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