Branch data     Line data    Source code

       1                 :            : // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
       2                 :            : /*
       3                 :            :  * linux/mm/page_isolation.c
       4                 :            :  */
       5                 :            : 
       6                 :            : #include <linux/mm.h>
       7                 :            : #include <linux/page-isolation.h>
       8                 :            : #include <linux/pageblock-flags.h>
       9                 :            : #include <linux/memory.h>
      10                 :            : #include <linux/hugetlb.h>
      11                 :            : #include <linux/page_owner.h>
      12                 :            : #include <linux/migrate.h>
      13                 :            : #include "internal.h"
      14                 :            : 
      15                 :            : #define CREATE_TRACE_POINTS
      16                 :            : #include <trace/events/page_isolation.h>
      17                 :            : 
      18                 :          3 : static int set_migratetype_isolate(struct page *page, int migratetype, int isol_flags)
      19                 :            : {
      20                 :            :         struct zone *zone;
      21                 :            :         unsigned long flags, pfn;
      22                 :            :         struct memory_isolate_notify arg;
      23                 :            :         int notifier_ret;
      24                 :            :         int ret = -EBUSY;
      25                 :            : 
      26                 :            :         zone = page_zone(page);
      27                 :            : 
      28                 :          3 :         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
      29                 :            : 
      30                 :            :         /*
      31                 :            :          * We assume the caller intended to SET migrate type to isolate.
      32                 :            :          * If it is already set, then someone else must have raced and
      33                 :            :          * set it before us.  Return -EBUSY
      34                 :            :          */
      35                 :          3 :         if (is_migrate_isolate_page(page))
      36                 :            :                 goto out;
      37                 :            : 
      38                 :            :         pfn = page_to_pfn(page);
      39                 :            :         arg.start_pfn = pfn;
      40                 :            :         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
      41                 :            :         arg.pages_found = 0;
      42                 :            : 
      43                 :            :         /*
      44                 :            :          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
      45                 :            :          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
      46                 :            :          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
      47                 :            :          * number of pages in a range that are held by the balloon
      48                 :            :          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
      49                 :            :          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
      50                 :            :          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
      51                 :            :          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
      52                 :            :          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
      53                 :            :          */
      54                 :            :         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
      55                 :            :         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
      56                 :            :         if (notifier_ret)
      57                 :            :                 goto out;
      58                 :            :         /*
      59                 :            :          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
      60                 :            :          * We just check MOVABLE pages.
      61                 :            :          */
      62                 :          3 :         if (!has_unmovable_pages(zone, page, arg.pages_found, migratetype,
      63                 :            :                                  isol_flags))
      64                 :            :                 ret = 0;
      65                 :            : 
      66                 :            :         /*
      67                 :            :          * immobile means "not-on-lru" pages. If immobile is larger than
      68                 :            :          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
      69                 :            :          */
      70                 :            : 
      71                 :            : out:
      72                 :          3 :         if (!ret) {
      73                 :            :                 unsigned long nr_pages;
      74                 :          3 :                 int mt = get_pageblock_migratetype(page);
      75                 :            : 
      76                 :          3 :                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
      77                 :          3 :                 zone->nr_isolate_pageblock++;
      78                 :          3 :                 nr_pages = move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE,
      79                 :            :                                                                         NULL);
      80                 :            : 
      81                 :          3 :                 __mod_zone_freepage_state(zone, -nr_pages, mt);
      82                 :            :         }
      83                 :            : 
      84                 :            :         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
      85                 :          3 :         if (!ret)
      86                 :          3 :                 drain_all_pages(zone);
      87                 :          3 :         return ret;
      88                 :            : }
      89                 :            : 
      90                 :          3 : static void unset_migratetype_isolate(struct page *page, unsigned migratetype)
      91                 :            : {
      92                 :            :         struct zone *zone;
      93                 :            :         unsigned long flags, nr_pages;
      94                 :            :         bool isolated_page = false;
      95                 :            :         unsigned int order;
      96                 :            :         unsigned long pfn, buddy_pfn;
      97                 :            :         struct page *buddy;
      98                 :            : 
      99                 :            :         zone = page_zone(page);
     100                 :          3 :         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
     101                 :          3 :         if (!is_migrate_isolate_page(page))
     102                 :            :                 goto out;
     103                 :            : 
     104                 :            :         /*
     105                 :            :          * Because freepage with more than pageblock_order on isolated
     106                 :            :          * pageblock is restricted to merge due to freepage counting problem,
     107                 :            :          * it is possible that there is free buddy page.
     108                 :            :          * move_freepages_block() doesn't care of merge so we need other
     109                 :            :          * approach in order to merge them. Isolation and free will make
     110                 :            :          * these pages to be merged.
     111                 :            :          */
     112                 :          3 :         if (PageBuddy(page)) {
     113                 :            :                 order = page_order(page);
     114                 :          0 :                 if (order >= pageblock_order) {
     115                 :          0 :                         pfn = page_to_pfn(page);
     116                 :            :                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
     117                 :          0 :                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
     118                 :            : 
     119                 :          0 :                         if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
     120                 :          0 :                             !is_migrate_isolate_page(buddy)) {
     121                 :          0 :                                 __isolate_free_page(page, order);
     122                 :            :                                 isolated_page = true;
     123                 :            :                         }
     124                 :            :                 }
     125                 :            :         }
     126                 :            : 
     127                 :            :         /*
     128                 :            :          * If we isolate freepage with more than pageblock_order, there
     129                 :            :          * should be no freepage in the range, so we could avoid costly
     130                 :            :          * pageblock scanning for freepage moving.
     131                 :            :          */
     132                 :          3 :         if (!isolated_page) {
     133                 :          3 :                 nr_pages = move_freepages_block(zone, page, migratetype, NULL);
     134                 :          3 :                 __mod_zone_freepage_state(zone, nr_pages, migratetype);
     135                 :            :         }
     136                 :          3 :         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
     137                 :          3 :         zone->nr_isolate_pageblock--;
     138                 :            : out:
     139                 :            :         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
     140                 :          3 :         if (isolated_page) {
     141                 :          0 :                 post_alloc_hook(page, order, __GFP_MOVABLE);
     142                 :          0 :                 __free_pages(page, order);
     143                 :            :         }
     144                 :          3 : }
     145                 :            : 
     146                 :            : static inline struct page *
     147                 :          3 : __first_valid_page(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
     148                 :            : {
     149                 :            :         int i;
     150                 :            : 
     151                 :          3 :         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
     152                 :            :                 struct page *page;
     153                 :            : 
     154                 :          3 :                 page = pfn_to_online_page(pfn + i);
     155                 :          3 :                 if (!page)
     156                 :          0 :                         continue;
     157                 :          3 :                 return page;
     158                 :            :         }
     159                 :            :         return NULL;
     160                 :            : }
     161                 :            : 
     162                 :            : /**
     163                 :            :  * start_isolate_page_range() - make page-allocation-type of range of pages to
     164                 :            :  * be MIGRATE_ISOLATE.
     165                 :            :  * @start_pfn:          The lower PFN of the range to be isolated.
     166                 :            :  * @end_pfn:            The upper PFN of the range to be isolated.
     167                 :            :  *                      start_pfn/end_pfn must be aligned to pageblock_order.
     168                 :            :  * @migratetype:        Migrate type to set in error recovery.
     169                 :            :  * @flags:              The following flags are allowed (they can be combined in
     170                 :            :  *                      a bit mask)
     171                 :            :  *                      SKIP_HWPOISON - ignore hwpoison pages
     172                 :            :  *                      REPORT_FAILURE - report details about the failure to
     173                 :            :  *                      isolate the range
     174                 :            :  *
     175                 :            :  * Making page-allocation-type to be MIGRATE_ISOLATE means free pages in
     176                 :            :  * the range will never be allocated. Any free pages and pages freed in the
     177                 :            :  * future will not be allocated again. If specified range includes migrate types
     178                 :            :  * other than MOVABLE or CMA, this will fail with -EBUSY. For isolating all
     179                 :            :  * pages in the range finally, the caller have to free all pages in the range.
     180                 :            :  * test_page_isolated() can be used for test it.
     181                 :            :  *
     182                 :            :  * There is no high level synchronization mechanism that prevents two threads
     183                 :            :  * from trying to isolate overlapping ranges. If this happens, one thread
     184                 :            :  * will notice pageblocks in the overlapping range already set to isolate.
     185                 :            :  * This happens in set_migratetype_isolate, and set_migratetype_isolate
     186                 :            :  * returns an error. We then clean up by restoring the migration type on
     187                 :            :  * pageblocks we may have modified and return -EBUSY to caller. This
     188                 :            :  * prevents two threads from simultaneously working on overlapping ranges.
     189                 :            :  *
     190                 :            :  * Return: the number of isolated pageblocks on success and -EBUSY if any part
     191                 :            :  * of range cannot be isolated.
     192                 :            :  */
     193                 :          3 : int start_isolate_page_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
     194                 :            :                              unsigned migratetype, int flags)
     195                 :            : {
     196                 :            :         unsigned long pfn;
     197                 :            :         unsigned long undo_pfn;
     198                 :            :         struct page *page;
     199                 :            :         int nr_isolate_pageblock = 0;
     200                 :            : 
     201                 :          3 :         BUG_ON(!IS_ALIGNED(start_pfn, pageblock_nr_pages));
     202                 :          3 :         BUG_ON(!IS_ALIGNED(end_pfn, pageblock_nr_pages));
     203                 :            : 
     204                 :          3 :         for (pfn = start_pfn;
     205                 :            :              pfn < end_pfn;
     206                 :          3 :              pfn += pageblock_nr_pages) {
     207                 :          3 :                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
     208                 :          3 :                 if (page) {
     209                 :          3 :                         if (set_migratetype_isolate(page, migratetype, flags)) {
     210                 :          0 :                                 undo_pfn = pfn;
     211                 :            :                                 goto undo;
     212                 :            :                         }
     213                 :          3 :                         nr_isolate_pageblock++;
     214                 :            :                 }
     215                 :            :         }
     216                 :          3 :         return nr_isolate_pageblock;
     217                 :            : undo:
     218                 :          0 :         for (pfn = start_pfn;
     219                 :            :              pfn < undo_pfn;
     220                 :          0 :              pfn += pageblock_nr_pages) {
     221                 :          0 :                 struct page *page = pfn_to_online_page(pfn);
     222                 :          0 :                 if (!page)
     223                 :          0 :                         continue;
     224                 :          0 :                 unset_migratetype_isolate(page, migratetype);
     225                 :            :         }
     226                 :            : 
     227                 :            :         return -EBUSY;
     228                 :            : }
     229                 :            : 
     230                 :            : /*
     231                 :            :  * Make isolated pages available again.
     232                 :            :  */
     233                 :          3 : void undo_isolate_page_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
     234                 :            :                             unsigned migratetype)
     235                 :            : {
     236                 :            :         unsigned long pfn;
     237                 :            :         struct page *page;
     238                 :            : 
     239                 :          3 :         BUG_ON(!IS_ALIGNED(start_pfn, pageblock_nr_pages));
     240                 :          3 :         BUG_ON(!IS_ALIGNED(end_pfn, pageblock_nr_pages));
     241                 :            : 
     242                 :          3 :         for (pfn = start_pfn;
     243                 :            :              pfn < end_pfn;
     244                 :          3 :              pfn += pageblock_nr_pages) {
     245                 :          3 :                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
     246                 :          3 :                 if (!page || !is_migrate_isolate_page(page))
     247                 :          0 :                         continue;
     248                 :          3 :                 unset_migratetype_isolate(page, migratetype);
     249                 :            :         }
     250                 :          3 : }
     251                 :            : /*
     252                 :            :  * Test all pages in the range is free(means isolated) or not.
     253                 :            :  * all pages in [start_pfn...end_pfn) must be in the same zone.
     254                 :            :  * zone->lock must be held before call this.
     255                 :            :  *
     256                 :            :  * Returns the last tested pfn.
     257                 :            :  */
     258                 :            : static unsigned long
     259                 :            : __test_page_isolated_in_pageblock(unsigned long pfn, unsigned long end_pfn,
     260                 :            :                                   bool skip_hwpoisoned_pages)
     261                 :            : {
     262                 :            :         struct page *page;
     263                 :            : 
     264                 :          3 :         while (pfn < end_pfn) {
     265                 :            :                 if (!pfn_valid_within(pfn)) {
     266                 :            :                         pfn++;
     267                 :            :                         continue;
     268                 :            :                 }
     269                 :          3 :                 page = pfn_to_page(pfn);
     270                 :          3 :                 if (PageBuddy(page))
     271                 :            :                         /*
     272                 :            :                          * If the page is on a free list, it has to be on
     273                 :            :                          * the correct MIGRATE_ISOLATE freelist. There is no
     274                 :            :                          * simple way to verify that as VM_BUG_ON(), though.
     275                 :            :                          */
     276                 :          3 :                         pfn += 1 << page_order(page);
     277                 :            :                 else if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
     278                 :            :                         /* A HWPoisoned page cannot be also PageBuddy */
     279                 :            :                         pfn++;
     280                 :            :                 else
     281                 :            :                         break;
     282                 :            :         }
     283                 :            : 
     284                 :          3 :         return pfn;
     285                 :            : }
     286                 :            : 
     287                 :            : /* Caller should ensure that requested range is in a single zone */
     288                 :          3 : int test_pages_isolated(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
     289                 :            :                         bool skip_hwpoisoned_pages)
     290                 :            : {
     291                 :            :         unsigned long pfn, flags;
     292                 :            :         struct page *page;
     293                 :            :         struct zone *zone;
     294                 :            : 
     295                 :            :         /*
     296                 :            :          * Note: pageblock_nr_pages != MAX_ORDER. Then, chunks of free pages
     297                 :            :          * are not aligned to pageblock_nr_pages.
     298                 :            :          * Then we just check migratetype first.
     299                 :            :          */
     300                 :          3 :         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
     301                 :          3 :                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
     302                 :          3 :                 if (page && !is_migrate_isolate_page(page))
     303                 :            :                         break;
     304                 :            :         }
     305                 :          3 :         page = __first_valid_page(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
     306                 :          3 :         if ((pfn < end_pfn) || !page)
     307                 :            :                 return -EBUSY;
     308                 :            :         /* Check all pages are free or marked as ISOLATED */
     309                 :            :         zone = page_zone(page);
     310                 :          3 :         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
     311                 :            :         pfn = __test_page_isolated_in_pageblock(start_pfn, end_pfn,
     312                 :            :                                                 skip_hwpoisoned_pages);
     313                 :            :         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
     314                 :            : 
     315                 :          3 :         trace_test_pages_isolated(start_pfn, end_pfn, pfn);
     316                 :            : 
     317                 :          3 :         return pfn < end_pfn ? -EBUSY : 0;
     318                 :            : }
     319                 :            : 
     320                 :          0 : struct page *alloc_migrate_target(struct page *page, unsigned long private)
     321                 :            : {
     322                 :          0 :         return new_page_nodemask(page, numa_node_id(), &node_states[N_MEMORY]);
     323                 :            : }