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