Merge tag 'folio-5.18d' of git://git.infradead.org/users/willy/pagecache
[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/pfn_t.h>
42 #include <linux/memremap.h>
43 #include <linux/userfaultfd_k.h>
44 #include <linux/balloon_compaction.h>
45 #include <linux/page_idle.h>
46 #include <linux/page_owner.h>
47 #include <linux/sched/mm.h>
48 #include <linux/ptrace.h>
49 #include <linux/oom.h>
50 #include <linux/memory.h>
51 #include <linux/random.h>
52 #include <linux/sched/sysctl.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55
56 #include <trace/events/migrate.h>
57
58 #include "internal.h"
59
60 int isolate_movable_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
61 {
62         struct address_space *mapping;
63
64         /*
65          * Avoid burning cycles with pages that are yet under __free_pages(),
66          * or just got freed under us.
67          *
68          * In case we 'win' a race for a movable page being freed under us and
69          * raise its refcount preventing __free_pages() from doing its job
70          * the put_page() at the end of this block will take care of
71          * release this page, thus avoiding a nasty leakage.
72          */
73         if (unlikely(!get_page_unless_zero(page)))
74                 goto out;
75
76         /*
77          * Check PageMovable before holding a PG_lock because page's owner
78          * assumes anybody doesn't touch PG_lock of newly allocated page
79          * so unconditionally grabbing the lock ruins page's owner side.
80          */
81         if (unlikely(!__PageMovable(page)))
82                 goto out_putpage;
83         /*
84          * As movable pages are not isolated from LRU lists, concurrent
85          * compaction threads can race against page migration functions
86          * as well as race against the releasing a page.
87          *
88          * In order to avoid having an already isolated movable page
89          * being (wrongly) re-isolated while it is under migration,
90          * or to avoid attempting to isolate pages being released,
91          * lets be sure we have the page lock
92          * before proceeding with the movable page isolation steps.
93          */
94         if (unlikely(!trylock_page(page)))
95                 goto out_putpage;
96
97         if (!PageMovable(page) || PageIsolated(page))
98                 goto out_no_isolated;
99
100         mapping = page_mapping(page);
101         VM_BUG_ON_PAGE(!mapping, page);
102
103         if (!mapping->a_ops->isolate_page(page, mode))
104                 goto out_no_isolated;
105
106         /* Driver shouldn't use PG_isolated bit of page->flags */
107         WARN_ON_ONCE(PageIsolated(page));
108         SetPageIsolated(page);
109         unlock_page(page);
110
111         return 0;
112
113 out_no_isolated:
114         unlock_page(page);
115 out_putpage:
116         put_page(page);
117 out:
118         return -EBUSY;
119 }
120
121 static void putback_movable_page(struct page *page)
122 {
123         struct address_space *mapping;
124
125         mapping = page_mapping(page);
126         mapping->a_ops->putback_page(page);
127         ClearPageIsolated(page);
128 }
129
130 /*
131  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
132  * from where they were once taken off for compaction/migration.
133  *
134  * This function shall be used whenever the isolated pageset has been
135  * built from lru, balloon, hugetlbfs page. See isolate_migratepages_range()
136  * and isolate_huge_page().
137  */
138 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
139 {
140         struct page *page;
141         struct page *page2;
142
143         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
144                 if (unlikely(PageHuge(page))) {
145                         putback_active_hugepage(page);
146                         continue;
147                 }
148                 list_del(&page->lru);
149                 /*
150                  * We isolated non-lru movable page so here we can use
151                  * __PageMovable because LRU page's mapping cannot have
152                  * PAGE_MAPPING_MOVABLE.
153                  */
154                 if (unlikely(__PageMovable(page))) {
155                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
156                         lock_page(page);
157                         if (PageMovable(page))
158                                 putback_movable_page(page);
159                         else
160                                 ClearPageIsolated(page);
161                         unlock_page(page);
162                         put_page(page);
163                 } else {
164                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
165                                         page_is_file_lru(page), -thp_nr_pages(page));
166                         putback_lru_page(page);
167                 }
168         }
169 }
170
171 /*
172  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
173  */
174 static bool remove_migration_pte(struct folio *folio,
175                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, void *old)
176 {
177         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, old, vma, addr, PVMW_SYNC | PVMW_MIGRATION);
178
179         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
180                 pte_t pte;
181                 swp_entry_t entry;
182                 struct page *new;
183                 unsigned long idx = 0;
184
185                 /* pgoff is invalid for ksm pages, but they are never large */
186                 if (folio_test_large(folio) && !folio_test_hugetlb(folio))
187                         idx = linear_page_index(vma, pvmw.address) - pvmw.pgoff;
188                 new = folio_page(folio, idx);
189
190 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
191                 /* PMD-mapped THP migration entry */
192                 if (!pvmw.pte) {
193                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_hugetlb(folio) ||
194                                         !folio_test_pmd_mappable(folio), folio);
195                         remove_migration_pmd(&pvmw, new);
196                         continue;
197                 }
198 #endif
199
200                 folio_get(folio);
201                 pte = pte_mkold(mk_pte(new, READ_ONCE(vma->vm_page_prot)));
202                 if (pte_swp_soft_dirty(*pvmw.pte))
203                         pte = pte_mksoft_dirty(pte);
204
205                 /*
206                  * Recheck VMA as permissions can change since migration started
207                  */
208                 entry = pte_to_swp_entry(*pvmw.pte);
209                 if (is_writable_migration_entry(entry))
210                         pte = maybe_mkwrite(pte, vma);
211                 else if (pte_swp_uffd_wp(*pvmw.pte))
212                         pte = pte_mkuffd_wp(pte);
213
214                 if (unlikely(is_device_private_page(new))) {
215                         if (pte_write(pte))
216                                 entry = make_writable_device_private_entry(
217                                                         page_to_pfn(new));
218                         else
219                                 entry = make_readable_device_private_entry(
220                                                         page_to_pfn(new));
221                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
222                         if (pte_swp_soft_dirty(*pvmw.pte))
223                                 pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
224                         if (pte_swp_uffd_wp(*pvmw.pte))
225                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
226                 }
227
228 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
229                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
230                         unsigned int shift = huge_page_shift(hstate_vma(vma));
231
232                         pte = pte_mkhuge(pte);
233                         pte = arch_make_huge_pte(pte, shift, vma->vm_flags);
234                         if (folio_test_anon(folio))
235                                 hugepage_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address);
236                         else
237                                 page_dup_rmap(new, true);
238                         set_huge_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
239                 } else
240 #endif
241                 {
242                         if (folio_test_anon(folio))
243                                 page_add_anon_rmap(new, vma, pvmw.address, false);
244                         else
245                                 page_add_file_rmap(new, vma, false);
246                         set_pte_at(vma->vm_mm, pvmw.address, pvmw.pte, pte);
247                 }
248                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
249                         mlock_page_drain_local();
250
251                 trace_remove_migration_pte(pvmw.address, pte_val(pte),
252                                            compound_order(new));
253
254                 /* No need to invalidate - it was non-present before */
255                 update_mmu_cache(vma, pvmw.address, pvmw.pte);
256         }
257
258         return true;
259 }
260
261 /*
262  * Get rid of all migration entries and replace them by
263  * references to the indicated page.
264  */
265 void remove_migration_ptes(struct folio *src, struct folio *dst, bool locked)
266 {
267         struct rmap_walk_control rwc = {
268                 .rmap_one = remove_migration_pte,
269                 .arg = src,
270         };
271
272         if (locked)
273                 rmap_walk_locked(dst, &rwc);
274         else
275                 rmap_walk(dst, &rwc);
276 }
277
278 /*
279  * Something used the pte of a page under migration. We need to
280  * get to the page and wait until migration is finished.
281  * When we return from this function the fault will be retried.
282  */
283 void __migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pte_t *ptep,
284                                 spinlock_t *ptl)
285 {
286         pte_t pte;
287         swp_entry_t entry;
288
289         spin_lock(ptl);
290         pte = *ptep;
291         if (!is_swap_pte(pte))
292                 goto out;
293
294         entry = pte_to_swp_entry(pte);
295         if (!is_migration_entry(entry))
296                 goto out;
297
298         migration_entry_wait_on_locked(entry, ptep, ptl);
299         return;
300 out:
301         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
302 }
303
304 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
305                                 unsigned long address)
306 {
307         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
308         pte_t *ptep = pte_offset_map(pmd, address);
309         __migration_entry_wait(mm, ptep, ptl);
310 }
311
312 void migration_entry_wait_huge(struct vm_area_struct *vma,
313                 struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
314 {
315         spinlock_t *ptl = huge_pte_lockptr(hstate_vma(vma), mm, pte);
316         __migration_entry_wait(mm, pte, ptl);
317 }
318
319 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
320 void pmd_migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
321 {
322         spinlock_t *ptl;
323
324         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
325         if (!is_pmd_migration_entry(*pmd))
326                 goto unlock;
327         migration_entry_wait_on_locked(pmd_to_swp_entry(*pmd), NULL, ptl);
328         return;
329 unlock:
330         spin_unlock(ptl);
331 }
332 #endif
333
334 static int expected_page_refs(struct address_space *mapping, struct page *page)
335 {
336         int expected_count = 1;
337
338         if (mapping)
339                 expected_count += compound_nr(page) + page_has_private(page);
340         return expected_count;
341 }
342
343 /*
344  * Replace the page in the mapping.
345  *
346  * The number of remaining references must be:
347  * 1 for anonymous pages without a mapping
348  * 2 for pages with a mapping
349  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
350  */
351 int folio_migrate_mapping(struct address_space *mapping,
352                 struct folio *newfolio, struct folio *folio, int extra_count)
353 {
354         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, folio_index(folio));
355         struct zone *oldzone, *newzone;
356         int dirty;
357         int expected_count = expected_page_refs(mapping, &folio->page) + extra_count;
358         long nr = folio_nr_pages(folio);
359
360         if (!mapping) {
361                 /* Anonymous page without mapping */
362                 if (folio_ref_count(folio) != expected_count)
363                         return -EAGAIN;
364
365                 /* No turning back from here */
366                 newfolio->index = folio->index;
367                 newfolio->mapping = folio->mapping;
368                 if (folio_test_swapbacked(folio))
369                         __folio_set_swapbacked(newfolio);
370
371                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
372         }
373
374         oldzone = folio_zone(folio);
375         newzone = folio_zone(newfolio);
376
377         xas_lock_irq(&xas);
378         if (!folio_ref_freeze(folio, expected_count)) {
379                 xas_unlock_irq(&xas);
380                 return -EAGAIN;
381         }
382
383         /*
384          * Now we know that no one else is looking at the folio:
385          * no turning back from here.
386          */
387         newfolio->index = folio->index;
388         newfolio->mapping = folio->mapping;
389         folio_ref_add(newfolio, nr); /* add cache reference */
390         if (folio_test_swapbacked(folio)) {
391                 __folio_set_swapbacked(newfolio);
392                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
393                         folio_set_swapcache(newfolio);
394                         newfolio->private = folio_get_private(folio);
395                 }
396         } else {
397                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapcache(folio), folio);
398         }
399
400         /* Move dirty while page refs frozen and newpage not yet exposed */
401         dirty = folio_test_dirty(folio);
402         if (dirty) {
403                 folio_clear_dirty(folio);
404                 folio_set_dirty(newfolio);
405         }
406
407         xas_store(&xas, newfolio);
408
409         /*
410          * Drop cache reference from old page by unfreezing
411          * to one less reference.
412          * We know this isn't the last reference.
413          */
414         folio_ref_unfreeze(folio, expected_count - nr);
415
416         xas_unlock(&xas);
417         /* Leave irq disabled to prevent preemption while updating stats */
418
419         /*
420          * If moved to a different zone then also account
421          * the page for that zone. Other VM counters will be
422          * taken care of when we establish references to the
423          * new page and drop references to the old page.
424          *
425          * Note that anonymous pages are accounted for
426          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_MAPPED if they
427          * are mapped to swap space.
428          */
429         if (newzone != oldzone) {
430                 struct lruvec *old_lruvec, *new_lruvec;
431                 struct mem_cgroup *memcg;
432
433                 memcg = folio_memcg(folio);
434                 old_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, oldzone->zone_pgdat);
435                 new_lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, newzone->zone_pgdat);
436
437                 __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_PAGES, -nr);
438                 __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_PAGES, nr);
439                 if (folio_test_swapbacked(folio) && !folio_test_swapcache(folio)) {
440                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SHMEM, -nr);
441                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SHMEM, nr);
442                 }
443 #ifdef CONFIG_SWAP
444                 if (folio_test_swapcache(folio)) {
445                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_SWAPCACHE, -nr);
446                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_SWAPCACHE, nr);
447                 }
448 #endif
449                 if (dirty && mapping_can_writeback(mapping)) {
450                         __mod_lruvec_state(old_lruvec, NR_FILE_DIRTY, -nr);
451                         __mod_zone_page_state(oldzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, -nr);
452                         __mod_lruvec_state(new_lruvec, NR_FILE_DIRTY, nr);
453                         __mod_zone_page_state(newzone, NR_ZONE_WRITE_PENDING, nr);
454                 }
455         }
456         local_irq_enable();
457
458         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
459 }
460 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_mapping);
461
462 /*
463  * The expected number of remaining references is the same as that
464  * of folio_migrate_mapping().
465  */
466 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
467                                    struct page *newpage, struct page *page)
468 {
469         XA_STATE(xas, &mapping->i_pages, page_index(page));
470         int expected_count;
471
472         xas_lock_irq(&xas);
473         expected_count = 2 + page_has_private(page);
474         if (page_count(page) != expected_count || xas_load(&xas) != page) {
475                 xas_unlock_irq(&xas);
476                 return -EAGAIN;
477         }
478
479         if (!page_ref_freeze(page, expected_count)) {
480                 xas_unlock_irq(&xas);
481                 return -EAGAIN;
482         }
483
484         newpage->index = page->index;
485         newpage->mapping = page->mapping;
486
487         get_page(newpage);
488
489         xas_store(&xas, newpage);
490
491         page_ref_unfreeze(page, expected_count - 1);
492
493         xas_unlock_irq(&xas);
494
495         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
496 }
497
498 /*
499  * Copy the flags and some other ancillary information
500  */
501 void folio_migrate_flags(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
502 {
503         int cpupid;
504
505         if (folio_test_error(folio))
506                 folio_set_error(newfolio);
507         if (folio_test_referenced(folio))
508                 folio_set_referenced(newfolio);
509         if (folio_test_uptodate(folio))
510                 folio_mark_uptodate(newfolio);
511         if (folio_test_clear_active(folio)) {
512                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
513                 folio_set_active(newfolio);
514         } else if (folio_test_clear_unevictable(folio))
515                 folio_set_unevictable(newfolio);
516         if (folio_test_workingset(folio))
517                 folio_set_workingset(newfolio);
518         if (folio_test_checked(folio))
519                 folio_set_checked(newfolio);
520         if (folio_test_mappedtodisk(folio))
521                 folio_set_mappedtodisk(newfolio);
522
523         /* Move dirty on pages not done by folio_migrate_mapping() */
524         if (folio_test_dirty(folio))
525                 folio_set_dirty(newfolio);
526
527         if (folio_test_young(folio))
528                 folio_set_young(newfolio);
529         if (folio_test_idle(folio))
530                 folio_set_idle(newfolio);
531
532         /*
533          * Copy NUMA information to the new page, to prevent over-eager
534          * future migrations of this same page.
535          */
536         cpupid = page_cpupid_xchg_last(&folio->page, -1);
537         page_cpupid_xchg_last(&newfolio->page, cpupid);
538
539         folio_migrate_ksm(newfolio, folio);
540         /*
541          * Please do not reorder this without considering how mm/ksm.c's
542          * get_ksm_page() depends upon ksm_migrate_page() and PageSwapCache().
543          */
544         if (folio_test_swapcache(folio))
545                 folio_clear_swapcache(folio);
546         folio_clear_private(folio);
547
548         /* page->private contains hugetlb specific flags */
549         if (!folio_test_hugetlb(folio))
550                 folio->private = NULL;
551
552         /*
553          * If any waiters have accumulated on the new page then
554          * wake them up.
555          */
556         if (folio_test_writeback(newfolio))
557                 folio_end_writeback(newfolio);
558
559         /*
560          * PG_readahead shares the same bit with PG_reclaim.  The above
561          * end_page_writeback() may clear PG_readahead mistakenly, so set the
562          * bit after that.
563          */
564         if (folio_test_readahead(folio))
565                 folio_set_readahead(newfolio);
566
567         folio_copy_owner(newfolio, folio);
568
569         if (!folio_test_hugetlb(folio))
570                 mem_cgroup_migrate(folio, newfolio);
571 }
572 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_flags);
573
574 void folio_migrate_copy(struct folio *newfolio, struct folio *folio)
575 {
576         folio_copy(newfolio, folio);
577         folio_migrate_flags(newfolio, folio);
578 }
579 EXPORT_SYMBOL(folio_migrate_copy);
580
581 /************************************************************
582  *                    Migration functions
583  ***********************************************************/
584
585 /*
586  * Common logic to directly migrate a single LRU page suitable for
587  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
588  *
589  * Pages are locked upon entry and exit.
590  */
591 int migrate_page(struct address_space *mapping,
592                 struct page *newpage, struct page *page,
593                 enum migrate_mode mode)
594 {
595         struct folio *newfolio = page_folio(newpage);
596         struct folio *folio = page_folio(page);
597         int rc;
598
599         BUG_ON(folio_test_writeback(folio));    /* Writeback must be complete */
600
601         rc = folio_migrate_mapping(mapping, newfolio, folio, 0);
602
603         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
604                 return rc;
605
606         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
607                 folio_migrate_copy(newfolio, folio);
608         else
609                 folio_migrate_flags(newfolio, folio);
610         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
611 }
612 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
613
614 #ifdef CONFIG_BLOCK
615 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
616 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
617                                                         enum migrate_mode mode)
618 {
619         struct buffer_head *bh = head;
620
621         /* Simple case, sync compaction */
622         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
623                 do {
624                         lock_buffer(bh);
625                         bh = bh->b_this_page;
626
627                 } while (bh != head);
628
629                 return true;
630         }
631
632         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
633         do {
634                 if (!trylock_buffer(bh)) {
635                         /*
636                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
637                          * async migration. Release the taken locks
638                          */
639                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
640                         bh = head;
641                         while (bh != failed_bh) {
642                                 unlock_buffer(bh);
643                                 bh = bh->b_this_page;
644                         }
645                         return false;
646                 }
647
648                 bh = bh->b_this_page;
649         } while (bh != head);
650         return true;
651 }
652
653 static int __buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
654                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode,
655                 bool check_refs)
656 {
657         struct buffer_head *bh, *head;
658         int rc;
659         int expected_count;
660
661         if (!page_has_buffers(page))
662                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
663
664         /* Check whether page does not have extra refs before we do more work */
665         expected_count = expected_page_refs(mapping, page);
666         if (page_count(page) != expected_count)
667                 return -EAGAIN;
668
669         head = page_buffers(page);
670         if (!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode))
671                 return -EAGAIN;
672
673         if (check_refs) {
674                 bool busy;
675                 bool invalidated = false;
676
677 recheck_buffers:
678                 busy = false;
679                 spin_lock(&mapping->private_lock);
680                 bh = head;
681                 do {
682                         if (atomic_read(&bh->b_count)) {
683                                 busy = true;
684                                 break;
685                         }
686                         bh = bh->b_this_page;
687                 } while (bh != head);
688                 if (busy) {
689                         if (invalidated) {
690                                 rc = -EAGAIN;
691                                 goto unlock_buffers;
692                         }
693                         spin_unlock(&mapping->private_lock);
694                         invalidate_bh_lrus();
695                         invalidated = true;
696                         goto recheck_buffers;
697                 }
698         }
699
700         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, 0);
701         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
702                 goto unlock_buffers;
703
704         attach_page_private(newpage, detach_page_private(page));
705
706         bh = head;
707         do {
708                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
709                 bh = bh->b_this_page;
710
711         } while (bh != head);
712
713         if (mode != MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
714                 migrate_page_copy(newpage, page);
715         else
716                 migrate_page_states(newpage, page);
717
718         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
719 unlock_buffers:
720         if (check_refs)
721                 spin_unlock(&mapping->private_lock);
722         bh = head;
723         do {
724                 unlock_buffer(bh);
725                 bh = bh->b_this_page;
726
727         } while (bh != head);
728
729         return rc;
730 }
731
732 /*
733  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
734  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
735  * exist. For example attached buffer heads are accessed only under page lock.
736  */
737 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
738                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
739 {
740         return __buffer_migrate_page(mapping, newpage, page, mode, false);
741 }
742 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
743
744 /*
745  * Same as above except that this variant is more careful and checks that there
746  * are also no buffer head references. This function is the right one for
747  * mappings where buffer heads are directly looked up and referenced (such as
748  * block device mappings).
749  */
750 int buffer_migrate_page_norefs(struct address_space *mapping,
751                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
752 {
753         return __buffer_migrate_page(mapping, newpage, page, mode, true);
754 }
755 #endif
756
757 /*
758  * Writeback a page to clean the dirty state
759  */
760 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
761 {
762         struct folio *folio = page_folio(page);
763         struct writeback_control wbc = {
764                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
765                 .nr_to_write = 1,
766                 .range_start = 0,
767                 .range_end = LLONG_MAX,
768                 .for_reclaim = 1
769         };
770         int rc;
771
772         if (!mapping->a_ops->writepage)
773                 /* No write method for the address space */
774                 return -EINVAL;
775
776         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
777                 /* Someone else already triggered a write */
778                 return -EAGAIN;
779
780         /*
781          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
782          * the page on some queue. So the page must be clean for
783          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
784          * page state is no longer what we checked for earlier.
785          * At this point we know that the migration attempt cannot
786          * be successful.
787          */
788         remove_migration_ptes(folio, folio, false);
789
790         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
791
792         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
793                 /* unlocked. Relock */
794                 lock_page(page);
795
796         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
797 }
798
799 /*
800  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
801  */
802 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
803         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
804 {
805         if (PageDirty(page)) {
806                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
807                 switch (mode) {
808                 case MIGRATE_SYNC:
809                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
810                         break;
811                 default:
812                         return -EBUSY;
813                 }
814                 return writeout(mapping, page);
815         }
816
817         /*
818          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
819          * We must have no buffers or drop them.
820          */
821         if (page_has_private(page) &&
822             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
823                 return mode == MIGRATE_SYNC ? -EAGAIN : -EBUSY;
824
825         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
826 }
827
828 /*
829  * Move a page to a newly allocated page
830  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
831  *
832  * The new page will have replaced the old page if this function
833  * is successful.
834  *
835  * Return value:
836  *   < 0 - error code
837  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
838  */
839 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
840                                 enum migrate_mode mode)
841 {
842         struct address_space *mapping;
843         int rc = -EAGAIN;
844         bool is_lru = !__PageMovable(page);
845
846         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
847         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
848
849         mapping = page_mapping(page);
850
851         if (likely(is_lru)) {
852                 if (!mapping)
853                         rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
854                 else if (mapping->a_ops->migratepage)
855                         /*
856                          * Most pages have a mapping and most filesystems
857                          * provide a migratepage callback. Anonymous pages
858                          * are part of swap space which also has its own
859                          * migratepage callback. This is the most common path
860                          * for page migration.
861                          */
862                         rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage,
863                                                         page, mode);
864                 else
865                         rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage,
866                                                         page, mode);
867         } else {
868                 /*
869                  * In case of non-lru page, it could be released after
870                  * isolation step. In that case, we shouldn't try migration.
871                  */
872                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
873                 if (!PageMovable(page)) {
874                         rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
875                         ClearPageIsolated(page);
876                         goto out;
877                 }
878
879                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping, newpage,
880                                                 page, mode);
881                 WARN_ON_ONCE(rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS &&
882                         !PageIsolated(page));
883         }
884
885         /*
886          * When successful, old pagecache page->mapping must be cleared before
887          * page is freed; but stats require that PageAnon be left as PageAnon.
888          */
889         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
890                 if (__PageMovable(page)) {
891                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
892
893                         /*
894                          * We clear PG_movable under page_lock so any compactor
895                          * cannot try to migrate this page.
896                          */
897                         ClearPageIsolated(page);
898                 }
899
900                 /*
901                  * Anonymous and movable page->mapping will be cleared by
902                  * free_pages_prepare so don't reset it here for keeping
903                  * the type to work PageAnon, for example.
904                  */
905                 if (!PageMappingFlags(page))
906                         page->mapping = NULL;
907
908                 if (likely(!is_zone_device_page(newpage)))
909                         flush_dcache_folio(page_folio(newpage));
910         }
911 out:
912         return rc;
913 }
914
915 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
916                                 int force, enum migrate_mode mode)
917 {
918         struct folio *folio = page_folio(page);
919         struct folio *dst = page_folio(newpage);
920         int rc = -EAGAIN;
921         bool page_was_mapped = false;
922         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
923         bool is_lru = !__PageMovable(page);
924
925         if (!trylock_page(page)) {
926                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
927                         goto out;
928
929                 /*
930                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
931                  * For example, during page readahead pages are added locked
932                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
933                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
934                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
935                  * mpage_readahead). If an allocation happens for the
936                  * second or third page, the process can end up locking
937                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
938                  * trying to be clever about what pages can be locked,
939                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
940                  * altogether.
941                  */
942                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
943                         goto out;
944
945                 lock_page(page);
946         }
947
948         if (PageWriteback(page)) {
949                 /*
950                  * Only in the case of a full synchronous migration is it
951                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
952                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
953                  * the overhead of stalling is too much
954                  */
955                 switch (mode) {
956                 case MIGRATE_SYNC:
957                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
958                         break;
959                 default:
960                         rc = -EBUSY;
961                         goto out_unlock;
962                 }
963                 if (!force)
964                         goto out_unlock;
965                 wait_on_page_writeback(page);
966         }
967
968         /*
969          * By try_to_migrate(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
970          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
971          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
972          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
973          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
974          * just care Anon page here.
975          *
976          * Only page_get_anon_vma() understands the subtleties of
977          * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
978          * But if we cannot get anon_vma, then we won't need it anyway,
979          * because that implies that the anon page is no longer mapped
980          * (and cannot be remapped so long as we hold the page lock).
981          */
982         if (PageAnon(page) && !PageKsm(page))
983                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
984
985         /*
986          * Block others from accessing the new page when we get around to
987          * establishing additional references. We are usually the only one
988          * holding a reference to newpage at this point. We used to have a BUG
989          * here if trylock_page(newpage) fails, but would like to allow for
990          * cases where there might be a race with the previous use of newpage.
991          * This is much like races on refcount of oldpage: just don't BUG().
992          */
993         if (unlikely(!trylock_page(newpage)))
994                 goto out_unlock;
995
996         if (unlikely(!is_lru)) {
997                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
998                 goto out_unlock_both;
999         }
1000
1001         /*
1002          * Corner case handling:
1003          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
1004          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
1005          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
1006          * trigger a BUG.  So handle it here.
1007          * 2. An orphaned page (see truncate_cleanup_page) might have
1008          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
1009          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
1010          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
1011          * free the metadata, so the page can be freed.
1012          */
1013         if (!page->mapping) {
1014                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page), page);
1015                 if (page_has_private(page)) {
1016                         try_to_free_buffers(page);
1017                         goto out_unlock_both;
1018                 }
1019         } else if (page_mapped(page)) {
1020                 /* Establish migration ptes */
1021                 VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(page) && !PageKsm(page) && !anon_vma,
1022                                 page);
1023                 try_to_migrate(folio, 0);
1024                 page_was_mapped = true;
1025         }
1026
1027         if (!page_mapped(page))
1028                 rc = move_to_new_page(newpage, page, mode);
1029
1030         /*
1031          * When successful, push newpage to LRU immediately: so that if it
1032          * turns out to be an mlocked page, remove_migration_ptes() will
1033          * automatically build up the correct newpage->mlock_count for it.
1034          *
1035          * We would like to do something similar for the old page, when
1036          * unsuccessful, and other cases when a page has been temporarily
1037          * isolated from the unevictable LRU: but this case is the easiest.
1038          */
1039         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1040                 lru_cache_add(newpage);
1041                 if (page_was_mapped)
1042                         lru_add_drain();
1043         }
1044
1045         if (page_was_mapped)
1046                 remove_migration_ptes(folio,
1047                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? dst : folio, false);
1048
1049 out_unlock_both:
1050         unlock_page(newpage);
1051 out_unlock:
1052         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
1053         if (anon_vma)
1054                 put_anon_vma(anon_vma);
1055         unlock_page(page);
1056 out:
1057         /*
1058          * If migration is successful, decrease refcount of the newpage,
1059          * which will not free the page because new page owner increased
1060          * refcounter.
1061          */
1062         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1063                 put_page(newpage);
1064
1065         return rc;
1066 }
1067
1068 /*
1069  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
1070  * to the newly allocated page in newpage.
1071  */
1072 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
1073                                    free_page_t put_new_page,
1074                                    unsigned long private, struct page *page,
1075                                    int force, enum migrate_mode mode,
1076                                    enum migrate_reason reason,
1077                                    struct list_head *ret)
1078 {
1079         int rc = MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1080         struct page *newpage = NULL;
1081
1082         if (!thp_migration_supported() && PageTransHuge(page))
1083                 return -ENOSYS;
1084
1085         if (page_count(page) == 1) {
1086                 /* page was freed from under us. So we are done. */
1087                 ClearPageActive(page);
1088                 ClearPageUnevictable(page);
1089                 if (unlikely(__PageMovable(page))) {
1090                         lock_page(page);
1091                         if (!PageMovable(page))
1092                                 ClearPageIsolated(page);
1093                         unlock_page(page);
1094                 }
1095                 goto out;
1096         }
1097
1098         newpage = get_new_page(page, private);
1099         if (!newpage)
1100                 return -ENOMEM;
1101
1102         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
1103         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1104                 set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);
1105
1106 out:
1107         if (rc != -EAGAIN) {
1108                 /*
1109                  * A page that has been migrated has all references
1110                  * removed and will be freed. A page that has not been
1111                  * migrated will have kept its references and be restored.
1112                  */
1113                 list_del(&page->lru);
1114         }
1115
1116         /*
1117          * If migration is successful, releases reference grabbed during
1118          * isolation. Otherwise, restore the page to right list unless
1119          * we want to retry.
1120          */
1121         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1122                 /*
1123                  * Compaction can migrate also non-LRU pages which are
1124                  * not accounted to NR_ISOLATED_*. They can be recognized
1125                  * as __PageMovable
1126                  */
1127                 if (likely(!__PageMovable(page)))
1128                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
1129                                         page_is_file_lru(page), -thp_nr_pages(page));
1130
1131                 if (reason != MR_MEMORY_FAILURE)
1132                         /*
1133                          * We release the page in page_handle_poison.
1134                          */
1135                         put_page(page);
1136         } else {
1137                 if (rc != -EAGAIN)
1138                         list_add_tail(&page->lru, ret);
1139
1140                 if (put_new_page)
1141                         put_new_page(newpage, private);
1142                 else
1143                         put_page(newpage);
1144         }
1145
1146         return rc;
1147 }
1148
1149 /*
1150  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
1151  *
1152  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
1153  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
1154  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
1155  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
1156  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
1157  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
1158  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
1159  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
1160  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
1161  * hugepage migration fails without data corruption.
1162  *
1163  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
1164  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
1165  * will wait in the page fault for migration to complete.
1166  */
1167 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
1168                                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1169                                 struct page *hpage, int force,
1170                                 enum migrate_mode mode, int reason,
1171                                 struct list_head *ret)
1172 {
1173         struct folio *dst, *src = page_folio(hpage);
1174         int rc = -EAGAIN;
1175         int page_was_mapped = 0;
1176         struct page *new_hpage;
1177         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
1178         struct address_space *mapping = NULL;
1179
1180         /*
1181          * Migratability of hugepages depends on architectures and their size.
1182          * This check is necessary because some callers of hugepage migration
1183          * like soft offline and memory hotremove don't walk through page
1184          * tables or check whether the hugepage is pmd-based or not before
1185          * kicking migration.
1186          */
1187         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(hpage))) {
1188                 list_move_tail(&hpage->lru, ret);
1189                 return -ENOSYS;
1190         }
1191
1192         if (page_count(hpage) == 1) {
1193                 /* page was freed from under us. So we are done. */
1194                 putback_active_hugepage(hpage);
1195                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1196         }
1197
1198         new_hpage = get_new_page(hpage, private);
1199         if (!new_hpage)
1200                 return -ENOMEM;
1201         dst = page_folio(new_hpage);
1202
1203         if (!trylock_page(hpage)) {
1204                 if (!force)
1205                         goto out;
1206                 switch (mode) {
1207                 case MIGRATE_SYNC:
1208                 case MIGRATE_SYNC_NO_COPY:
1209                         break;
1210                 default:
1211                         goto out;
1212                 }
1213                 lock_page(hpage);
1214         }
1215
1216         /*
1217          * Check for pages which are in the process of being freed.  Without
1218          * page_mapping() set, hugetlbfs specific move page routine will not
1219          * be called and we could leak usage counts for subpools.
1220          */
1221         if (hugetlb_page_subpool(hpage) && !page_mapping(hpage)) {
1222                 rc = -EBUSY;
1223                 goto out_unlock;
1224         }
1225
1226         if (PageAnon(hpage))
1227                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
1228
1229         if (unlikely(!trylock_page(new_hpage)))
1230                 goto put_anon;
1231
1232         if (page_mapped(hpage)) {
1233                 bool mapping_locked = false;
1234                 enum ttu_flags ttu = 0;
1235
1236                 if (!PageAnon(hpage)) {
1237                         /*
1238                          * In shared mappings, try_to_unmap could potentially
1239                          * call huge_pmd_unshare.  Because of this, take
1240                          * semaphore in write mode here and set TTU_RMAP_LOCKED
1241                          * to let lower levels know we have taken the lock.
1242                          */
1243                         mapping = hugetlb_page_mapping_lock_write(hpage);
1244                         if (unlikely(!mapping))
1245                                 goto unlock_put_anon;
1246
1247                         mapping_locked = true;
1248                         ttu |= TTU_RMAP_LOCKED;
1249                 }
1250
1251                 try_to_migrate(src, ttu);
1252                 page_was_mapped = 1;
1253
1254                 if (mapping_locked)
1255                         i_mmap_unlock_write(mapping);
1256         }
1257
1258         if (!page_mapped(hpage))
1259                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, mode);
1260
1261         if (page_was_mapped)
1262                 remove_migration_ptes(src,
1263                         rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ? dst : src, false);
1264
1265 unlock_put_anon:
1266         unlock_page(new_hpage);
1267
1268 put_anon:
1269         if (anon_vma)
1270                 put_anon_vma(anon_vma);
1271
1272         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
1273                 move_hugetlb_state(hpage, new_hpage, reason);
1274                 put_new_page = NULL;
1275         }
1276
1277 out_unlock:
1278         unlock_page(hpage);
1279 out:
1280         if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
1281                 putback_active_hugepage(hpage);
1282         else if (rc != -EAGAIN)
1283                 list_move_tail(&hpage->lru, ret);
1284
1285         /*
1286          * If migration was not successful and there's a freeing callback, use
1287          * it.  Otherwise, put_page() will drop the reference grabbed during
1288          * isolation.
1289          */
1290         if (put_new_page)
1291                 put_new_page(new_hpage, private);
1292         else
1293                 putback_active_hugepage(new_hpage);
1294
1295         return rc;
1296 }
1297
1298 static inline int try_split_thp(struct page *page, struct page **page2,
1299                                 struct list_head *from)
1300 {
1301         int rc = 0;
1302
1303         lock_page(page);
1304         rc = split_huge_page_to_list(page, from);
1305         unlock_page(page);
1306         if (!rc)
1307                 list_safe_reset_next(page, *page2, lru);
1308
1309         return rc;
1310 }
1311
1312 /*
1313  * migrate_pages - migrate the pages specified in a list, to the free pages
1314  *                 supplied as the target for the page migration
1315  *
1316  * @from:               The list of pages to be migrated.
1317  * @get_new_page:       The function used to allocate free pages to be used
1318  *                      as the target of the page migration.
1319  * @put_new_page:       The function used to free target pages if migration
1320  *                      fails, or NULL if no special handling is necessary.
1321  * @private:            Private data to be passed on to get_new_page()
1322  * @mode:               The migration mode that specifies the constraints for
1323  *                      page migration, if any.
1324  * @reason:             The reason for page migration.
1325  * @ret_succeeded:      Set to the number of normal pages migrated successfully if
1326  *                      the caller passes a non-NULL pointer.
1327  *
1328  * The function returns after 10 attempts or if no pages are movable any more
1329  * because the list has become empty or no retryable pages exist any more.
1330  * It is caller's responsibility to call putback_movable_pages() to return pages
1331  * to the LRU or free list only if ret != 0.
1332  *
1333  * Returns the number of {normal page, THP, hugetlb} that were not migrated, or
1334  * an error code. The number of THP splits will be considered as the number of
1335  * non-migrated THP, no matter how many subpages of the THP are migrated successfully.
1336  */
1337 int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
1338                 free_page_t put_new_page, unsigned long private,
1339                 enum migrate_mode mode, int reason, unsigned int *ret_succeeded)
1340 {
1341         int retry = 1;
1342         int thp_retry = 1;
1343         int nr_failed = 0;
1344         int nr_failed_pages = 0;
1345         int nr_succeeded = 0;
1346         int nr_thp_succeeded = 0;
1347         int nr_thp_failed = 0;
1348         int nr_thp_split = 0;
1349         int pass = 0;
1350         bool is_thp = false;
1351         struct page *page;
1352         struct page *page2;
1353         int rc, nr_subpages;
1354         LIST_HEAD(ret_pages);
1355         LIST_HEAD(thp_split_pages);
1356         bool nosplit = (reason == MR_NUMA_MISPLACED);
1357         bool no_subpage_counting = false;
1358
1359         trace_mm_migrate_pages_start(mode, reason);
1360
1361 thp_subpage_migration:
1362         for (pass = 0; pass < 10 && (retry || thp_retry); pass++) {
1363                 retry = 0;
1364                 thp_retry = 0;
1365
1366                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1367 retry:
1368                         /*
1369                          * THP statistics is based on the source huge page.
1370                          * Capture required information that might get lost
1371                          * during migration.
1372                          */
1373                         is_thp = PageTransHuge(page) && !PageHuge(page);
1374                         nr_subpages = compound_nr(page);
1375                         cond_resched();
1376
1377                         if (PageHuge(page))
1378                                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1379                                                 put_new_page, private, page,
1380                                                 pass > 2, mode, reason,
1381                                                 &ret_pages);
1382                         else
1383                                 rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
1384                                                 private, page, pass > 2, mode,
1385                                                 reason, &ret_pages);
1386                         /*
1387                          * The rules are:
1388                          *      Success: non hugetlb page will be freed, hugetlb
1389                          *               page will be put back
1390                          *      -EAGAIN: stay on the from list
1391                          *      -ENOMEM: stay on the from list
1392                          *      Other errno: put on ret_pages list then splice to
1393                          *                   from list
1394                          */
1395                         switch(rc) {
1396                         /*
1397                          * THP migration might be unsupported or the
1398                          * allocation could've failed so we should
1399                          * retry on the same page with the THP split
1400                          * to base pages.
1401                          *
1402                          * Head page is retried immediately and tail
1403                          * pages are added to the tail of the list so
1404                          * we encounter them after the rest of the list
1405                          * is processed.
1406                          */
1407                         case -ENOSYS:
1408                                 /* THP migration is unsupported */
1409                                 if (is_thp) {
1410                                         nr_thp_failed++;
1411                                         if (!try_split_thp(page, &page2, &thp_split_pages)) {
1412                                                 nr_thp_split++;
1413                                                 goto retry;
1414                                         }
1415
1416                                         nr_failed_pages += nr_subpages;
1417                                         break;
1418                                 }
1419
1420                                 /* Hugetlb migration is unsupported */
1421                                 if (!no_subpage_counting)
1422                                         nr_failed++;
1423                                 nr_failed_pages += nr_subpages;
1424                                 break;
1425                         case -ENOMEM:
1426                                 /*
1427                                  * When memory is low, don't bother to try to migrate
1428                                  * other pages, just exit.
1429                                  * THP NUMA faulting doesn't split THP to retry.
1430                                  */
1431                                 if (is_thp && !nosplit) {
1432                                         nr_thp_failed++;
1433                                         if (!try_split_thp(page, &page2, &thp_split_pages)) {
1434                                                 nr_thp_split++;
1435                                                 goto retry;
1436                                         }
1437
1438                                         nr_failed_pages += nr_subpages;
1439                                         goto out;
1440                                 }
1441
1442                                 if (!no_subpage_counting)
1443                                         nr_failed++;
1444                                 nr_failed_pages += nr_subpages;
1445                                 goto out;
1446                         case -EAGAIN:
1447                                 if (is_thp) {
1448                                         thp_retry++;
1449                                         break;
1450                                 }
1451                                 retry++;
1452                                 break;
1453                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1454                                 nr_succeeded += nr_subpages;
1455                                 if (is_thp) {
1456                                         nr_thp_succeeded++;
1457                                         break;
1458                                 }
1459                                 break;
1460                         default:
1461                                 /*
1462                                  * Permanent failure (-EBUSY, etc.):
1463                                  * unlike -EAGAIN case, the failed page is
1464                                  * removed from migration page list and not
1465                                  * retried in the next outer loop.
1466                                  */
1467                                 if (is_thp) {
1468                                         nr_thp_failed++;
1469                                         nr_failed_pages += nr_subpages;
1470                                         break;
1471                                 }
1472
1473                                 if (!no_subpage_counting)
1474                                         nr_failed++;
1475                                 nr_failed_pages += nr_subpages;
1476                                 break;
1477                         }
1478                 }
1479         }
1480         nr_failed += retry;
1481         nr_thp_failed += thp_retry;
1482         /*
1483          * Try to migrate subpages of fail-to-migrate THPs, no nr_failed
1484          * counting in this round, since all subpages of a THP is counted
1485          * as 1 failure in the first round.
1486          */
1487         if (!list_empty(&thp_split_pages)) {
1488                 /*
1489                  * Move non-migrated pages (after 10 retries) to ret_pages
1490                  * to avoid migrating them again.
1491                  */
1492                 list_splice_init(from, &ret_pages);
1493                 list_splice_init(&thp_split_pages, from);
1494                 no_subpage_counting = true;
1495                 retry = 1;
1496                 goto thp_subpage_migration;
1497         }
1498
1499         rc = nr_failed + nr_thp_failed;
1500 out:
1501         /*
1502          * Put the permanent failure page back to migration list, they
1503          * will be put back to the right list by the caller.
1504          */
1505         list_splice(&ret_pages, from);
1506
1507         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1508         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed_pages);
1509         count_vm_events(THP_MIGRATION_SUCCESS, nr_thp_succeeded);
1510         count_vm_events(THP_MIGRATION_FAIL, nr_thp_failed);
1511         count_vm_events(THP_MIGRATION_SPLIT, nr_thp_split);
1512         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed_pages, nr_thp_succeeded,
1513                                nr_thp_failed, nr_thp_split, mode, reason);
1514
1515         if (ret_succeeded)
1516                 *ret_succeeded = nr_succeeded;
1517
1518         return rc;
1519 }
1520
1521 struct page *alloc_migration_target(struct page *page, unsigned long private)
1522 {
1523         struct migration_target_control *mtc;
1524         gfp_t gfp_mask;
1525         unsigned int order = 0;
1526         struct page *new_page = NULL;
1527         int nid;
1528         int zidx;
1529
1530         mtc = (struct migration_target_control *)private;
1531         gfp_mask = mtc->gfp_mask;
1532         nid = mtc->nid;
1533         if (nid == NUMA_NO_NODE)
1534                 nid = page_to_nid(page);
1535
1536         if (PageHuge(page)) {
1537                 struct hstate *h = page_hstate(compound_head(page));
1538
1539                 gfp_mask = htlb_modify_alloc_mask(h, gfp_mask);
1540                 return alloc_huge_page_nodemask(h, nid, mtc->nmask, gfp_mask);
1541         }
1542
1543         if (PageTransHuge(page)) {
1544                 /*
1545                  * clear __GFP_RECLAIM to make the migration callback
1546                  * consistent with regular THP allocations.
1547                  */
1548                 gfp_mask &= ~__GFP_RECLAIM;
1549                 gfp_mask |= GFP_TRANSHUGE;
1550                 order = HPAGE_PMD_ORDER;
1551         }
1552         zidx = zone_idx(page_zone(page));
1553         if (is_highmem_idx(zidx) || zidx == ZONE_MOVABLE)
1554                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
1555
1556         new_page = __alloc_pages(gfp_mask, order, nid, mtc->nmask);
1557
1558         if (new_page && PageTransHuge(new_page))
1559                 prep_transhuge_page(new_page);
1560
1561         return new_page;
1562 }
1563
1564 #ifdef CONFIG_NUMA
1565
1566 static int store_status(int __user *status, int start, int value, int nr)
1567 {
1568         while (nr-- > 0) {
1569                 if (put_user(value, status + start))
1570                         return -EFAULT;
1571                 start++;
1572         }
1573
1574         return 0;
1575 }
1576
1577 static int do_move_pages_to_node(struct mm_struct *mm,
1578                 struct list_head *pagelist, int node)
1579 {
1580         int err;
1581         struct migration_target_control mtc = {
1582                 .nid = node,
1583                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE,
1584         };
1585
1586         err = migrate_pages(pagelist, alloc_migration_target, NULL,
1587                 (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL, NULL);
1588         if (err)
1589                 putback_movable_pages(pagelist);
1590         return err;
1591 }
1592
1593 /*
1594  * Resolves the given address to a struct page, isolates it from the LRU and
1595  * puts it to the given pagelist.
1596  * Returns:
1597  *     errno - if the page cannot be found/isolated
1598  *     0 - when it doesn't have to be migrated because it is already on the
1599  *         target node
1600  *     1 - when it has been queued
1601  */
1602 static int add_page_for_migration(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1603                 int node, struct list_head *pagelist, bool migrate_all)
1604 {
1605         struct vm_area_struct *vma;
1606         struct page *page;
1607         int err;
1608
1609         mmap_read_lock(mm);
1610         err = -EFAULT;
1611         vma = find_vma(mm, addr);
1612         if (!vma || addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1613                 goto out;
1614
1615         /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1616         page = follow_page(vma, addr, FOLL_GET | FOLL_DUMP);
1617
1618         err = PTR_ERR(page);
1619         if (IS_ERR(page))
1620                 goto out;
1621
1622         err = -ENOENT;
1623         if (!page)
1624                 goto out;
1625
1626         err = 0;
1627         if (page_to_nid(page) == node)
1628                 goto out_putpage;
1629
1630         err = -EACCES;
1631         if (page_mapcount(page) > 1 && !migrate_all)
1632                 goto out_putpage;
1633
1634         if (PageHuge(page)) {
1635                 if (PageHead(page)) {
1636                         isolate_huge_page(page, pagelist);
1637                         err = 1;
1638                 }
1639         } else {
1640                 struct page *head;
1641
1642                 head = compound_head(page);
1643                 err = isolate_lru_page(head);
1644                 if (err)
1645                         goto out_putpage;
1646
1647                 err = 1;
1648                 list_add_tail(&head->lru, pagelist);
1649                 mod_node_page_state(page_pgdat(head),
1650                         NR_ISOLATED_ANON + page_is_file_lru(head),
1651                         thp_nr_pages(head));
1652         }
1653 out_putpage:
1654         /*
1655          * Either remove the duplicate refcount from
1656          * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1657          * not isolated.
1658          */
1659         put_page(page);
1660 out:
1661         mmap_read_unlock(mm);
1662         return err;
1663 }
1664
1665 static int move_pages_and_store_status(struct mm_struct *mm, int node,
1666                 struct list_head *pagelist, int __user *status,
1667                 int start, int i, unsigned long nr_pages)
1668 {
1669         int err;
1670
1671         if (list_empty(pagelist))
1672                 return 0;
1673
1674         err = do_move_pages_to_node(mm, pagelist, node);
1675         if (err) {
1676                 /*
1677                  * Positive err means the number of failed
1678                  * pages to migrate.  Since we are going to
1679                  * abort and return the number of non-migrated
1680                  * pages, so need to include the rest of the
1681                  * nr_pages that have not been attempted as
1682                  * well.
1683                  */
1684                 if (err > 0)
1685                         err += nr_pages - i - 1;
1686                 return err;
1687         }
1688         return store_status(status, start, node, i - start);
1689 }
1690
1691 /*
1692  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1693  * the corresponding array of status.
1694  */
1695 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1696                          unsigned long nr_pages,
1697                          const void __user * __user *pages,
1698                          const int __user *nodes,
1699                          int __user *status, int flags)
1700 {
1701         int current_node = NUMA_NO_NODE;
1702         LIST_HEAD(pagelist);
1703         int start, i;
1704         int err = 0, err1;
1705
1706         lru_cache_disable();
1707
1708         for (i = start = 0; i < nr_pages; i++) {
1709                 const void __user *p;
1710                 unsigned long addr;
1711                 int node;
1712
1713                 err = -EFAULT;
1714                 if (get_user(p, pages + i))
1715                         goto out_flush;
1716                 if (get_user(node, nodes + i))
1717                         goto out_flush;
1718                 addr = (unsigned long)untagged_addr(p);
1719
1720                 err = -ENODEV;
1721                 if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1722                         goto out_flush;
1723                 if (!node_state(node, N_MEMORY))
1724                         goto out_flush;
1725
1726                 err = -EACCES;
1727                 if (!node_isset(node, task_nodes))
1728                         goto out_flush;
1729
1730                 if (current_node == NUMA_NO_NODE) {
1731                         current_node = node;
1732                         start = i;
1733                 } else if (node != current_node) {
1734                         err = move_pages_and_store_status(mm, current_node,
1735                                         &pagelist, status, start, i, nr_pages);
1736                         if (err)
1737                                 goto out;
1738                         start = i;
1739                         current_node = node;
1740                 }
1741
1742                 /*
1743                  * Errors in the page lookup or isolation are not fatal and we simply
1744                  * report them via status
1745                  */
1746                 err = add_page_for_migration(mm, addr, current_node,
1747                                 &pagelist, flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1748
1749                 if (err > 0) {
1750                         /* The page is successfully queued for migration */
1751                         continue;
1752                 }
1753
1754                 /*
1755                  * The move_pages() man page does not have an -EEXIST choice, so
1756                  * use -EFAULT instead.
1757                  */
1758                 if (err == -EEXIST)
1759                         err = -EFAULT;
1760
1761                 /*
1762                  * If the page is already on the target node (!err), store the
1763                  * node, otherwise, store the err.
1764                  */
1765                 err = store_status(status, i, err ? : current_node, 1);
1766                 if (err)
1767                         goto out_flush;
1768
1769                 err = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
1770                                 status, start, i, nr_pages);
1771                 if (err)
1772                         goto out;
1773                 current_node = NUMA_NO_NODE;
1774         }
1775 out_flush:
1776         /* Make sure we do not overwrite the existing error */
1777         err1 = move_pages_and_store_status(mm, current_node, &pagelist,
1778                                 status, start, i, nr_pages);
1779         if (err >= 0)
1780                 err = err1;
1781 out:
1782         lru_cache_enable();
1783         return err;
1784 }
1785
1786 /*
1787  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1788  */
1789 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1790                                 const void __user **pages, int *status)
1791 {
1792         unsigned long i;
1793
1794         mmap_read_lock(mm);
1795
1796         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1797                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1798                 struct vm_area_struct *vma;
1799                 struct page *page;
1800                 int err = -EFAULT;
1801
1802                 vma = vma_lookup(mm, addr);
1803                 if (!vma)
1804                         goto set_status;
1805
1806                 /* FOLL_DUMP to ignore special (like zero) pages */
1807                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_DUMP);
1808
1809                 err = PTR_ERR(page);
1810                 if (IS_ERR(page))
1811                         goto set_status;
1812
1813                 err = page ? page_to_nid(page) : -ENOENT;
1814 set_status:
1815                 *status = err;
1816
1817                 pages++;
1818                 status++;
1819         }
1820
1821         mmap_read_unlock(mm);
1822 }
1823
1824 static int get_compat_pages_array(const void __user *chunk_pages[],
1825                                   const void __user * __user *pages,
1826                                   unsigned long chunk_nr)
1827 {
1828         compat_uptr_t __user *pages32 = (compat_uptr_t __user *)pages;
1829         compat_uptr_t p;
1830         int i;
1831
1832         for (i = 0; i < chunk_nr; i++) {
1833                 if (get_user(p, pages32 + i))
1834                         return -EFAULT;
1835                 chunk_pages[i] = compat_ptr(p);
1836         }
1837
1838         return 0;
1839 }
1840
1841 /*
1842  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1843  * a user array of status.
1844  */
1845 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1846                          const void __user * __user *pages,
1847                          int __user *status)
1848 {
1849 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1850         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1851         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1852
1853         while (nr_pages) {
1854                 unsigned long chunk_nr;
1855
1856                 chunk_nr = nr_pages;
1857                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1858                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1859
1860                 if (in_compat_syscall()) {
1861                         if (get_compat_pages_array(chunk_pages, pages,
1862                                                    chunk_nr))
1863                                 break;
1864                 } else {
1865                         if (copy_from_user(chunk_pages, pages,
1866                                       chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1867                                 break;
1868                 }
1869
1870                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1871
1872                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1873                         break;
1874
1875                 pages += chunk_nr;
1876                 status += chunk_nr;
1877                 nr_pages -= chunk_nr;
1878         }
1879         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1880 }
1881
1882 static struct mm_struct *find_mm_struct(pid_t pid, nodemask_t *mem_nodes)
1883 {
1884         struct task_struct *task;
1885         struct mm_struct *mm;
1886
1887         /*
1888          * There is no need to check if current process has the right to modify
1889          * the specified process when they are same.
1890          */
1891         if (!pid) {
1892                 mmget(current->mm);
1893                 *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(current);
1894                 return current->mm;
1895         }
1896
1897         /* Find the mm_struct */
1898         rcu_read_lock();
1899         task = find_task_by_vpid(pid);
1900         if (!task) {
1901                 rcu_read_unlock();
1902                 return ERR_PTR(-ESRCH);
1903         }
1904         get_task_struct(task);
1905
1906         /*
1907          * Check if this process has the right to modify the specified
1908          * process. Use the regular "ptrace_may_access()" checks.
1909          */
1910         if (!ptrace_may_access(task, PTRACE_MODE_READ_REALCREDS)) {
1911                 rcu_read_unlock();
1912                 mm = ERR_PTR(-EPERM);
1913                 goto out;
1914         }
1915         rcu_read_unlock();
1916
1917         mm = ERR_PTR(security_task_movememory(task));
1918         if (IS_ERR(mm))
1919                 goto out;
1920         *mem_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1921         mm = get_task_mm(task);
1922 out:
1923         put_task_struct(task);
1924         if (!mm)
1925                 mm = ERR_PTR(-EINVAL);
1926         return mm;
1927 }
1928
1929 /*
1930  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1931  * process.
1932  */
1933 static int kernel_move_pages(pid_t pid, unsigned long nr_pages,
1934                              const void __user * __user *pages,
1935                              const int __user *nodes,
1936                              int __user *status, int flags)
1937 {
1938         struct mm_struct *mm;
1939         int err;
1940         nodemask_t task_nodes;
1941
1942         /* Check flags */
1943         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1944                 return -EINVAL;
1945
1946         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1947                 return -EPERM;
1948
1949         mm = find_mm_struct(pid, &task_nodes);
1950         if (IS_ERR(mm))
1951                 return PTR_ERR(mm);
1952
1953         if (nodes)
1954                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1955                                     nodes, status, flags);
1956         else
1957                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1958
1959         mmput(mm);
1960         return err;
1961 }
1962
1963 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1964                 const void __user * __user *, pages,
1965                 const int __user *, nodes,
1966                 int __user *, status, int, flags)
1967 {
1968         return kernel_move_pages(pid, nr_pages, pages, nodes, status, flags);
1969 }
1970
1971 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1972 /*
1973  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1974  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1975  */
1976 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1977                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1978 {
1979         int z;
1980
1981         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1982                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1983
1984                 if (!populated_zone(zone))
1985                         continue;
1986
1987                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1988                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1989                                        high_wmark_pages(zone) +
1990                                        nr_migrate_pages,
1991                                        ZONE_MOVABLE, 0))
1992                         continue;
1993                 return true;
1994         }
1995         return false;
1996 }
1997
1998 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1999                                            unsigned long data)
2000 {
2001         int nid = (int) data;
2002         struct page *newpage;
2003
2004         newpage = __alloc_pages_node(nid,
2005                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE |
2006                                           __GFP_THISNODE | __GFP_NOMEMALLOC |
2007                                           __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN) &
2008                                          ~__GFP_RECLAIM, 0);
2009
2010         return newpage;
2011 }
2012
2013 static struct page *alloc_misplaced_dst_page_thp(struct page *page,
2014                                                  unsigned long data)
2015 {
2016         int nid = (int) data;
2017         struct page *newpage;
2018
2019         newpage = alloc_pages_node(nid, (GFP_TRANSHUGE_LIGHT | __GFP_THISNODE),
2020                                    HPAGE_PMD_ORDER);
2021         if (!newpage)
2022                 goto out;
2023
2024         prep_transhuge_page(newpage);
2025
2026 out:
2027         return newpage;
2028 }
2029
2030 static int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
2031 {
2032         int page_lru;
2033         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2034         int order = compound_order(page);
2035
2036         VM_BUG_ON_PAGE(order && !PageTransHuge(page), page);
2037
2038         /* Do not migrate THP mapped by multiple processes */
2039         if (PageTransHuge(page) && total_mapcount(page) > 1)
2040                 return 0;
2041
2042         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
2043         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, nr_pages)) {
2044                 int z;
2045
2046                 if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING))
2047                         return 0;
2048                 for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
2049                         if (populated_zone(pgdat->node_zones + z))
2050                                 break;
2051                 }
2052                 wakeup_kswapd(pgdat->node_zones + z, 0, order, ZONE_MOVABLE);
2053                 return 0;
2054         }
2055
2056         if (isolate_lru_page(page))
2057                 return 0;
2058
2059         page_lru = page_is_file_lru(page);
2060         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
2061                             nr_pages);
2062
2063         /*
2064          * Isolating the page has taken another reference, so the
2065          * caller's reference can be safely dropped without the page
2066          * disappearing underneath us during migration.
2067          */
2068         put_page(page);
2069         return 1;
2070 }
2071
2072 /*
2073  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
2074  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
2075  * the page that will be dropped by this function before returning.
2076  */
2077 int migrate_misplaced_page(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
2078                            int node)
2079 {
2080         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
2081         int isolated;
2082         int nr_remaining;
2083         unsigned int nr_succeeded;
2084         LIST_HEAD(migratepages);
2085         new_page_t *new;
2086         bool compound;
2087         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
2088
2089         /*
2090          * PTE mapped THP or HugeTLB page can't reach here so the page could
2091          * be either base page or THP.  And it must be head page if it is
2092          * THP.
2093          */
2094         compound = PageTransHuge(page);
2095
2096         if (compound)
2097                 new = alloc_misplaced_dst_page_thp;
2098         else
2099                 new = alloc_misplaced_dst_page;
2100
2101         /*
2102          * Don't migrate file pages that are mapped in multiple processes
2103          * with execute permissions as they are probably shared libraries.
2104          */
2105         if (page_mapcount(page) != 1 && page_is_file_lru(page) &&
2106             (vma->vm_flags & VM_EXEC))
2107                 goto out;
2108
2109         /*
2110          * Also do not migrate dirty pages as not all filesystems can move
2111          * dirty pages in MIGRATE_ASYNC mode which is a waste of cycles.
2112          */
2113         if (page_is_file_lru(page) && PageDirty(page))
2114                 goto out;
2115
2116         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
2117         if (!isolated)
2118                 goto out;
2119
2120         list_add(&page->lru, &migratepages);
2121         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages, *new, NULL, node,
2122                                      MIGRATE_ASYNC, MR_NUMA_MISPLACED,
2123                                      &nr_succeeded);
2124         if (nr_remaining) {
2125                 if (!list_empty(&migratepages)) {
2126                         list_del(&page->lru);
2127                         mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_ISOLATED_ANON +
2128                                         page_is_file_lru(page), -nr_pages);
2129                         putback_lru_page(page);
2130                 }
2131                 isolated = 0;
2132         }
2133         if (nr_succeeded) {
2134                 count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, nr_succeeded);
2135                 if (!node_is_toptier(page_to_nid(page)) && node_is_toptier(node))
2136                         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_SUCCESS,
2137                                             nr_succeeded);
2138         }
2139         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
2140         return isolated;
2141
2142 out:
2143         put_page(page);
2144         return 0;
2145 }
2146 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2147 #endif /* CONFIG_NUMA */
2148
2149 /*
2150  * node_demotion[] example:
2151  *
2152  * Consider a system with two sockets.  Each socket has
2153  * three classes of memory attached: fast, medium and slow.
2154  * Each memory class is placed in its own NUMA node.  The
2155  * CPUs are placed in the node with the "fast" memory.  The
2156  * 6 NUMA nodes (0-5) might be split among the sockets like
2157  * this:
2158  *
2159  *      Socket A: 0, 1, 2
2160  *      Socket B: 3, 4, 5
2161  *
2162  * When Node 0 fills up, its memory should be migrated to
2163  * Node 1.  When Node 1 fills up, it should be migrated to
2164  * Node 2.  The migration path start on the nodes with the
2165  * processors (since allocations default to this node) and
2166  * fast memory, progress through medium and end with the
2167  * slow memory:
2168  *
2169  *      0 -> 1 -> 2 -> stop
2170  *      3 -> 4 -> 5 -> stop
2171  *
2172  * This is represented in the node_demotion[] like this:
2173  *
2174  *      {  nr=1, nodes[0]=1 }, // Node 0 migrates to 1
2175  *      {  nr=1, nodes[0]=2 }, // Node 1 migrates to 2
2176  *      {  nr=0, nodes[0]=-1 }, // Node 2 does not migrate
2177  *      {  nr=1, nodes[0]=4 }, // Node 3 migrates to 4
2178  *      {  nr=1, nodes[0]=5 }, // Node 4 migrates to 5
2179  *      {  nr=0, nodes[0]=-1 }, // Node 5 does not migrate
2180  *
2181  * Moreover some systems may have multiple slow memory nodes.
2182  * Suppose a system has one socket with 3 memory nodes, node 0
2183  * is fast memory type, and node 1/2 both are slow memory
2184  * type, and the distance between fast memory node and slow
2185  * memory node is same. So the migration path should be:
2186  *
2187  *      0 -> 1/2 -> stop
2188  *
2189  * This is represented in the node_demotion[] like this:
2190  *      { nr=2, {nodes[0]=1, nodes[1]=2} }, // Node 0 migrates to node 1 and node 2
2191  *      { nr=0, nodes[0]=-1, }, // Node 1 dose not migrate
2192  *      { nr=0, nodes[0]=-1, }, // Node 2 does not migrate
2193  */
2194
2195 /*
2196  * Writes to this array occur without locking.  Cycles are
2197  * not allowed: Node X demotes to Y which demotes to X...
2198  *
2199  * If multiple reads are performed, a single rcu_read_lock()
2200  * must be held over all reads to ensure that no cycles are
2201  * observed.
2202  */
2203 #define DEFAULT_DEMOTION_TARGET_NODES 15
2204
2205 #if MAX_NUMNODES < DEFAULT_DEMOTION_TARGET_NODES
2206 #define DEMOTION_TARGET_NODES   (MAX_NUMNODES - 1)
2207 #else
2208 #define DEMOTION_TARGET_NODES   DEFAULT_DEMOTION_TARGET_NODES
2209 #endif
2210
2211 struct demotion_nodes {
2212         unsigned short nr;
2213         short nodes[DEMOTION_TARGET_NODES];
2214 };
2215
2216 static struct demotion_nodes *node_demotion __read_mostly;
2217
2218 /**
2219  * next_demotion_node() - Get the next node in the demotion path
2220  * @node: The starting node to lookup the next node
2221  *
2222  * Return: node id for next memory node in the demotion path hierarchy
2223  * from @node; NUMA_NO_NODE if @node is terminal.  This does not keep
2224  * @node online or guarantee that it *continues* to be the next demotion
2225  * target.
2226  */
2227 int next_demotion_node(int node)
2228 {
2229         struct demotion_nodes *nd;
2230         unsigned short target_nr, index;
2231         int target;
2232
2233         if (!node_demotion)
2234                 return NUMA_NO_NODE;
2235
2236         nd = &node_demotion[node];
2237
2238         /*
2239          * node_demotion[] is updated without excluding this
2240          * function from running.  RCU doesn't provide any
2241          * compiler barriers, so the READ_ONCE() is required
2242          * to avoid compiler reordering or read merging.
2243          *
2244          * Make sure to use RCU over entire code blocks if
2245          * node_demotion[] reads need to be consistent.
2246          */
2247         rcu_read_lock();
2248         target_nr = READ_ONCE(nd->nr);
2249
2250         switch (target_nr) {
2251         case 0:
2252                 target = NUMA_NO_NODE;
2253                 goto out;
2254         case 1:
2255                 index = 0;
2256                 break;
2257         default:
2258                 /*
2259                  * If there are multiple target nodes, just select one
2260                  * target node randomly.
2261                  *
2262                  * In addition, we can also use round-robin to select
2263                  * target node, but we should introduce another variable
2264                  * for node_demotion[] to record last selected target node,
2265                  * that may cause cache ping-pong due to the changing of
2266                  * last target node. Or introducing per-cpu data to avoid
2267                  * caching issue, which seems more complicated. So selecting
2268                  * target node randomly seems better until now.
2269                  */
2270                 index = get_random_int() % target_nr;
2271                 break;
2272         }
2273
2274         target = READ_ONCE(nd->nodes[index]);
2275
2276 out:
2277         rcu_read_unlock();
2278         return target;
2279 }
2280
2281 #if defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
2282 /* Disable reclaim-based migration. */
2283 static void __disable_all_migrate_targets(void)
2284 {
2285         int node, i;
2286
2287         if (!node_demotion)
2288                 return;
2289
2290         for_each_online_node(node) {
2291                 node_demotion[node].nr = 0;
2292                 for (i = 0; i < DEMOTION_TARGET_NODES; i++)
2293                         node_demotion[node].nodes[i] = NUMA_NO_NODE;
2294         }
2295 }
2296
2297 static void disable_all_migrate_targets(void)
2298 {
2299         __disable_all_migrate_targets();
2300
2301         /*
2302          * Ensure that the "disable" is visible across the system.
2303          * Readers will see either a combination of before+disable
2304          * state or disable+after.  They will never see before and
2305          * after state together.
2306          *
2307          * The before+after state together might have cycles and
2308          * could cause readers to do things like loop until this
2309          * function finishes.  This ensures they can only see a
2310          * single "bad" read and would, for instance, only loop
2311          * once.
2312          */
2313         synchronize_rcu();
2314 }
2315
2316 /*
2317  * Find an automatic demotion target for 'node'.
2318  * Failing here is OK.  It might just indicate
2319  * being at the end of a chain.
2320  */
2321 static int establish_migrate_target(int node, nodemask_t *used,
2322                                     int best_distance)
2323 {
2324         int migration_target, index, val;
2325         struct demotion_nodes *nd;
2326
2327         if (!node_demotion)
2328                 return NUMA_NO_NODE;
2329
2330         nd = &node_demotion[node];
2331
2332         migration_target = find_next_best_node(node, used);
2333         if (migration_target == NUMA_NO_NODE)
2334                 return NUMA_NO_NODE;
2335
2336         /*
2337          * If the node has been set a migration target node before,
2338          * which means it's the best distance between them. Still
2339          * check if this node can be demoted to other target nodes
2340          * if they have a same best distance.
2341          */
2342         if (best_distance != -1) {
2343                 val = node_distance(node, migration_target);
2344                 if (val > best_distance)
2345                         goto out_clear;
2346         }
2347
2348         index = nd->nr;
2349         if (WARN_ONCE(index >= DEMOTION_TARGET_NODES,
2350                       "Exceeds maximum demotion target nodes\n"))
2351                 goto out_clear;
2352
2353         nd->nodes[index] = migration_target;
2354         nd->nr++;
2355
2356         return migration_target;
2357 out_clear:
2358         node_clear(migration_target, *used);
2359         return NUMA_NO_NODE;
2360 }
2361
2362 /*
2363  * When memory fills up on a node, memory contents can be
2364  * automatically migrated to another node instead of
2365  * discarded at reclaim.
2366  *
2367  * Establish a "migration path" which will start at nodes
2368  * with CPUs and will follow the priorities used to build the
2369  * page allocator zonelists.
2370  *
2371  * The difference here is that cycles must be avoided.  If
2372  * node0 migrates to node1, then neither node1, nor anything
2373  * node1 migrates to can migrate to node0. Also one node can
2374  * be migrated to multiple nodes if the target nodes all have
2375  * a same best-distance against the source node.
2376  *
2377  * This function can run simultaneously with readers of
2378  * node_demotion[].  However, it can not run simultaneously
2379  * with itself.  Exclusion is provided by memory hotplug events
2380  * being single-threaded.
2381  */
2382 static void __set_migration_target_nodes(void)
2383 {
2384         nodemask_t next_pass    = NODE_MASK_NONE;
2385         nodemask_t this_pass    = NODE_MASK_NONE;
2386         nodemask_t used_targets = NODE_MASK_NONE;
2387         int node, best_distance;
2388
2389         /*
2390          * Avoid any oddities like cycles that could occur
2391          * from changes in the topology.  This will leave
2392          * a momentary gap when migration is disabled.
2393          */
2394         disable_all_migrate_targets();
2395
2396         /*
2397          * Allocations go close to CPUs, first.  Assume that
2398          * the migration path starts at the nodes with CPUs.
2399          */
2400         next_pass = node_states[N_CPU];
2401 again:
2402         this_pass = next_pass;
2403         next_pass = NODE_MASK_NONE;
2404         /*
2405          * To avoid cycles in the migration "graph", ensure
2406          * that migration sources are not future targets by
2407          * setting them in 'used_targets'.  Do this only
2408          * once per pass so that multiple source nodes can
2409          * share a target node.
2410          *
2411          * 'used_targets' will become unavailable in future
2412          * passes.  This limits some opportunities for
2413          * multiple source nodes to share a destination.
2414          */
2415         nodes_or(used_targets, used_targets, this_pass);
2416
2417         for_each_node_mask(node, this_pass) {
2418                 best_distance = -1;
2419
2420                 /*
2421                  * Try to set up the migration path for the node, and the target
2422                  * migration nodes can be multiple, so doing a loop to find all
2423                  * the target nodes if they all have a best node distance.
2424                  */
2425                 do {
2426                         int target_node =
2427                                 establish_migrate_target(node, &used_targets,
2428                                                          best_distance);
2429
2430                         if (target_node == NUMA_NO_NODE)
2431                                 break;
2432
2433                         if (best_distance == -1)
2434                                 best_distance = node_distance(node, target_node);
2435
2436                         /*
2437                          * Visit targets from this pass in the next pass.
2438                          * Eventually, every node will have been part of
2439                          * a pass, and will become set in 'used_targets'.
2440                          */
2441                         node_set(target_node, next_pass);
2442                 } while (1);
2443         }
2444         /*
2445          * 'next_pass' contains nodes which became migration
2446          * targets in this pass.  Make additional passes until
2447          * no more migrations targets are available.
2448          */
2449         if (!nodes_empty(next_pass))
2450                 goto again;
2451 }
2452
2453 /*
2454  * For callers that do not hold get_online_mems() already.
2455  */
2456 void set_migration_target_nodes(void)
2457 {
2458         get_online_mems();
2459         __set_migration_target_nodes();
2460         put_online_mems();
2461 }
2462
2463 /*
2464  * This leaves migrate-on-reclaim transiently disabled between
2465  * the MEM_GOING_OFFLINE and MEM_OFFLINE events.  This runs
2466  * whether reclaim-based migration is enabled or not, which
2467  * ensures that the user can turn reclaim-based migration at
2468  * any time without needing to recalculate migration targets.
2469  *
2470  * These callbacks already hold get_online_mems().  That is why
2471  * __set_migration_target_nodes() can be used as opposed to
2472  * set_migration_target_nodes().
2473  */
2474 static int __meminit migrate_on_reclaim_callback(struct notifier_block *self,
2475                                                  unsigned long action, void *_arg)
2476 {
2477         struct memory_notify *arg = _arg;
2478
2479         /*
2480          * Only update the node migration order when a node is
2481          * changing status, like online->offline.  This avoids
2482          * the overhead of synchronize_rcu() in most cases.
2483          */
2484         if (arg->status_change_nid < 0)
2485                 return notifier_from_errno(0);
2486
2487         switch (action) {
2488         case MEM_GOING_OFFLINE:
2489                 /*
2490                  * Make sure there are not transient states where
2491                  * an offline node is a migration target.  This
2492                  * will leave migration disabled until the offline
2493                  * completes and the MEM_OFFLINE case below runs.
2494                  */
2495                 disable_all_migrate_targets();
2496                 break;
2497         case MEM_OFFLINE:
2498         case MEM_ONLINE:
2499                 /*
2500                  * Recalculate the target nodes once the node
2501                  * reaches its final state (online or offline).
2502                  */
2503                 __set_migration_target_nodes();
2504                 break;
2505         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
2506                 /*
2507                  * MEM_GOING_OFFLINE disabled all the migration
2508                  * targets.  Reenable them.
2509                  */
2510                 __set_migration_target_nodes();
2511                 break;
2512         case MEM_GOING_ONLINE:
2513         case MEM_CANCEL_ONLINE:
2514                 break;
2515         }
2516
2517         return notifier_from_errno(0);
2518 }
2519
2520 void __init migrate_on_reclaim_init(void)
2521 {
2522         node_demotion = kmalloc_array(nr_node_ids,
2523                                       sizeof(struct demotion_nodes),
2524                                       GFP_KERNEL);
2525         WARN_ON(!node_demotion);
2526
2527         hotplug_memory_notifier(migrate_on_reclaim_callback, 100);
2528         /*
2529          * At this point, all numa nodes with memory/CPus have their state
2530          * properly set, so we can build the demotion order now.
2531          * Let us hold the cpu_hotplug lock just, as we could possibily have
2532          * CPU hotplug events during boot.
2533          */
2534         cpus_read_lock();
2535         set_migration_target_nodes();
2536         cpus_read_unlock();
2537 }
2538 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2539
2540 bool numa_demotion_enabled = false;
2541
2542 #ifdef CONFIG_SYSFS
2543 static ssize_t numa_demotion_enabled_show(struct kobject *kobj,
2544                                           struct kobj_attribute *attr, char *buf)
2545 {
2546         return sysfs_emit(buf, "%s\n",
2547                           numa_demotion_enabled ? "true" : "false");
2548 }
2549
2550 static ssize_t numa_demotion_enabled_store(struct kobject *kobj,
2551                                            struct kobj_attribute *attr,
2552                                            const char *buf, size_t count)
2553 {
2554         if (!strncmp(buf, "true", 4) || !strncmp(buf, "1", 1))
2555                 numa_demotion_enabled = true;
2556         else if (!strncmp(buf, "false", 5) || !strncmp(buf, "0", 1))
2557                 numa_demotion_enabled = false;
2558         else
2559                 return -EINVAL;
2560
2561         return count;
2562 }
2563
2564 static struct kobj_attribute numa_demotion_enabled_attr =
2565         __ATTR(demotion_enabled, 0644, numa_demotion_enabled_show,
2566                numa_demotion_enabled_store);
2567
2568 static struct attribute *numa_attrs[] = {
2569         &numa_demotion_enabled_attr.attr,
2570         NULL,
2571 };
2572
2573 static const struct attribute_group numa_attr_group = {
2574         .attrs = numa_attrs,
2575 };
2576
2577 static int __init numa_init_sysfs(void)
2578 {
2579         int err;
2580         struct kobject *numa_kobj;
2581
2582         numa_kobj = kobject_create_and_add("numa", mm_kobj);
2583         if (!numa_kobj) {
2584                 pr_err("failed to create numa kobject\n");
2585                 return -ENOMEM;
2586         }
2587         err = sysfs_create_group(numa_kobj, &numa_attr_group);
2588         if (err) {
2589                 pr_err("failed to register numa group\n");
2590                 goto delete_obj;
2591         }
2592         return 0;
2593
2594 delete_obj:
2595         kobject_put(numa_kobj);
2596         return err;
2597 }
2598 subsys_initcall(numa_init_sysfs);
2599 #endif