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