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 #define CREATE_TRACE_POINTS
  20 #include <trace/events/compaction.h>
  21
  22 /*
  23  * compact_control is used to track pages being migrated and the free pages
  24  * they are being migrated to during memory compaction. The free_pfn starts
  25  * at the end of a zone and migrate_pfn begins at the start. Movable pages
  26  * are moved to the end of a zone during a compaction run and the run
  27  * completes when free_pfn <= migrate_pfn
  28  */
  29 struct compact_control {
  30         struct list_head freepages;     /* List of free pages to migrate to */
  31         struct list_head migratepages;  /* List of pages being migrated */
  32         unsigned long nr_freepages;     /* Number of isolated free pages */
  33         unsigned long nr_migratepages;  /* Number of pages to migrate */
  34         unsigned long free_pfn;         /* isolate_freepages search base */
  35         unsigned long migrate_pfn;      /* isolate_migratepages search base */
  36         bool sync;                      /* Synchronous migration */
  37
  38         unsigned int order;             /* order a direct compactor needs */
  39         int migratetype;                /* MOVABLE, RECLAIMABLE etc */
  40         struct zone *zone;
  41 };
  42
  43 static unsigned long release_freepages(struct list_head *freelist)
  44 {
  45         struct page *page, *next;
  46         unsigned long count = 0;
  47
  48         list_for_each_entry_safe(page, next, freelist, lru) {
  49                 list_del(&page->lru);
  50                 __free_page(page);
  51                 count++;
  52         }
  53
  54         return count;
  55 }
  56
  57 /*
  58  * Isolate free pages onto a private freelist. Caller must hold zone->lock.
  59  * If @strict is true, will abort returning 0 on any invalid PFNs or non-free
  60  * pages inside of the pageblock (even though it may still end up isolating
  61  * some pages).
  62  */
  63 static unsigned long isolate_freepages_block(unsigned long blockpfn,
  64                                 unsigned long end_pfn,
  65                                 struct list_head *freelist,
  66                                 bool strict)
  67 {
  68         int nr_scanned = 0, total_isolated = 0;
  69         struct page *cursor;
  70
  71         cursor = pfn_to_page(blockpfn);
  72
  73         /* Isolate free pages. This assumes the block is valid */
  74         for (; blockpfn < end_pfn; blockpfn++, cursor++) {
  75                 int isolated, i;
  76                 struct page *page = cursor;
  77
  78                 if (!pfn_valid_within(blockpfn)) {
  79                         if (strict)
  80                                 return 0;
  81                         continue;
  82                 }
  83                 nr_scanned++;
  84
  85                 if (!PageBuddy(page)) {
  86                         if (strict)
  87                                 return 0;
  88                         continue;
  89                 }
  90
  91                 /* Found a free page, break it into order-0 pages */
  92                 isolated = split_free_page(page);
  93                 if (!isolated && strict)
  94                         return 0;
  95                 total_isolated += isolated;
  96                 for (i = 0; i < isolated; i++) {
  97                         list_add(&page->lru, freelist);
  98                         page++;
  99                 }
 100
 101                 /* If a page was split, advance to the end of it */
 102                 if (isolated) {
 103                         blockpfn += isolated - 1;
 104                         cursor += isolated - 1;
 105                 }
 106         }
 107
 108         trace_mm_compaction_isolate_freepages(nr_scanned, total_isolated);
 109         return total_isolated;
 110 }
 111
 112 /**
 113  * isolate_freepages_range() - isolate free pages.
 114  * @start_pfn: The first PFN to start isolating.
 115  * @end_pfn:   The one-past-last PFN.
 116  *
 117  * Non-free pages, invalid PFNs, or zone boundaries within the
 118  * [start_pfn, end_pfn) range are considered errors, cause function to
 119  * undo its actions and return zero.
 120  *
 121  * Otherwise, function returns one-past-the-last PFN of isolated page
 122  * (which may be greater then end_pfn if end fell in a middle of
 123  * a free page).
 124  */
 125 static unsigned long
 126 isolate_freepages_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 127 {
 128         unsigned long isolated, pfn, block_end_pfn, flags;
 129         struct zone *zone = NULL;
 130         LIST_HEAD(freelist);
 131
 132         if (pfn_valid(start_pfn))
 133                 zone = page_zone(pfn_to_page(start_pfn));
 134
 135         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += isolated) {
 136                 if (!pfn_valid(pfn) || zone != page_zone(pfn_to_page(pfn)))
 137                         break;
 138
 139                 /*
 140                  * On subsequent iterations ALIGN() is actually not needed,
 141                  * but we keep it that we not to complicate the code.
 142                  */
 143                 block_end_pfn = ALIGN(pfn + 1, pageblock_nr_pages);
 144                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, end_pfn);
 145
 146                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 147                 isolated = isolate_freepages_block(pfn, block_end_pfn,
 148                                                    &freelist, true);
 149                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 150
 151                 /*
 152                  * In strict mode, isolate_freepages_block() returns 0 if
 153                  * there are any holes in the block (ie. invalid PFNs or
 154                  * non-free pages).
 155                  */
 156                 if (!isolated)
 157                         break;
 158
 159                 /*
 160                  * If we managed to isolate pages, it is always (1 << n) *
 161                  * pageblock_nr_pages for some non-negative n.  (Max order
 162                  * page may span two pageblocks).
 163                  */
 164         }
 165
 166         /* split_free_page does not map the pages */
 167         map_pages(&freelist);
 168
 169         if (pfn < end_pfn) {
 170                 /* Loop terminated early, cleanup. */
 171                 release_freepages(&freelist);
 172                 return 0;
 173         }
 174
 175         /* We don't use freelists for anything. */
 176         return pfn;
 177 }
 178
 179 /* Returns true if the page is within a block suitable for migration to */
 180 static bool suitable_migration_target(struct page *page)
 181 {
 182
 183         int migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
 184
 185         /* Don't interfere with memory hot-remove or the min_free_kbytes blocks */
 186         if (migratetype == MIGRATE_ISOLATE || migratetype == MIGRATE_RESERVE)
 187                 return false;
 188
 189         /* If the page is a large free page, then allow migration */
 190         if (PageBuddy(page) && page_order(page) >= pageblock_order)
 191                 return true;
 192
 193         /* If the block is MIGRATE_MOVABLE, allow migration */
 194         if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
 195                 return true;
 196
 197         /* Otherwise skip the block */
 198         return false;
 199 }
 200
 201 static void map_pages(struct list_head *list)
 202 {
 203         struct page *page;
 204
 205         list_for_each_entry(page, list, lru) {
 206                 arch_alloc_page(page, 0);
 207                 kernel_map_pages(page, 1, 1);
 208         }
 209 }
 210
 211 /*
 212  * Based on information in the current compact_control, find blocks
 213  * suitable for isolating free pages from and then isolate them.
 214  */
 215 static void isolate_freepages(struct zone *zone,
 216                                 struct compact_control *cc)
 217 {
 218         struct page *page;
 219         unsigned long high_pfn, low_pfn, pfn, zone_end_pfn, end_pfn;
 220         unsigned long flags;
 221         int nr_freepages = cc->nr_freepages;
 222         struct list_head *freelist = &cc->freepages;
 223
 224         /*
 225          * Initialise the free scanner. The starting point is where we last
 226          * scanned from (or the end of the zone if starting). The low point
 227          * is the end of the pageblock the migration scanner is using.
 228          */
 229         pfn = cc->free_pfn;
 230         low_pfn = cc->migrate_pfn + pageblock_nr_pages;
 231
 232         /*
 233          * Take care that if the migration scanner is at the end of the zone
 234          * that the free scanner does not accidentally move to the next zone
 235          * in the next isolation cycle.
 236          */
 237         high_pfn = min(low_pfn, pfn);
 238
 239         zone_end_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
 240
 241         /*
 242          * Isolate free pages until enough are available to migrate the
 243          * pages on cc->migratepages. We stop searching if the migrate
 244          * and free page scanners meet or enough free pages are isolated.
 245          */
 246         for (; pfn > low_pfn && cc->nr_migratepages > nr_freepages;
 247                                         pfn -= pageblock_nr_pages) {
 248                 unsigned long isolated;
 249
 250                 if (!pfn_valid(pfn))
 251                         continue;
 252
 253                 /*
 254                  * Check for overlapping nodes/zones. It's possible on some
 255                  * configurations to have a setup like
 256                  * node0 node1 node0
 257                  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of
 258                  * pages do not belong to a single zone.
 259                  */
 260                 page = pfn_to_page(pfn);
 261                 if (page_zone(page) != zone)
 262                         continue;
 263
 264                 /* Check the block is suitable for migration */
 265                 if (!suitable_migration_target(page))
 266                         continue;
 267
 268                 /*
 269                  * Found a block suitable for isolating free pages from. Now
 270                  * we disabled interrupts, double check things are ok and
 271                  * isolate the pages. This is to minimise the time IRQs
 272                  * are disabled
 273                  */
 274                 isolated = 0;
 275                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 276                 if (suitable_migration_target(page)) {
 277                         end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, zone_end_pfn);
 278                         isolated = isolate_freepages_block(pfn, end_pfn,
 279                                                            freelist, false);
 280                         nr_freepages += isolated;
 281                 }
 282                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 283
 284                 /*
 285                  * Record the highest PFN we isolated pages from. When next
 286                  * looking for free pages, the search will restart here as
 287                  * page migration may have returned some pages to the allocator
 288                  */
 289                 if (isolated)
 290                         high_pfn = max(high_pfn, pfn);
 291         }
 292
 293         /* split_free_page does not map the pages */
 294         map_pages(freelist);
 295
 296         cc->free_pfn = high_pfn;
 297         cc->nr_freepages = nr_freepages;
 298 }
 299
 300 /* Update the number of anon and file isolated pages in the zone */
 301 static void acct_isolated(struct zone *zone, struct compact_control *cc)
 302 {
 303         struct page *page;
 304         unsigned int count[2] = { 0, };
 305
 306         list_for_each_entry(page, &cc->migratepages, lru)
 307                 count[!!page_is_file_cache(page)]++;
 308
 309         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON, count[0]);
 310         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, count[1]);
 311 }
 312
 313 /* Similar to reclaim, but different enough that they don't share logic */
 314 static bool too_many_isolated(struct zone *zone)
 315 {
 316         unsigned long active, inactive, isolated;
 317
 318         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
 319                                         zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
 320         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
 321                                         zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
 322         isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE) +
 323                                         zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
 324
 325         return isolated > (inactive + active) / 2;
 326 }
 327
 328 /* possible outcome of isolate_migratepages */
 329 typedef enum {
 330         ISOLATE_ABORT,          /* Abort compaction now */
 331         ISOLATE_NONE,           /* No pages isolated, continue scanning */
 332         ISOLATE_SUCCESS,        /* Pages isolated, migrate */
 333 } isolate_migrate_t;
 334
 335 /**
 336  * isolate_migratepages_range() - isolate all migrate-able pages in range.
 337  * @zone:       Zone pages are in.
 338  * @cc:         Compaction control structure.
 339  * @low_pfn:    The first PFN of the range.
 340  * @end_pfn:    The one-past-the-last PFN of the range.
 341  *
 342  * Isolate all pages that can be migrated from the range specified by
 343  * [low_pfn, end_pfn).  Returns zero if there is a fatal signal
 344  * pending), otherwise PFN of the first page that was not scanned
 345  * (which may be both less, equal to or more then end_pfn).
 346  *
 347  * Assumes that cc->migratepages is empty and cc->nr_migratepages is
 348  * zero.
 349  *
 350  * Apart from cc->migratepages and cc->nr_migratetypes this function
 351  * does not modify any cc's fields, in particular it does not modify
 352  * (or read for that matter) cc->migrate_pfn.
 353  */
 354 static unsigned long
 355 isolate_migratepages_range(struct zone *zone, struct compact_control *cc,
 356                            unsigned long low_pfn, unsigned long end_pfn)
 357 {
 358         unsigned long last_pageblock_nr = 0, pageblock_nr;
 359         unsigned long nr_scanned = 0, nr_isolated = 0;
 360         struct list_head *migratelist = &cc->migratepages;
 361         isolate_mode_t mode = ISOLATE_ACTIVE|ISOLATE_INACTIVE;
 362
 363         /*
 364          * Ensure that there are not too many pages isolated from the LRU
 365          * list by either parallel reclaimers or compaction. If there are,
 366          * delay for some time until fewer pages are isolated
 367          */
 368         while (unlikely(too_many_isolated(zone))) {
 369                 /* async migration should just abort */
 370                 if (!cc->sync)
 371                         return 0;
 372
 373                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
 374
 375                 if (fatal_signal_pending(current))
 376                         return 0;
 377         }
 378
 379         /* Time to isolate some pages for migration */
 380         cond_resched();
 381         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 382         for (; low_pfn < end_pfn; low_pfn++) {
 383                 struct page *page;
 384                 bool locked = true;
 385
 386                 /* give a chance to irqs before checking need_resched() */
 387                 if (!((low_pfn+1) % SWAP_CLUSTER_MAX)) {
 388                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 389                         locked = false;
 390                 }
 391                 if (need_resched() || spin_is_contended(&zone->lru_lock)) {
 392                         if (locked)
 393                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 394                         cond_resched();
 395                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 396                         if (fatal_signal_pending(current))
 397                                 break;
 398                 } else if (!locked)
 399                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 400
 401                 /*
 402                  * migrate_pfn does not necessarily start aligned to a
 403                  * pageblock. Ensure that pfn_valid is called when moving
 404                  * into a new MAX_ORDER_NR_PAGES range in case of large
 405                  * memory holes within the zone
 406                  */
 407                 if ((low_pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
 408                         if (!pfn_valid(low_pfn)) {
 409                                 low_pfn += MAX_ORDER_NR_PAGES - 1;
 410                                 continue;
 411                         }
 412                 }
 413
 414                 if (!pfn_valid_within(low_pfn))
 415                         continue;
 416                 nr_scanned++;
 417
 418                 /*
 419                  * Get the page and ensure the page is within the same zone.
 420                  * See the comment in isolate_freepages about overlapping
 421                  * nodes. It is deliberate that the new zone lock is not taken
 422                  * as memory compaction should not move pages between nodes.
 423                  */
 424                 page = pfn_to_page(low_pfn);
 425                 if (page_zone(page) != zone)
 426                         continue;
 427
 428                 /* Skip if free */
 429                 if (PageBuddy(page))
 430                         continue;
 431
 432                 /*
 433                  * For async migration, also only scan in MOVABLE blocks. Async
 434                  * migration is optimistic to see if the minimum amount of work
 435                  * satisfies the allocation
 436                  */
 437                 pageblock_nr = low_pfn >> pageblock_order;
 438                 if (!cc->sync && last_pageblock_nr != pageblock_nr &&
 439                                 get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE) {
 440                         low_pfn += pageblock_nr_pages;
 441                         low_pfn = ALIGN(low_pfn, pageblock_nr_pages) - 1;
 442                         last_pageblock_nr = pageblock_nr;
 443                         continue;
 444                 }
 445
 446                 if (!PageLRU(page))
 447                         continue;
 448
 449                 /*
 450                  * PageLRU is set, and lru_lock excludes isolation,
 451                  * splitting and collapsing (collapsing has already
 452                  * happened if PageLRU is set).
 453                  */
 454                 if (PageTransHuge(page)) {
 455                         low_pfn += (1 << compound_order(page)) - 1;
 456                         continue;
 457                 }
 458
 459                 if (!cc->sync)
 460                         mode |= ISOLATE_ASYNC_MIGRATE;
 461
 462                 /* Try isolate the page */
 463                 if (__isolate_lru_page(page, mode, 0) != 0)
 464                         continue;
 465
 466                 VM_BUG_ON(PageTransCompound(page));
 467
 468                 /* Successfully isolated */
 469                 del_page_from_lru_list(zone, page, page_lru(page));
 470                 list_add(&page->lru, migratelist);
 471                 cc->nr_migratepages++;
 472                 nr_isolated++;
 473
 474                 /* Avoid isolating too much */
 475                 if (cc->nr_migratepages == COMPACT_CLUSTER_MAX) {
 476                         ++low_pfn;
 477                         break;
 478                 }
 479         }
 480
 481         acct_isolated(zone, cc);
 482
 483         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 484
 485         trace_mm_compaction_isolate_migratepages(nr_scanned, nr_isolated);
 486
 487         return low_pfn;
 488 }
 489
 490 /*
 491  * Isolate all pages that can be migrated from the block pointed to by
 492  * the migrate scanner within compact_control.
 493  */
 494 static isolate_migrate_t isolate_migratepages(struct zone *zone,
 495                                         struct compact_control *cc)
 496 {
 497         unsigned long low_pfn, end_pfn;
 498
 499         /* Do not scan outside zone boundaries */
 500         low_pfn = max(cc->migrate_pfn, zone->zone_start_pfn);
 501
 502         /* Only scan within a pageblock boundary */
 503         end_pfn = ALIGN(low_pfn + pageblock_nr_pages, pageblock_nr_pages);
 504
 505         /* Do not cross the free scanner or scan within a memory hole */
 506         if (end_pfn > cc->free_pfn || !pfn_valid(low_pfn)) {
 507                 cc->migrate_pfn = end_pfn;
 508                 return ISOLATE_NONE;
 509         }
 510
 511         /* Perform the isolation */
 512         low_pfn = isolate_migratepages_range(zone, cc, low_pfn, end_pfn);
 513         if (!low_pfn)
 514                 return ISOLATE_ABORT;
 515
 516         cc->migrate_pfn = low_pfn;
 517
 518         return ISOLATE_SUCCESS;
 519 }
 520
 521 /*
 522  * This is a migrate-callback that "allocates" freepages by taking pages
 523  * from the isolated freelists in the block we are migrating to.
 524  */
 525 static struct page *compaction_alloc(struct page *migratepage,
 526                                         unsigned long data,
 527                                         int **result)
 528 {
 529         struct compact_control *cc = (struct compact_control *)data;
 530         struct page *freepage;
 531
 532         /* Isolate free pages if necessary */
 533         if (list_empty(&cc->freepages)) {
 534                 isolate_freepages(cc->zone, cc);
 535
 536                 if (list_empty(&cc->freepages))
 537                         return NULL;
 538         }
 539
 540         freepage = list_entry(cc->freepages.next, struct page, lru);
 541         list_del(&freepage->lru);
 542         cc->nr_freepages--;
 543
 544         return freepage;
 545 }
 546
 547 /*
 548  * We cannot control nr_migratepages and nr_freepages fully when migration is
 549  * running as migrate_pages() has no knowledge of compact_control. When
 550  * migration is complete, we count the number of pages on the lists by hand.
 551  */
 552 static void update_nr_listpages(struct compact_control *cc)
 553 {
 554         int nr_migratepages = 0;
 555         int nr_freepages = 0;
 556         struct page *page;
 557
 558         list_for_each_entry(page, &cc->migratepages, lru)
 559                 nr_migratepages++;
 560         list_for_each_entry(page, &cc->freepages, lru)
 561                 nr_freepages++;
 562
 563         cc->nr_migratepages = nr_migratepages;
 564         cc->nr_freepages = nr_freepages;
 565 }
 566
 567 static int compact_finished(struct zone *zone,
 568                             struct compact_control *cc)
 569 {
 570         unsigned int order;
 571         unsigned long watermark;
 572
 573         if (fatal_signal_pending(current))
 574                 return COMPACT_PARTIAL;
 575
 576         /* Compaction run completes if the migrate and free scanner meet */
 577         if (cc->free_pfn <= cc->migrate_pfn)
 578                 return COMPACT_COMPLETE;
 579
 580         /*
 581          * order == -1 is expected when compacting via
 582          * /proc/sys/vm/compact_memory
 583          */
 584         if (cc->order == -1)
 585                 return COMPACT_CONTINUE;
 586
 587         /* Compaction run is not finished if the watermark is not met */
 588         watermark = low_wmark_pages(zone);
 589         watermark += (1 << cc->order);
 590
 591         if (!zone_watermark_ok(zone, cc->order, watermark, 0, 0))
 592                 return COMPACT_CONTINUE;
 593
 594         /* Direct compactor: Is a suitable page free? */
 595         for (order = cc->order; order < MAX_ORDER; order++) {
 596                 /* Job done if page is free of the right migratetype */
 597                 if (!list_empty(&zone->free_area[order].free_list[cc->migratetype]))
 598                         return COMPACT_PARTIAL;
 599
 600                 /* Job done if allocation would set block type */
 601                 if (order >= pageblock_order && zone->free_area[order].nr_free)
 602                         return COMPACT_PARTIAL;
 603         }
 604
 605         return COMPACT_CONTINUE;
 606 }
 607
 608 /*
 609  * compaction_suitable: Is this suitable to run compaction on this zone now?
 610  * Returns
 611  *   COMPACT_SKIPPED  - If there are too few free pages for compaction
 612  *   COMPACT_PARTIAL  - If the allocation would succeed without compaction
 613  *   COMPACT_CONTINUE - If compaction should run now
 614  */
 615 unsigned long compaction_suitable(struct zone *zone, int order)
 616 {
 617         int fragindex;
 618         unsigned long watermark;
 619
 620         /*
 621          * order == -1 is expected when compacting via
 622          * /proc/sys/vm/compact_memory
 623          */
 624         if (order == -1)
 625                 return COMPACT_CONTINUE;
 626
 627         /*
 628          * Watermarks for order-0 must be met for compaction. Note the 2UL.
 629          * This is because during migration, copies of pages need to be
 630          * allocated and for a short time, the footprint is higher
 631          */
 632         watermark = low_wmark_pages(zone) + (2UL << order);
 633         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
 634                 return COMPACT_SKIPPED;
 635
 636         /*
 637          * fragmentation index determines if allocation failures are due to
 638          * low memory or external fragmentation
 639          *
 640          * index of -1000 implies allocations might succeed depending on
 641          * watermarks
 642          * index towards 0 implies failure is due to lack of memory
 643          * index towards 1000 implies failure is due to fragmentation
 644          *
 645          * Only compact if a failure would be due to fragmentation.
 646          */
 647         fragindex = fragmentation_index(zone, order);
 648         if (fragindex >= 0 && fragindex <= sysctl_extfrag_threshold)
 649                 return COMPACT_SKIPPED;
 650
 651         if (fragindex == -1000 && zone_watermark_ok(zone, order, watermark,
 652             0, 0))
 653                 return COMPACT_PARTIAL;
 654
 655         return COMPACT_CONTINUE;
 656 }
 657
 658 static int compact_zone(struct zone *zone, struct compact_control *cc)
 659 {
 660         int ret;
 661
 662         ret = compaction_suitable(zone, cc->order);
 663         switch (ret) {
 664         case COMPACT_PARTIAL:
 665         case COMPACT_SKIPPED:
 666                 /* Compaction is likely to fail */
 667                 return ret;
 668         case COMPACT_CONTINUE:
 669                 /* Fall through to compaction */
 670                 ;
 671         }
 672
 673         /* Setup to move all movable pages to the end of the zone */
 674         cc->migrate_pfn = zone->zone_start_pfn;
 675         cc->free_pfn = cc->migrate_pfn + zone->spanned_pages;
 676         cc->free_pfn &= ~(pageblock_nr_pages-1);
 677
 678         migrate_prep_local();
 679
 680         while ((ret = compact_finished(zone, cc)) == COMPACT_CONTINUE) {
 681                 unsigned long nr_migrate, nr_remaining;
 682                 int err;
 683
 684                 switch (isolate_migratepages(zone, cc)) {
 685                 case ISOLATE_ABORT:
 686                         ret = COMPACT_PARTIAL;
 687                         goto out;
 688                 case ISOLATE_NONE:
 689                         continue;
 690                 case ISOLATE_SUCCESS:
 691                         ;
 692                 }
 693
 694                 nr_migrate = cc->nr_migratepages;
 695                 err = migrate_pages(&cc->migratepages, compaction_alloc,
 696                                 (unsigned long)cc, false,
 697                                 cc->sync ? MIGRATE_SYNC_LIGHT : MIGRATE_ASYNC);
 698                 update_nr_listpages(cc);
 699                 nr_remaining = cc->nr_migratepages;
 700
 701                 count_vm_event(COMPACTBLOCKS);
 702                 count_vm_events(COMPACTPAGES, nr_migrate - nr_remaining);
 703                 if (nr_remaining)
 704                         count_vm_events(COMPACTPAGEFAILED, nr_remaining);
 705                 trace_mm_compaction_migratepages(nr_migrate - nr_remaining,
 706                                                 nr_remaining);
 707
 708                 /* Release LRU pages not migrated */
 709                 if (err) {
 710                         putback_lru_pages(&cc->migratepages);
 711                         cc->nr_migratepages = 0;
 712                         if (err == -ENOMEM) {
 713                                 ret = COMPACT_PARTIAL;
 714                                 goto out;
 715                         }
 716                 }
 717         }
 718
 719 out:
 720         /* Release free pages and check accounting */
 721         cc->nr_freepages -= release_freepages(&cc->freepages);
 722         VM_BUG_ON(cc->nr_freepages != 0);
 723
 724         return ret;
 725 }
 726
 727 static unsigned long compact_zone_order(struct zone *zone,
 728                                  int order, gfp_t gfp_mask,
 729                                  bool sync)
 730 {
 731         struct compact_control cc = {
 732                 .nr_freepages = 0,
 733                 .nr_migratepages = 0,
 734                 .order = order,
 735                 .migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask),
 736                 .zone = zone,
 737                 .sync = sync,
 738         };
 739         INIT_LIST_HEAD(&cc.freepages);
 740         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
 741
 742         return compact_zone(zone, &cc);
 743 }
 744
 745 int sysctl_extfrag_threshold = 500;
 746
 747 /**
 748  * try_to_compact_pages - Direct compact to satisfy a high-order allocation
 749  * @zonelist: The zonelist used for the current allocation
 750  * @order: The order of the current allocation
 751  * @gfp_mask: The GFP mask of the current allocation
 752  * @nodemask: The allowed nodes to allocate from
 753  * @sync: Whether migration is synchronous or not
 754  *
 755  * This is the main entry point for direct page compaction.
 756  */
 757 unsigned long try_to_compact_pages(struct zonelist *zonelist,
 758                         int order, gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask,
 759                         bool sync)
 760 {
 761         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
 762         int may_enter_fs = gfp_mask & __GFP_FS;
 763         int may_perform_io = gfp_mask & __GFP_IO;
 764         struct zoneref *z;
 765         struct zone *zone;
 766         int rc = COMPACT_SKIPPED;
 767
 768         /*
 769          * Check whether it is worth even starting compaction. The order check is
 770          * made because an assumption is made that the page allocator can satisfy
 771          * the "cheaper" orders without taking special steps
 772          */
 773         if (!order || !may_enter_fs || !may_perform_io)
 774                 return rc;
 775
 776         count_vm_event(COMPACTSTALL);
 777
 778         /* Compact each zone in the list */
 779         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, high_zoneidx,
 780                                                                 nodemask) {
 781                 int status;
 782
 783                 status = compact_zone_order(zone, order, gfp_mask, sync);
 784                 rc = max(status, rc);
 785
 786                 /* If a normal allocation would succeed, stop compacting */
 787                 if (zone_watermark_ok(zone, order, low_wmark_pages(zone), 0, 0))
 788                         break;
 789         }
 790
 791         return rc;
 792 }
 793
 794
 795 /* Compact all zones within a node */
 796 static int compact_node(int nid)
 797 {
 798         int zoneid;
 799         pg_data_t *pgdat;
 800         struct zone *zone;
 801
 802         if (nid < 0 || nid >= nr_node_ids || !node_online(nid))
 803                 return -EINVAL;
 804         pgdat = NODE_DATA(nid);
 805
 806         /* Flush pending updates to the LRU lists */
 807         lru_add_drain_all();
 808
 809         for (zoneid = 0; zoneid < MAX_NR_ZONES; zoneid++) {
 810                 struct compact_control cc = {
 811                         .nr_freepages = 0,
 812                         .nr_migratepages = 0,
 813                         .order = -1,
 814                 };
 815
 816                 zone = &pgdat->node_zones[zoneid];
 817                 if (!populated_zone(zone))
 818                         continue;
 819
 820                 cc.zone = zone;
 821                 INIT_LIST_HEAD(&cc.freepages);
 822                 INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
 823
 824                 compact_zone(zone, &cc);
 825
 826                 VM_BUG_ON(!list_empty(&cc.freepages));
 827                 VM_BUG_ON(!list_empty(&cc.migratepages));
 828         }
 829
 830         return 0;
 831 }
 832
 833 /* Compact all nodes in the system */
 834 static void compact_nodes(void)
 835 {
 836         int nid;
 837
 838         for_each_online_node(nid)
 839                 compact_node(nid);
 840 }
 841
 842 /* The written value is actually unused, all memory is compacted */
 843 int sysctl_compact_memory;
 844
 845 /* This is the entry point for compacting all nodes via /proc/sys/vm */
 846 int sysctl_compaction_handler(struct ctl_table *table, int write,
 847                         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
 848 {
 849         if (write)
 850                 compact_nodes();
 851
 852         return 0;
 853 }
 854
 855 int sysctl_extfrag_handler(struct ctl_table *table, int write,
 856                         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
 857 {
 858         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
 859
 860         return 0;
 861 }
 862
 863 #if defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_NUMA)
 864 ssize_t sysfs_compact_node(struct device *dev,
 865                         struct device_attribute *attr,
 866                         const char *buf, size_t count)
 867 {
 868         compact_node(dev->id);
 869
 870         return count;
 871 }
 872 static DEVICE_ATTR(compact, S_IWUSR, NULL, sysfs_compact_node);
 873
 874 int compaction_register_node(struct node *node)
 875 {
 876         return device_create_file(&node->dev, &dev_attr_compact);
 877 }
 878
 879 void compaction_unregister_node(struct node *node)
 880 {
 881         return device_remove_file(&node->dev, &dev_attr_compact);
 882 }
 883 #endif /* CONFIG_SYSFS && CONFIG_NUMA */