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" paes. 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
  71                 __mod_zone_freepage_state(zone, -nr_pages, migratetype);
  72         }
  73
  74         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
  75         if (!ret)
  76                 drain_all_pages(zone);
  77         return ret;
  78 }
  79
  80 static void unset_migratetype_isolate(struct page *page, unsigned migratetype)
  81 {
  82         struct zone *zone;
  83         unsigned long flags, nr_pages;
  84         struct page *isolated_page = NULL;
  85         unsigned int order;
  86         unsigned long page_idx, buddy_idx;
  87         struct page *buddy;
  88
  89         zone = page_zone(page);
  90         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
  91         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
  92                 goto out;
  93
  94         /*
  95          * Because freepage with more than pageblock_order on isolated
  96          * pageblock is restricted to merge due to freepage counting problem,
  97          * it is possible that there is free buddy page.
  98          * move_freepages_block() doesn't care of merge so we need other
  99          * approach in order to merge them. Isolation and free will make
 100          * these pages to be merged.
 101          */
 102         if (PageBuddy(page)) {
 103                 order = page_order(page);
 104                 if (order >= pageblock_order) {
 105                         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
 106                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
 107                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
 108
 109                         if (pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)) &&
 110                             !is_migrate_isolate_page(buddy)) {
 111                                 __isolate_free_page(page, order);
 112                                 isolated_page = page;
 113                         }
 114                 }
 115         }
 116
 117         /*
 118          * If we isolate freepage with more than pageblock_order, there
 119          * should be no freepage in the range, so we could avoid costly
 120          * pageblock scanning for freepage moving.
 121          */
 122         if (!isolated_page) {
 123                 nr_pages = move_freepages_block(zone, page, migratetype);
 124                 __mod_zone_freepage_state(zone, nr_pages, migratetype);
 125         }
 126         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
 127         zone->nr_isolate_pageblock--;
 128 out:
 129         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 130         if (isolated_page) {
 131                 kernel_map_pages(page, (1 << order), 1);
 132                 set_page_refcounted(page);
 133                 set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
 134                 __free_pages(isolated_page, order);
 135         }
 136 }
 137
 138 static inline struct page *
 139 __first_valid_page(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
 140 {
 141         int i;
 142         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
 143                 if (pfn_valid_within(pfn + i))
 144                         break;
 145         if (unlikely(i == nr_pages))
 146                 return NULL;
 147         return pfn_to_page(pfn + i);
 148 }
 149
 150 /*
 151  * start_isolate_page_range() -- make page-allocation-type of range of pages
 152  * to be MIGRATE_ISOLATE.
 153  * @start_pfn: The lower PFN of the range to be isolated.
 154  * @end_pfn: The upper PFN of the range to be isolated.
 155  * @migratetype: migrate type to set in error recovery.
 156  *
 157  * Making page-allocation-type to be MIGRATE_ISOLATE means free pages in
 158  * the range will never be allocated. Any free pages and pages freed in the
 159  * future will not be allocated again.
 160  *
 161  * start_pfn/end_pfn must be aligned to pageblock_order.
 162  * Returns 0 on success and -EBUSY if any part of range cannot be isolated.
 163  */
 164 int start_isolate_page_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
 165                              unsigned migratetype, bool skip_hwpoisoned_pages)
 166 {
 167         unsigned long pfn;
 168         unsigned long undo_pfn;
 169         struct page *page;
 170
 171         BUG_ON(!IS_ALIGNED(start_pfn, pageblock_nr_pages));
 172         BUG_ON(!IS_ALIGNED(end_pfn, pageblock_nr_pages));
 173
 174         for (pfn = start_pfn;
 175              pfn < end_pfn;
 176              pfn += pageblock_nr_pages) {
 177                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
 178                 if (page &&
 179                     set_migratetype_isolate(page, skip_hwpoisoned_pages)) {
 180                         undo_pfn = pfn;
 181                         goto undo;
 182                 }
 183         }
 184         return 0;
 185 undo:
 186         for (pfn = start_pfn;
 187              pfn < undo_pfn;
 188              pfn += pageblock_nr_pages)
 189                 unset_migratetype_isolate(pfn_to_page(pfn), migratetype);
 190
 191         return -EBUSY;
 192 }
 193
 194 /*
 195  * Make isolated pages available again.
 196  */
 197 int undo_isolate_page_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
 198                             unsigned migratetype)
 199 {
 200         unsigned long pfn;
 201         struct page *page;
 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 || get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
 211                         continue;
 212                 unset_migratetype_isolate(page, migratetype);
 213         }
 214         return 0;
 215 }
 216 /*
 217  * Test all pages in the range is free(means isolated) or not.
 218  * all pages in [start_pfn...end_pfn) must be in the same zone.
 219  * zone->lock must be held before call this.
 220  *
 221  * Returns the last tested pfn.
 222  */
 223 static unsigned long
 224 __test_page_isolated_in_pageblock(unsigned long pfn, unsigned long end_pfn,
 225                                   bool skip_hwpoisoned_pages)
 226 {
 227         struct page *page;
 228
 229         while (pfn < end_pfn) {
 230                 if (!pfn_valid_within(pfn)) {
 231                         pfn++;
 232                         continue;
 233                 }
 234                 page = pfn_to_page(pfn);
 235                 if (PageBuddy(page))
 236                         /*
 237                          * If the page is on a free list, it has to be on
 238                          * the correct MIGRATE_ISOLATE freelist. There is no
 239                          * simple way to verify that as VM_BUG_ON(), though.
 240                          */
 241                         pfn += 1 << page_order(page);
 242                 else if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
 243                         /* A HWPoisoned page cannot be also PageBuddy */
 244                         pfn++;
 245                 else
 246                         break;
 247         }
 248
 249         return pfn;
 250 }
 251
 252 /* Caller should ensure that requested range is in a single zone */
 253 int test_pages_isolated(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
 254                         bool skip_hwpoisoned_pages)
 255 {
 256         unsigned long pfn, flags;
 257         struct page *page;
 258         struct zone *zone;
 259
 260         /*
 261          * Note: pageblock_nr_pages != MAX_ORDER. Then, chunks of free pages
 262          * are not aligned to pageblock_nr_pages.
 263          * Then we just check migratetype first.
 264          */
 265         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
 266                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
 267                 if (page && get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
 268                         break;
 269         }
 270         page = __first_valid_page(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
 271         if ((pfn < end_pfn) || !page)
 272                 return -EBUSY;
 273         /* Check all pages are free or marked as ISOLATED */
 274         zone = page_zone(page);
 275         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 276         pfn = __test_page_isolated_in_pageblock(start_pfn, end_pfn,
 277                                                 skip_hwpoisoned_pages);
 278         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 279
 280         trace_test_pages_isolated(start_pfn, end_pfn, pfn);
 281
 282         return pfn < end_pfn ? -EBUSY : 0;
 283 }
 284
 285 struct page *alloc_migrate_target(struct page *page, unsigned long private,
 286                                   int **resultp)
 287 {
 288         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE;
 289
 290         /*
 291          * TODO: allocate a destination hugepage from a nearest neighbor node,
 292          * accordance with memory policy of the user process if possible. For
 293          * now as a simple work-around, we use the next node for destination.
 294          */
 295         if (PageHuge(page))
 296                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(page)),
 297                                             next_node_in(page_to_nid(page),
 298                                                          node_online_map));
 299
 300         if (PageHighMem(page))
 301                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
 302
 303         return alloc_page(gfp_mask);
 304 }