Merge branch 'akpm' (patches from Andrew)
[muen/linux.git] / mm / page_isolation.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * linux/mm/page_isolation.c
4  */
5
6 #include <linux/mm.h>
7 #include <linux/page-isolation.h>
8 #include <linux/pageblock-flags.h>
9 #include <linux/memory.h>
10 #include <linux/hugetlb.h>
11 #include <linux/page_owner.h>
12 #include <linux/migrate.h>
13 #include "internal.h"
14
15 #define CREATE_TRACE_POINTS
16 #include <trace/events/page_isolation.h>
17
18 static int set_migratetype_isolate(struct page *page, int migratetype, int isol_flags)
19 {
20         struct zone *zone;
21         unsigned long flags, pfn;
22         struct memory_isolate_notify arg;
23         int notifier_ret;
24         int ret = -EBUSY;
25
26         zone = page_zone(page);
27
28         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
29
30         /*
31          * We assume the caller intended to SET migrate type to isolate.
32          * If it is already set, then someone else must have raced and
33          * set it before us.  Return -EBUSY
34          */
35         if (is_migrate_isolate_page(page))
36                 goto out;
37
38         pfn = page_to_pfn(page);
39         arg.start_pfn = pfn;
40         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
41         arg.pages_found = 0;
42
43         /*
44          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
45          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
46          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
47          * number of pages in a range that are held by the balloon
48          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
49          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
50          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
51          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
52          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
53          */
54         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
55         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
56         if (notifier_ret)
57                 goto out;
58         /*
59          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
60          * We just check MOVABLE pages.
61          */
62         if (!has_unmovable_pages(zone, page, arg.pages_found, migratetype,
63                                  isol_flags))
64                 ret = 0;
65
66         /*
67          * immobile means "not-on-lru" pages. If immobile is larger than
68          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
69          */
70
71 out:
72         if (!ret) {
73                 unsigned long nr_pages;
74                 int mt = get_pageblock_migratetype(page);
75
76                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
77                 zone->nr_isolate_pageblock++;
78                 nr_pages = move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE,
79                                                                         NULL);
80
81                 __mod_zone_freepage_state(zone, -nr_pages, mt);
82         }
83
84         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
85         if (!ret)
86                 drain_all_pages(zone);
87         return ret;
88 }
89
90 static void unset_migratetype_isolate(struct page *page, unsigned migratetype)
91 {
92         struct zone *zone;
93         unsigned long flags, nr_pages;
94         bool isolated_page = false;
95         unsigned int order;
96         unsigned long pfn, buddy_pfn;
97         struct page *buddy;
98
99         zone = page_zone(page);
100         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
101         if (!is_migrate_isolate_page(page))
102                 goto out;
103
104         /*
105          * Because freepage with more than pageblock_order on isolated
106          * pageblock is restricted to merge due to freepage counting problem,
107          * it is possible that there is free buddy page.
108          * move_freepages_block() doesn't care of merge so we need other
109          * approach in order to merge them. Isolation and free will make
110          * these pages to be merged.
111          */
112         if (PageBuddy(page)) {
113                 order = page_order(page);
114                 if (order >= pageblock_order) {
115                         pfn = page_to_pfn(page);
116                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
117                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
118
119                         if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
120                             !is_migrate_isolate_page(buddy)) {
121                                 __isolate_free_page(page, order);
122                                 isolated_page = true;
123                         }
124                 }
125         }
126
127         /*
128          * If we isolate freepage with more than pageblock_order, there
129          * should be no freepage in the range, so we could avoid costly
130          * pageblock scanning for freepage moving.
131          */
132         if (!isolated_page) {
133                 nr_pages = move_freepages_block(zone, page, migratetype, NULL);
134                 __mod_zone_freepage_state(zone, nr_pages, migratetype);
135         }
136         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
137         zone->nr_isolate_pageblock--;
138 out:
139         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
140         if (isolated_page) {
141                 post_alloc_hook(page, order, __GFP_MOVABLE);
142                 __free_pages(page, order);
143         }
144 }
145
146 static inline struct page *
147 __first_valid_page(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
148 {
149         int i;
150
151         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
152                 struct page *page;
153
154                 if (!pfn_valid_within(pfn + i))
155                         continue;
156                 page = pfn_to_online_page(pfn + i);
157                 if (!page)
158                         continue;
159                 return page;
160         }
161         return NULL;
162 }
163
164 /**
165  * start_isolate_page_range() - make page-allocation-type of range of pages to
166  * be MIGRATE_ISOLATE.
167  * @start_pfn:          The lower PFN of the range to be isolated.
168  * @end_pfn:            The upper PFN of the range to be isolated.
169  *                      start_pfn/end_pfn must be aligned to pageblock_order.
170  * @migratetype:        Migrate type to set in error recovery.
171  * @flags:              The following flags are allowed (they can be combined in
172  *                      a bit mask)
173  *                      SKIP_HWPOISON - ignore hwpoison pages
174  *                      REPORT_FAILURE - report details about the failure to
175  *                      isolate the range
176  *
177  * Making page-allocation-type to be MIGRATE_ISOLATE means free pages in
178  * the range will never be allocated. Any free pages and pages freed in the
179  * future will not be allocated again. If specified range includes migrate types
180  * other than MOVABLE or CMA, this will fail with -EBUSY. For isolating all
181  * pages in the range finally, the caller have to free all pages in the range.
182  * test_page_isolated() can be used for test it.
183  *
184  * There is no high level synchronization mechanism that prevents two threads
185  * from trying to isolate overlapping ranges. If this happens, one thread
186  * will notice pageblocks in the overlapping range already set to isolate.
187  * This happens in set_migratetype_isolate, and set_migratetype_isolate
188  * returns an error. We then clean up by restoring the migration type on
189  * pageblocks we may have modified and return -EBUSY to caller. This
190  * prevents two threads from simultaneously working on overlapping ranges.
191  *
192  * Return: the number of isolated pageblocks on success and -EBUSY if any part
193  * of range cannot be isolated.
194  */
195 int start_isolate_page_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
196                              unsigned migratetype, int flags)
197 {
198         unsigned long pfn;
199         unsigned long undo_pfn;
200         struct page *page;
201         int nr_isolate_pageblock = 0;
202
203         BUG_ON(!IS_ALIGNED(start_pfn, pageblock_nr_pages));
204         BUG_ON(!IS_ALIGNED(end_pfn, pageblock_nr_pages));
205
206         for (pfn = start_pfn;
207              pfn < end_pfn;
208              pfn += pageblock_nr_pages) {
209                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
210                 if (page) {
211                         if (set_migratetype_isolate(page, migratetype, flags)) {
212                                 undo_pfn = pfn;
213                                 goto undo;
214                         }
215                         nr_isolate_pageblock++;
216                 }
217         }
218         return nr_isolate_pageblock;
219 undo:
220         for (pfn = start_pfn;
221              pfn < undo_pfn;
222              pfn += pageblock_nr_pages) {
223                 struct page *page = pfn_to_online_page(pfn);
224                 if (!page)
225                         continue;
226                 unset_migratetype_isolate(page, migratetype);
227         }
228
229         return -EBUSY;
230 }
231
232 /*
233  * Make isolated pages available again.
234  */
235 int undo_isolate_page_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
236                             unsigned migratetype)
237 {
238         unsigned long pfn;
239         struct page *page;
240
241         BUG_ON(!IS_ALIGNED(start_pfn, pageblock_nr_pages));
242         BUG_ON(!IS_ALIGNED(end_pfn, pageblock_nr_pages));
243
244         for (pfn = start_pfn;
245              pfn < end_pfn;
246              pfn += pageblock_nr_pages) {
247                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
248                 if (!page || !is_migrate_isolate_page(page))
249                         continue;
250                 unset_migratetype_isolate(page, migratetype);
251         }
252         return 0;
253 }
254 /*
255  * Test all pages in the range is free(means isolated) or not.
256  * all pages in [start_pfn...end_pfn) must be in the same zone.
257  * zone->lock must be held before call this.
258  *
259  * Returns the last tested pfn.
260  */
261 static unsigned long
262 __test_page_isolated_in_pageblock(unsigned long pfn, unsigned long end_pfn,
263                                   bool skip_hwpoisoned_pages)
264 {
265         struct page *page;
266
267         while (pfn < end_pfn) {
268                 if (!pfn_valid_within(pfn)) {
269                         pfn++;
270                         continue;
271                 }
272                 page = pfn_to_page(pfn);
273                 if (PageBuddy(page))
274                         /*
275                          * If the page is on a free list, it has to be on
276                          * the correct MIGRATE_ISOLATE freelist. There is no
277                          * simple way to verify that as VM_BUG_ON(), though.
278                          */
279                         pfn += 1 << page_order(page);
280                 else if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
281                         /* A HWPoisoned page cannot be also PageBuddy */
282                         pfn++;
283                 else
284                         break;
285         }
286
287         return pfn;
288 }
289
290 /* Caller should ensure that requested range is in a single zone */
291 int test_pages_isolated(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
292                         bool skip_hwpoisoned_pages)
293 {
294         unsigned long pfn, flags;
295         struct page *page;
296         struct zone *zone;
297
298         /*
299          * Note: pageblock_nr_pages != MAX_ORDER. Then, chunks of free pages
300          * are not aligned to pageblock_nr_pages.
301          * Then we just check migratetype first.
302          */
303         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
304                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
305                 if (page && !is_migrate_isolate_page(page))
306                         break;
307         }
308         page = __first_valid_page(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
309         if ((pfn < end_pfn) || !page)
310                 return -EBUSY;
311         /* Check all pages are free or marked as ISOLATED */
312         zone = page_zone(page);
313         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
314         pfn = __test_page_isolated_in_pageblock(start_pfn, end_pfn,
315                                                 skip_hwpoisoned_pages);
316         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
317
318         trace_test_pages_isolated(start_pfn, end_pfn, pfn);
319
320         return pfn < end_pfn ? -EBUSY : 0;
321 }
322
323 struct page *alloc_migrate_target(struct page *page, unsigned long private)
324 {
325         return new_page_nodemask(page, numa_node_id(), &node_states[N_MEMORY]);
326 }