SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - mm/migrate.c

   1 /*
   2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migration.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
   5  *
   6  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
   7  * project. The main authors of the migration code are:
   8  *
   9  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
  10  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
  11  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
  12  * Christoph Lameter <clameter@sgi.com>
  13  */
  14
  15 #include <linux/migrate.h>
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/swap.h>
  18 #include <linux/pagemap.h>
  19 #include <linux/buffer_head.h>
  20 #include <linux/mm_inline.h>
  21 #include <linux/pagevec.h>
  22 #include <linux/rmap.h>
  23 #include <linux/topology.h>
  24 #include <linux/cpu.h>
  25 #include <linux/cpuset.h>
  26 #include <linux/swapops.h>
  27
  28 #include "internal.h"
  29
  30 /* The maximum number of pages to take off the LRU for migration */
  31 #define MIGRATE_CHUNK_SIZE 256
  32
  33 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
  34
  35 /*
  36  * Isolate one page from the LRU lists. If successful put it onto
  37  * the indicated list with elevated page count.
  38  *
  39  * Result:
  40  *  -EBUSY: page not on LRU list
  41  *  0: page removed from LRU list and added to the specified list.
  42  */
  43 int isolate_lru_page(struct page *page, struct list_head *pagelist)
  44 {
  45         int ret = -EBUSY;
  46
  47         if (PageLRU(page)) {
  48                 struct zone *zone = page_zone(page);
  49
  50                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
  51                 if (PageLRU(page)) {
  52                         ret = 0;
  53                         get_page(page);
  54                         ClearPageLRU(page);
  55                         if (PageActive(page))
  56                                 del_page_from_active_list(zone, page);
  57                         else
  58                                 del_page_from_inactive_list(zone, page);
  59                         list_add_tail(&page->lru, pagelist);
  60                 }
  61                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
  62         }
  63         return ret;
  64 }
  65
  66 /*
  67  * migrate_prep() needs to be called after we have compiled the list of pages
  68  * to be migrated using isolate_lru_page() but before we begin a series of calls
  69  * to migrate_pages().
  70  */
  71 int migrate_prep(void)
  72 {
  73         /* Must have swap device for migration */
  74         if (nr_swap_pages <= 0)
  75                 return -ENODEV;
  76
  77         /*
  78          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  79          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  80          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  81          * pages that may be busy.
  82          */
  83         lru_add_drain_all();
  84
  85         return 0;
  86 }
  87
  88 static inline void move_to_lru(struct page *page)
  89 {
  90         list_del(&page->lru);
  91         if (PageActive(page)) {
  92                 /*
  93                  * lru_cache_add_active checks that
  94                  * the PG_active bit is off.
  95                  */
  96                 ClearPageActive(page);
  97                 lru_cache_add_active(page);
  98         } else {
  99                 lru_cache_add(page);
 100         }
 101         put_page(page);
 102 }
 103
 104 /*
 105  * Add isolated pages on the list back to the LRU.
 106  *
 107  * returns the number of pages put back.
 108  */
 109 int putback_lru_pages(struct list_head *l)
 110 {
 111         struct page *page;
 112         struct page *page2;
 113         int count = 0;
 114
 115         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
 116                 move_to_lru(page);
 117                 count++;
 118         }
 119         return count;
 120 }
 121
 122 /*
 123  * swapout a single page
 124  * page is locked upon entry, unlocked on exit
 125  */
 126 static int swap_page(struct page *page)
 127 {
 128         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
 129
 130         if (page_mapped(page) && mapping)
 131                 if (try_to_unmap(page, 1) != SWAP_SUCCESS)
 132                         goto unlock_retry;
 133
 134         if (PageDirty(page)) {
 135                 /* Page is dirty, try to write it out here */
 136                 switch(pageout(page, mapping)) {
 137                 case PAGE_KEEP:
 138                 case PAGE_ACTIVATE:
 139                         goto unlock_retry;
 140
 141                 case PAGE_SUCCESS:
 142                         goto retry;
 143
 144                 case PAGE_CLEAN:
 145                         ; /* try to free the page below */
 146                 }
 147         }
 148
 149         if (PagePrivate(page)) {
 150                 if (!try_to_release_page(page, GFP_KERNEL) ||
 151                     (!mapping && page_count(page) == 1))
 152                         goto unlock_retry;
 153         }
 154
 155         if (remove_mapping(mapping, page)) {
 156                 /* Success */
 157                 unlock_page(page);
 158                 return 0;
 159         }
 160
 161 unlock_retry:
 162         unlock_page(page);
 163
 164 retry:
 165         return -EAGAIN;
 166 }
 167
 168 /*
 169  * Remove references for a page and establish the new page with the correct
 170  * basic settings to be able to stop accesses to the page.
 171  */
 172 int migrate_page_remove_references(struct page *newpage,
 173                                 struct page *page, int nr_refs)
 174 {
 175         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
 176         struct page **radix_pointer;
 177
 178         /*
 179          * Avoid doing any of the following work if the page count
 180          * indicates that the page is in use or truncate has removed
 181          * the page.
 182          */
 183         if (!mapping || page_mapcount(page) + nr_refs != page_count(page))
 184                 return -EAGAIN;
 185
 186         /*
 187          * Establish swap ptes for anonymous pages or destroy pte
 188          * maps for files.
 189          *
 190          * In order to reestablish file backed mappings the fault handlers
 191          * will take the radix tree_lock which may then be used to stop
 192          * processses from accessing this page until the new page is ready.
 193          *
 194          * A process accessing via a swap pte (an anonymous page) will take a
 195          * page_lock on the old page which will block the process until the
 196          * migration attempt is complete. At that time the PageSwapCache bit
 197          * will be examined. If the page was migrated then the PageSwapCache
 198          * bit will be clear and the operation to retrieve the page will be
 199          * retried which will find the new page in the radix tree. Then a new
 200          * direct mapping may be generated based on the radix tree contents.
 201          *
 202          * If the page was not migrated then the PageSwapCache bit
 203          * is still set and the operation may continue.
 204          */
 205         if (try_to_unmap(page, 1) == SWAP_FAIL)
 206                 /* A vma has VM_LOCKED set -> permanent failure */
 207                 return -EPERM;
 208
 209         /*
 210          * Give up if we were unable to remove all mappings.
 211          */
 212         if (page_mapcount(page))
 213                 return -EAGAIN;
 214
 215         write_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 216
 217         radix_pointer = (struct page **)radix_tree_lookup_slot(
 218                                                 &mapping->page_tree,
 219                                                 page_index(page));
 220
 221         if (!page_mapping(page) || page_count(page) != nr_refs ||
 222                         *radix_pointer != page) {
 223                 write_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 224                 return -EAGAIN;
 225         }
 226
 227         /*
 228          * Now we know that no one else is looking at the page.
 229          *
 230          * Certain minimal information about a page must be available
 231          * in order for other subsystems to properly handle the page if they
 232          * find it through the radix tree update before we are finished
 233          * copying the page.
 234          */
 235         get_page(newpage);
 236         newpage->index = page->index;
 237         newpage->mapping = page->mapping;
 238         if (PageSwapCache(page)) {
 239                 SetPageSwapCache(newpage);
 240                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 241         }
 242
 243         *radix_pointer = newpage;
 244         __put_page(page);
 245         write_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 246
 247         return 0;
 248 }
 249 EXPORT_SYMBOL(migrate_page_remove_references);
 250
 251 /*
 252  * Copy the page to its new location
 253  */
 254 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 255 {
 256         copy_highpage(newpage, page);
 257
 258         if (PageError(page))
 259                 SetPageError(newpage);
 260         if (PageReferenced(page))
 261                 SetPageReferenced(newpage);
 262         if (PageUptodate(page))
 263                 SetPageUptodate(newpage);
 264         if (PageActive(page))
 265                 SetPageActive(newpage);
 266         if (PageChecked(page))
 267                 SetPageChecked(newpage);
 268         if (PageMappedToDisk(page))
 269                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 270
 271         if (PageDirty(page)) {
 272                 clear_page_dirty_for_io(page);
 273                 set_page_dirty(newpage);
 274         }
 275
 276         ClearPageSwapCache(page);
 277         ClearPageActive(page);
 278         ClearPagePrivate(page);
 279         set_page_private(page, 0);
 280         page->mapping = NULL;
 281
 282         /*
 283          * If any waiters have accumulated on the new page then
 284          * wake them up.
 285          */
 286         if (PageWriteback(newpage))
 287                 end_page_writeback(newpage);
 288 }
 289 EXPORT_SYMBOL(migrate_page_copy);
 290
 291 /************************************************************
 292  *                    Migration functions
 293  ***********************************************************/
 294
 295 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 296 int fail_migrate_page(struct page *newpage, struct page *page)
 297 {
 298         return -EIO;
 299 }
 300 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 301
 302 /*
 303  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 304  * pages that do not use PagePrivate.
 305  *
 306  * Pages are locked upon entry and exit.
 307  */
 308 int migrate_page(struct page *newpage, struct page *page)
 309 {
 310         int rc;
 311
 312         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 313
 314         rc = migrate_page_remove_references(newpage, page, 2);
 315
 316         if (rc)
 317                 return rc;
 318
 319         migrate_page_copy(newpage, page);
 320
 321         /*
 322          * Remove auxiliary swap entries and replace
 323          * them with real ptes.
 324          *
 325          * Note that a real pte entry will allow processes that are not
 326          * waiting on the page lock to use the new page via the page tables
 327          * before the new page is unlocked.
 328          */
 329         remove_from_swap(newpage);
 330         return 0;
 331 }
 332 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 333
 334 /*
 335  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 336  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 337  * exist.
 338  */
 339 int buffer_migrate_page(struct page *newpage, struct page *page)
 340 {
 341         struct address_space *mapping = page->mapping;
 342         struct buffer_head *bh, *head;
 343         int rc;
 344
 345         if (!mapping)
 346                 return -EAGAIN;
 347
 348         if (!page_has_buffers(page))
 349                 return migrate_page(newpage, page);
 350
 351         head = page_buffers(page);
 352
 353         rc = migrate_page_remove_references(newpage, page, 3);
 354
 355         if (rc)
 356                 return rc;
 357
 358         bh = head;
 359         do {
 360                 get_bh(bh);
 361                 lock_buffer(bh);
 362                 bh = bh->b_this_page;
 363
 364         } while (bh != head);
 365
 366         ClearPagePrivate(page);
 367         set_page_private(newpage, page_private(page));
 368         set_page_private(page, 0);
 369         put_page(page);
 370         get_page(newpage);
 371
 372         bh = head;
 373         do {
 374                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 375                 bh = bh->b_this_page;
 376
 377         } while (bh != head);
 378
 379         SetPagePrivate(newpage);
 380
 381         migrate_page_copy(newpage, page);
 382
 383         bh = head;
 384         do {
 385                 unlock_buffer(bh);
 386                 put_bh(bh);
 387                 bh = bh->b_this_page;
 388
 389         } while (bh != head);
 390
 391         return 0;
 392 }
 393 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 394
 395 /*
 396  * migrate_pages
 397  *
 398  * Two lists are passed to this function. The first list
 399  * contains the pages isolated from the LRU to be migrated.
 400  * The second list contains new pages that the pages isolated
 401  * can be moved to. If the second list is NULL then all
 402  * pages are swapped out.
 403  *
 404  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 405  * are movable anymore because to has become empty
 406  * or no retryable pages exist anymore.
 407  *
 408  * Return: Number of pages not migrated when "to" ran empty.
 409  */
 410 int migrate_pages(struct list_head *from, struct list_head *to,
 411                   struct list_head *moved, struct list_head *failed)
 412 {
 413         int retry;
 414         int nr_failed = 0;
 415         int pass = 0;
 416         struct page *page;
 417         struct page *page2;
 418         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
 419         int rc;
 420
 421         if (!swapwrite)
 422                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
 423
 424 redo:
 425         retry = 0;
 426
 427         list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 428                 struct page *newpage = NULL;
 429                 struct address_space *mapping;
 430
 431                 cond_resched();
 432
 433                 rc = 0;
 434                 if (page_count(page) == 1)
 435                         /* page was freed from under us. So we are done. */
 436                         goto next;
 437
 438                 if (to && list_empty(to))
 439                         break;
 440
 441                 /*
 442                  * Skip locked pages during the first two passes to give the
 443                  * functions holding the lock time to release the page. Later we
 444                  * use lock_page() to have a higher chance of acquiring the
 445                  * lock.
 446                  */
 447                 rc = -EAGAIN;
 448                 if (pass > 2)
 449                         lock_page(page);
 450                 else
 451                         if (TestSetPageLocked(page))
 452                                 goto next;
 453
 454                 /*
 455                  * Only wait on writeback if we have already done a pass where
 456                  * we we may have triggered writeouts for lots of pages.
 457                  */
 458                 if (pass > 0) {
 459                         wait_on_page_writeback(page);
 460                 } else {
 461                         if (PageWriteback(page))
 462                                 goto unlock_page;
 463                 }
 464
 465                 /*
 466                  * Anonymous pages must have swap cache references otherwise
 467                  * the information contained in the page maps cannot be
 468                  * preserved.
 469                  */
 470                 if (PageAnon(page) && !PageSwapCache(page)) {
 471                         if (!add_to_swap(page, GFP_KERNEL)) {
 472                                 rc = -ENOMEM;
 473                                 goto unlock_page;
 474                         }
 475                 }
 476
 477                 if (!to) {
 478                         rc = swap_page(page);
 479                         goto next;
 480                 }
 481
 482                 newpage = lru_to_page(to);
 483                 lock_page(newpage);
 484
 485                 /*
 486                  * Pages are properly locked and writeback is complete.
 487                  * Try to migrate the page.
 488                  */
 489                 mapping = page_mapping(page);
 490                 if (!mapping)
 491                         goto unlock_both;
 492
 493                 if (mapping->a_ops->migratepage) {
 494                         /*
 495                          * Most pages have a mapping and most filesystems
 496                          * should provide a migration function. Anonymous
 497                          * pages are part of swap space which also has its
 498                          * own migration function. This is the most common
 499                          * path for page migration.
 500                          */
 501                         rc = mapping->a_ops->migratepage(newpage, page);
 502                         goto unlock_both;
 503                 }
 504
 505                 /* Make sure the dirty bit is up to date */
 506                 if (try_to_unmap(page, 1) == SWAP_FAIL) {
 507                         rc = -EPERM;
 508                         goto unlock_both;
 509                 }
 510
 511                 if (page_mapcount(page)) {
 512                         rc = -EAGAIN;
 513                         goto unlock_both;
 514                 }
 515
 516                 /*
 517                  * Default handling if a filesystem does not provide
 518                  * a migration function. We can only migrate clean
 519                  * pages so try to write out any dirty pages first.
 520                  */
 521                 if (PageDirty(page)) {
 522                         switch (pageout(page, mapping)) {
 523                         case PAGE_KEEP:
 524                         case PAGE_ACTIVATE:
 525                                 goto unlock_both;
 526
 527                         case PAGE_SUCCESS:
 528                                 unlock_page(newpage);
 529                                 goto next;
 530
 531                         case PAGE_CLEAN:
 532                                 ; /* try to migrate the page below */
 533                         }
 534                 }
 535
 536                 /*
 537                  * Buffers are managed in a filesystem specific way.
 538                  * We must have no buffers or drop them.
 539                  */
 540                 if (!page_has_buffers(page) ||
 541                     try_to_release_page(page, GFP_KERNEL)) {
 542                         rc = migrate_page(newpage, page);
 543                         goto unlock_both;
 544                 }
 545
 546                 /*
 547                  * On early passes with mapped pages simply
 548                  * retry. There may be a lock held for some
 549                  * buffers that may go away. Later
 550                  * swap them out.
 551                  */
 552                 if (pass > 4) {
 553                         /*
 554                          * Persistently unable to drop buffers..... As a
 555                          * measure of last resort we fall back to
 556                          * swap_page().
 557                          */
 558                         unlock_page(newpage);
 559                         newpage = NULL;
 560                         rc = swap_page(page);
 561                         goto next;
 562                 }
 563
 564 unlock_both:
 565                 unlock_page(newpage);
 566
 567 unlock_page:
 568                 unlock_page(page);
 569
 570 next:
 571                 if (rc == -EAGAIN) {
 572                         retry++;
 573                 } else if (rc) {
 574                         /* Permanent failure */
 575                         list_move(&page->lru, failed);
 576                         nr_failed++;
 577                 } else {
 578                         if (newpage) {
 579                                 /* Successful migration. Return page to LRU */
 580                                 move_to_lru(newpage);
 581                         }
 582                         list_move(&page->lru, moved);
 583                 }
 584         }
 585         if (retry && pass++ < 10)
 586                 goto redo;
 587
 588         if (!swapwrite)
 589                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
 590
 591         return nr_failed + retry;
 592 }
 593
 594 /*
 595  * Migrate the list 'pagelist' of pages to a certain destination.
 596  *
 597  * Specify destination with either non-NULL vma or dest_node >= 0
 598  * Return the number of pages not migrated or error code
 599  */
 600 int migrate_pages_to(struct list_head *pagelist,
 601                         struct vm_area_struct *vma, int dest)
 602 {
 603         LIST_HEAD(newlist);
 604         LIST_HEAD(moved);
 605         LIST_HEAD(failed);
 606         int err = 0;
 607         unsigned long offset = 0;
 608         int nr_pages;
 609         struct page *page;
 610         struct list_head *p;
 611
 612 redo:
 613         nr_pages = 0;
 614         list_for_each(p, pagelist) {
 615                 if (vma) {
 616                         /*
 617                          * The address passed to alloc_page_vma is used to
 618                          * generate the proper interleave behavior. We fake
 619                          * the address here by an increasing offset in order
 620                          * to get the proper distribution of pages.
 621                          *
 622                          * No decision has been made as to which page
 623                          * a certain old page is moved to so we cannot
 624                          * specify the correct address.
 625                          */
 626                         page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER, vma,
 627                                         offset + vma->vm_start);
 628                         offset += PAGE_SIZE;
 629                 }
 630                 else
 631                         page = alloc_pages_node(dest, GFP_HIGHUSER, 0);
 632
 633                 if (!page) {
 634                         err = -ENOMEM;
 635                         goto out;
 636                 }
 637                 list_add_tail(&page->lru, &newlist);
 638                 nr_pages++;
 639                 if (nr_pages > MIGRATE_CHUNK_SIZE)
 640                         break;
 641         }
 642         err = migrate_pages(pagelist, &newlist, &moved, &failed);
 643
 644         putback_lru_pages(&moved);      /* Call release pages instead ?? */
 645
 646         if (err >= 0 && list_empty(&newlist) && !list_empty(pagelist))
 647                 goto redo;
 648 out:
 649         /* Return leftover allocated pages */
 650         while (!list_empty(&newlist)) {
 651                 page = list_entry(newlist.next, struct page, lru);
 652                 list_del(&page->lru);
 653                 __free_page(page);
 654         }
 655         list_splice(&failed, pagelist);
 656         if (err < 0)
 657                 return err;
 658
 659         /* Calculate number of leftover pages */
 660         nr_pages = 0;
 661         list_for_each(p, pagelist)
 662                 nr_pages++;
 663         return nr_pages;
 664 }