mm/compaction.c

   1 /*
   2  * linux/mm/compaction.c
   3  *
   4  * Memory compaction for the reduction of external fragmentation. Note that
   5  * this heavily depends upon page migration to do all the real heavy
   6  * lifting
   7  *
   8  * Copyright IBM Corp. 2007-2010 Mel Gorman <mel@csn.ul.ie>
   9  */
  10 #include <linux/swap.h>
  11 #include <linux/migrate.h>
  12 #include <linux/compaction.h>
  13 #include <linux/mm_inline.h>
  14 #include <linux/backing-dev.h>
  15 #include <linux/sysctl.h>
  16 #include <linux/sysfs.h>
  17 #include "internal.h"
  18
  19 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
  20
  21 #define CREATE_TRACE_POINTS
  22 #include <trace/events/compaction.h>
  23
  24 static unsigned long release_freepages(struct list_head *freelist)
  25 {
  26         struct page *page, *next;
  27         unsigned long count = 0;
  28
  29         list_for_each_entry_safe(page, next, freelist, lru) {
  30                 list_del(&page->lru);
  31                 __free_page(page);
  32                 count++;
  33         }
  34
  35         return count;
  36 }
  37
  38 static void map_pages(struct list_head *list)
  39 {
  40         struct page *page;
  41
  42         list_for_each_entry(page, list, lru) {
  43                 arch_alloc_page(page, 0);
  44                 kernel_map_pages(page, 1, 1);
  45         }
  46 }
  47
  48 static inline bool migrate_async_suitable(int migratetype)
  49 {
  50         return is_migrate_cma(migratetype) || migratetype == MIGRATE_MOVABLE;
  51 }
  52
  53 /*
  54  * Isolate free pages onto a private freelist. Caller must hold zone->lock.
  55  * If @strict is true, will abort returning 0 on any invalid PFNs or non-free
  56  * pages inside of the pageblock (even though it may still end up isolating
  57  * some pages).
  58  */
  59 static unsigned long isolate_freepages_block(unsigned long blockpfn,
  60                                 unsigned long end_pfn,
  61                                 struct list_head *freelist,
  62                                 bool strict)
  63 {
  64         int nr_scanned = 0, total_isolated = 0;
  65         struct page *cursor;
  66
  67         cursor = pfn_to_page(blockpfn);
  68
  69         /* Isolate free pages. This assumes the block is valid */
  70         for (; blockpfn < end_pfn; blockpfn++, cursor++) {
  71                 int isolated, i;
  72                 struct page *page = cursor;
  73
  74                 if (!pfn_valid_within(blockpfn)) {
  75                         if (strict)
  76                                 return 0;
  77                         continue;
  78                 }
  79                 nr_scanned++;
  80
  81                 if (!PageBuddy(page)) {
  82                         if (strict)
  83                                 return 0;
  84                         continue;
  85                 }
  86
  87                 /* Found a free page, break it into order-0 pages */
  88                 isolated = split_free_page(page);
  89                 if (!isolated && strict)
  90                         return 0;
  91                 total_isolated += isolated;
  92                 for (i = 0; i < isolated; i++) {
  93                         list_add(&page->lru, freelist);
  94                         page++;
  95                 }
  96
  97                 /* If a page was split, advance to the end of it */
  98                 if (isolated) {
  99                         blockpfn += isolated - 1;
 100                         cursor += isolated - 1;
 101                 }
 102         }
 103
 104         trace_mm_compaction_isolate_freepages(nr_scanned, total_isolated);
 105         return total_isolated;
 106 }
 107
 108 /**
 109  * isolate_freepages_range() - isolate free pages.
 110  * @start_pfn: The first PFN to start isolating.
 111  * @end_pfn:   The one-past-last PFN.
 112  *
 113  * Non-free pages, invalid PFNs, or zone boundaries within the
 114  * [start_pfn, end_pfn) range are considered errors, cause function to
 115  * undo its actions and return zero.
 116  *
 117  * Otherwise, function returns one-past-the-last PFN of isolated page
 118  * (which may be greater then end_pfn if end fell in a middle of
 119  * a free page).
 120  */
 121 unsigned long
 122 isolate_freepages_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 123 {
 124         unsigned long isolated, pfn, block_end_pfn, flags;
 125         struct zone *zone = NULL;
 126         LIST_HEAD(freelist);
 127
 128         if (pfn_valid(start_pfn))
 129                 zone = page_zone(pfn_to_page(start_pfn));
 130
 131         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += isolated) {
 132                 if (!pfn_valid(pfn) || zone != page_zone(pfn_to_page(pfn)))
 133                         break;
 134
 135                 /*
 136                  * On subsequent iterations ALIGN() is actually not needed,
 137                  * but we keep it that we not to complicate the code.
 138                  */
 139                 block_end_pfn = ALIGN(pfn + 1, pageblock_nr_pages);
 140                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, end_pfn);
 141
 142                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 143                 isolated = isolate_freepages_block(pfn, block_end_pfn,
 144                                                    &freelist, true);
 145                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 146
 147                 /*
 148                  * In strict mode, isolate_freepages_block() returns 0 if
 149                  * there are any holes in the block (ie. invalid PFNs or
 150                  * non-free pages).
 151                  */
 152                 if (!isolated)
 153                         break;
 154
 155                 /*
 156                  * If we managed to isolate pages, it is always (1 << n) *
 157                  * pageblock_nr_pages for some non-negative n.  (Max order
 158                  * page may span two pageblocks).
 159                  */
 160         }
 161
 162         /* split_free_page does not map the pages */
 163         map_pages(&freelist);
 164
 165         if (pfn < end_pfn) {
 166                 /* Loop terminated early, cleanup. */
 167                 release_freepages(&freelist);
 168                 return 0;
 169         }
 170
 171         /* We don't use freelists for anything. */
 172         return pfn;
 173 }
 174
 175 /* Update the number of anon and file isolated pages in the zone */
 176 static void acct_isolated(struct zone *zone, struct compact_control *cc)
 177 {
 178         struct page *page;
 179         unsigned int count[2] = { 0, };
 180
 181         list_for_each_entry(page, &cc->migratepages, lru)
 182                 count[!!page_is_file_cache(page)]++;
 183
 184         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON, count[0]);
 185         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, count[1]);
 186 }
 187
 188 /* Similar to reclaim, but different enough that they don't share logic */
 189 static bool too_many_isolated(struct zone *zone)
 190 {
 191         unsigned long active, inactive, isolated;
 192
 193         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
 194                                         zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
 195         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
 196                                         zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
 197         isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE) +
 198                                         zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
 199
 200         return isolated > (inactive + active) / 2;
 201 }
 202
 203 /**
 204  * isolate_migratepages_range() - isolate all migrate-able pages in range.
 205  * @zone:       Zone pages are in.
 206  * @cc:         Compaction control structure.
 207  * @low_pfn:    The first PFN of the range.
 208  * @end_pfn:    The one-past-the-last PFN of the range.
 209  *
 210  * Isolate all pages that can be migrated from the range specified by
 211  * [low_pfn, end_pfn).  Returns zero if there is a fatal signal
 212  * pending), otherwise PFN of the first page that was not scanned
 213  * (which may be both less, equal to or more then end_pfn).
 214  *
 215  * Assumes that cc->migratepages is empty and cc->nr_migratepages is
 216  * zero.
 217  *
 218  * Apart from cc->migratepages and cc->nr_migratetypes this function
 219  * does not modify any cc's fields, in particular it does not modify
 220  * (or read for that matter) cc->migrate_pfn.
 221  */
 222 unsigned long
 223 isolate_migratepages_range(struct zone *zone, struct compact_control *cc,
 224                            unsigned long low_pfn, unsigned long end_pfn)
 225 {
 226         unsigned long last_pageblock_nr = 0, pageblock_nr;
 227         unsigned long nr_scanned = 0, nr_isolated = 0;
 228         struct list_head *migratelist = &cc->migratepages;
 229         isolate_mode_t mode = ISOLATE_ACTIVE|ISOLATE_INACTIVE;
 230
 231         /*
 232          * Ensure that there are not too many pages isolated from the LRU
 233          * list by either parallel reclaimers or compaction. If there are,
 234          * delay for some time until fewer pages are isolated
 235          */
 236         while (unlikely(too_many_isolated(zone))) {
 237                 /* async migration should just abort */
 238                 if (!cc->sync)
 239                         return 0;
 240
 241                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
 242
 243                 if (fatal_signal_pending(current))
 244                         return 0;
 245         }
 246
 247         /* Time to isolate some pages for migration */
 248         cond_resched();
 249         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 250         for (; low_pfn < end_pfn; low_pfn++) {
 251                 struct page *page;
 252                 bool locked = true;
 253
 254                 /* give a chance to irqs before checking need_resched() */
 255                 if (!((low_pfn+1) % SWAP_CLUSTER_MAX)) {
 256                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 257                         locked = false;
 258                 }
 259                 if (need_resched() || spin_is_contended(&zone->lru_lock)) {
 260                         if (locked)
 261                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 262                         cond_resched();
 263                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 264                         if (fatal_signal_pending(current))
 265                                 break;
 266                 } else if (!locked)
 267                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 268
 269                 /*
 270                  * migrate_pfn does not necessarily start aligned to a
 271                  * pageblock. Ensure that pfn_valid is called when moving
 272                  * into a new MAX_ORDER_NR_PAGES range in case of large
 273                  * memory holes within the zone
 274                  */
 275                 if ((low_pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
 276                         if (!pfn_valid(low_pfn)) {
 277                                 low_pfn += MAX_ORDER_NR_PAGES - 1;
 278                                 continue;
 279                         }
 280                 }
 281
 282                 if (!pfn_valid_within(low_pfn))
 283                         continue;
 284                 nr_scanned++;
 285
 286                 /*
 287                  * Get the page and ensure the page is within the same zone.
 288                  * See the comment in isolate_freepages about overlapping
 289                  * nodes. It is deliberate that the new zone lock is not taken
 290                  * as memory compaction should not move pages between nodes.
 291                  */
 292                 page = pfn_to_page(low_pfn);
 293                 if (page_zone(page) != zone)
 294                         continue;
 295
 296                 /* Skip if free */
 297                 if (PageBuddy(page))
 298                         continue;
 299
 300                 /*
 301                  * For async migration, also only scan in MOVABLE blocks. Async
 302                  * migration is optimistic to see if the minimum amount of work
 303                  * satisfies the allocation
 304                  */
 305                 pageblock_nr = low_pfn >> pageblock_order;
 306                 if (!cc->sync && last_pageblock_nr != pageblock_nr &&
 307                     !migrate_async_suitable(get_pageblock_migratetype(page))) {
 308                         low_pfn += pageblock_nr_pages;
 309                         low_pfn = ALIGN(low_pfn, pageblock_nr_pages) - 1;
 310                         last_pageblock_nr = pageblock_nr;
 311                         continue;
 312                 }
 313
 314                 if (!PageLRU(page))
 315                         continue;
 316
 317                 /*
 318                  * PageLRU is set, and lru_lock excludes isolation,
 319                  * splitting and collapsing (collapsing has already
 320                  * happened if PageLRU is set).
 321                  */
 322                 if (PageTransHuge(page)) {
 323                         low_pfn += (1 << compound_order(page)) - 1;
 324                         continue;
 325                 }
 326
 327                 if (!cc->sync)
 328                         mode |= ISOLATE_ASYNC_MIGRATE;
 329
 330                 /* Try isolate the page */
 331                 if (__isolate_lru_page(page, mode, 0) != 0)
 332                         continue;
 333
 334                 VM_BUG_ON(PageTransCompound(page));
 335
 336                 /* Successfully isolated */
 337                 del_page_from_lru_list(zone, page, page_lru(page));
 338                 list_add(&page->lru, migratelist);
 339                 cc->nr_migratepages++;
 340                 nr_isolated++;
 341
 342                 /* Avoid isolating too much */
 343                 if (cc->nr_migratepages == COMPACT_CLUSTER_MAX) {
 344                         ++low_pfn;
 345                         break;
 346                 }
 347         }
 348
 349         acct_isolated(zone, cc);
 350
 351         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 352
 353         trace_mm_compaction_isolate_migratepages(nr_scanned, nr_isolated);
 354
 355         return low_pfn;
 356 }
 357
 358 #endif /* CONFIG_COMPACTION || CONFIG_CMA */
 359 #ifdef CONFIG_COMPACTION
 360
 361 /* Returns true if the page is within a block suitable for migration to */
 362 static bool suitable_migration_target(struct page *page)
 363 {
 364
 365         int migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
 366
 367         /* Don't interfere with memory hot-remove or the min_free_kbytes blocks */
 368         if (migratetype == MIGRATE_ISOLATE || migratetype == MIGRATE_RESERVE)
 369                 return false;
 370
 371         /* If the page is a large free page, then allow migration */
 372         if (PageBuddy(page) && page_order(page) >= pageblock_order)
 373                 return true;
 374
 375         /* If the block is MIGRATE_MOVABLE or MIGRATE_CMA, allow migration */
 376         if (migrate_async_suitable(migratetype))
 377                 return true;
 378
 379         /* Otherwise skip the block */
 380         return false;
 381 }
 382
 383 /*
 384  * Based on information in the current compact_control, find blocks
 385  * suitable for isolating free pages from and then isolate them.
 386  */
 387 static void isolate_freepages(struct zone *zone,
 388                                 struct compact_control *cc)
 389 {
 390         struct page *page;
 391         unsigned long high_pfn, low_pfn, pfn, zone_end_pfn, end_pfn;
 392         unsigned long flags;
 393         int nr_freepages = cc->nr_freepages;
 394         struct list_head *freelist = &cc->freepages;
 395
 396         /*
 397          * Initialise the free scanner. The starting point is where we last
 398          * scanned from (or the end of the zone if starting). The low point
 399          * is the end of the pageblock the migration scanner is using.
 400          */
 401         pfn = cc->free_pfn;
 402         low_pfn = cc->migrate_pfn + pageblock_nr_pages;
 403
 404         /*
 405          * Take care that if the migration scanner is at the end of the zone
 406          * that the free scanner does not accidentally move to the next zone
 407          * in the next isolation cycle.
 408          */
 409         high_pfn = min(low_pfn, pfn);
 410
 411         zone_end_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
 412
 413         /*
 414          * Isolate free pages until enough are available to migrate the
 415          * pages on cc->migratepages. We stop searching if the migrate
 416          * and free page scanners meet or enough free pages are isolated.
 417          */
 418         for (; pfn > low_pfn && cc->nr_migratepages > nr_freepages;
 419                                         pfn -= pageblock_nr_pages) {
 420                 unsigned long isolated;
 421
 422                 if (!pfn_valid(pfn))
 423                         continue;
 424
 425                 /*
 426                  * Check for overlapping nodes/zones. It's possible on some
 427                  * configurations to have a setup like
 428                  * node0 node1 node0
 429                  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of
 430                  * pages do not belong to a single zone.
 431                  */
 432                 page = pfn_to_page(pfn);
 433                 if (page_zone(page) != zone)
 434                         continue;
 435
 436                 /* Check the block is suitable for migration */
 437                 if (!suitable_migration_target(page))
 438                         continue;
 439
 440                 /*
 441                  * Found a block suitable for isolating free pages from. Now
 442                  * we disabled interrupts, double check things are ok and
 443                  * isolate the pages. This is to minimise the time IRQs
 444                  * are disabled
 445                  */
 446                 isolated = 0;
 447                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 448                 if (suitable_migration_target(page)) {
 449                         end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, zone_end_pfn);
 450                         isolated = isolate_freepages_block(pfn, end_pfn,
 451                                                            freelist, false);
 452                         nr_freepages += isolated;
 453                 }
 454                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 455
 456                 /*
 457                  * Record the highest PFN we isolated pages from. When next
 458                  * looking for free pages, the search will restart here as
 459                  * page migration may have returned some pages to the allocator
 460                  */
 461                 if (isolated)
 462                         high_pfn = max(high_pfn, pfn);
 463         }
 464
 465         /* split_free_page does not map the pages */
 466         map_pages(freelist);
 467
 468         cc->free_pfn = high_pfn;
 469         cc->nr_freepages = nr_freepages;
 470 }
 471
 472 /*
 473  * This is a migrate-callback that "allocates" freepages by taking pages
 474  * from the isolated freelists in the block we are migrating to.
 475  */
 476 static struct page *compaction_alloc(struct page *migratepage,
 477                                         unsigned long data,
 478                                         int **result)
 479 {
 480         struct compact_control *cc = (struct compact_control *)data;
 481         struct page *freepage;
 482
 483         /* Isolate free pages if necessary */
 484         if (list_empty(&cc->freepages)) {
 485                 isolate_freepages(cc->zone, cc);
 486
 487                 if (list_empty(&cc->freepages))
 488                         return NULL;
 489         }
 490
 491         freepage = list_entry(cc->freepages.next, struct page, lru);
 492         list_del(&freepage->lru);
 493         cc->nr_freepages--;
 494
 495         return freepage;
 496 }
 497
 498 /*
 499  * We cannot control nr_migratepages and nr_freepages fully when migration is
 500  * running as migrate_pages() has no knowledge of compact_control. When
 501  * migration is complete, we count the number of pages on the lists by hand.
 502  */
 503 static void update_nr_listpages(struct compact_control *cc)
 504 {
 505         int nr_migratepages = 0;
 506         int nr_freepages = 0;
 507         struct page *page;
 508
 509         list_for_each_entry(page, &cc->migratepages, lru)
 510                 nr_migratepages++;
 511         list_for_each_entry(page, &cc->freepages, lru)
 512                 nr_freepages++;
 513
 514         cc->nr_migratepages = nr_migratepages;
 515         cc->nr_freepages = nr_freepages;
 516 }
 517
 518 /* possible outcome of isolate_migratepages */
 519 typedef enum {
 520         ISOLATE_ABORT,          /* Abort compaction now */
 521         ISOLATE_NONE,           /* No pages isolated, continue scanning */
 522         ISOLATE_SUCCESS,        /* Pages isolated, migrate */
 523 } isolate_migrate_t;
 524
 525 /*
 526  * Isolate all pages that can be migrated from the block pointed to by
 527  * the migrate scanner within compact_control.
 528  */
 529 static isolate_migrate_t isolate_migratepages(struct zone *zone,
 530                                         struct compact_control *cc)
 531 {
 532         unsigned long low_pfn, end_pfn;
 533
 534         /* Do not scan outside zone boundaries */
 535         low_pfn = max(cc->migrate_pfn, zone->zone_start_pfn);
 536
 537         /* Only scan within a pageblock boundary */
 538         end_pfn = ALIGN(low_pfn + pageblock_nr_pages, pageblock_nr_pages);
 539
 540         /* Do not cross the free scanner or scan within a memory hole */
 541         if (end_pfn > cc->free_pfn || !pfn_valid(low_pfn)) {
 542                 cc->migrate_pfn = end_pfn;
 543                 return ISOLATE_NONE;
 544         }
 545
 546         /* Perform the isolation */
 547         low_pfn = isolate_migratepages_range(zone, cc, low_pfn, end_pfn);
 548         if (!low_pfn)
 549                 return ISOLATE_ABORT;
 550
 551         cc->migrate_pfn = low_pfn;
 552
 553         return ISOLATE_SUCCESS;
 554 }
 555
 556 static int compact_finished(struct zone *zone,
 557                             struct compact_control *cc)
 558 {
 559         unsigned int order;
 560         unsigned long watermark;
 561
 562         if (fatal_signal_pending(current))
 563                 return COMPACT_PARTIAL;
 564
 565         /* Compaction run completes if the migrate and free scanner meet */
 566         if (cc->free_pfn <= cc->migrate_pfn)
 567                 return COMPACT_COMPLETE;
 568
 569         /*
 570          * order == -1 is expected when compacting via
 571          * /proc/sys/vm/compact_memory
 572          */
 573         if (cc->order == -1)
 574                 return COMPACT_CONTINUE;
 575
 576         /* Compaction run is not finished if the watermark is not met */
 577         watermark = low_wmark_pages(zone);
 578         watermark += (1 << cc->order);
 579
 580         if (!zone_watermark_ok(zone, cc->order, watermark, 0, 0))
 581                 return COMPACT_CONTINUE;
 582
 583         /* Direct compactor: Is a suitable page free? */
 584         for (order = cc->order; order < MAX_ORDER; order++) {
 585                 /* Job done if page is free of the right migratetype */
 586                 if (!list_empty(&zone->free_area[order].free_list[cc->migratetype]))
 587                         return COMPACT_PARTIAL;
 588
 589                 /* Job done if allocation would set block type */
 590                 if (order >= pageblock_order && zone->free_area[order].nr_free)
 591                         return COMPACT_PARTIAL;
 592         }
 593
 594         return COMPACT_CONTINUE;
 595 }
 596
 597 /*
 598  * compaction_suitable: Is this suitable to run compaction on this zone now?
 599  * Returns
 600  *   COMPACT_SKIPPED  - If there are too few free pages for compaction
 601  *   COMPACT_PARTIAL  - If the allocation would succeed without compaction
 602  *   COMPACT_CONTINUE - If compaction should run now
 603  */
 604 unsigned long compaction_suitable(struct zone *zone, int order)
 605 {
 606         int fragindex;
 607         unsigned long watermark;
 608
 609         /*
 610          * order == -1 is expected when compacting via
 611          * /proc/sys/vm/compact_memory
 612          */
 613         if (order == -1)
 614                 return COMPACT_CONTINUE;
 615
 616         /*
 617          * Watermarks for order-0 must be met for compaction. Note the 2UL.
 618          * This is because during migration, copies of pages need to be
 619          * allocated and for a short time, the footprint is higher
 620          */
 621         watermark = low_wmark_pages(zone) + (2UL << order);
 622         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
 623                 return COMPACT_SKIPPED;
 624
 625         /*
 626          * fragmentation index determines if allocation failures are due to
 627          * low memory or external fragmentation
 628          *
 629          * index of -1000 implies allocations might succeed depending on
 630          * watermarks
 631          * index towards 0 implies failure is due to lack of memory
 632          * index towards 1000 implies failure is due to fragmentation
 633          *
 634          * Only compact if a failure would be due to fragmentation.
 635          */
 636         fragindex = fragmentation_index(zone, order);
 637         if (fragindex >= 0 && fragindex <= sysctl_extfrag_threshold)
 638                 return COMPACT_SKIPPED;
 639
 640         if (fragindex == -1000 && zone_watermark_ok(zone, order, watermark,
 641             0, 0))
 642                 return COMPACT_PARTIAL;
 643
 644         return COMPACT_CONTINUE;
 645 }
 646
 647 static int compact_zone(struct zone *zone, struct compact_control *cc)
 648 {
 649         int ret;
 650
 651         ret = compaction_suitable(zone, cc->order);
 652         switch (ret) {
 653         case COMPACT_PARTIAL:
 654         case COMPACT_SKIPPED:
 655                 /* Compaction is likely to fail */
 656                 return ret;
 657         case COMPACT_CONTINUE:
 658                 /* Fall through to compaction */
 659                 ;
 660         }
 661
 662         /* Setup to move all movable pages to the end of the zone */
 663         cc->migrate_pfn = zone->zone_start_pfn;
 664         cc->free_pfn = cc->migrate_pfn + zone->spanned_pages;
 665         cc->free_pfn &= ~(pageblock_nr_pages-1);
 666
 667         migrate_prep_local();
 668
 669         while ((ret = compact_finished(zone, cc)) == COMPACT_CONTINUE) {
 670                 unsigned long nr_migrate, nr_remaining;
 671                 int err;
 672
 673                 switch (isolate_migratepages(zone, cc)) {
 674                 case ISOLATE_ABORT:
 675                         ret = COMPACT_PARTIAL;
 676                         goto out;
 677                 case ISOLATE_NONE:
 678                         continue;
 679                 case ISOLATE_SUCCESS:
 680                         ;
 681                 }
 682
 683                 nr_migrate = cc->nr_migratepages;
 684                 err = migrate_pages(&cc->migratepages, compaction_alloc,
 685                                 (unsigned long)cc, false,
 686                                 cc->sync ? MIGRATE_SYNC_LIGHT : MIGRATE_ASYNC);
 687                 update_nr_listpages(cc);
 688                 nr_remaining = cc->nr_migratepages;
 689
 690                 count_vm_event(COMPACTBLOCKS);
 691                 count_vm_events(COMPACTPAGES, nr_migrate - nr_remaining);
 692                 if (nr_remaining)
 693                         count_vm_events(COMPACTPAGEFAILED, nr_remaining);
 694                 trace_mm_compaction_migratepages(nr_migrate - nr_remaining,
 695                                                 nr_remaining);
 696
 697                 /* Release LRU pages not migrated */
 698                 if (err) {
 699                         putback_lru_pages(&cc->migratepages);
 700                         cc->nr_migratepages = 0;
 701                         if (err == -ENOMEM) {
 702                                 ret = COMPACT_PARTIAL;
 703                                 goto out;
 704                         }
 705                 }
 706         }
 707
 708 out:
 709         /* Release free pages and check accounting */
 710         cc->nr_freepages -= release_freepages(&cc->freepages);
 711         VM_BUG_ON(cc->nr_freepages != 0);
 712
 713         return ret;
 714 }
 715
 716 static unsigned long compact_zone_order(struct zone *zone,
 717                                  int order, gfp_t gfp_mask,
 718                                  bool sync)
 719 {
 720         struct compact_control cc = {
 721                 .nr_freepages = 0,
 722                 .nr_migratepages = 0,
 723                 .order = order,
 724                 .migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask),
 725                 .zone = zone,
 726                 .sync = sync,
 727         };
 728         INIT_LIST_HEAD(&cc.freepages);
 729         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
 730
 731         return compact_zone(zone, &cc);
 732 }
 733
 734 int sysctl_extfrag_threshold = 500;
 735
 736 /**
 737  * try_to_compact_pages - Direct compact to satisfy a high-order allocation
 738  * @zonelist: The zonelist used for the current allocation
 739  * @order: The order of the current allocation
 740  * @gfp_mask: The GFP mask of the current allocation
 741  * @nodemask: The allowed nodes to allocate from
 742  * @sync: Whether migration is synchronous or not
 743  *
 744  * This is the main entry point for direct page compaction.
 745  */
 746 unsigned long try_to_compact_pages(struct zonelist *zonelist,
 747                         int order, gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask,
 748                         bool sync)
 749 {
 750         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
 751         int may_enter_fs = gfp_mask & __GFP_FS;
 752         int may_perform_io = gfp_mask & __GFP_IO;
 753         struct zoneref *z;
 754         struct zone *zone;
 755         int rc = COMPACT_SKIPPED;
 756
 757         /*
 758          * Check whether it is worth even starting compaction. The order check is
 759          * made because an assumption is made that the page allocator can satisfy
 760          * the "cheaper" orders without taking special steps
 761          */
 762         if (!order || !may_enter_fs || !may_perform_io)
 763                 return rc;
 764
 765         count_vm_event(COMPACTSTALL);
 766
 767         /* Compact each zone in the list */
 768         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, high_zoneidx,
 769                                                                 nodemask) {
 770                 int status;
 771
 772                 status = compact_zone_order(zone, order, gfp_mask, sync);
 773                 rc = max(status, rc);
 774
 775                 /* If a normal allocation would succeed, stop compacting */
 776                 if (zone_watermark_ok(zone, order, low_wmark_pages(zone), 0, 0))
 777                         break;
 778         }
 779
 780         return rc;
 781 }
 782
 783
 784 /* Compact all zones within a node */
 785 static int compact_node(int nid)
 786 {
 787         int zoneid;
 788         pg_data_t *pgdat;
 789         struct zone *zone;
 790
 791         if (nid < 0 || nid >= nr_node_ids || !node_online(nid))
 792                 return -EINVAL;
 793         pgdat = NODE_DATA(nid);
 794
 795         /* Flush pending updates to the LRU lists */
 796         lru_add_drain_all();
 797
 798         for (zoneid = 0; zoneid < MAX_NR_ZONES; zoneid++) {
 799                 struct compact_control cc = {
 800                         .nr_freepages = 0,
 801                         .nr_migratepages = 0,
 802                         .order = -1,
 803                 };
 804
 805                 zone = &pgdat->node_zones[zoneid];
 806                 if (!populated_zone(zone))
 807                         continue;
 808
 809                 cc.zone = zone;
 810                 INIT_LIST_HEAD(&cc.freepages);
 811                 INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
 812
 813                 compact_zone(zone, &cc);
 814
 815                 VM_BUG_ON(!list_empty(&cc.freepages));
 816                 VM_BUG_ON(!list_empty(&cc.migratepages));
 817         }
 818
 819         return 0;
 820 }
 821
 822 /* Compact all nodes in the system */
 823 static void compact_nodes(void)
 824 {
 825         int nid;
 826
 827         for_each_online_node(nid)
 828                 compact_node(nid);
 829 }
 830
 831 /* The written value is actually unused, all memory is compacted */
 832 int sysctl_compact_memory;
 833
 834 /* This is the entry point for compacting all nodes via /proc/sys/vm */
 835 int sysctl_compaction_handler(struct ctl_table *table, int write,
 836                         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
 837 {
 838         if (write)
 839                 compact_nodes();
 840
 841         return 0;
 842 }
 843
 844 int sysctl_extfrag_handler(struct ctl_table *table, int write,
 845                         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
 846 {
 847         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
 848
 849         return 0;
 850 }
 851
 852 #if defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_NUMA)
 853 ssize_t sysfs_compact_node(struct device *dev,
 854                         struct device_attribute *attr,
 855                         const char *buf, size_t count)
 856 {
 857         compact_node(dev->id);
 858
 859         return count;
 860 }
 861 static DEVICE_ATTR(compact, S_IWUSR, NULL, sysfs_compact_node);
 862
 863 int compaction_register_node(struct node *node)
 864 {
 865         return device_create_file(&node->dev, &dev_attr_compact);
 866 }
 867
 868 void compaction_unregister_node(struct node *node)
 869 {
 870         return device_remove_file(&node->dev, &dev_attr_compact);
 871 }
 872 #endif /* CONFIG_SYSFS && CONFIG_NUMA */
 873
 874 #endif /* CONFIG_COMPACTION */