 2, mode, reason,
1470                                                 &ret_pages);
1471                         else
1472                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1473                                                 private, page, pass > 2, mode,
1474                                                 reason, &ret_pages);
1475                         /*
1476                          * The rules are:
1477                          *      Success: non hugetlb page will be freed, hugetlb
1478                          *               page will be put back
1479                          *      -EAGAIN: stay on the from list
1480                          *      -ENOMEM: stay on the from list
1481                          *      Other errno: put on ret_pages list then splice to
1482                          *                   from list
1483                          */
1484                         switch(rc) {
1485                         /*
1486                          * THP migration might be unsupported or the
1487                          * allocation could've failed so we should
1488                          * retry on the same page with the THP split
1489                          * to base pages.
1490                          *
1491                          * Head page is retried immediately and tail
1492                          * pages are added to the tail of the list so
1493                          * we encounter them after the rest of the list
1494                          * is processed.
1495                          */
1496                         case -ENOSYS:
1497                                 /* THP migration is unsupported */
1498                                 if (is_thp) {
1499                                         if (!try_split_thp(page, &page2, from)) {
1500                                                 nr_thp_split++;
1501                                                 goto retry;
1502                                         }
1503
1504                                         nr_thp_failed++;
1505                                         nr_failed += nr_subpages;
1506                                         break;
1507                                 }
1508
1509                                 /* Hugetlb migration is unsupported */
1510                                 nr_failed++;
1511                                 break;
1512                         case -ENOMEM:
1513                                 /*
1514                                  * When memory is low, don't bother to try to migrate
1515                                  * other pages, just exit.
1516                                  * THP NUMA faulting doesn't split THP to retry.
1517                                  */
1518                                 if (is_thp && !nosplit) {
1519                                         if (!try_split_thp(page, &page2, from)) {
1520                                                 nr_thp_split++;
1521                                                 goto retry;
1522                                         }
1523
1524                                         nr_thp_failed++;
1525                                         nr_failed += nr_subpages;
1526                                         goto out;
1527                                 }
1528                                 nr_failed++;
1529                                 goto out;
1530                         case -EAGAIN:
1531                                 if (is_thp) {
1532                                         thp_retry++;
1533                                         break;
1534                                 }
1535                                 retry++;
1536                                 break;
1537                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1538                                 if (is_thp) {
1539                                         nr_thp_succeeded++;
1540                                         nr_succeeded += nr_subpages;
1541                                         break;
1542                                 }
1543                                 nr_succeeded++;
1544                                 break;
1545                         default:
1546                                 /*
1547                                  * Permanent failure (-EBUSY, etc.):
1548                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1549                                  * removed from migration page list and not
1550                                  * retried in the next outer loop.
1551                                  */
1552                                 if (is_thp) {
1553                                         nr_thp_failed++;
1554                                         nr_failed += nr_subpages;
1555                                         break;
1556                                 }
1557                                 nr_failed++;
1558                                 break;
1559                         }
1560                 }
1561         }
1562         nr_failed += retry + thp_retry;
1563         nr_thp_failed += thp_retry;
1564         rc = nr_failed;
1565 out:
1566         /*
1567          * Put the permanent failure page back to migration list, they
1568          * will be put back to the right list by the caller.
1569          */
1570         list_splice(&ret_pages, from);
1571
1572         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1573         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1574         count_vm_events(THP_MIGRATION_SUCCESS, nr_thp_succeeded);
1575         count_vm_events(THP_MIGRATION_FAIL, nr_thp_failed);
1576         count_vm_events(THP_MIGRATION_SPLIT, nr_thp_split);
1577         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, nr_thp_succeeded,
1578                                nr_thp_failed, nr_thp_split, mode, reason);
1579
1580         if (!swapwrite)
1581                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1582
1583         if (ret_succeeded)
1584                 *ret_succeeded = nr_succeeded;
1585
1586         return rc;
1587 }
1588
1589 struct page *alloc_migration_target(struct page *page, unsigned long private)
1590 {
1591         struct migration_target_control *mtc;
1592         gfp_t gfp_mask;
1593         unsigned int order = 0;
1594         struct page *new_page = NULL;
1595         int nid;
1596         int zidx;
1597
1598         mtc = (struct migration_target_control *)private;
1599         gfp_mask = mtc->gfp_mask;
1600         nid = mtc->nid;
1601         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1602                 nid = page_to_nid(page);
1603
1604         if (PageHuge(page)) {
1605                 struct hstate *h = page_hstate(compound_head(page));
1606
1607                 gfp_mask = htlb_modify_alloc_mask(h, gfp_mask);
1608                 return alloc_huge_page_nodemask(h, nid, mtc->nmask, gfp_mask);
1609         }
1610
1611         if (PageTransHuge(page)) {
1612                 /*
1613                  * clear __GFP_RECLAIM to make the migration callback
1614                  * consistent with regular THP allocations.
1615                  */
1616                 gfp_mask &= ~__GFP_RECLAIM;
1617                 gfp_mask |= GFP_TRANSHUGE;
1618                 order = HPAGE_PMD_ORDER;
1619         }
1620         zidx = zone_idx(page_zone(page));
1621         if (is_highmem_idx(zidx) || zidx == ZONE_MOVABLE)
1622                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1623
1624         new_page = __alloc_pages(gfp_mask, order, nid, mtc->nmask);
1625
1626         if (new_page && PageTransHuge(new_page))
1627                 prep_transhuge_page(new_page);
1628
1629         return new_page;
1630 }
1631
1632 #ifdef CONFIG_NUMA
1633
1634 static int store_status(int __user *status, int start, int value, int nr)
1635 {
1636         while (nr-- > 0) {
1637                 if (put_user(value, status + start))
1638                         return -EFAULT;
1639                 start++;
1640         }
1641
1642         return 0;
1643 }
1644
1645 static int do_move_pages_to_node(struct mm_struct *mm,
1646                 struct list_head *pagelist, int node)
1647 {
1648         int err;
1649         struct migration_target_control mtc = {
1650                 .nid = node,
1651                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE,
1652         };
1653
1654         err = migrate_pages(pagelist, alloc_migration_target, NULL,
1655                 (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL, NULL);
1656         if (err)
1657                 putback_movable_pages(pagelist);
1658         return err;
1659 }
1660
1661 /*
1662  * Resolves the given address to a struct page, isolates it from the LRU and
1663  * puts it to the given pagelist.
1664  * Returns:
1665  *     errno - if the page cannot be found/isolated
1666  *     0 - when it doesn't have to be migrated because it is already on the
1667  *         target node
1668  *     1 - when it has been queued
1669  */
1670 static int add_page_for_migration(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1671                 int node, struct list_head *pagelist, bool migrate_all)
1672 {
1673         struct vm_area_struct *vma;
1674         struct page *page;
1675         unsigned int follflags;
1676         int err;
1677
1678         mmap_read_lock(mm);
1679         err = -EFAULT;
1680         vma = find_vma(mm, addr);
1681         if (!vma || addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1682                 goto out;
1683
1684         /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1685         follflags = FOLL_GET | FOLL_DUMP;
1686         page = follow_page(vma, addr, follflags);
1687
1688         err = PTR_ERR(page);
1689         if (IS_ERR(page))
1690                 goto out;
1691
1692         err = -ENOENT;
1693         if (!page)
1694                 goto out;
1695
1696         err = 0;
1697         if (page_to_nid(page) == node)
1698                 goto out_putpage;
1699
1700         err = -EACCES;
1701         if (page_mapcount(page) > 1 && !migrate_all)
1702                 goto out_putpage;
1703
1704         if (PageHuge(page)) {
1705                 if (PageHead(page)) {
1706                         isolate_huge_page(page, pagelist);
1707                         err = 1;
1708                 }
1709         } else {
1710                 struct page *head;
1711
1712                 head = compound_head(page);
1713                 err = isolate_lru_page(head);
1714                 if (err)
1715                         goto out_putpage;
1716
1717                 err = 1;
1718                 list_add_tail(&head->lru, pagelist);
1719                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1720                         NR_ISOLATED_ANON + page_is_file_lru(head),
1721                         thp_nr_pages(head));
1722         }
1723 out_putpage:
1724         /*
1725          * Either remove the duplicate refcount from
1726          * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1727          * not isolated.
1728          */
1729         put_page(page);
1730 out:
1731         mmap_read_unlock(mm);
1732         return err;
1733 }
1734
1735 static int move_pages_and_store_status(struct mm_struct *mm, int node,
1736                 struct list_head *pagelist, int __user *status,
1737                 int start, int i, unsigned long nr_pages)
1738 {
1739         int err;
1740
1741         if (list_empty(pagelist))
1742                 return 0;
1743
1744         err = do_move_pages_to_node(mm, pagelist, node);
1745         if (err) {
1746                 /*
1747                  * Positive err means the number of failed
1748                  * pages to migrate.  Since we are going to
1749                  * abort and return the number of non-migrated
1750                  * pages, so need to include the rest of the
1751                  * nr_pages that have not been attempted as
1752                  * well.
1753                  */
1754                 if (err > 0)
1755                         err += nr_pages - i - 1;
1756                 return err;
1757         }
1758         return store_status(status, start, node, i - start);
1759 }
1760
1761 /*
1762  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1763  * the corresponding array of status.
1764  */
1765 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1766                          unsigned long nr_pages,
1767                          const void __user * __user *pages,
1768                          const int __user *nodes,
1769                          int __user *status, int flags)
1770 {
1771         int current_node = NUMA_NO_NODE;
1772         LIST_HEAD(pagelist);
1773         int start, i;
1774         int err = 0, err1;
1775
1776         lru_cache_disable();
1777
1778         for (i = start = 0; i < nr_pages; i++) {
1779                 const void __user *p;
1780                 unsigned long addr;
1781                 int node;
1782
1783                 err = -EFAULT;
1784                 if (get_user(p, pages + i))
1785                         goto out_flush;
1786                 if (get_user(node, nodes + i))
1787                         goto out_flush;
1788                 addr = (unsigned long)untagged_addr(p);
1789
1790                 err = -ENODEV;
1791                 if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1792                         goto out_flush;
1793                 if (!node_state(node, N_MEMORY))
1794                         goto out_flush;
1795
1796                 err = -EACCES;
1797                 if (!node_isset(node, task_nodes))
1798                         goto out_flush;
1799
1800                 if (current_node == NUMA_NO_NODE) {
1801                         current_node = node;
1802                         start = i;
1803                 } else if (node != current_node) {
1804                         err = move_pages_and_store_status(mm, current_node,
1805                                         &pagelist, status, start, i, nr_pages);
1806                         if (err)
1807                                 goto out;
1808                         start = i;
1809                         current_node = node;
1810                 }
1811
1812                 /*
1813                  * Errors in the page lookup or isolation are not fatal and we simply
1814                  * report them via status
1815                  */
1816                 err = add_page_for_migration(mm, addr, current_node,
1817                                 &pagelist, flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1818
1819                 if (err > 0) {
1820                         /* The page is successfully queued for migration */
1821                         continue;
1822                 }
1823
1824                 /*
1825                  * If the page is already on the target node (!err), store the
1826                  * node, otherwise, store the err.
1827                  */
1828                 err = store_status(status, i, err ? : current_node, 1);
1829                 if (err)
1830                         goto out_flush;
1831
1832                 err = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
1833                                 status, start, i, nr_pages);
1834                 if (err)
1835                         goto out;
1836                 current_node = NUMA_NO_NODE;
1837         }
1838 out_flush:
1839         /* Make sure we do not overwrite the existing error */
1840         err1 = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
1841                                 status, start, i, nr_pages);
1842         if (err >= 0)
1843                 err = err1;
1844 out:
1845         lru_cache_enable();
1846         return err;
1847 }
1848
1849 /*
1850  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1851  */
1852 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1853                                 const void __user **pages, int *status)
1854 {
1855         unsigned long i;
1856
1857         mmap_read_lock(mm);
1858
1859         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1860                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1861                 struct vm_area_struct *vma;
1862                 struct page *page;
1863                 int err = -EFAULT;
1864
1865                 vma = vma_lookup(mm, addr);
1866                 if (!vma)
1867                         goto set_status;
1868
1869                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1870                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_DUMP);
1871
1872                 err = PTR_ERR(page);
1873                 if (IS_ERR(page))
1874                         goto set_status;
1875
1876                 err = page ? page_to_nid(page) : -ENOENT;
1877 set_status:
1878                 *status = err;
1879
1880                 pages++;
1881                 status++;
1882         }
1883
1884         mmap_read_unlock(mm);
1885 }
1886
1887 static int get_compat_pages_array(const void __user *chunk_pages[],
1888                                   const void __user * __user *pages,
1889                                   unsigned long chunk_nr)
1890 {
1891         compat_uptr_t __user *pages32 = (compat_uptr_t __user *)pages;
1892         compat_uptr_t p;
1893         int i;
1894
1895         for (i = 0; i < chunk_nr; i++) {
1896                 if (get_user(p, pages32 + i))
1897                         return -EFAULT;
1898                 chunk_pages[i] = compat_ptr(p);
1899         }
1900
1901         return 0;
1902 }
1903
1904 /*
1905  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1906  * a user array of status.
1907  */
1908 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1909                          const void __user * __user *pages,
1910                          int __user *status)
1911 {
1912 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1913         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1914         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1915
1916         while (nr_pages) {
1917                 unsigned long chunk_nr;
1918
1919                 chunk_nr = nr_pages;
1920                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1921                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1922
1923                 if (in_compat_syscall()) {
1924                         if (get_compat_pages_array(chunk_pages, pages,
1925                                                    chunk_nr))
1926                                 break;
1927                 } else {
1928                         if (copy_from_user(chunk_pages, pages,
1929                                       chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1930                                 break;
1931                 }
1932
1933                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1934
1935                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1936                         break;
1937
1938                 pages += chunk_nr;
1939                 status += chunk_nr;
1940                 nr_pages -= chunk_nr;
1941         }
1942         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1943 }
1944
1945 static struct mm_struct *find_mm_struct(pid_t pid, nodemask_t *mem_nodes)
1946 {
1947         struct task_struct *task;
1948         struct mm_struct *mm;
1949
1950         /*
1951          * There is no need to check if current process has the right to modify
1952          * the specified process when they are same.
1953          */
1954         if (!pid) {
1955                 mmget(current->mm);
1956                 *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(current);
1957                 return current->mm;
1958         }
1959
1960         /* Find the mm_struct */
1961         rcu_read_lock();
1962         task = find_task_by_vpid(pid);
1963         if (!task) {
1964                 rcu_read_unlock();
1965                 return ERR_PTR(-ESRCH);
1966         }
1967         get_task_struct(task);
1968
1969         /*
1970          * Check if this process has the right to modify the specified
1971          * process. Use the regular "ptrace_may_access()" checks.
1972          */
1973         if (!ptrace_may_access(task, PTRACE_MODE_READ_REALCREDS)) {
1974                 rcu_read_unlock();
1975                 mm = ERR_PTR(-EPERM);
1976                 goto out;
1977         }
1978         rcu_read_unlock();
1979
1980         mm = ERR_PTR(security_task_movememory(task));
1981         if (IS_ERR(mm))
1982                 goto out;
1983         *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1984         mm = get_task_mm(task);
1985 out:
1986         put_task_struct(task);
1987         if (!mm)
1988                 mm = ERR_PTR(-EINVAL);
1989         return mm;
1990 }
1991
1992 /*
1993  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1994  * process.
1995  */
1996 static int kernel_move_pages(pid_t pid, unsigned long nr_pages,
1997                              const void __user * __user *pages,
1998                              const int __user *nodes,
1999                              int __user *status, int flags)
2000 {
2001         struct mm_struct *mm;
2002         int err;
2003         nodemask_t task_nodes;
2004
2005         /* Check flags */
2006         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
2007                 return -EINVAL;
2008
2009         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
2010                 return -EPERM;
2011
2012         mm = find_mm_struct(pid, &task_nodes);
2013         if (IS_ERR(mm))
2014                 return PTR_ERR(mm);
2015
2016         if (nodes)
2017                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
2018                                     nodes, status, flags);
2019         else
2020                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
2021
2022         mmput(mm);
2023         return err;
2024 }
2025
2026 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
2027                 const void __user * __user *, pages,
2028                 const int __user *, nodes,
2029                 int __user *, status, int, flags)
2030 {
2031         return kernel_move_pages(pid, nr_pages, pages, nodes, status, flags);
2032 }
2033
2034 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2035 /*
2036  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
2037  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
2038  */
2039 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
2040                                    unsigned long nr_migrate_pages)
2041 {
2042         int z;
2043
2044         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
2045                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
2046
2047                 if (!populated_zone(zone))
2048                         continue;
2049
2050                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
2051                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
2052                                        high_wmark_pages(zone) +
2053                                        nr_migrate_pages,
2054                                        ZONE_MOVABLE, 0))
2055                         continue;
2056                 return true;
2057         }
2058         return false;
2059 }
2060
2061 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
2062                                            unsigned long data)
2063 {
2064         int nid = (int) data;
2065         struct page *newpage;
2066
2067         newpage = __alloc_pages_node(nid,
2068                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
2069                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
2070                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
2071                                          ~__GFP_RECLAIM, 0);
2072
2073         return newpage;
2074 }
2075
2076 static struct page *alloc_misplaced_dst_page_thp(struct page *page,
2077                                                  unsigned long data)
2078 {
2079         int nid = (int) data;
2080         struct page *newpage;
2081
2082         newpage = alloc_pages_node(nid, (GFP_TRANSHUGE_LIGHT | __GFP_THISNODE),
2083                                    HPAGE_PMD_ORDER);
2084         if (!newpage)
2085                 goto out;
2086
2087         prep_transhuge_page(newpage);
2088
2089 out:
2090         return newpage;
2091 }
2092
2093 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
2094 {
2095         int page_lru;
2096         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2097
2098         VM_BUG_ON_PAGE(compound_order(page) && !PageTransHuge(page), page);
2099
2100         /* Do not migrate THP mapped by multiple processes */
2101         if (PageTransHuge(page) && total_mapcount(page) > 1)
2102                 return 0;
2103
2104         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
2105         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, nr_pages))
2106                 return 0;
2107
2108         if (isolate_lru_page(page))
2109                 return 0;
2110
2111         page_lru = page_is_file_lru(page);
2112         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
2113                             nr_pages);
2114
2115         /*
2116          * Isolating the page has taken another reference, so the
2117          * caller's reference can be safely dropped without the page
2118          * disappearing underneath us during migration.
2119          */
2120         put_page(page);
2121         return 1;
2122 }
2123
2124 /*
2125  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
2126  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
2127  * the page that will be dropped by this function before returning.
2128  */
2129 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
2130                            int node)
2131 {
2132         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
2133         int isolated;
2134         int nr_remaining;
2135         LIST_HEAD(migratepages);
2136         new_page_t *new;
2137         bool compound;
2138         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2139
2140         /*
2141          * PTE mapped THP or HugeTLB page can't reach here so the page could
2142          * be either base page or THP.  And it must be head page if it is
2143          * THP.
2144          */
2145         compound = PageTransHuge(page);
2146
2147         if (compound)
2148                 new = alloc_misplaced_dst_page_thp;
2149         else
2150                 new = alloc_misplaced_dst_page;
2151
2152         /*
2153          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
2154          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
2155          */
2156         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_lru(page) &&
2157             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
2158                 goto out;
2159
2160         /*
2161          * Also do not migrate dirty pages as not all filesystems can move
2162          * dirty pages in MIGRATE_ASYNC mode which is a waste of cycles.
2163          */
2164         if (page_is_file_lru(page) && PageDirty(page))
2165                 goto out;
2166
2167         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
2168         if (!isolated)
2169                 goto out;
2170
2171         list_add(&page->lru, &migratepages);
2172         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, *new, NULL, node,
2173                                      MIGRATE_ASYNC, MR_NUMA_MISPLACED, NULL);
2174         if (nr_remaining) {
2175                 if (!list_empty(&migratepages)) {
2176                         list_del(&page->lru);
2177                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
2178                                         page_is_file_lru(page), -nr_pages);
2179                         putback_lru_page(page);
2180                 }
2181                 isolated = 0;
2182         } else
2183                 count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, nr_pages);
2184         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
2185         return isolated;
2186
2187 out:
2188         put_page(page);
2189         return 0;
2190 }
2191 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2192 #endif /* CONFIG_NUMA */
2193
2194 #ifdef CONFIG_DEVICE_PRIVATE
2195 static int migrate_vma_collect_skip(unsigned long start,
2196                                     unsigned long end,
2197                                     struct mm_walk *walk)
2198 {
2199         struct migrate_vma *migrate = walk->private;
2200         unsigned long addr;
2201
2202         for (addr = start; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
2203                 migrate->dst[migrate->npages] = 0;
2204                 migrate->src[migrate->npages++] = 0;
2205         }
2206
2207         return 0;
2208 }
2209
2210 static int migrate_vma_collect_hole(unsigned long start,
2211                                     unsigned long end,
2212                                     __always_unused int depth,
2213                                     struct mm_walk *walk)
2214 {
2215         struct migrate_vma *migrate = walk->private;
2216         unsigned long addr;
2217
2218         /* Only allow populating anonymous memory. */
2219         if (!vma_is_anonymous(walk->vma))
2220                 return migrate_vma_collect_skip(start, end, walk);
2221
2222         for (addr = start; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
2223                 migrate->src[migrate->npages] = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2224                 migrate->dst[migrate->npages] = 0;
2225                 migrate->npages++;
2226                 migrate->cpages++;
2227         }
2228
2229         return 0;
2230 }
2231
2232 static int migrate_vma_collect_pmd(pmd_t *pmdp,
2233                                    unsigned long start,
2234                                    unsigned long end,
2235                                    struct mm_walk *walk)
2236 {
2237         struct migrate_vma *migrate = walk->private;
2238         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
2239         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2240         unsigned long addr = start, unmapped = 0;
2241         spinlock_t *ptl;
2242         pte_t *ptep;
2243
2244 again:
2245         if (pmd_none(*pmdp))
2246                 return migrate_vma_collect_hole(start, end, -1, walk);
2247
2248         if (pmd_trans_huge(*pmdp)) {
2249                 struct page *page;
2250
2251                 ptl = pmd_lock(mm, pmdp);
2252                 if (unlikely(!pmd_trans_huge(*pmdp))) {
2253                         spin_unlock(ptl);
2254                         goto again;
2255                 }
2256
2257                 page = pmd_page(*pmdp);
2258                 if (is_huge_zero_page(page)) {
2259                         spin_unlock(ptl);
2260                         split_huge_pmd(vma, pmdp, addr);
2261                         if (pmd_trans_unstable(pmdp))
2262                                 return migrate_vma_collect_skip(start, end,
2263                                                                 walk);
2264                 } else {
2265                         int ret;
2266
2267                         get_page(page);
2268                         spin_unlock(ptl);
2269                         if (unlikely(!trylock_page(page)))
2270                                 return migrate_vma_collect_skip(start, end,
2271                                                                 walk);
2272                         ret = split_huge_page(page);
2273                         unlock_page(page);
2274                         put_page(page);
2275                         if (ret)
2276                                 return migrate_vma_collect_skip(start, end,
2277                                                                 walk);
2278                         if (pmd_none(*pmdp))
2279                                 return migrate_vma_collect_hole(start, end, -1,
2280                                                                 walk);
2281                 }
2282         }
2283
2284         if (unlikely(pmd_bad(*pmdp)))
2285                 return migrate_vma_collect_skip(start, end, walk);
2286
2287         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
2288         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2289
2290         for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, ptep++) {
2291                 unsigned long mpfn = 0, pfn;
2292                 struct page *page;
2293                 swp_entry_t entry;
2294                 pte_t pte;
2295
2296                 pte = *ptep;
2297
2298                 if (pte_none(pte)) {
2299                         if (vma_is_anonymous(vma)) {
2300                                 mpfn = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2301                                 migrate->cpages++;
2302                         }
2303                         goto next;
2304                 }
2305
2306                 if (!pte_present(pte)) {
2307                         /*
2308                          * Only care about unaddressable device page special
2309                          * page table entry. Other special swap entries are not
2310                          * migratable, and we ignore regular swapped page.
2311                          */
2312                         entry = pte_to_swp_entry(pte);
2313                         if (!is_device_private_entry(entry))
2314                                 goto next;
2315
2316                         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
2317                         if (!(migrate->flags &
2318                                 MIGRATE_VMA_SELECT_DEVICE_PRIVATE) ||
2319                             page->pgmap->owner != migrate->pgmap_owner)
2320                                 goto next;
2321
2322                         mpfn = migrate_pfn(page_to_pfn(page)) |
2323                                         MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2324                         if (is_writable_device_private_entry(entry))
2325                                 mpfn |= MIGRATE_PFN_WRITE;
2326                 } else {
2327                         if (!(migrate->flags & MIGRATE_VMA_SELECT_SYSTEM))
2328                                 goto next;
2329                         pfn = pte_pfn(pte);
2330                         if (is_zero_pfn(pfn)) {
2331                                 mpfn = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2332                                 migrate->cpages++;
2333                                 goto next;
2334                         }
2335                         page = vm_normal_page(migrate->vma, addr, pte);
2336                         mpfn = migrate_pfn(pfn) | MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2337                         mpfn |= pte_write(pte) ? MIGRATE_PFN_WRITE : 0;
2338                 }
2339
2340                 /* FIXME support THP */
2341                 if (!page || !page->mapping || PageTransCompound(page)) {
2342                         mpfn = 0;
2343                         goto next;
2344                 }
2345
2346                 /*
2347                  * By getting a reference on the page we pin it and that blocks
2348                  * any kind of migration. Side effect is that it "freezes" the
2349                  * pte.
2350                  *
2351                  * We drop this reference after isolating the page from the lru
2352                  * for non device page (device page are not on the lru and thus
2353                  * can't be dropped from it).
2354                  */
2355                 get_page(page);
2356
2357                 /*
2358                  * Optimize for the common case where page is only mapped once
2359                  * in one process. If we can lock the page, then we can safely
2360                  * set up a special migration page table entry now.
2361                  */
2362                 if (trylock_page(page)) {
2363                         pte_t swp_pte;
2364
2365                         migrate->cpages++;
2366                         ptep_get_and_clear(mm, addr, ptep);
2367
2368                         /* Setup special migration page table entry */
2369                         if (mpfn & MIGRATE_PFN_WRITE)
2370                                 entry = make_writable_migration_entry(
2371                                                         page_to_pfn(page));
2372                         else
2373                                 entry = make_readable_migration_entry(
2374                                                         page_to_pfn(page));
2375                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2376                         if (pte_present(pte)) {
2377                                 if (pte_soft_dirty(pte))
2378                                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2379                                 if (pte_uffd_wp(pte))
2380                                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2381                         } else {
2382                                 if (pte_swp_soft_dirty(pte))
2383                                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2384                                 if (pte_swp_uffd_wp(pte))
2385                                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2386                         }
2387                         set_pte_at(mm, addr, ptep, swp_pte);
2388
2389                         /*
2390                          * This is like regular unmap: we remove the rmap and
2391                          * drop page refcount. Page won't be freed, as we took
2392                          * a reference just above.
2393                          */
2394                         page_remove_rmap(page, false);
2395                         put_page(page);
2396
2397                         if (pte_present(pte))
2398                                 unmapped++;
2399                 } else {
2400                         put_page(page);
2401                         mpfn = 0;
2402                 }
2403
2404 next:
2405                 migrate->dst[migrate->npages] = 0;
2406                 migrate->src[migrate->npages++] = mpfn;
2407         }
2408         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2409         pte_unmap_unlock(ptep - 1, ptl);
2410
2411         /* Only flush the TLB if we actually modified any entries */
2412         if (unmapped)
2413                 flush_tlb_range(walk->vma, start, end);
2414
2415         return 0;
2416 }
2417
2418 static const struct mm_walk_ops migrate_vma_walk_ops = {
2419         .pmd_entry              = migrate_vma_collect_pmd,
2420         .pte_hole               = migrate_vma_collect_hole,
2421 };
2422
2423 /*
2424  * migrate_vma_collect() - collect pages over a range of virtual addresses
2425  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2426  *
2427  * This will walk the CPU page table. For each virtual address backed by a
2428  * valid page, it updates the src array and takes a reference on the page, in
2429  * order to pin the page until we lock it and unmap it.
2430  */
2431 static void migrate_vma_collect(struct migrate_vma *migrate)
2432 {
2433         struct mmu_notifier_range range;
2434
2435         /*
2436          * Note that the pgmap_owner is passed to the mmu notifier callback so
2437          * that the registered device driver can skip invalidating device
2438          * private page mappings that won't be migrated.
2439          */
2440         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_MIGRATE, 0,
2441                 migrate->vma, migrate->vma->vm_mm, migrate->start, migrate->end,
2442                 migrate->pgmap_owner);
2443         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2444
2445         walk_page_range(migrate->vma->vm_mm, migrate->start, migrate->end,
2446                         &migrate_vma_walk_ops, migrate);
2447
2448         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2449         migrate->end = migrate->start + (migrate->npages << PAGE_SHIFT);
2450 }
2451
2452 /*
2453  * migrate_vma_check_page() - check if page is pinned or not
2454  * @page: struct page to check
2455  *
2456  * Pinned pages cannot be migrated. This is the same test as in
2457  * folio_migrate_mapping(), except that here we allow migration of a
2458  * ZONE_DEVICE page.
2459  */
2460 static bool migrate_vma_check_page(struct page *page)
2461 {
2462         /*
2463          * One extra ref because caller holds an extra reference, either from
2464          * isolate_lru_page() for a regular page, or migrate_vma_collect() for
2465          * a device page.
2466          */
2467         int extra = 1;
2468
2469         /*
2470          * FIXME support THP (transparent huge page), it is bit more complex to
2471          * check them than regular pages, because they can be mapped with a pmd
2472          * or with a pte (split pte mapping).
2473          */
2474         if (PageCompound(page))
2475                 return false;
2476
2477         /* Page from ZONE_DEVICE have one extra reference */
2478         if (is_zone_device_page(page)) {
2479                 /*
2480                  * Private page can never be pin as they have no valid pte and
2481                  * GUP will fail for those. Yet if there is a pending migration
2482                  * a thread might try to wait on the pte migration entry and
2483                  * will bump the page reference count. Sadly there is no way to
2484                  * differentiate a regular pin from migration wait. Hence to
2485                  * avoid 2 racing thread trying to migrate back to CPU to enter
2486                  * infinite loop (one stopping migration because the other is
2487                  * waiting on pte migration entry). We always return true here.
2488                  *
2489                  * FIXME proper solution is to rework migration_entry_wait() so
2490                  * it does not need to take a reference on page.
2491                  */
2492                 return is_device_private_page(page);
2493         }
2494
2495         /* For file back page */
2496         if (page_mapping(page))
2497                 extra += 1 + page_has_private(page);
2498
2499         if ((page_count(page) - extra) > page_mapcount(page))
2500                 return false;
2501
2502         return true;
2503 }
2504
2505 /*
2506  * migrate_vma_unmap() - replace page mapping with special migration pte entry
2507  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2508  *
2509  * Isolate pages from the LRU and replace mappings (CPU page table pte) with a
2510  * special migration pte entry and check if it has been pinned. Pinned pages are
2511  * restored because we cannot migrate them.
2512  *
2513  * This is the last step before we call the device driver callback to allocate
2514  * destination memory and copy contents of original page over to new page.
2515  */
2516 static void migrate_vma_unmap(struct migrate_vma *migrate)
2517 {
2518         const unsigned long npages = migrate->npages;
2519         const unsigned long start = migrate->start;
2520         unsigned long addr, i, restore = 0;
2521         bool allow_drain = true;
2522
2523         lru_add_drain();
2524
2525         for (i = 0; i < npages; i++) {
2526                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2527
2528                 if (!page)
2529                         continue;
2530
2531                 /* ZONE_DEVICE pages are not on LRU */
2532                 if (!is_zone_device_page(page)) {
2533                         if (!PageLRU(page) && allow_drain) {
2534                                 /* Drain CPU's pagevec */
2535                                 lru_add_drain_all();
2536                                 allow_drain = false;
2537                         }
2538
2539                         if (isolate_lru_page(page)) {
2540                                 migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2541                                 migrate->cpages--;
2542                                 restore++;
2543                                 continue;
2544                         }
2545
2546                         /* Drop the reference we took in collect */
2547                         put_page(page);
2548                 }
2549
2550                 if (page_mapped(page))
2551                         try_to_migrate(page, 0);
2552
2553                 if (page_mapped(page) || !migrate_vma_check_page(page)) {
2554                         if (!is_zone_device_page(page)) {
2555                                 get_page(page);
2556                                 putback_lru_page(page);
2557                         }
2558
2559                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2560                         migrate->cpages--;
2561                         restore++;
2562                         continue;
2563                 }
2564         }
2565
2566         for (addr = start, i = 0; i < npages && restore; addr += PAGE_SIZE, i++) {
2567                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2568
2569                 if (!page || (migrate->src[i] & MIGRATE_PFN_MIGRATE))
2570                         continue;
2571
2572                 remove_migration_ptes(page, page, false);
2573
2574                 migrate->src[i] = 0;
2575                 unlock_page(page);
2576                 put_page(page);
2577                 restore--;
2578         }
2579 }
2580
2581 /**
2582  * migrate_vma_setup() - prepare to migrate a range of memory
2583  * @args: contains the vma, start, and pfns arrays for the migration
2584  *
2585  * Returns: negative errno on failures, 0 when 0 or more pages were migrated
2586  * without an error.
2587  *
2588  * Prepare to migrate a range of memory virtual address range by collecting all
2589  * the pages backing each virtual address in the range, saving them inside the
2590  * src array.  Then lock those pages and unmap them. Once the pages are locked
2591  * and unmapped, check whether each page is pinned or not.  Pages that aren't
2592  * pinned have the MIGRATE_PFN_MIGRATE flag set (by this function) in the
2593  * corresponding src array entry.  Then restores any pages that are pinned, by
2594  * remapping and unlocking those pages.
2595  *
2596  * The caller should then allocate destination memory and copy source memory to
2597  * it for all those entries (ie with MIGRATE_PFN_VALID and MIGRATE_PFN_MIGRATE
2598  * flag set).  Once these are allocated and copied, the caller must update each
2599  * corresponding entry in the dst array with the pfn value of the destination
2600  * page and with MIGRATE_PFN_VALID. Destination pages must be locked via
2601  * lock_page().
2602  *
2603  * Note that the caller does not have to migrate all the pages that are marked
2604  * with MIGRATE_PFN_MIGRATE flag in src array unless this is a migration from
2605  * device memory to system memory.  If the caller cannot migrate a device page
2606  * back to system memory, then it must return VM_FAULT_SIGBUS, which has severe
2607  * consequences for the userspace process, so it must be avoided if at all
2608  * possible.
2609  *
2610  * For empty entries inside CPU page table (pte_none() or pmd_none() is true) we
2611  * do set MIGRATE_PFN_MIGRATE flag inside the corresponding source array thus
2612  * allowing the caller to allocate device memory for those unbacked virtual
2613  * addresses.  For this the caller simply has to allocate device memory and
2614  * properly set the destination entry like for regular migration.  Note that
2615  * this can still fail, and thus inside the device driver you must check if the
2616  * migration was successful for those entries after calling migrate_vma_pages(),
2617  * just like for regular migration.
2618  *
2619  * After that, the callers must call migrate_vma_pages() to go over each entry
2620  * in the src array that has the MIGRATE_PFN_VALID and MIGRATE_PFN_MIGRATE flag
2621  * set. If the corresponding entry in dst array has MIGRATE_PFN_VALID flag set,
2622  * then migrate_vma_pages() to migrate struct page information from the source
2623  * struct page to the destination struct page.  If it fails to migrate the
2624  * struct page information, then it clears the MIGRATE_PFN_MIGRATE flag in the
2625  * src array.
2626  *
2627  * At this point all successfully migrated pages have an entry in the src
2628  * array with MIGRATE_PFN_VALID and MIGRATE_PFN_MIGRATE flag set and the dst
2629  * array entry with MIGRATE_PFN_VALID flag set.
2630  *
2631  * Once migrate_vma_pages() returns the caller may inspect which pages were
2632  * successfully migrated, and which were not.  Successfully migrated pages will
2633  * have the MIGRATE_PFN_MIGRATE flag set for their src array entry.
2634  *
2635  * It is safe to update device page table after migrate_vma_pages() because
2636  * both destination and source page are still locked, and the mmap_lock is held
2637  * in read mode (hence no one can unmap the range being migrated).
2638  *
2639  * Once the caller is done cleaning up things and updating its page table (if it
2640  * chose to do so, this is not an obligation) it finally calls
2641  * migrate_vma_finalize() to update the CPU page table to point to new pages
2642  * for successfully migrated pages or otherwise restore the CPU page table to
2643  * point to the original source pages.
2644  */
2645 int migrate_vma_setup(struct migrate_vma *args)
2646 {
2647         long nr_pages = (args->end - args->start) >> PAGE_SHIFT;
2648
2649         args->start &= PAGE_MASK;
2650         args->end &= PAGE_MASK;
2651         if (!args->vma || is_vm_hugetlb_page(args->vma) ||
2652             (args->vma->vm_flags & VM_SPECIAL) || vma_is_dax(args->vma))
2653                 return -EINVAL;
2654         if (nr_pages <= 0)
2655                 return -EINVAL;
2656         if (args->start < args->vma->vm_start ||
2657             args->start >= args->vma->vm_end)
2658                 return -EINVAL;
2659         if (args->end <= args->vma->vm_start || args->end > args->vma->vm_end)
2660                 return -EINVAL;
2661         if (!args->src || !args->dst)
2662                 return -EINVAL;
2663
2664         memset(args->src, 0, sizeof(*args->src) * nr_pages);
2665         args->cpages = 0;
2666         args->npages = 0;
2667
2668         migrate_vma_collect(args);
2669
2670         if (args->cpages)
2671                 migrate_vma_unmap(args);
2672
2673         /*
2674          * At this point pages are locked and unmapped, and thus they have
2675          * stable content and can safely be copied to destination memory that
2676          * is allocated by the drivers.
2677          */
2678         return 0;
2679
2680 }
2681 EXPORT_SYMBOL(migrate_vma_setup);
2682
2683 /*
2684  * This code closely matches the code in:
2685  *   __handle_mm_fault()
2686  *     handle_pte_fault()
2687  *       do_anonymous_page()
2688  * to map in an anonymous zero page but the struct page will be a ZONE_DEVICE
2689  * private page.
2690  */
2691 static void migrate_vma_insert_page(struct migrate_vma *migrate,
2692                                     unsigned long addr,
2693                                     struct page *page,
2694                                     unsigned long *src)
2695 {
2696         struct vm_area_struct *vma = migrate->vma;
2697         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2698         bool flush = false;
2699         spinlock_t *ptl;
2700         pte_t entry;
2701         pgd_t *pgdp;
2702         p4d_t *p4dp;
2703         pud_t *pudp;
2704         pmd_t *pmdp;
2705         pte_t *ptep;
2706
2707         /* Only allow populating anonymous memory */
2708         if (!vma_is_anonymous(vma))
2709                 goto abort;
2710
2711         pgdp = pgd_offset(mm, addr);
2712         p4dp = p4d_alloc(mm, pgdp, addr);
2713         if (!p4dp)
2714                 goto abort;
2715         pudp = pud_alloc(mm, p4dp, addr);
2716         if (!pudp)
2717                 goto abort;
2718         pmdp = pmd_alloc(mm, pudp, addr);
2719         if (!pmdp)
2720                 goto abort;
2721
2722         if (pmd_trans_huge(*pmdp) || pmd_devmap(*pmdp))
2723                 goto abort;
2724
2725         /*
2726          * Use pte_alloc() instead of pte_alloc_map().  We can't run
2727          * pte_offset_map() on pmds where a huge pmd might be created
2728          * from a different thread.
2729          *
2730          * pte_alloc_map() is safe to use under mmap_write_lock(mm) or when
2731          * parallel threads are excluded by other means.
2732          *
2733          * Here we only have mmap_read_lock(mm).
2734          */
2735         if (pte_alloc(mm, pmdp))
2736                 goto abort;
2737
2738         /* See the comment in pte_alloc_one_map() */
2739         if (unlikely(pmd_trans_unstable(pmdp)))
2740                 goto abort;
2741
2742         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
2743                 goto abort;
2744         if (mem_cgroup_charge(page_folio(page), vma->vm_mm, GFP_KERNEL))
2745                 goto abort;
2746
2747         /*
2748          * The memory barrier inside __SetPageUptodate makes sure that
2749          * preceding stores to the page contents become visible before
2750          * the set_pte_at() write.
2751          */
2752         __SetPageUptodate(page);
2753
2754         if (is_zone_device_page(page)) {
2755                 if (is_device_private_page(page)) {
2756                         swp_entry_t swp_entry;
2757
2758                         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
2759                                 swp_entry = make_writable_device_private_entry(
2760                                                         page_to_pfn(page));
2761                         else
2762                                 swp_entry = make_readable_device_private_entry(
2763                                                         page_to_pfn(page));
2764                         entry = swp_entry_to_pte(swp_entry);
2765                 } else {
2766                         /*
2767                          * For now we only support migrating to un-addressable
2768                          * device memory.
2769                          */
2770                         pr_warn_once("Unsupported ZONE_DEVICE page type.\n");
2771                         goto abort;
2772                 }
2773         } else {
2774                 entry = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
2775                 if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
2776                         entry = pte_mkwrite(pte_mkdirty(entry));
2777         }
2778
2779         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
2780
2781         if (check_stable_address_space(mm))
2782                 goto unlock_abort;
2783
2784         if (pte_present(*ptep)) {
2785                 unsigned long pfn = pte_pfn(*ptep);
2786
2787                 if (!is_zero_pfn(pfn))
2788                         goto unlock_abort;
2789                 flush = true;
2790         } else if (!pte_none(*ptep))
2791                 goto unlock_abort;
2792
2793         /*
2794          * Check for userfaultfd but do not deliver the fault. Instead,
2795          * just back off.
2796          */
2797         if (userfaultfd_missing(vma))
2798                 goto unlock_abort;
2799
2800         inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
2801         page_add_new_anon_rmap(page, vma, addr, false);
2802         if (!is_zone_device_page(page))
2803                 lru_cache_add_inactive_or_unevictable(page, vma);
2804         get_page(page);
2805
2806         if (flush) {
2807                 flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(*ptep));
2808                 ptep_clear_flush_notify(vma, addr, ptep);
2809                 set_pte_at_notify(mm, addr, ptep, entry);
2810                 update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
2811         } else {
2812                 /* No need to invalidate - it was non-present before */
2813                 set_pte_at(mm, addr, ptep, entry);
2814                 update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
2815         }
2816
2817         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2818         *src = MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2819         return;
2820
2821 unlock_abort:
2822         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2823 abort:
2824         *src &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2825 }
2826
2827 /**
2828  * migrate_vma_pages() - migrate meta-data from src page to dst page
2829  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2830  *
2831  * This migrates struct page meta-data from source struct page to destination
2832  * struct page. This effectively finishes the migration from source page to the
2833  * destination page.
2834  */
2835 void migrate_vma_pages(struct migrate_vma *migrate)
2836 {
2837         const unsigned long npages = migrate->npages;
2838         const unsigned long start = migrate->start;
2839         struct mmu_notifier_range range;
2840         unsigned long addr, i;
2841         bool notified = false;
2842
2843         for (i = 0, addr = start; i < npages; addr += PAGE_SIZE, i++) {
2844                 struct page *newpage = migrate_pfn_to_page(migrate->dst[i]);
2845                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2846                 struct address_space *mapping;
2847                 int r;
2848
2849                 if (!newpage) {
2850                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2851                         continue;
2852                 }
2853
2854                 if (!page) {
2855                         if (!(migrate->src[i] & MIGRATE_PFN_MIGRATE))
2856                                 continue;
2857                         if (!notified) {
2858                                 notified = true;
2859
2860                                 mmu_notifier_range_init_owner(&range,
2861                                         MMU_NOTIFY_MIGRATE, 0, migrate->vma,
2862                                         migrate->vma->vm_mm, addr, migrate->end,
2863                                         migrate->pgmap_owner);
2864                                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2865                         }
2866                         migrate_vma_insert_page(migrate, addr, newpage,
2867                                                 &migrate->src[i]);
2868                         continue;
2869                 }
2870
2871                 mapping = page_mapping(page);
2872
2873                 if (is_zone_device_page(newpage)) {
2874                         if (is_device_private_page(newpage)) {
2875                                 /*
2876                                  * For now only support private anonymous when
2877                                  * migrating to un-addressable device memory.
2878                                  */
2879                                 if (mapping) {
2880                                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2881                                         continue;
2882                                 }
2883                         } else {
2884                                 /*
2885                                  * Other types of ZONE_DEVICE page are not
2886                                  * supported.
2887                                  */
2888                                 migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2889                                 continue;
2890                         }
2891                 }
2892
2893                 r = migrate_page(mapping, newpage, page, MIGRATE_SYNC_NO_COPY);
2894                 if (r != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
2895                         migrate->src[i] &= ~MIGRATE_PFN_MIGRATE;
2896         }
2897
2898         /*
2899          * No need to double call mmu_notifier->invalidate_range() callback as
2900          * the above ptep_clear_flush_notify() inside migrate_vma_insert_page()
2901          * did already call it.
2902          */
2903         if (notified)
2904                 mmu_notifier_invalidate_range_only_end(&range);
2905 }
2906 EXPORT_SYMBOL(migrate_vma_pages);
2907
2908 /**
2909  * migrate_vma_finalize() - restore CPU page table entry
2910  * @migrate: migrate struct containing all migration information
2911  *
2912  * This replaces the special migration pte entry with either a mapping to the
2913  * new page if migration was successful for that page, or to the original page
2914  * otherwise.
2915  *
2916  * This also unlocks the pages and puts them back on the lru, or drops the extra
2917  * refcount, for device pages.
2918  */
2919 void migrate_vma_finalize(struct migrate_vma *migrate)
2920 {
2921         const unsigned long npages = migrate->npages;
2922         unsigned long i;
2923
2924         for (i = 0; i < npages; i++) {
2925                 struct page *newpage = migrate_pfn_to_page(migrate->dst[i]);
2926                 struct page *page = migrate_pfn_to_page(migrate->src[i]);
2927
2928                 if (!page) {
2929                         if (newpage) {
2930                                 unlock_page(newpage);
2931                                 put_page(newpage);
2932                         }
2933                         continue;
2934                 }
2935
2936                 if (!(migrate->src[i] & MIGRATE_PFN_MIGRATE) || !newpage) {
2937                         if (newpage) {
2938                                 unlock_page(newpage);
2939                                 put_page(newpage);
2940                         }
2941                         newpage = page;
2942                 }
2943
2944                 remove_migration_ptes(page, newpage, false);
2945                 unlock_page(page);
2946
2947                 if (is_zone_device_page(page))
2948                         put_page(page);
2949                 else
2950                         putback_lru_page(page);
2951
2952                 if (newpage != page) {
2953                         unlock_page(newpage);
2954                         if (is_zone_device_page(newpage))
2955                                 put_page(newpage);
2956                         else
2957                                 putback_lru_page(newpage);
2958                 }
2959         }
2960 }
2961 EXPORT_SYMBOL(migrate_vma_finalize);
2962 #endif /* CONFIG_DEVICE_PRIVATE */
2963
2964 #if defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
2965 /* Disable reclaim-based migration. */
2966 static void __disable_all_migrate_targets(void)
2967 {
2968         int node;
2969
2970         for_each_online_node(node)
2971                 node_demotion[node] = NUMA_NO_NODE;
2972 }
2973
2974 static void disable_all_migrate_targets(void)
2975 {
2976         __disable_all_migrate_targets();
2977
2978         /*
2979          * Ensure that the "disable" is visible across the system.
2980          * Readers will see either a combination of before+disable
2981          * state or disable+after.  They will never see before and
2982          * after state together.
2983          *
2984          * The before+after state together might have cycles and
2985          * could cause readers to do things like loop until this
2986          * function finishes.  This ensures they can only see a
2987          * single "bad" read and would, for instance, only loop
2988          * once.
2989          */
2990         synchronize_rcu();
2991 }
2992
2993 /*
2994  * Find an automatic demotion target for 'node'.
2995  * Failing here is OK.  It might just indicate
2996  * being at the end of a chain.
2997  */
2998 static int establish_migrate_target(int node, nodemask_t *used)
2999 {
3000         int migration_target;
3001
3002         /*
3003          * Can not set a migration target on a
3004          * node with it already set.
3005          *
3006          * No need for READ_ONCE() here since this
3007          * in the write path for node_demotion[].
3008          * This should be the only thread writing.
3009          */
3010         if (node_demotion[node] != NUMA_NO_NODE)
3011                 return NUMA_NO_NODE;
3012
3013         migration_target = find_next_best_node(node, used);
3014         if (migration_target == NUMA_NO_NODE)
3015                 return NUMA_NO_NODE;
3016
3017         node_demotion[node] = migration_target;
3018
3019         return migration_target;
3020 }
3021
3022 /*
3023  * When memory fills up on a node, memory contents can be
3024  * automatically migrated to another node instead of
3025  * discarded at reclaim.
3026  *
3027  * Establish a "migration path" which will start at nodes
3028  * with CPUs and will follow the priorities used to build the
3029  * page allocator zonelists.
3030  *
3031  * The difference here is that cycles must be avoided.  If
3032  * node0 migrates to node1, then neither node1, nor anything
3033  * node1 migrates to can migrate to node0.
3034  *
3035  * This function can run simultaneously with readers of
3036  * node_demotion[].  However, it can not run simultaneously
3037  * with itself.  Exclusion is provided by memory hotplug events
3038  * being single-threaded.
3039  */
3040 static void __set_migration_target_nodes(void)
3041 {
3042         nodemask_t next_pass    = NODE_MASK_NONE;
3043         nodemask_t this_pass    = NODE_MASK_NONE;
3044         nodemask_t used_targets = NODE_MASK_NONE;
3045         int node;
3046
3047         /*
3048          * Avoid any oddities like cycles that could occur
3049          * from changes in the topology.  This will leave
3050          * a momentary gap when migration is disabled.
3051          */
3052         disable_all_migrate_targets();
3053
3054         /*
3055          * Allocations go close to CPUs, first.  Assume that
3056          * the migration path starts at the nodes with CPUs.
3057          */
3058         next_pass = node_states[N_CPU];
3059 again:
3060         this_pass = next_pass;
3061         next_pass = NODE_MASK_NONE;
3062         /*
3063          * To avoid cycles in the migration "graph", ensure
3064          * that migration sources are not future targets by
3065          * setting them in 'used_targets'.  Do this only
3066          * once per pass so that multiple source nodes can
3067          * share a target node.
3068          *
3069          * 'used_targets' will become unavailable in future
3070          * passes.  This limits some opportunities for
3071          * multiple source nodes to share a destination.
3072          */
3073         nodes_or(used_targets, used_targets, this_pass);
3074         for_each_node_mask(node, this_pass) {
3075                 int target_node = establish_migrate_target(node, &used_targets);
3076
3077                 if (target_node == NUMA_NO_NODE)
3078                         continue;
3079
3080                 /*
3081                  * Visit targets from this pass in the next pass.
3082                  * Eventually, every node will have been part of
3083                  * a pass, and will become set in 'used_targets'.
3084                  */
3085                 node_set(target_node, next_pass);
3086         }
3087         /*
3088          * 'next_pass' contains nodes which became migration
3089          * targets in this pass.  Make additional passes until
3090          * no more migrations targets are available.
3091          */
3092         if (!nodes_empty(next_pass))
3093                 goto again;
3094 }
3095
3096 /*
3097  * For callers that do not hold get_online_mems() already.
3098  */
3099 static void set_migration_target_nodes(void)
3100 {
3101         get_online_mems();
3102         __set_migration_target_nodes();
3103         put_online_mems();
3104 }
3105
3106 /*
3107  * This leaves migrate-on-reclaim transiently disabled between
3108  * the MEM_GOING_OFFLINE and MEM_OFFLINE events.  This runs
3109  * whether reclaim-based migration is enabled or not, which
3110  * ensures that the user can turn reclaim-based migration at
3111  * any time without needing to recalculate migration targets.
3112  *
3113  * These callbacks already hold get_online_mems().  That is why
3114  * __set_migration_target_nodes() can be used as opposed to
3115  * set_migration_target_nodes().
3116  */
3117 static int __meminit migrate_on_reclaim_callback(struct notifier_block *self,
3118                                                  unsigned long action, void *_arg)
3119 {
3120         struct memory_notify *arg = _arg;
3121
3122         /*
3123          * Only update the node migration order when a node is
3124          * changing status, like online->offline.  This avoids
3125          * the overhead of synchronize_rcu() in most cases.
3126          */
3127         if (arg->status_change_nid < 0)
3128                 return notifier_from_errno(0);
3129
3130         switch (action) {
3131         case MEM_GOING_OFFLINE:
3132                 /*
3133                  * Make sure there are not transient states where
3134                  * an offline node is a migration target.  This
3135                  * will leave migration disabled until the offline
3136                  * completes and the MEM_OFFLINE case below runs.
3137                  */
3138                 disable_all_migrate_targets();
3139                 break;
3140         case MEM_OFFLINE:
3141         case MEM_ONLINE:
3142                 /*
3143                  * Recalculate the target nodes once the node
3144                  * reaches its final state (online or offline).
3145                  */
3146                 __set_migration_target_nodes();
3147                 break;
3148         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3149                 /*
3150                  * MEM_GOING_OFFLINE disabled all the migration
3151                  * targets.  Reenable them.
3152                  */
3153                 __set_migration_target_nodes();
3154                 break;
3155         case MEM_GOING_ONLINE:
3156         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3157                 break;
3158         }
3159
3160         return notifier_from_errno(0);
3161 }
3162
3163 /*
3164  * React to hotplug events that might affect the migration targets
3165  * like events that online or offline NUMA nodes.
3166  *
3167  * The ordering is also currently dependent on which nodes have
3168  * CPUs.  That means we need CPU on/offline notification too.
3169  */
3170 static int migration_online_cpu(unsigned int cpu)
3171 {
3172         set_migration_target_nodes();
3173         return 0;
3174 }
3175
3176 static int migration_offline_cpu(unsigned int cpu)
3177 {
3178         set_migration_target_nodes();
3179         return 0;
3180 }
3181
3182 static int __init migrate_on_reclaim_init(void)
3183 {
3184         int ret;
3185
3186         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_MM_DEMOTION_DEAD, "mm/demotion:offline",
3187                                         NULL, migration_offline_cpu);
3188         /*
3189          * In the unlikely case that this fails, the automatic
3190          * migration targets may become suboptimal for nodes
3191          * where N_CPU changes.  With such a small impact in a
3192          * rare case, do not bother trying to do anything special.
3193          */
3194         WARN_ON(ret < 0);
3195         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_AP_MM_DEMOTION_ONLINE, "mm/demotion:online",
3196                                 migration_online_cpu, NULL);
3197         WARN_ON(ret < 0);
3198
3199         hotplug_memory_notifier(migrate_on_reclaim_callback, 100);
3200         return 0;
3201 }
3202 late_initcall(migrate_on_reclaim_init);
3203 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
3204
3205 bool numa_demotion_enabled = false;
3206
3207 #ifdef CONFIG_SYSFS
3208 static ssize_t numa_demotion_enabled_show(struct kobject *kobj,
3209                                           struct kobj_attribute *attr, char *buf)
3210 {
3211         return sysfs_emit(buf, "%s\n",
3212                           numa_demotion_enabled ? "true" : "false");
3213 }
3214
3215 static ssize_t numa_demotion_enabled_store(struct kobject *kobj,
3216                                            struct kobj_attribute *attr,
3217                                            const char *buf, size_t count)
3218 {
3219         if (!strncmp(buf, "true", 4) || !strncmp(buf, "1", 1))
3220                 numa_demotion_enabled = true;
3221         else if (!strncmp(buf, "false", 5) || !strncmp(buf, "0", 1))
3222                 numa_demotion_enabled = false;
3223         else
3224                 return -EINVAL;
3225
3226         return count;
3227 }
3228
3229 static struct kobj_attribute numa_demotion_enabled_attr =
3230         __ATTR(demotion_enabled, 0644, numa_demotion_enabled_show,
3231                numa_demotion_enabled_store);
3232
3233 static struct attribute *numa_attrs[] = {
3234         &numa_demotion_enabled_attr.attr,
3235         NULL,
3236 };
3237
3238 static const struct attribute_group numa_attr_group = {
3239         .attrs = numa_attrs,
3240 };
3241
3242 static int __init numa_init_sysfs(void)
3243 {
3244         int err;
3245         struct kobject *numa_kobj;
3246
3247         numa_kobj = kobject_create_and_add("numa", mm_kobj);
3248         if (!numa_kobj) {
3249                 pr_err("failed to create numa kobject\n");
3250                 return -ENOMEM;
3251         }
3252         err = sysfs_create_group(numa_kobj, &numa_attr_group);
3253         if (err) {
3254                 pr_err("failed to register numa group\n");
3255                 goto delete_obj;
3256         }
3257         return 0;
3258
3259 delete_obj:
3260         kobject_put(numa_kobj);
3261         return err;
3262 }
3263 subsys_initcall(numa_init_sysfs);
3264 #endif