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 /*
  49  * Isolate free pages onto a private freelist. Caller must hold zone->lock.
  50  * If @strict is true, will abort returning 0 on any invalid PFNs or non-free
  51  * pages inside of the pageblock (even though it may still end up isolating
  52  * some pages).
  53  */
  54 static unsigned long isolate_freepages_block(unsigned long blockpfn,
  55                                 unsigned long end_pfn,
  56                                 struct list_head *freelist,
  57                                 bool strict)
  58 {
  59         int nr_scanned = 0, total_isolated = 0;
  60         struct page *cursor;
  61
  62         cursor = pfn_to_page(blockpfn);
  63
  64         /* Isolate free pages. This assumes the block is valid */
  65         for (; blockpfn < end_pfn; blockpfn++, cursor++) {
  66                 int isolated, i;
  67                 struct page *page = cursor;
  68
  69                 if (!pfn_valid_within(blockpfn)) {
  70                         if (strict)
  71                                 return 0;
  72                         continue;
  73                 }
  74                 nr_scanned++;
  75
  76                 if (!PageBuddy(page)) {
  77                         if (strict)
  78                                 return 0;
  79                         continue;
  80                 }
  81
  82                 /* Found a free page, break it into order-0 pages */
  83                 isolated = split_free_page(page);
  84                 if (!isolated && strict)
  85                         return 0;
  86                 total_isolated += isolated;
  87                 for (i = 0; i < isolated; i++) {
  88                         list_add(&page->lru, freelist);
  89                         page++;
  90                 }
  91
  92                 /* If a page was split, advance to the end of it */
  93                 if (isolated) {
  94                         blockpfn += isolated - 1;
  95                         cursor += isolated - 1;
  96                 }
  97         }
  98
  99         trace_mm_compaction_isolate_freepages(nr_scanned, total_isolated);
 100         return total_isolated;
 101 }
 102
 103 /**
 104  * isolate_freepages_range() - isolate free pages.
 105  * @start_pfn: The first PFN to start isolating.
 106  * @end_pfn:   The one-past-last PFN.
 107  *
 108  * Non-free pages, invalid PFNs, or zone boundaries within the
 109  * [start_pfn, end_pfn) range are considered errors, cause function to
 110  * undo its actions and return zero.
 111  *
 112  * Otherwise, function returns one-past-the-last PFN of isolated page
 113  * (which may be greater then end_pfn if end fell in a middle of
 114  * a free page).
 115  */
 116 unsigned long
 117 isolate_freepages_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 118 {
 119         unsigned long isolated, pfn, block_end_pfn, flags;
 120         struct zone *zone = NULL;
 121         LIST_HEAD(freelist);
 122
 123         if (pfn_valid(start_pfn))
 124                 zone = page_zone(pfn_to_page(start_pfn));
 125
 126         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += isolated) {
 127                 if (!pfn_valid(pfn) || zone != page_zone(pfn_to_page(pfn)))
 128                         break;
 129
 130                 /*
 131                  * On subsequent iterations ALIGN() is actually not needed,
 132                  * but we keep it that we not to complicate the code.
 133                  */
 134                 block_end_pfn = ALIGN(pfn + 1, pageblock_nr_pages);
 135                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, end_pfn);
 136
 137                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 138                 isolated = isolate_freepages_block(pfn, block_end_pfn,
 139                                                    &freelist, true);
 140                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 141
 142                 /*
 143                  * In strict mode, isolate_freepages_block() returns 0 if
 144                  * there are any holes in the block (ie. invalid PFNs or
 145                  * non-free pages).
 146                  */
 147                 if (!isolated)
 148                         break;
 149
 150                 /*
 151                  * If we managed to isolate pages, it is always (1 << n) *
 152                  * pageblock_nr_pages for some non-negative n.  (Max order
 153                  * page may span two pageblocks).
 154                  */
 155         }
 156
 157         /* split_free_page does not map the pages */
 158         map_pages(&freelist);
 159
 160         if (pfn < end_pfn) {
 161                 /* Loop terminated early, cleanup. */
 162                 release_freepages(&freelist);
 163                 return 0;
 164         }
 165
 166         /* We don't use freelists for anything. */
 167         return pfn;
 168 }
 169
 170 /* Update the number of anon and file isolated pages in the zone */
 171 static void acct_isolated(struct zone *zone, struct compact_control *cc)
 172 {
 173         struct page *page;
 174         unsigned int count[2] = { 0, };
 175
 176         list_for_each_entry(page, &cc->migratepages, lru)
 177                 count[!!page_is_file_cache(page)]++;
 178
 179         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON, count[0]);
 180         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, count[1]);
 181 }
 182
 183 /* Similar to reclaim, but different enough that they don't share logic */
 184 static bool too_many_isolated(struct zone *zone)
 185 {
 186         unsigned long active, inactive, isolated;
 187
 188         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
 189                                         zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
 190         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
 191                                         zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
 192         isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE) +
 193                                         zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
 194
 195         return isolated > (inactive + active) / 2;
 196 }
 197
 198 /**
 199  * isolate_migratepages_range() - isolate all migrate-able pages in range.
 200  * @zone:       Zone pages are in.
 201  * @cc:         Compaction control structure.
 202  * @low_pfn:    The first PFN of the range.
 203  * @end_pfn:    The one-past-the-last PFN of the range.
 204  *
 205  * Isolate all pages that can be migrated from the range specified by
 206  * [low_pfn, end_pfn).  Returns zero if there is a fatal signal
 207  * pending), otherwise PFN of the first page that was not scanned
 208  * (which may be both less, equal to or more then end_pfn).
 209  *
 210  * Assumes that cc->migratepages is empty and cc->nr_migratepages is
 211  * zero.
 212  *
 213  * Apart from cc->migratepages and cc->nr_migratetypes this function
 214  * does not modify any cc's fields, in particular it does not modify
 215  * (or read for that matter) cc->migrate_pfn.
 216  */
 217 unsigned long
 218 isolate_migratepages_range(struct zone *zone, struct compact_control *cc,
 219                            unsigned long low_pfn, unsigned long end_pfn)
 220 {
 221         unsigned long last_pageblock_nr = 0, pageblock_nr;
 222         unsigned long nr_scanned = 0, nr_isolated = 0;
 223         struct list_head *migratelist = &cc->migratepages;
 224         isolate_mode_t mode = ISOLATE_ACTIVE|ISOLATE_INACTIVE;
 225
 226         /*
 227          * Ensure that there are not too many pages isolated from the LRU
 228          * list by either parallel reclaimers or compaction. If there are,
 229          * delay for some time until fewer pages are isolated
 230          */
 231         while (unlikely(too_many_isolated(zone))) {
 232                 /* async migration should just abort */
 233                 if (!cc->sync)
 234                         return 0;
 235
 236                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
 237
 238                 if (fatal_signal_pending(current))
 239                         return 0;
 240         }
 241
 242         /* Time to isolate some pages for migration */
 243         cond_resched();
 244         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 245         for (; low_pfn < end_pfn; low_pfn++) {
 246                 struct page *page;
 247                 bool locked = true;
 248
 249                 /* give a chance to irqs before checking need_resched() */
 250                 if (!((low_pfn+1) % SWAP_CLUSTER_MAX)) {
 251                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 252                         locked = false;
 253                 }
 254                 if (need_resched() || spin_is_contended(&zone->lru_lock)) {
 255                         if (locked)
 256                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 257                         cond_resched();
 258                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 259                         if (fatal_signal_pending(current))
 260                                 break;
 261                 } else if (!locked)
 262                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 263
 264                 /*
 265                  * migrate_pfn does not necessarily start aligned to a
 266                  * pageblock. Ensure that pfn_valid is called when moving
 267                  * into a new MAX_ORDER_NR_PAGES range in case of large
 268                  * memory holes within the zone
 269                  */
 270                 if ((low_pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
 271                         if (!pfn_valid(low_pfn)) {
 272                                 low_pfn += MAX_ORDER_NR_PAGES - 1;
 273                                 continue;
 274                         }
 275                 }
 276
 277                 if (!pfn_valid_within(low_pfn))
 278                         continue;
 279                 nr_scanned++;
 280
 281                 /*
 282                  * Get the page and ensure the page is within the same zone.
 283                  * See the comment in isolate_freepages about overlapping
 284                  * nodes. It is deliberate that the new zone lock is not taken
 285                  * as memory compaction should not move pages between nodes.
 286                  */
 287                 page = pfn_to_page(low_pfn);
 288                 if (page_zone(page) != zone)
 289                         continue;
 290
 291                 /* Skip if free */
 292                 if (PageBuddy(page))
 293                         continue;
 294
 295                 /*
 296                  * For async migration, also only scan in MOVABLE blocks. Async
 297                  * migration is optimistic to see if the minimum amount of work
 298                  * satisfies the allocation
 299                  */
 300                 pageblock_nr = low_pfn >> pageblock_order;
 301                 if (!cc->sync && last_pageblock_nr != pageblock_nr &&
 302                                 get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE) {
 303                         low_pfn += pageblock_nr_pages;
 304                         low_pfn = ALIGN(low_pfn, pageblock_nr_pages) - 1;
 305                         last_pageblock_nr = pageblock_nr;
 306                         continue;
 307                 }
 308
 309                 if (!PageLRU(page))
 310                         continue;
 311
 312                 /*
 313                  * PageLRU is set, and lru_lock excludes isolation,
 314                  * splitting and collapsing (collapsing has already
 315                  * happened if PageLRU is set).
 316                  */
 317                 if (PageTransHuge(page)) {
 318                         low_pfn += (1 << compound_order(page)) - 1;
 319                         continue;
 320                 }
 321
 322                 if (!cc->sync)
 323                         mode |= ISOLATE_ASYNC_MIGRATE;
 324
 325                 /* Try isolate the page */
 326                 if (__isolate_lru_page(page, mode, 0) != 0)
 327                         continue;
 328
 329                 VM_BUG_ON(PageTransCompound(page));
 330
 331                 /* Successfully isolated */
 332                 del_page_from_lru_list(zone, page, page_lru(page));
 333                 list_add(&page->lru, migratelist);
 334                 cc->nr_migratepages++;
 335                 nr_isolated++;
 336
 337                 /* Avoid isolating too much */
 338                 if (cc->nr_migratepages == COMPACT_CLUSTER_MAX) {
 339                         ++low_pfn;
 340                         break;
 341                 }
 342         }
 343
 344         acct_isolated(zone, cc);
 345
 346         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 347
 348         trace_mm_compaction_isolate_migratepages(nr_scanned, nr_isolated);
 349
 350         return low_pfn;
 351 }
 352
 353 #endif /* CONFIG_COMPACTION || CONFIG_CMA */
 354 #ifdef CONFIG_COMPACTION
 355
 356 /* Returns true if the page is within a block suitable for migration to */
 357 static bool suitable_migration_target(struct page *page)
 358 {
 359
 360         int migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
 361
 362         /* Don't interfere with memory hot-remove or the min_free_kbytes blocks */
 363         if (migratetype == MIGRATE_ISOLATE || migratetype == MIGRATE_RESERVE)
 364                 return false;
 365
 366         /* If the page is a large free page, then allow migration */
 367         if (PageBuddy(page) && page_order(page) >= pageblock_order)
 368                 return true;
 369
 370         /* If the block is MIGRATE_MOVABLE, allow migration */
 371         if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
 372                 return true;
 373
 374         /* Otherwise skip the block */
 375         return false;
 376 }
 377
 378 /*
 379  * Based on information in the current compact_control, find blocks
 380  * suitable for isolating free pages from and then isolate them.
 381  */
 382 static void isolate_freepages(struct zone *zone,
 383                                 struct compact_control *cc)
 384 {
 385         struct page *page;
 386         unsigned long high_pfn, low_pfn, pfn, zone_end_pfn, end_pfn;
 387         unsigned long flags;
 388         int nr_freepages = cc->nr_freepages;
 389         struct list_head *freelist = &cc->freepages;
 390
 391         /*
 392          * Initialise the free scanner. The starting point is where we last
 393          * scanned from (or the end of the zone if starting). The low point
 394          * is the end of the pageblock the migration scanner is using.
 395          */
 396         pfn = cc->free_pfn;
 397         low_pfn = cc->migrate_pfn + pageblock_nr_pages;
 398
 399         /*
 400          * Take care that if the migration scanner is at the end of the zone
 401          * that the free scanner does not accidentally move to the next zone
 402          * in the next isolation cycle.
 403          */
 404         high_pfn = min(low_pfn, pfn);
 405
 406         zone_end_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
 407
 408         /*
 409          * Isolate free pages until enough are available to migrate the
 410          * pages on cc->migratepages. We stop searching if the migrate
 411          * and free page scanners meet or enough free pages are isolated.
 412          */
 413         for (; pfn > low_pfn && cc->nr_migratepages > nr_freepages;
 414                                         pfn -= pageblock_nr_pages) {
 415                 unsigned long isolated;
 416
 417                 if (!pfn_valid(pfn))
 418                         continue;
 419
 420                 /*
 421                  * Check for overlapping nodes/zones. It's possible on some
 422                  * configurations to have a setup like
 423                  * node0 node1 node0
 424                  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of
 425                  * pages do not belong to a single zone.
 426                  */
 427                 page = pfn_to_page(pfn);
 428                 if (page_zone(page) != zone)
 429                         continue;
 430
 431                 /* Check the block is suitable for migration */
 432                 if (!suitable_migration_target(page))
 433                         continue;
 434
 435                 /*
 436                  * Found a block suitable for isolating free pages from. Now
 437                  * we disabled interrupts, double check things are ok and
 438                  * isolate the pages. This is to minimise the time IRQs
 439                  * are disabled
 440                  */
 441                 isolated = 0;
 442                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 443                 if (suitable_migration_target(page)) {
 444                         end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, zone_end_pfn);
 445                         isolated = isolate_freepages_block(pfn, end_pfn,
 446                                                            freelist, false);
 447                         nr_freepages += isolated;
 448                 }
 449                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 450
 451                 /*
 452                  * Record the highest PFN we isolated pages from. When next
 453                  * looking for free pages, the search will restart here as
 454                  * page migration may have returned some pages to the allocator
 455                  */
 456                 if (isolated)
 457                         high_pfn = max(high_pfn, pfn);
 458         }
 459
 460         /* split_free_page does not map the pages */
 461         map_pages(freelist);
 462
 463         cc->free_pfn = high_pfn;
 464         cc->nr_freepages = nr_freepages;
 465 }
 466
 467 /*
 468  * This is a migrate-callback that "allocates" freepages by taking pages
 469  * from the isolated freelists in the block we are migrating to.
 470  */
 471 static struct page *compaction_alloc(struct page *migratepage,
 472                                         unsigned long data,
 473                                         int **result)
 474 {
 475         struct compact_control *cc = (struct compact_control *)data;
 476         struct page *freepage;
 477
 478         /* Isolate free pages if necessary */
 479         if (list_empty(&cc->freepages)) {
 480                 isolate_freepages(cc->zone, cc);
 481
 482                 if (list_empty(&cc->freepages))
 483                         return NULL;
 484         }
 485
 486         freepage = list_entry(cc->freepages.next, struct page, lru);
 487         list_del(&freepage->lru);
 488         cc->nr_freepages--;
 489
 490         return freepage;
 491 }
 492
 493 /*
 494  * We cannot control nr_migratepages and nr_freepages fully when migration is
 495  * running as migrate_pages() has no knowledge of compact_control. When
 496  * migration is complete, we count the number of pages on the lists by hand.
 497  */
 498 static void update_nr_listpages(struct compact_control *cc)
 499 {
 500         int nr_migratepages = 0;
 501         int nr_freepages = 0;
 502         struct page *page;
 503
 504         list_for_each_entry(page, &cc->migratepages, lru)
 505                 nr_migratepages++;
 506         list_for_each_entry(page, &cc->freepages, lru)
 507                 nr_freepages++;
 508
 509         cc->nr_migratepages = nr_migratepages;
 510         cc->nr_freepages = nr_freepages;
 511 }
 512
 513 /* possible outcome of isolate_migratepages */
 514 typedef enum {
 515         ISOLATE_ABORT,          /* Abort compaction now */
 516         ISOLATE_NONE,           /* No pages isolated, continue scanning */
 517         ISOLATE_SUCCESS,        /* Pages isolated, migrate */
 518 } isolate_migrate_t;
 519
 520 /*
 521  * Isolate all pages that can be migrated from the block pointed to by
 522  * the migrate scanner within compact_control.
 523  */
 524 static isolate_migrate_t isolate_migratepages(struct zone *zone,
 525                                         struct compact_control *cc)
 526 {
 527         unsigned long low_pfn, end_pfn;
 528
 529         /* Do not scan outside zone boundaries */
 530         low_pfn = max(cc->migrate_pfn, zone->zone_start_pfn);
 531
 532         /* Only scan within a pageblock boundary */
 533         end_pfn = ALIGN(low_pfn + pageblock_nr_pages, pageblock_nr_pages);
 534
 535         /* Do not cross the free scanner or scan within a memory hole */
 536         if (end_pfn > cc->free_pfn || !pfn_valid(low_pfn)) {
 537                 cc->migrate_pfn = end_pfn;
 538                 return ISOLATE_NONE;
 539         }
 540
 541         /* Perform the isolation */
 542         low_pfn = isolate_migratepages_range(zone, cc, low_pfn, end_pfn);
 543         if (!low_pfn)
 544                 return ISOLATE_ABORT;
 545
 546         cc->migrate_pfn = low_pfn;
 547
 548         return ISOLATE_SUCCESS;
 549 }
 550
 551 static int compact_finished(struct zone *zone,
 552                             struct compact_control *cc)
 553 {
 554         unsigned int order;
 555         unsigned long watermark;
 556
 557         if (fatal_signal_pending(current))
 558                 return COMPACT_PARTIAL;
 559
 560         /* Compaction run completes if the migrate and free scanner meet */
 561         if (cc->free_pfn <= cc->migrate_pfn)
 562                 return COMPACT_COMPLETE;
 563
 564         /*
 565          * order == -1 is expected when compacting via
 566          * /proc/sys/vm/compact_memory
 567          */
 568         if (cc->order == -1)
 569                 return COMPACT_CONTINUE;
 570
 571         /* Compaction run is not finished if the watermark is not met */
 572         watermark = low_wmark_pages(zone);
 573         watermark += (1 << cc->order);
 574
 575         if (!zone_watermark_ok(zone, cc->order, watermark, 0, 0))
 576                 return COMPACT_CONTINUE;
 577
 578         /* Direct compactor: Is a suitable page free? */
 579         for (order = cc->order; order < MAX_ORDER; order++) {
 580                 /* Job done if page is free of the right migratetype */
 581                 if (!list_empty(&zone->free_area[order].free_list[cc->migratetype]))
 582                         return COMPACT_PARTIAL;
 583
 584                 /* Job done if allocation would set block type */
 585                 if (order >= pageblock_order && zone->free_area[order].nr_free)
 586                         return COMPACT_PARTIAL;
 587         }
 588
 589         return COMPACT_CONTINUE;
 590 }
 591
 592 /*
 593  * compaction_suitable: Is this suitable to run compaction on this zone now?
 594  * Returns
 595  *   COMPACT_SKIPPED  - If there are too few free pages for compaction
 596  *   COMPACT_PARTIAL  - If the allocation would succeed without compaction
 597  *   COMPACT_CONTINUE - If compaction should run now
 598  */
 599 unsigned long compaction_suitable(struct zone *zone, int order)
 600 {
 601         int fragindex;
 602         unsigned long watermark;
 603
 604         /*
 605          * order == -1 is expected when compacting via
 606          * /proc/sys/vm/compact_memory
 607          */
 608         if (order == -1)
 609                 return COMPACT_CONTINUE;
 610
 611         /*
 612          * Watermarks for order-0 must be met for compaction. Note the 2UL.
 613          * This is because during migration, copies of pages need to be
 614          * allocated and for a short time, the footprint is higher
 615          */
 616         watermark = low_wmark_pages(zone) + (2UL << order);
 617         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
 618                 return COMPACT_SKIPPED;
 619
 620         /*
 621          * fragmentation index determines if allocation failures are due to
 622          * low memory or external fragmentation
 623          *
 624          * index of -1000 implies allocations might succeed depending on
 625          * watermarks
 626          * index towards 0 implies failure is due to lack of memory
 627          * index towards 1000 implies failure is due to fragmentation
 628          *
 629          * Only compact if a failure would be due to fragmentation.
 630          */
 631         fragindex = fragmentation_index(zone, order);
 632         if (fragindex >= 0 && fragindex <= sysctl_extfrag_threshold)
 633                 return COMPACT_SKIPPED;
 634
 635         if (fragindex == -1000 && zone_watermark_ok(zone, order, watermark,
 636             0, 0))
 637                 return COMPACT_PARTIAL;
 638
 639         return COMPACT_CONTINUE;
 640 }
 641
 642 static int compact_zone(struct zone *zone, struct compact_control *cc)
 643 {
 644         int ret;
 645
 646         ret = compaction_suitable(zone, cc->order);
 647         switch (ret) {
 648         case COMPACT_PARTIAL:
 649         case COMPACT_SKIPPED:
 650                 /* Compaction is likely to fail */
 651                 return ret;
 652         case COMPACT_CONTINUE:
 653                 /* Fall through to compaction */
 654                 ;
 655         }
 656
 657         /* Setup to move all movable pages to the end of the zone */
 658         cc->migrate_pfn = zone->zone_start_pfn;
 659         cc->free_pfn = cc->migrate_pfn + zone->spanned_pages;
 660         cc->free_pfn &= ~(pageblock_nr_pages-1);
 661
 662         migrate_prep_local();
 663
 664         while ((ret = compact_finished(zone, cc)) == COMPACT_CONTINUE) {
 665                 unsigned long nr_migrate, nr_remaining;
 666                 int err;
 667
 668                 switch (isolate_migratepages(zone, cc)) {
 669                 case ISOLATE_ABORT:
 670                         ret = COMPACT_PARTIAL;
 671                         goto out;
 672                 case ISOLATE_NONE:
 673                         continue;
 674                 case ISOLATE_SUCCESS:
 675                         ;
 676                 }
 677
 678                 nr_migrate = cc->nr_migratepages;
 679                 err = migrate_pages(&cc->migratepages, compaction_alloc,
 680                                 (unsigned long)cc, false,
 681                                 cc->sync ? MIGRATE_SYNC_LIGHT : MIGRATE_ASYNC);
 682                 update_nr_listpages(cc);
 683                 nr_remaining = cc->nr_migratepages;
 684
 685                 count_vm_event(COMPACTBLOCKS);
 686                 count_vm_events(COMPACTPAGES, nr_migrate - nr_remaining);
 687                 if (nr_remaining)
 688                         count_vm_events(COMPACTPAGEFAILED, nr_remaining);
 689                 trace_mm_compaction_migratepages(nr_migrate - nr_remaining,
 690                                                 nr_remaining);
 691
 692                 /* Release LRU pages not migrated */
 693                 if (err) {
 694                         putback_lru_pages(&cc->migratepages);
 695                         cc->nr_migratepages = 0;
 696                 }
 697
 698         }
 699
 700 out:
 701         /* Release free pages and check accounting */
 702         cc->nr_freepages -= release_freepages(&cc->freepages);
 703         VM_BUG_ON(cc->nr_freepages != 0);
 704
 705         return ret;
 706 }
 707
 708 static unsigned long compact_zone_order(struct zone *zone,
 709                                  int order, gfp_t gfp_mask,
 710                                  bool sync)
 711 {
 712         struct compact_control cc = {
 713                 .nr_freepages = 0,
 714                 .nr_migratepages = 0,
 715                 .order = order,
 716                 .migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask),
 717                 .zone = zone,
 718                 .sync = sync,
 719         };
 720         INIT_LIST_HEAD(&cc.freepages);
 721         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
 722
 723         return compact_zone(zone, &cc);
 724 }
 725
 726 int sysctl_extfrag_threshold = 500;
 727
 728 /**
 729  * try_to_compact_pages - Direct compact to satisfy a high-order allocation
 730  * @zonelist: The zonelist used for the current allocation
 731  * @order: The order of the current allocation
 732  * @gfp_mask: The GFP mask of the current allocation
 733  * @nodemask: The allowed nodes to allocate from
 734  * @sync: Whether migration is synchronous or not
 735  *
 736  * This is the main entry point for direct page compaction.
 737  */
 738 unsigned long try_to_compact_pages(struct zonelist *zonelist,
 739                         int order, gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask,
 740                         bool sync)
 741 {
 742         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
 743         int may_enter_fs = gfp_mask & __GFP_FS;
 744         int may_perform_io = gfp_mask & __GFP_IO;
 745         struct zoneref *z;
 746         struct zone *zone;
 747         int rc = COMPACT_SKIPPED;
 748
 749         /*
 750          * Check whether it is worth even starting compaction. The order check is
 751          * made because an assumption is made that the page allocator can satisfy
 752          * the "cheaper" orders without taking special steps
 753          */
 754         if (!order || !may_enter_fs || !may_perform_io)
 755                 return rc;
 756
 757         count_vm_event(COMPACTSTALL);
 758
 759         /* Compact each zone in the list */
 760         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, high_zoneidx,
 761                                                                 nodemask) {
 762                 int status;
 763
 764                 status = compact_zone_order(zone, order, gfp_mask, sync);
 765                 rc = max(status, rc);
 766
 767                 /* If a normal allocation would succeed, stop compacting */
 768                 if (zone_watermark_ok(zone, order, low_wmark_pages(zone), 0, 0))
 769                         break;
 770         }
 771
 772         return rc;
 773 }
 774
 775
 776 /* Compact all zones within a node */
 777 static int __compact_pgdat(pg_data_t *pgdat, struct compact_control *cc)
 778 {
 779         int zoneid;
 780         struct zone *zone;
 781
 782         for (zoneid = 0; zoneid < MAX_NR_ZONES; zoneid++) {
 783
 784                 zone = &pgdat->node_zones[zoneid];
 785                 if (!populated_zone(zone))
 786                         continue;
 787
 788                 cc->nr_freepages = 0;
 789                 cc->nr_migratepages = 0;
 790                 cc->zone = zone;
 791                 INIT_LIST_HEAD(&cc->freepages);
 792                 INIT_LIST_HEAD(&cc->migratepages);
 793
 794                 if (cc->order == -1 || !compaction_deferred(zone, cc->order))
 795                         compact_zone(zone, cc);
 796
 797                 if (cc->order > 0) {
 798                         int ok = zone_watermark_ok(zone, cc->order,
 799                                                 low_wmark_pages(zone), 0, 0);
 800                         if (ok && cc->order > zone->compact_order_failed)
 801                                 zone->compact_order_failed = cc->order + 1;
 802                         /* Currently async compaction is never deferred. */
 803                         else if (!ok && cc->sync)
 804                                 defer_compaction(zone, cc->order);
 805                 }
 806
 807                 VM_BUG_ON(!list_empty(&cc->freepages));
 808                 VM_BUG_ON(!list_empty(&cc->migratepages));
 809         }
 810
 811         return 0;
 812 }
 813
 814 int compact_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order)
 815 {
 816         struct compact_control cc = {
 817                 .order = order,
 818                 .sync = false,
 819         };
 820
 821         return __compact_pgdat(pgdat, &cc);
 822 }
 823
 824 static int compact_node(int nid)
 825 {
 826         struct compact_control cc = {
 827                 .order = -1,
 828                 .sync = true,
 829         };
 830
 831         return __compact_pgdat(NODE_DATA(nid), &cc);
 832 }
 833
 834 /* Compact all nodes in the system */
 835 static int compact_nodes(void)
 836 {
 837         int nid;
 838
 839         /* Flush pending updates to the LRU lists */
 840         lru_add_drain_all();
 841
 842         for_each_online_node(nid)
 843                 compact_node(nid);
 844
 845         return COMPACT_COMPLETE;
 846 }
 847
 848 /* The written value is actually unused, all memory is compacted */
 849 int sysctl_compact_memory;
 850
 851 /* This is the entry point for compacting all nodes via /proc/sys/vm */
 852 int sysctl_compaction_handler(struct ctl_table *table, int write,
 853                         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
 854 {
 855         if (write)
 856                 return compact_nodes();
 857
 858         return 0;
 859 }
 860
 861 int sysctl_extfrag_handler(struct ctl_table *table, int write,
 862                         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
 863 {
 864         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
 865
 866         return 0;
 867 }
 868
 869 #if defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_NUMA)
 870 ssize_t sysfs_compact_node(struct device *dev,
 871                         struct device_attribute *attr,
 872                         const char *buf, size_t count)
 873 {
 874         int nid = dev->id;
 875
 876         if (nid >= 0 && nid < nr_node_ids && node_online(nid)) {
 877                 /* Flush pending updates to the LRU lists */
 878                 lru_add_drain_all();
 879
 880                 compact_node(nid);
 881         }
 882
 883         return count;
 884 }
 885 static DEVICE_ATTR(compact, S_IWUSR, NULL, sysfs_compact_node);
 886
 887 int compaction_register_node(struct node *node)
 888 {
 889         return device_create_file(&node->dev, &dev_attr_compact);
 890 }
 891
 892 void compaction_unregister_node(struct node *node)
 893 {
 894         return device_remove_file(&node->dev, &dev_attr_compact);
 895 }
 896 #endif /* CONFIG_SYSFS && CONFIG_NUMA */
 897
 898 #endif /* CONFIG_COMPACTION */