mm: speculative page references
[safe/jmp/linux-2.6] / mm / migrate.c
index 251a8d1..3ca6392 100644 (file)
@@ -9,7 +9,7 @@
  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
- * Christoph Lameter <clameter@sgi.com>
+ * Christoph Lameter
  */
 
 #include <linux/migrate.h>
 #include <linux/pagemap.h>
 #include <linux/buffer_head.h>
 #include <linux/mm_inline.h>
+#include <linux/nsproxy.h>
 #include <linux/pagevec.h>
 #include <linux/rmap.h>
 #include <linux/topology.h>
 #include <linux/cpu.h>
 #include <linux/cpuset.h>
 #include <linux/writeback.h>
+#include <linux/mempolicy.h>
+#include <linux/vmalloc.h>
+#include <linux/security.h>
+#include <linux/memcontrol.h>
+#include <linux/syscalls.h>
 
 #include "internal.h"
 
@@ -46,9 +52,8 @@ int isolate_lru_page(struct page *page, struct list_head *pagelist)
                struct zone *zone = page_zone(page);
 
                spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
-               if (PageLRU(page)) {
+               if (PageLRU(page) && get_page_unless_zero(page)) {
                        ret = 0;
-                       get_page(page);
                        ClearPageLRU(page);
                        if (PageActive(page))
                                del_page_from_active_list(zone, page);
@@ -62,9 +67,8 @@ int isolate_lru_page(struct page *page, struct list_head *pagelist)
 }
 
 /*
- * migrate_prep() needs to be called after we have compiled the list of pages
- * to be migrated using isolate_lru_page() but before we begin a series of calls
- * to migrate_pages().
+ * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
+ * to be migrated using isolate_lru_page().
  */
 int migrate_prep(void)
 {
@@ -113,11 +117,6 @@ int putback_lru_pages(struct list_head *l)
        return count;
 }
 
-static inline int is_swap_pte(pte_t pte)
-{
-       return !pte_none(pte) && !pte_present(pte) && !pte_file(pte);
-}
-
 /*
  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
  */
@@ -166,10 +165,25 @@ static void remove_migration_pte(struct vm_area_struct *vma,
        if (!is_migration_entry(entry) || migration_entry_to_page(entry) != old)
                goto out;
 
+       /*
+        * Yes, ignore the return value from a GFP_ATOMIC mem_cgroup_charge.
+        * Failure is not an option here: we're now expected to remove every
+        * migration pte, and will cause crashes otherwise.  Normally this
+        * is not an issue: mem_cgroup_prepare_migration bumped up the old
+        * page_cgroup count for safety, that's now attached to the new page,
+        * so this charge should just be another incrementation of the count,
+        * to keep in balance with rmap.c's mem_cgroup_uncharging.  But if
+        * there's been a force_empty, those reference counts may no longer
+        * be reliable, and this charge can actually fail: oh well, we don't
+        * make the situation any worse by proceeding as if it had succeeded.
+        */
+       mem_cgroup_charge(new, mm, GFP_ATOMIC);
+
        get_page(new);
        pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
        if (is_write_migration_entry(entry))
                pte = pte_mkwrite(pte);
+       flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
        set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 
        if (PageAnon(new))
@@ -179,7 +193,6 @@ static void remove_migration_pte(struct vm_area_struct *vma,
 
        /* No need to invalidate - it was non-present before */
        update_mmu_cache(vma, addr, pte);
-       lazy_mmu_prot_update(pte);
 
 out:
        pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
@@ -272,7 +285,15 @@ void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 
        page = migration_entry_to_page(entry);
 
-       get_page(page);
+       /*
+        * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
+        * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
+        * against a page without get_page().
+        * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
+        * will occur again.
+        */
+       if (!get_page_unless_zero(page))
+               goto out;
        pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
        wait_on_page_locked(page);
        put_page(page);
@@ -292,10 +313,11 @@ out:
 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
                struct page *newpage, struct page *page)
 {
-       struct page **radix_pointer;
+       int expected_count;
+       void **pslot;
 
        if (!mapping) {
-               /* Anonymous page */
+               /* Anonymous page without mapping */
                if (page_count(page) != 1)
                        return -EAGAIN;
                return 0;
@@ -303,12 +325,17 @@ static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 
        write_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 
-       radix_pointer = (struct page **)radix_tree_lookup_slot(
-                                               &mapping->page_tree,
-                                               page_index(page));
+       pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
+                                       page_index(page));
 
-       if (page_count(page) != 2 + !!PagePrivate(page) ||
-                       *radix_pointer != page) {
+       expected_count = 2 + !!PagePrivate(page);
+       if (page_count(page) != expected_count ||
+                       (struct page *)radix_tree_deref_slot(pslot) != page) {
+               write_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
+               return -EAGAIN;
+       }
+
+       if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
                write_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
                return -EAGAIN;
        }
@@ -316,7 +343,7 @@ static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
        /*
         * Now we know that no one else is looking at the page.
         */
-       get_page(newpage);
+       get_page(newpage);      /* add cache reference */
 #ifdef CONFIG_SWAP
        if (PageSwapCache(page)) {
                SetPageSwapCache(newpage);
@@ -324,9 +351,32 @@ static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
        }
 #endif
 
-       *radix_pointer = newpage;
+       radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
+
+       page_unfreeze_refs(page, expected_count);
+       /*
+        * Drop cache reference from old page.
+        * We know this isn't the last reference.
+        */
        __put_page(page);
+
+       /*
+        * If moved to a different zone then also account
+        * the page for that zone. Other VM counters will be
+        * taken care of when we establish references to the
+        * new page and drop references to the old page.
+        *
+        * Note that anonymous pages are accounted for
+        * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
+        * are mapped to swap space.
+        */
+       __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
+       __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
+
        write_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
+       if (!PageSwapCache(newpage)) {
+               mem_cgroup_uncharge_cache_page(page);
+       }
 
        return 0;
 }
@@ -353,7 +403,14 @@ static void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 
        if (PageDirty(page)) {
                clear_page_dirty_for_io(page);
-               set_page_dirty(newpage);
+               /*
+                * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
+                * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
+                * but we can't use set_page_dirty because that function
+                * is actually a signal that all of the page has become dirty.
+                * Wheras only part of our page may be dirty.
+                */
+               __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
        }
 
 #ifdef CONFIG_SWAP
@@ -407,6 +464,7 @@ int migrate_page(struct address_space *mapping,
 }
 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 
+#ifdef CONFIG_BLOCK
 /*
  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
@@ -464,6 +522,7 @@ int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
        return 0;
 }
 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
+#endif
 
 /*
  * Writeback a page to clean the dirty state
@@ -523,7 +582,7 @@ static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
         * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
         * We must have no buffers or drop them.
         */
-       if (page_has_buffers(page) &&
+       if (PagePrivate(page) &&
            !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
                return -EAGAIN;
 
@@ -570,9 +629,9 @@ static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page)
        else
                rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page);
 
-       if (!rc)
+       if (!rc) {
                remove_migration_ptes(page, newpage);
-       else
+       else
                newpage->mapping = NULL;
 
        unlock_page(newpage);
@@ -588,7 +647,10 @@ static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
                        struct page *page, int force)
 {
        int rc = 0;
-       struct page *newpage = get_new_page(page, private);
+       int *result = NULL;
+       struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
+       int rcu_locked = 0;
+       int charge = 0;
 
        if (!newpage)
                return -ENOMEM;
@@ -597,6 +659,14 @@ static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
                /* page was freed from under us. So we are done. */
                goto move_newpage;
 
+       charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage);
+       if (charge == -ENOMEM) {
+               rc = -ENOMEM;
+               goto move_newpage;
+       }
+       /* prepare cgroup just returns 0 or -ENOMEM */
+       BUG_ON(charge);
+
        rc = -EAGAIN;
        if (TestSetPageLocked(page)) {
                if (!force)
@@ -609,20 +679,59 @@ static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
                        goto unlock;
                wait_on_page_writeback(page);
        }
+       /*
+        * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
+        * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
+        * This rcu_read_lock() delays freeing anon_vma pointer until the end
+        * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
+        * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
+        * just care Anon page here.
+        */
+       if (PageAnon(page)) {
+               rcu_read_lock();
+               rcu_locked = 1;
+       }
 
        /*
-        * Establish migration ptes or remove ptes
+        * Corner case handling:
+        * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
+        * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
+        * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
+        * trigger a BUG.  So handle it here.
+        * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
+        * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
+        * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
+        * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
+        * free the metadata, so the page can be freed.
         */
-       if (try_to_unmap(page, 1) != SWAP_FAIL) {
-               if (!page_mapped(page))
-                       rc = move_to_new_page(newpage, page);
-       } else
-               /* A vma has VM_LOCKED set -> permanent failure */
-               rc = -EPERM;
+       if (!page->mapping) {
+               if (!PageAnon(page) && PagePrivate(page)) {
+                       /*
+                        * Go direct to try_to_free_buffers() here because
+                        * a) that's what try_to_release_page() would do anyway
+                        * b) we may be under rcu_read_lock() here, so we can't
+                        *    use GFP_KERNEL which is what try_to_release_page()
+                        *    needs to be effective.
+                        */
+                       try_to_free_buffers(page);
+               }
+               goto rcu_unlock;
+       }
+
+       /* Establish migration ptes or remove ptes */
+       try_to_unmap(page, 1);
+
+       if (!page_mapped(page))
+               rc = move_to_new_page(newpage, page);
 
        if (rc)
                remove_migration_ptes(page, page);
+rcu_unlock:
+       if (rcu_locked)
+               rcu_read_unlock();
+
 unlock:
+
        unlock_page(page);
 
        if (rc != -EAGAIN) {
@@ -637,11 +746,19 @@ unlock:
        }
 
 move_newpage:
+       if (!charge)
+               mem_cgroup_end_migration(newpage);
        /*
         * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
         * then this will free the page.
         */
        move_to_lru(newpage);
+       if (result) {
+               if (rc)
+                       *result = rc;
+               else
+                       *result = page_to_nid(newpage);
+       }
        return rc;
 }
 
@@ -655,7 +772,7 @@ move_newpage:
  * The function returns after 10 attempts or if no pages
  * are movable anymore because to has become empty
  * or no retryable pages exist anymore. All pages will be
- * retruned to the LRU or freed.
+ * returned to the LRU or freed.
  *
  * Return: Number of pages not migrated or error code.
  */
@@ -710,3 +827,292 @@ out:
        return nr_failed + retry;
 }
 
+#ifdef CONFIG_NUMA
+/*
+ * Move a list of individual pages
+ */
+struct page_to_node {
+       unsigned long addr;
+       struct page *page;
+       int node;
+       int status;
+};
+
+static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
+               int **result)
+{
+       struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
+
+       while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
+               pm++;
+
+       if (pm->node == MAX_NUMNODES)
+               return NULL;
+
+       *result = &pm->status;
+
+       return alloc_pages_node(pm->node,
+                               GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
+}
+
+/*
+ * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
+ * field must be set to the virtual address of the page to be moved
+ * and the node number must contain a valid target node.
+ */
+static int do_move_pages(struct mm_struct *mm, struct page_to_node *pm,
+                               int migrate_all)
+{
+       int err;
+       struct page_to_node *pp;
+       LIST_HEAD(pagelist);
+
+       down_read(&mm->mmap_sem);
+
+       /*
+        * Build a list of pages to migrate
+        */
+       migrate_prep();
+       for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
+               struct vm_area_struct *vma;
+               struct page *page;
+
+               /*
+                * A valid page pointer that will not match any of the
+                * pages that will be moved.
+                */
+               pp->page = ZERO_PAGE(0);
+
+               err = -EFAULT;
+               vma = find_vma(mm, pp->addr);
+               if (!vma || !vma_migratable(vma))
+                       goto set_status;
+
+               page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET);
+
+               err = PTR_ERR(page);
+               if (IS_ERR(page))
+                       goto set_status;
+
+               err = -ENOENT;
+               if (!page)
+                       goto set_status;
+
+               if (PageReserved(page))         /* Check for zero page */
+                       goto put_and_set;
+
+               pp->page = page;
+               err = page_to_nid(page);
+
+               if (err == pp->node)
+                       /*
+                        * Node already in the right place
+                        */
+                       goto put_and_set;
+
+               err = -EACCES;
+               if (page_mapcount(page) > 1 &&
+                               !migrate_all)
+                       goto put_and_set;
+
+               err = isolate_lru_page(page, &pagelist);
+put_and_set:
+               /*
+                * Either remove the duplicate refcount from
+                * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
+                * not isolated.
+                */
+               put_page(page);
+set_status:
+               pp->status = err;
+       }
+
+       if (!list_empty(&pagelist))
+               err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
+                               (unsigned long)pm);
+       else
+               err = -ENOENT;
+
+       up_read(&mm->mmap_sem);
+       return err;
+}
+
+/*
+ * Determine the nodes of a list of pages. The addr in the pm array
+ * must have been set to the virtual address of which we want to determine
+ * the node number.
+ */
+static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, struct page_to_node *pm)
+{
+       down_read(&mm->mmap_sem);
+
+       for ( ; pm->node != MAX_NUMNODES; pm++) {
+               struct vm_area_struct *vma;
+               struct page *page;
+               int err;
+
+               err = -EFAULT;
+               vma = find_vma(mm, pm->addr);
+               if (!vma)
+                       goto set_status;
+
+               page = follow_page(vma, pm->addr, 0);
+
+               err = PTR_ERR(page);
+               if (IS_ERR(page))
+                       goto set_status;
+
+               err = -ENOENT;
+               /* Use PageReserved to check for zero page */
+               if (!page || PageReserved(page))
+                       goto set_status;
+
+               err = page_to_nid(page);
+set_status:
+               pm->status = err;
+       }
+
+       up_read(&mm->mmap_sem);
+       return 0;
+}
+
+/*
+ * Move a list of pages in the address space of the currently executing
+ * process.
+ */
+asmlinkage long sys_move_pages(pid_t pid, unsigned long nr_pages,
+                       const void __user * __user *pages,
+                       const int __user *nodes,
+                       int __user *status, int flags)
+{
+       int err = 0;
+       int i;
+       struct task_struct *task;
+       nodemask_t task_nodes;
+       struct mm_struct *mm;
+       struct page_to_node *pm = NULL;
+
+       /* Check flags */
+       if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
+               return -EINVAL;
+
+       if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
+               return -EPERM;
+
+       /* Find the mm_struct */
+       read_lock(&tasklist_lock);
+       task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
+       if (!task) {
+               read_unlock(&tasklist_lock);
+               return -ESRCH;
+       }
+       mm = get_task_mm(task);
+       read_unlock(&tasklist_lock);
+
+       if (!mm)
+               return -EINVAL;
+
+       /*
+        * Check if this process has the right to modify the specified
+        * process. The right exists if the process has administrative
+        * capabilities, superuser privileges or the same
+        * userid as the target process.
+        */
+       if ((current->euid != task->suid) && (current->euid != task->uid) &&
+           (current->uid != task->suid) && (current->uid != task->uid) &&
+           !capable(CAP_SYS_NICE)) {
+               err = -EPERM;
+               goto out2;
+       }
+
+       err = security_task_movememory(task);
+       if (err)
+               goto out2;
+
+
+       task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
+
+       /* Limit nr_pages so that the multiplication may not overflow */
+       if (nr_pages >= ULONG_MAX / sizeof(struct page_to_node) - 1) {
+               err = -E2BIG;
+               goto out2;
+       }
+
+       pm = vmalloc((nr_pages + 1) * sizeof(struct page_to_node));
+       if (!pm) {
+               err = -ENOMEM;
+               goto out2;
+       }
+
+       /*
+        * Get parameters from user space and initialize the pm
+        * array. Return various errors if the user did something wrong.
+        */
+       for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
+               const void __user *p;
+
+               err = -EFAULT;
+               if (get_user(p, pages + i))
+                       goto out;
+
+               pm[i].addr = (unsigned long)p;
+               if (nodes) {
+                       int node;
+
+                       if (get_user(node, nodes + i))
+                               goto out;
+
+                       err = -ENODEV;
+                       if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
+                               goto out;
+
+                       err = -EACCES;
+                       if (!node_isset(node, task_nodes))
+                               goto out;
+
+                       pm[i].node = node;
+               } else
+                       pm[i].node = 0; /* anything to not match MAX_NUMNODES */
+       }
+       /* End marker */
+       pm[nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
+
+       if (nodes)
+               err = do_move_pages(mm, pm, flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
+       else
+               err = do_pages_stat(mm, pm);
+
+       if (err >= 0)
+               /* Return status information */
+               for (i = 0; i < nr_pages; i++)
+                       if (put_user(pm[i].status, status + i))
+                               err = -EFAULT;
+
+out:
+       vfree(pm);
+out2:
+       mmput(mm);
+       return err;
+}
+
+/*
+ * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
+ * memory in a vm for migration. migration functions may perform
+ * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
+ */
+int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
+       const nodemask_t *from, unsigned long flags)
+{
+       struct vm_area_struct *vma;
+       int err = 0;
+
+       for(vma = mm->mmap; vma->vm_next && !err; vma = vma->vm_next) {
+               if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
+                       err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
+                       if (err)
+                               break;
+               }
+       }
+       return err;
+}
+#endif