mm/page_idle.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 #include <linux/init.h>
   3 #include <linux/memblock.h>
   4 #include <linux/fs.h>
   5 #include <linux/sysfs.h>
   6 #include <linux/kobject.h>
   7 #include <linux/memory_hotplug.h>
   8 #include <linux/mm.h>
   9 #include <linux/mmzone.h>
  10 #include <linux/pagemap.h>
  11 #include <linux/rmap.h>
  12 #include <linux/mmu_notifier.h>
  13 #include <linux/page_ext.h>
  14 #include <linux/page_idle.h>
  15
  16 #include "internal.h"
  17
  18 #define BITMAP_CHUNK_SIZE       sizeof(u64)
  19 #define BITMAP_CHUNK_BITS       (BITMAP_CHUNK_SIZE * BITS_PER_BYTE)
  20
  21 /*
  22  * Idle page tracking only considers user memory pages, for other types of
  23  * pages the idle flag is always unset and an attempt to set it is silently
  24  * ignored.
  25  *
  26  * We treat a page as a user memory page if it is on an LRU list, because it is
  27  * always safe to pass such a page to rmap_walk(), which is essential for idle
  28  * page tracking. With such an indicator of user pages we can skip isolated
  29  * pages, but since there are not usually many of them, it will hardly affect
  30  * the overall result.
  31  *
  32  * This function tries to get a user memory page by pfn as described above.
  33  */
  34 static struct page *page_idle_get_page(unsigned long pfn)
  35 {
  36         struct page *page = pfn_to_online_page(pfn);
  37
  38         if (!page || !PageLRU(page) ||
  39             !get_page_unless_zero(page))
  40                 return NULL;
  41
  42         if (unlikely(!PageLRU(page))) {
  43                 put_page(page);
  44                 page = NULL;
  45         }
  46         return page;
  47 }
  48
  49 static bool page_idle_clear_pte_refs_one(struct folio *folio,
  50                                         struct vm_area_struct *vma,
  51                                         unsigned long addr, void *arg)
  52 {
  53         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, addr, 0);
  54         bool referenced = false;
  55
  56         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
  57                 addr = pvmw.address;
  58                 if (pvmw.pte) {
  59                         /*
  60                          * For PTE-mapped THP, one sub page is referenced,
  61                          * the whole THP is referenced.
  62                          */
  63                         if (ptep_clear_young_notify(vma, addr, pvmw.pte))
  64                                 referenced = true;
  65                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
  66                         if (pmdp_clear_young_notify(vma, addr, pvmw.pmd))
  67                                 referenced = true;
  68                 } else {
  69                         /* unexpected pmd-mapped page? */
  70                         WARN_ON_ONCE(1);
  71                 }
  72         }
  73
  74         if (referenced) {
  75                 folio_clear_idle(folio);
  76                 /*
  77                  * We cleared the referenced bit in a mapping to this page. To
  78                  * avoid interference with page reclaim, mark it young so that
  79                  * folio_referenced() will return > 0.
  80                  */
  81                 folio_set_young(folio);
  82         }
  83         return true;
  84 }
  85
  86 static void page_idle_clear_pte_refs(struct page *page)
  87 {
  88         struct folio *folio = page_folio(page);
  89         /*
  90          * Since rwc.arg is unused, rwc is effectively immutable, so we
  91          * can make it static const to save some cycles and stack.
  92          */
  93         static const struct rmap_walk_control rwc = {
  94                 .rmap_one = page_idle_clear_pte_refs_one,
  95                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
  96         };
  97         bool need_lock;
  98
  99         if (!folio_mapped(folio) || !folio_raw_mapping(folio))
 100                 return;
 101
 102         need_lock = !folio_test_anon(folio) || folio_test_ksm(folio);
 103         if (need_lock && !folio_trylock(folio))
 104                 return;
 105
 106         rmap_walk(folio, &rwc);
 107
 108         if (need_lock)
 109                 folio_unlock(folio);
 110 }
 111
 112 static ssize_t page_idle_bitmap_read(struct file *file, struct kobject *kobj,
 113                                      struct bin_attribute *attr, char *buf,
 114                                      loff_t pos, size_t count)
 115 {
 116         u64 *out = (u64 *)buf;
 117         struct page *page;
 118         unsigned long pfn, end_pfn;
 119         int bit;
 120
 121         if (pos % BITMAP_CHUNK_SIZE || count % BITMAP_CHUNK_SIZE)
 122                 return -EINVAL;
 123
 124         pfn = pos * BITS_PER_BYTE;
 125         if (pfn >= max_pfn)
 126                 return 0;
 127
 128         end_pfn = pfn + count * BITS_PER_BYTE;
 129         if (end_pfn > max_pfn)
 130                 end_pfn = max_pfn;
 131
 132         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
 133                 bit = pfn % BITMAP_CHUNK_BITS;
 134                 if (!bit)
 135                         *out = 0ULL;
 136                 page = page_idle_get_page(pfn);
 137                 if (page) {
 138                         if (page_is_idle(page)) {
 139                                 /*
 140                                  * The page might have been referenced via a
 141                                  * pte, in which case it is not idle. Clear
 142                                  * refs and recheck.
 143                                  */
 144                                 page_idle_clear_pte_refs(page);
 145                                 if (page_is_idle(page))
 146                                         *out |= 1ULL << bit;
 147                         }
 148                         put_page(page);
 149                 }
 150                 if (bit == BITMAP_CHUNK_BITS - 1)
 151                         out++;
 152                 cond_resched();
 153         }
 154         return (char *)out - buf;
 155 }
 156
 157 static ssize_t page_idle_bitmap_write(struct file *file, struct kobject *kobj,
 158                                       struct bin_attribute *attr, char *buf,
 159                                       loff_t pos, size_t count)
 160 {
 161         const u64 *in = (u64 *)buf;
 162         struct page *page;
 163         unsigned long pfn, end_pfn;
 164         int bit;
 165
 166         if (pos % BITMAP_CHUNK_SIZE || count % BITMAP_CHUNK_SIZE)
 167                 return -EINVAL;
 168
 169         pfn = pos * BITS_PER_BYTE;
 170         if (pfn >= max_pfn)
 171                 return -ENXIO;
 172
 173         end_pfn = pfn + count * BITS_PER_BYTE;
 174         if (end_pfn > max_pfn)
 175                 end_pfn = max_pfn;
 176
 177         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
 178                 bit = pfn % BITMAP_CHUNK_BITS;
 179                 if ((*in >> bit) & 1) {
 180                         page = page_idle_get_page(pfn);
 181                         if (page) {
 182                                 page_idle_clear_pte_refs(page);
 183                                 set_page_idle(page);
 184                                 put_page(page);
 185                         }
 186                 }
 187                 if (bit == BITMAP_CHUNK_BITS - 1)
 188                         in++;
 189                 cond_resched();
 190         }
 191         return (char *)in - buf;
 192 }
 193
 194 static struct bin_attribute page_idle_bitmap_attr =
 195                 __BIN_ATTR(bitmap, 0600,
 196                            page_idle_bitmap_read, page_idle_bitmap_write, 0);
 197
 198 static struct bin_attribute *page_idle_bin_attrs[] = {
 199         &page_idle_bitmap_attr,
 200         NULL,
 201 };
 202
 203 static const struct attribute_group page_idle_attr_group = {
 204         .bin_attrs = page_idle_bin_attrs,
 205         .name = "page_idle",
 206 };
 207
 208 static int __init page_idle_init(void)
 209 {
 210         int err;
 211
 212         err = sysfs_create_group(mm_kobj, &page_idle_attr_group);
 213         if (err) {
 214                 pr_err("page_idle: register sysfs failed\n");
 215                 return err;
 216         }
 217         return 0;
 218 }
 219 subsys_initcall(page_idle_init);