3606104893e0b8dce843d5ac8fcf3f48434ab5f9
[muen/linux.git] / mm / page_isolation.c
1 /*
2  * linux/mm/page_isolation.c
3  */
4
5 #include <linux/mm.h>
6 #include <linux/page-isolation.h>
7 #include <linux/pageblock-flags.h>
8 #include <linux/memory.h>
9 #include <linux/hugetlb.h>
10 #include <linux/page_owner.h>
11 #include "internal.h"
12
13 #define CREATE_TRACE_POINTS
14 #include <trace/events/page_isolation.h>
15
16 static int set_migratetype_isolate(struct page *page,
17                                 bool skip_hwpoisoned_pages)
18 {
19         struct zone *zone;
20         unsigned long flags, pfn;
21         struct memory_isolate_notify arg;
22         int notifier_ret;
23         int ret = -EBUSY;
24
25         zone = page_zone(page);
26
27         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
28
29         pfn = page_to_pfn(page);
30         arg.start_pfn = pfn;
31         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
32         arg.pages_found = 0;
33
34         /*
35          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
36          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
37          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
38          * number of pages in a range that are held by the balloon
39          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
40          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
41          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
42          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
43          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
44          */
45         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
46         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
47         if (notifier_ret)
48                 goto out;
49         /*
50          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
51          * We just check MOVABLE pages.
52          */
53         if (!has_unmovable_pages(zone, page, arg.pages_found,
54                                  skip_hwpoisoned_pages))
55                 ret = 0;
56
57         /*
58          * immobile means "not-on-lru" pages. If immobile is larger than
59          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
60          */
61
62 out:
63         if (!ret) {
64                 unsigned long nr_pages;
65                 int migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
66
67                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
68                 zone->nr_isolate_pageblock++;
69                 nr_pages = move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE,
70                                                                         NULL);
71
72                 __mod_zone_freepage_state(zone, -nr_pages, migratetype);
73         }
74
75         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
76         if (!ret)
77                 drain_all_pages(zone);
78         return ret;
79 }
80
81 static void unset_migratetype_isolate(struct page *page, unsigned migratetype)
82 {
83         struct zone *zone;
84         unsigned long flags, nr_pages;
85         bool isolated_page = false;
86         unsigned int order;
87         unsigned long pfn, buddy_pfn;
88         struct page *buddy;
89
90         zone = page_zone(page);
91         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
92         if (!is_migrate_isolate_page(page))
93                 goto out;
94
95         /*
96          * Because freepage with more than pageblock_order on isolated
97          * pageblock is restricted to merge due to freepage counting problem,
98          * it is possible that there is free buddy page.
99          * move_freepages_block() doesn't care of merge so we need other
100          * approach in order to merge them. Isolation and free will make
101          * these pages to be merged.
102          */
103         if (PageBuddy(page)) {
104                 order = page_order(page);
105                 if (order >= pageblock_order) {
106                         pfn = page_to_pfn(page);
107                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
108                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
109
110                         if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
111                             !is_migrate_isolate_page(buddy)) {
112                                 __isolate_free_page(page, order);
113                                 isolated_page = true;
114                         }
115                 }
116         }
117
118         /*
119          * If we isolate freepage with more than pageblock_order, there
120          * should be no freepage in the range, so we could avoid costly
121          * pageblock scanning for freepage moving.
122          */
123         if (!isolated_page) {
124                 nr_pages = move_freepages_block(zone, page, migratetype, NULL);
125                 __mod_zone_freepage_state(zone, nr_pages, migratetype);
126         }
127         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
128         zone->nr_isolate_pageblock--;
129 out:
130         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
131         if (isolated_page) {
132                 post_alloc_hook(page, order, __GFP_MOVABLE);
133                 __free_pages(page, order);
134         }
135 }
136
137 static inline struct page *
138 __first_valid_page(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
139 {
140         int i;
141
142         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
143                 struct page *page;
144
145                 if (!pfn_valid_within(pfn + i))
146                         continue;
147                 page = pfn_to_online_page(pfn + i);
148                 if (!page)
149                         continue;
150                 return page;
151         }
152         return NULL;
153 }
154
155 /*
156  * start_isolate_page_range() -- make page-allocation-type of range of pages
157  * to be MIGRATE_ISOLATE.
158  * @start_pfn: The lower PFN of the range to be isolated.
159  * @end_pfn: The upper PFN of the range to be isolated.
160  * @migratetype: migrate type to set in error recovery.
161  *
162  * Making page-allocation-type to be MIGRATE_ISOLATE means free pages in
163  * the range will never be allocated. Any free pages and pages freed in the
164  * future will not be allocated again.
165  *
166  * start_pfn/end_pfn must be aligned to pageblock_order.
167  * Returns 0 on success and -EBUSY if any part of range cannot be isolated.
168  */
169 int start_isolate_page_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
170                              unsigned migratetype, bool skip_hwpoisoned_pages)
171 {
172         unsigned long pfn;
173         unsigned long undo_pfn;
174         struct page *page;
175
176         BUG_ON(!IS_ALIGNED(start_pfn, pageblock_nr_pages));
177         BUG_ON(!IS_ALIGNED(end_pfn, pageblock_nr_pages));
178
179         for (pfn = start_pfn;
180              pfn < end_pfn;
181              pfn += pageblock_nr_pages) {
182                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
183                 if (page &&
184                     set_migratetype_isolate(page, skip_hwpoisoned_pages)) {
185                         undo_pfn = pfn;
186                         goto undo;
187                 }
188         }
189         return 0;
190 undo:
191         for (pfn = start_pfn;
192              pfn < undo_pfn;
193              pfn += pageblock_nr_pages) {
194                 struct page *page = pfn_to_online_page(pfn);
195                 if (!page)
196                         continue;
197                 unset_migratetype_isolate(page, migratetype);
198         }
199
200         return -EBUSY;
201 }
202
203 /*
204  * Make isolated pages available again.
205  */
206 int undo_isolate_page_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
207                             unsigned migratetype)
208 {
209         unsigned long pfn;
210         struct page *page;
211
212         BUG_ON(!IS_ALIGNED(start_pfn, pageblock_nr_pages));
213         BUG_ON(!IS_ALIGNED(end_pfn, pageblock_nr_pages));
214
215         for (pfn = start_pfn;
216              pfn < end_pfn;
217              pfn += pageblock_nr_pages) {
218                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
219                 if (!page || !is_migrate_isolate_page(page))
220                         continue;
221                 unset_migratetype_isolate(page, migratetype);
222         }
223         return 0;
224 }
225 /*
226  * Test all pages in the range is free(means isolated) or not.
227  * all pages in [start_pfn...end_pfn) must be in the same zone.
228  * zone->lock must be held before call this.
229  *
230  * Returns the last tested pfn.
231  */
232 static unsigned long
233 __test_page_isolated_in_pageblock(unsigned long pfn, unsigned long end_pfn,
234                                   bool skip_hwpoisoned_pages)
235 {
236         struct page *page;
237
238         while (pfn < end_pfn) {
239                 if (!pfn_valid_within(pfn)) {
240                         pfn++;
241                         continue;
242                 }
243                 page = pfn_to_page(pfn);
244                 if (PageBuddy(page))
245                         /*
246                          * If the page is on a free list, it has to be on
247                          * the correct MIGRATE_ISOLATE freelist. There is no
248                          * simple way to verify that as VM_BUG_ON(), though.
249                          */
250                         pfn += 1 << page_order(page);
251                 else if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
252                         /* A HWPoisoned page cannot be also PageBuddy */
253                         pfn++;
254                 else
255                         break;
256         }
257
258         return pfn;
259 }
260
261 /* Caller should ensure that requested range is in a single zone */
262 int test_pages_isolated(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
263                         bool skip_hwpoisoned_pages)
264 {
265         unsigned long pfn, flags;
266         struct page *page;
267         struct zone *zone;
268
269         /*
270          * Note: pageblock_nr_pages != MAX_ORDER. Then, chunks of free pages
271          * are not aligned to pageblock_nr_pages.
272          * Then we just check migratetype first.
273          */
274         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
275                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
276                 if (page && !is_migrate_isolate_page(page))
277                         break;
278         }
279         page = __first_valid_page(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
280         if ((pfn < end_pfn) || !page)
281                 return -EBUSY;
282         /* Check all pages are free or marked as ISOLATED */
283         zone = page_zone(page);
284         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
285         pfn = __test_page_isolated_in_pageblock(start_pfn, end_pfn,
286                                                 skip_hwpoisoned_pages);
287         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
288
289         trace_test_pages_isolated(start_pfn, end_pfn, pfn);
290
291         return pfn < end_pfn ? -EBUSY : 0;
292 }
293
294 struct page *alloc_migrate_target(struct page *page, unsigned long private,
295                                   int **resultp)
296 {
297         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE;
298
299         /*
300          * TODO: allocate a destination hugepage from a nearest neighbor node,
301          * accordance with memory policy of the user process if possible. For
302          * now as a simple work-around, we use the next node for destination.
303          */
304         if (PageHuge(page))
305                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(page)),
306                                             next_node_in(page_to_nid(page),
307                                                          node_online_map));
308
309         if (PageHighMem(page))
310                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
311
312         return alloc_page(gfp_mask);
313 }