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 <[email protected]>
   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 <linux/balloon_compaction.h>
  18 #include <linux/page-isolation.h>
  19 #include "internal.h"
  20
  21 #ifdef CONFIG_COMPACTION
  22 static inline void count_compact_event(enum vm_event_item item)
  23 {
  24         count_vm_event(item);
  25 }
  26
  27 static inline void count_compact_events(enum vm_event_item item, long delta)
  28 {
  29         count_vm_events(item, delta);
  30 }
  31 #else
  32 #define count_compact_event(item) do { } while (0)
  33 #define count_compact_events(item, delta) do { } while (0)
  34 #endif
  35
  36 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
  37
  38 #define CREATE_TRACE_POINTS
  39 #include <trace/events/compaction.h>
  40
  41 static unsigned long release_freepages(struct list_head *freelist)
  42 {
  43         struct page *page, *next;
  44         unsigned long count = 0;
  45
  46         list_for_each_entry_safe(page, next, freelist, lru) {
  47                 list_del(&page->lru);
  48                 __free_page(page);
  49                 count++;
  50         }
  51
  52         return count;
  53 }
  54
  55 static void map_pages(struct list_head *list)
  56 {
  57         struct page *page;
  58
  59         list_for_each_entry(page, list, lru) {
  60                 arch_alloc_page(page, 0);
  61                 kernel_map_pages(page, 1, 1);
  62         }
  63 }
  64
  65 static inline bool migrate_async_suitable(int migratetype)
  66 {
  67         return is_migrate_cma(migratetype) || migratetype == MIGRATE_MOVABLE;
  68 }
  69
  70 /*
  71  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
  72  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
  73  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
  74  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
  75  * pageblocks.
  76  *
  77  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
  78  *
  79  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
  80  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
  81  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
  82  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
  83  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
  84  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
  85  * page in a pageblock.
  86  */
  87 static struct page *pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
  88                                 unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
  89 {
  90         struct page *start_page;
  91         struct page *end_page;
  92
  93         /* end_pfn is one past the range we are checking */
  94         end_pfn--;
  95
  96         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
  97                 return NULL;
  98
  99         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
 100
 101         if (page_zone(start_page) != zone)
 102                 return NULL;
 103
 104         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
 105
 106         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
 107         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
 108                 return NULL;
 109
 110         return start_page;
 111 }
 112
 113 #ifdef CONFIG_COMPACTION
 114 /* Returns true if the pageblock should be scanned for pages to isolate. */
 115 static inline bool isolation_suitable(struct compact_control *cc,
 116                                         struct page *page)
 117 {
 118         if (cc->ignore_skip_hint)
 119                 return true;
 120
 121         return !get_pageblock_skip(page);
 122 }
 123
 124 /*
 125  * This function is called to clear all cached information on pageblocks that
 126  * should be skipped for page isolation when the migrate and free page scanner
 127  * meet.
 128  */
 129 static void __reset_isolation_suitable(struct zone *zone)
 130 {
 131         unsigned long start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 132         unsigned long end_pfn = zone_end_pfn(zone);
 133         unsigned long pfn;
 134
 135         zone->compact_cached_migrate_pfn[0] = start_pfn;
 136         zone->compact_cached_migrate_pfn[1] = start_pfn;
 137         zone->compact_cached_free_pfn = end_pfn;
 138         zone->compact_blockskip_flush = false;
 139
 140         /* Walk the zone and mark every pageblock as suitable for isolation */
 141         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
 142                 struct page *page;
 143
 144                 cond_resched();
 145
 146                 if (!pfn_valid(pfn))
 147                         continue;
 148
 149                 page = pfn_to_page(pfn);
 150                 if (zone != page_zone(page))
 151                         continue;
 152
 153                 clear_pageblock_skip(page);
 154         }
 155 }
 156
 157 void reset_isolation_suitable(pg_data_t *pgdat)
 158 {
 159         int zoneid;
 160
 161         for (zoneid = 0; zoneid < MAX_NR_ZONES; zoneid++) {
 162                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zoneid];
 163                 if (!populated_zone(zone))
 164                         continue;
 165
 166                 /* Only flush if a full compaction finished recently */
 167                 if (zone->compact_blockskip_flush)
 168                         __reset_isolation_suitable(zone);
 169         }
 170 }
 171
 172 /*
 173  * If no pages were isolated then mark this pageblock to be skipped in the
 174  * future. The information is later cleared by __reset_isolation_suitable().
 175  */
 176 static void update_pageblock_skip(struct compact_control *cc,
 177                         struct page *page, unsigned long nr_isolated,
 178                         bool migrate_scanner)
 179 {
 180         struct zone *zone = cc->zone;
 181         unsigned long pfn;
 182
 183         if (cc->ignore_skip_hint)
 184                 return;
 185
 186         if (!page)
 187                 return;
 188
 189         if (nr_isolated)
 190                 return;
 191
 192         set_pageblock_skip(page);
 193
 194         pfn = page_to_pfn(page);
 195
 196         /* Update where async and sync compaction should restart */
 197         if (migrate_scanner) {
 198                 if (cc->finished_update_migrate)
 199                         return;
 200                 if (pfn > zone->compact_cached_migrate_pfn[0])
 201                         zone->compact_cached_migrate_pfn[0] = pfn;
 202                 if (cc->mode != MIGRATE_ASYNC &&
 203                     pfn > zone->compact_cached_migrate_pfn[1])
 204                         zone->compact_cached_migrate_pfn[1] = pfn;
 205         } else {
 206                 if (cc->finished_update_free)
 207                         return;
 208                 if (pfn < zone->compact_cached_free_pfn)
 209                         zone->compact_cached_free_pfn = pfn;
 210         }
 211 }
 212 #else
 213 static inline bool isolation_suitable(struct compact_control *cc,
 214                                         struct page *page)
 215 {
 216         return true;
 217 }
 218
 219 static void update_pageblock_skip(struct compact_control *cc,
 220                         struct page *page, unsigned long nr_isolated,
 221                         bool migrate_scanner)
 222 {
 223 }
 224 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
 225
 226 /*
 227  * Compaction requires the taking of some coarse locks that are potentially
 228  * very heavily contended. For async compaction, back out if the lock cannot
 229  * be taken immediately. For sync compaction, spin on the lock if needed.
 230  *
 231  * Returns true if the lock is held
 232  * Returns false if the lock is not held and compaction should abort
 233  */
 234 static bool compact_trylock_irqsave(spinlock_t *lock, unsigned long *flags,
 235                                                 struct compact_control *cc)
 236 {
 237         if (cc->mode == MIGRATE_ASYNC) {
 238                 if (!spin_trylock_irqsave(lock, *flags)) {
 239                         cc->contended = COMPACT_CONTENDED_LOCK;
 240                         return false;
 241                 }
 242         } else {
 243                 spin_lock_irqsave(lock, *flags);
 244         }
 245
 246         return true;
 247 }
 248
 249 /*
 250  * Compaction requires the taking of some coarse locks that are potentially
 251  * very heavily contended. The lock should be periodically unlocked to avoid
 252  * having disabled IRQs for a long time, even when there is nobody waiting on
 253  * the lock. It might also be that allowing the IRQs will result in
 254  * need_resched() becoming true. If scheduling is needed, async compaction
 255  * aborts. Sync compaction schedules.
 256  * Either compaction type will also abort if a fatal signal is pending.
 257  * In either case if the lock was locked, it is dropped and not regained.
 258  *
 259  * Returns true if compaction should abort due to fatal signal pending, or
 260  *              async compaction due to need_resched()
 261  * Returns false when compaction can continue (sync compaction might have
 262  *              scheduled)
 263  */
 264 static bool compact_unlock_should_abort(spinlock_t *lock,
 265                 unsigned long flags, bool *locked, struct compact_control *cc)
 266 {
 267         if (*locked) {
 268                 spin_unlock_irqrestore(lock, flags);
 269                 *locked = false;
 270         }
 271
 272         if (fatal_signal_pending(current)) {
 273                 cc->contended = COMPACT_CONTENDED_SCHED;
 274                 return true;
 275         }
 276
 277         if (need_resched()) {
 278                 if (cc->mode == MIGRATE_ASYNC) {
 279                         cc->contended = COMPACT_CONTENDED_SCHED;
 280                         return true;
 281                 }
 282                 cond_resched();
 283         }
 284
 285         return false;
 286 }
 287
 288 /*
 289  * Aside from avoiding lock contention, compaction also periodically checks
 290  * need_resched() and either schedules in sync compaction or aborts async
 291  * compaction. This is similar to what compact_unlock_should_abort() does, but
 292  * is used where no lock is concerned.
 293  *
 294  * Returns false when no scheduling was needed, or sync compaction scheduled.
 295  * Returns true when async compaction should abort.
 296  */
 297 static inline bool compact_should_abort(struct compact_control *cc)
 298 {
 299         /* async compaction aborts if contended */
 300         if (need_resched()) {
 301                 if (cc->mode == MIGRATE_ASYNC) {
 302                         cc->contended = COMPACT_CONTENDED_SCHED;
 303                         return true;
 304                 }
 305
 306                 cond_resched();
 307         }
 308
 309         return false;
 310 }
 311
 312 /* Returns true if the page is within a block suitable for migration to */
 313 static bool suitable_migration_target(struct page *page)
 314 {
 315         /* If the page is a large free page, then disallow migration */
 316         if (PageBuddy(page) && page_order(page) >= pageblock_order)
 317                 return false;
 318
 319         /* If the block is MIGRATE_MOVABLE or MIGRATE_CMA, allow migration */
 320         if (migrate_async_suitable(get_pageblock_migratetype(page)))
 321                 return true;
 322
 323         /* Otherwise skip the block */
 324         return false;
 325 }
 326
 327 /*
 328  * Isolate free pages onto a private freelist. If @strict is true, will abort
 329  * returning 0 on any invalid PFNs or non-free pages inside of the pageblock
 330  * (even though it may still end up isolating some pages).
 331  */
 332 static unsigned long isolate_freepages_block(struct compact_control *cc,
 333                                 unsigned long *start_pfn,
 334                                 unsigned long end_pfn,
 335                                 struct list_head *freelist,
 336                                 bool strict)
 337 {
 338         int nr_scanned = 0, total_isolated = 0;
 339         struct page *cursor, *valid_page = NULL;
 340         unsigned long flags;
 341         bool locked = false;
 342         unsigned long blockpfn = *start_pfn;
 343
 344         cursor = pfn_to_page(blockpfn);
 345
 346         /* Isolate free pages. */
 347         for (; blockpfn < end_pfn; blockpfn++, cursor++) {
 348                 int isolated, i;
 349                 struct page *page = cursor;
 350
 351                 /*
 352                  * Periodically drop the lock (if held) regardless of its
 353                  * contention, to give chance to IRQs. Abort if fatal signal
 354                  * pending or async compaction detects need_resched()
 355                  */
 356                 if (!(blockpfn % SWAP_CLUSTER_MAX)
 357                     && compact_unlock_should_abort(&cc->zone->lock, flags,
 358                                                                 &locked, cc))
 359                         break;
 360
 361                 nr_scanned++;
 362                 if (!pfn_valid_within(blockpfn))
 363                         goto isolate_fail;
 364
 365                 if (!valid_page)
 366                         valid_page = page;
 367                 if (!PageBuddy(page))
 368                         goto isolate_fail;
 369
 370                 /*
 371                  * If we already hold the lock, we can skip some rechecking.
 372                  * Note that if we hold the lock now, checked_pageblock was
 373                  * already set in some previous iteration (or strict is true),
 374                  * so it is correct to skip the suitable migration target
 375                  * recheck as well.
 376                  */
 377                 if (!locked) {
 378                         /*
 379                          * The zone lock must be held to isolate freepages.
 380                          * Unfortunately this is a very coarse lock and can be
 381                          * heavily contended if there are parallel allocations
 382                          * or parallel compactions. For async compaction do not
 383                          * spin on the lock and we acquire the lock as late as
 384                          * possible.
 385                          */
 386                         locked = compact_trylock_irqsave(&cc->zone->lock,
 387                                                                 &flags, cc);
 388                         if (!locked)
 389                                 break;
 390
 391                         /* Recheck this is a buddy page under lock */
 392                         if (!PageBuddy(page))
 393                                 goto isolate_fail;
 394                 }
 395
 396                 /* Found a free page, break it into order-0 pages */
 397                 isolated = split_free_page(page);
 398                 total_isolated += isolated;
 399                 for (i = 0; i < isolated; i++) {
 400                         list_add(&page->lru, freelist);
 401                         page++;
 402                 }
 403
 404                 /* If a page was split, advance to the end of it */
 405                 if (isolated) {
 406                         blockpfn += isolated - 1;
 407                         cursor += isolated - 1;
 408                         continue;
 409                 }
 410
 411 isolate_fail:
 412                 if (strict)
 413                         break;
 414                 else
 415                         continue;
 416
 417         }
 418
 419         /* Record how far we have got within the block */
 420         *start_pfn = blockpfn;
 421
 422         trace_mm_compaction_isolate_freepages(nr_scanned, total_isolated);
 423
 424         /*
 425          * If strict isolation is requested by CMA then check that all the
 426          * pages requested were isolated. If there were any failures, 0 is
 427          * returned and CMA will fail.
 428          */
 429         if (strict && blockpfn < end_pfn)
 430                 total_isolated = 0;
 431
 432         if (locked)
 433                 spin_unlock_irqrestore(&cc->zone->lock, flags);
 434
 435         /* Update the pageblock-skip if the whole pageblock was scanned */
 436         if (blockpfn == end_pfn)
 437                 update_pageblock_skip(cc, valid_page, total_isolated, false);
 438
 439         count_compact_events(COMPACTFREE_SCANNED, nr_scanned);
 440         if (total_isolated)
 441                 count_compact_events(COMPACTISOLATED, total_isolated);
 442         return total_isolated;
 443 }
 444
 445 /**
 446  * isolate_freepages_range() - isolate free pages.
 447  * @start_pfn: The first PFN to start isolating.
 448  * @end_pfn:   The one-past-last PFN.
 449  *
 450  * Non-free pages, invalid PFNs, or zone boundaries within the
 451  * [start_pfn, end_pfn) range are considered errors, cause function to
 452  * undo its actions and return zero.
 453  *
 454  * Otherwise, function returns one-past-the-last PFN of isolated page
 455  * (which may be greater then end_pfn if end fell in a middle of
 456  * a free page).
 457  */
 458 unsigned long
 459 isolate_freepages_range(struct compact_control *cc,
 460                         unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 461 {
 462         unsigned long isolated, pfn, block_end_pfn;
 463         LIST_HEAD(freelist);
 464
 465         pfn = start_pfn;
 466         block_end_pfn = ALIGN(pfn + 1, pageblock_nr_pages);
 467
 468         for (; pfn < end_pfn; pfn += isolated,
 469                                 block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
 470                 /* Protect pfn from changing by isolate_freepages_block */
 471                 unsigned long isolate_start_pfn = pfn;
 472
 473                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, end_pfn);
 474
 475                 if (!pageblock_pfn_to_page(pfn, block_end_pfn, cc->zone))
 476                         break;
 477
 478                 isolated = isolate_freepages_block(cc, &isolate_start_pfn,
 479                                                 block_end_pfn, &freelist, true);
 480
 481                 /*
 482                  * In strict mode, isolate_freepages_block() returns 0 if
 483                  * there are any holes in the block (ie. invalid PFNs or
 484                  * non-free pages).
 485                  */
 486                 if (!isolated)
 487                         break;
 488
 489                 /*
 490                  * If we managed to isolate pages, it is always (1 << n) *
 491                  * pageblock_nr_pages for some non-negative n.  (Max order
 492                  * page may span two pageblocks).
 493                  */
 494         }
 495
 496         /* split_free_page does not map the pages */
 497         map_pages(&freelist);
 498
 499         if (pfn < end_pfn) {
 500                 /* Loop terminated early, cleanup. */
 501                 release_freepages(&freelist);
 502                 return 0;
 503         }
 504
 505         /* We don't use freelists for anything. */
 506         return pfn;
 507 }
 508
 509 /* Update the number of anon and file isolated pages in the zone */
 510 static void acct_isolated(struct zone *zone, struct compact_control *cc)
 511 {
 512         struct page *page;
 513         unsigned int count[2] = { 0, };
 514
 515         if (list_empty(&cc->migratepages))
 516                 return;
 517
 518         list_for_each_entry(page, &cc->migratepages, lru)
 519                 count[!!page_is_file_cache(page)]++;
 520
 521         mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON, count[0]);
 522         mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, count[1]);
 523 }
 524
 525 /* Similar to reclaim, but different enough that they don't share logic */
 526 static bool too_many_isolated(struct zone *zone)
 527 {
 528         unsigned long active, inactive, isolated;
 529
 530         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
 531                                         zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
 532         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
 533                                         zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
 534         isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE) +
 535                                         zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
 536
 537         return isolated > (inactive + active) / 2;
 538 }
 539
 540 /**
 541  * isolate_migratepages_block() - isolate all migrate-able pages within
 542  *                                a single pageblock
 543  * @cc:         Compaction control structure.
 544  * @low_pfn:    The first PFN to isolate
 545  * @end_pfn:    The one-past-the-last PFN to isolate, within same pageblock
 546  * @isolate_mode: Isolation mode to be used.
 547  *
 548  * Isolate all pages that can be migrated from the range specified by
 549  * [low_pfn, end_pfn). The range is expected to be within same pageblock.
 550  * Returns zero if there is a fatal signal pending, otherwise PFN of the
 551  * first page that was not scanned (which may be both less, equal to or more
 552  * than end_pfn).
 553  *
 554  * The pages are isolated on cc->migratepages list (not required to be empty),
 555  * and cc->nr_migratepages is updated accordingly. The cc->migrate_pfn field
 556  * is neither read nor updated.
 557  */
 558 static unsigned long
 559 isolate_migratepages_block(struct compact_control *cc, unsigned long low_pfn,
 560                         unsigned long end_pfn, isolate_mode_t isolate_mode)
 561 {
 562         struct zone *zone = cc->zone;
 563         unsigned long nr_scanned = 0, nr_isolated = 0;
 564         struct list_head *migratelist = &cc->migratepages;
 565         struct lruvec *lruvec;
 566         unsigned long flags;
 567         bool locked = false;
 568         struct page *page = NULL, *valid_page = NULL;
 569
 570         /*
 571          * Ensure that there are not too many pages isolated from the LRU
 572          * list by either parallel reclaimers or compaction. If there are,
 573          * delay for some time until fewer pages are isolated
 574          */
 575         while (unlikely(too_many_isolated(zone))) {
 576                 /* async migration should just abort */
 577                 if (cc->mode == MIGRATE_ASYNC)
 578                         return 0;
 579
 580                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
 581
 582                 if (fatal_signal_pending(current))
 583                         return 0;
 584         }
 585
 586         if (compact_should_abort(cc))
 587                 return 0;
 588
 589         /* Time to isolate some pages for migration */
 590         for (; low_pfn < end_pfn; low_pfn++) {
 591                 /*
 592                  * Periodically drop the lock (if held) regardless of its
 593                  * contention, to give chance to IRQs. Abort async compaction
 594                  * if contended.
 595                  */
 596                 if (!(low_pfn % SWAP_CLUSTER_MAX)
 597                     && compact_unlock_should_abort(&zone->lru_lock, flags,
 598                                                                 &locked, cc))
 599                         break;
 600
 601                 if (!pfn_valid_within(low_pfn))
 602                         continue;
 603                 nr_scanned++;
 604
 605                 page = pfn_to_page(low_pfn);
 606
 607                 if (!valid_page)
 608                         valid_page = page;
 609
 610                 /*
 611                  * Skip if free. page_order cannot be used without zone->lock
 612                  * as nothing prevents parallel allocations or buddy merging.
 613                  */
 614                 if (PageBuddy(page))
 615                         continue;
 616
 617                 /*
 618                  * Check may be lockless but that's ok as we recheck later.
 619                  * It's possible to migrate LRU pages and balloon pages
 620                  * Skip any other type of page
 621                  */
 622                 if (!PageLRU(page)) {
 623                         if (unlikely(balloon_page_movable(page))) {
 624                                 if (locked && balloon_page_isolate(page)) {
 625                                         /* Successfully isolated */
 626                                         goto isolate_success;
 627                                 }
 628                         }
 629                         continue;
 630                 }
 631
 632                 /*
 633                  * PageLRU is set. lru_lock normally excludes isolation
 634                  * splitting and collapsing (collapsing has already happened
 635                  * if PageLRU is set) but the lock is not necessarily taken
 636                  * here and it is wasteful to take it just to check transhuge.
 637                  * Check TransHuge without lock and skip the whole pageblock if
 638                  * it's either a transhuge or hugetlbfs page, as calling
 639                  * compound_order() without preventing THP from splitting the
 640                  * page underneath us may return surprising results.
 641                  */
 642                 if (PageTransHuge(page)) {
 643                         if (!locked)
 644                                 low_pfn = ALIGN(low_pfn + 1,
 645                                                 pageblock_nr_pages) - 1;
 646                         else
 647                                 low_pfn += (1 << compound_order(page)) - 1;
 648
 649                         continue;
 650                 }
 651
 652                 /*
 653                  * Migration will fail if an anonymous page is pinned in memory,
 654                  * so avoid taking lru_lock and isolating it unnecessarily in an
 655                  * admittedly racy check.
 656                  */
 657                 if (!page_mapping(page) &&
 658                     page_count(page) > page_mapcount(page))
 659                         continue;
 660
 661                 /* If we already hold the lock, we can skip some rechecking */
 662                 if (!locked) {
 663                         locked = compact_trylock_irqsave(&zone->lru_lock,
 664                                                                 &flags, cc);
 665                         if (!locked)
 666                                 break;
 667
 668                         /* Recheck PageLRU and PageTransHuge under lock */
 669                         if (!PageLRU(page))
 670                                 continue;
 671                         if (PageTransHuge(page)) {
 672                                 low_pfn += (1 << compound_order(page)) - 1;
 673                                 continue;
 674                         }
 675                 }
 676
 677                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
 678
 679                 /* Try isolate the page */
 680                 if (__isolate_lru_page(page, isolate_mode) != 0)
 681                         continue;
 682
 683                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransCompound(page), page);
 684
 685                 /* Successfully isolated */
 686                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_lru(page));
 687
 688 isolate_success:
 689                 cc->finished_update_migrate = true;
 690                 list_add(&page->lru, migratelist);
 691                 cc->nr_migratepages++;
 692                 nr_isolated++;
 693
 694                 /* Avoid isolating too much */
 695                 if (cc->nr_migratepages == COMPACT_CLUSTER_MAX) {
 696                         ++low_pfn;
 697                         break;
 698                 }
 699         }
 700
 701         if (locked)
 702                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 703
 704         /*
 705          * Update the pageblock-skip information and cached scanner pfn,
 706          * if the whole pageblock was scanned without isolating any page.
 707          */
 708         if (low_pfn == end_pfn)
 709                 update_pageblock_skip(cc, valid_page, nr_isolated, true);
 710
 711         trace_mm_compaction_isolate_migratepages(nr_scanned, nr_isolated);
 712
 713         count_compact_events(COMPACTMIGRATE_SCANNED, nr_scanned);
 714         if (nr_isolated)
 715                 count_compact_events(COMPACTISOLATED, nr_isolated);
 716
 717         return low_pfn;
 718 }
 719
 720 /**
 721  * isolate_migratepages_range() - isolate migrate-able pages in a PFN range
 722  * @cc:        Compaction control structure.
 723  * @start_pfn: The first PFN to start isolating.
 724  * @end_pfn:   The one-past-last PFN.
 725  *
 726  * Returns zero if isolation fails fatally due to e.g. pending signal.
 727  * Otherwise, function returns one-past-the-last PFN of isolated page
 728  * (which may be greater than end_pfn if end fell in a middle of a THP page).
 729  */
 730 unsigned long
 731 isolate_migratepages_range(struct compact_control *cc, unsigned long start_pfn,
 732                                                         unsigned long end_pfn)
 733 {
 734         unsigned long pfn, block_end_pfn;
 735
 736         /* Scan block by block. First and last block may be incomplete */
 737         pfn = start_pfn;
 738         block_end_pfn = ALIGN(pfn + 1, pageblock_nr_pages);
 739
 740         for (; pfn < end_pfn; pfn = block_end_pfn,
 741                                 block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
 742
 743                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, end_pfn);
 744
 745                 if (!pageblock_pfn_to_page(pfn, block_end_pfn, cc->zone))
 746                         continue;
 747
 748                 pfn = isolate_migratepages_block(cc, pfn, block_end_pfn,
 749                                                         ISOLATE_UNEVICTABLE);
 750
 751                 /*
 752                  * In case of fatal failure, release everything that might
 753                  * have been isolated in the previous iteration, and signal
 754                  * the failure back to caller.
 755                  */
 756                 if (!pfn) {
 757                         putback_movable_pages(&cc->migratepages);
 758                         cc->nr_migratepages = 0;
 759                         break;
 760                 }
 761         }
 762         acct_isolated(cc->zone, cc);
 763
 764         return pfn;
 765 }
 766
 767 #endif /* CONFIG_COMPACTION || CONFIG_CMA */
 768 #ifdef CONFIG_COMPACTION
 769 /*
 770  * Based on information in the current compact_control, find blocks
 771  * suitable for isolating free pages from and then isolate them.
 772  */
 773 static void isolate_freepages(struct compact_control *cc)
 774 {
 775         struct zone *zone = cc->zone;
 776         struct page *page;
 777         unsigned long block_start_pfn;  /* start of current pageblock */
 778         unsigned long isolate_start_pfn; /* exact pfn we start at */
 779         unsigned long block_end_pfn;    /* end of current pageblock */
 780         unsigned long low_pfn;       /* lowest pfn scanner is able to scan */
 781         int nr_freepages = cc->nr_freepages;
 782         struct list_head *freelist = &cc->freepages;
 783
 784         /*
 785          * Initialise the free scanner. The starting point is where we last
 786          * successfully isolated from, zone-cached value, or the end of the
 787          * zone when isolating for the first time. For looping we also need
 788          * this pfn aligned down to the pageblock boundary, because we do
 789          * block_start_pfn -= pageblock_nr_pages in the for loop.
 790          * For ending point, take care when isolating in last pageblock of a
 791          * a zone which ends in the middle of a pageblock.
 792          * The low boundary is the end of the pageblock the migration scanner
 793          * is using.
 794          */
 795         isolate_start_pfn = cc->free_pfn;
 796         block_start_pfn = cc->free_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
 797         block_end_pfn = min(block_start_pfn + pageblock_nr_pages,
 798                                                 zone_end_pfn(zone));
 799         low_pfn = ALIGN(cc->migrate_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
 800
 801         /*
 802          * Isolate free pages until enough are available to migrate the
 803          * pages on cc->migratepages. We stop searching if the migrate
 804          * and free page scanners meet or enough free pages are isolated.
 805          */
 806         for (; block_start_pfn >= low_pfn && cc->nr_migratepages > nr_freepages;
 807                                 block_end_pfn = block_start_pfn,
 808                                 block_start_pfn -= pageblock_nr_pages,
 809                                 isolate_start_pfn = block_start_pfn) {
 810                 unsigned long isolated;
 811
 812                 /*
 813                  * This can iterate a massively long zone without finding any
 814                  * suitable migration targets, so periodically check if we need
 815                  * to schedule, or even abort async compaction.
 816                  */
 817                 if (!(block_start_pfn % (SWAP_CLUSTER_MAX * pageblock_nr_pages))
 818                                                 && compact_should_abort(cc))
 819                         break;
 820
 821                 page = pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn, block_end_pfn,
 822                                                                         zone);
 823                 if (!page)
 824                         continue;
 825
 826                 /* Check the block is suitable for migration */
 827                 if (!suitable_migration_target(page))
 828                         continue;
 829
 830                 /* If isolation recently failed, do not retry */
 831                 if (!isolation_suitable(cc, page))
 832                         continue;
 833
 834                 /* Found a block suitable for isolating free pages from. */
 835                 isolated = isolate_freepages_block(cc, &isolate_start_pfn,
 836                                         block_end_pfn, freelist, false);
 837                 nr_freepages += isolated;
 838
 839                 /*
 840                  * Remember where the free scanner should restart next time,
 841                  * which is where isolate_freepages_block() left off.
 842                  * But if it scanned the whole pageblock, isolate_start_pfn
 843                  * now points at block_end_pfn, which is the start of the next
 844                  * pageblock.
 845                  * In that case we will however want to restart at the start
 846                  * of the previous pageblock.
 847                  */
 848                 cc->free_pfn = (isolate_start_pfn < block_end_pfn) ?
 849                                 isolate_start_pfn :
 850                                 block_start_pfn - pageblock_nr_pages;
 851
 852                 /*
 853                  * Set a flag that we successfully isolated in this pageblock.
 854                  * In the next loop iteration, zone->compact_cached_free_pfn
 855                  * will not be updated and thus it will effectively contain the
 856                  * highest pageblock we isolated pages from.
 857                  */
 858                 if (isolated)
 859                         cc->finished_update_free = true;
 860
 861                 /*
 862                  * isolate_freepages_block() might have aborted due to async
 863                  * compaction being contended
 864                  */
 865                 if (cc->contended)
 866                         break;
 867         }
 868
 869         /* split_free_page does not map the pages */
 870         map_pages(freelist);
 871
 872         /*
 873          * If we crossed the migrate scanner, we want to keep it that way
 874          * so that compact_finished() may detect this
 875          */
 876         if (block_start_pfn < low_pfn)
 877                 cc->free_pfn = cc->migrate_pfn;
 878
 879         cc->nr_freepages = nr_freepages;
 880 }
 881
 882 /*
 883  * This is a migrate-callback that "allocates" freepages by taking pages
 884  * from the isolated freelists in the block we are migrating to.
 885  */
 886 static struct page *compaction_alloc(struct page *migratepage,
 887                                         unsigned long data,
 888                                         int **result)
 889 {
 890         struct compact_control *cc = (struct compact_control *)data;
 891         struct page *freepage;
 892
 893         /*
 894          * Isolate free pages if necessary, and if we are not aborting due to
 895          * contention.
 896          */
 897         if (list_empty(&cc->freepages)) {
 898                 if (!cc->contended)
 899                         isolate_freepages(cc);
 900
 901                 if (list_empty(&cc->freepages))
 902                         return NULL;
 903         }
 904
 905         freepage = list_entry(cc->freepages.next, struct page, lru);
 906         list_del(&freepage->lru);
 907         cc->nr_freepages--;
 908
 909         return freepage;
 910 }
 911
 912 /*
 913  * This is a migrate-callback that "frees" freepages back to the isolated
 914  * freelist.  All pages on the freelist are from the same zone, so there is no
 915  * special handling needed for NUMA.
 916  */
 917 static void compaction_free(struct page *page, unsigned long data)
 918 {
 919         struct compact_control *cc = (struct compact_control *)data;
 920
 921         list_add(&page->lru, &cc->freepages);
 922         cc->nr_freepages++;
 923 }
 924
 925 /* possible outcome of isolate_migratepages */
 926 typedef enum {
 927         ISOLATE_ABORT,          /* Abort compaction now */
 928         ISOLATE_NONE,           /* No pages isolated, continue scanning */
 929         ISOLATE_SUCCESS,        /* Pages isolated, migrate */
 930 } isolate_migrate_t;
 931
 932 /*
 933  * Isolate all pages that can be migrated from the first suitable block,
 934  * starting at the block pointed to by the migrate scanner pfn within
 935  * compact_control.
 936  */
 937 static isolate_migrate_t isolate_migratepages(struct zone *zone,
 938                                         struct compact_control *cc)
 939 {
 940         unsigned long low_pfn, end_pfn;
 941         struct page *page;
 942         const isolate_mode_t isolate_mode =
 943                 (cc->mode == MIGRATE_ASYNC ? ISOLATE_ASYNC_MIGRATE : 0);
 944
 945         /*
 946          * Start at where we last stopped, or beginning of the zone as
 947          * initialized by compact_zone()
 948          */
 949         low_pfn = cc->migrate_pfn;
 950
 951         /* Only scan within a pageblock boundary */
 952         end_pfn = ALIGN(low_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
 953
 954         /*
 955          * Iterate over whole pageblocks until we find the first suitable.
 956          * Do not cross the free scanner.
 957          */
 958         for (; end_pfn <= cc->free_pfn;
 959                         low_pfn = end_pfn, end_pfn += pageblock_nr_pages) {
 960
 961                 /*
 962                  * This can potentially iterate a massively long zone with
 963                  * many pageblocks unsuitable, so periodically check if we
 964                  * need to schedule, or even abort async compaction.
 965                  */
 966                 if (!(low_pfn % (SWAP_CLUSTER_MAX * pageblock_nr_pages))
 967                                                 && compact_should_abort(cc))
 968                         break;
 969
 970                 page = pageblock_pfn_to_page(low_pfn, end_pfn, zone);
 971                 if (!page)
 972                         continue;
 973
 974                 /* If isolation recently failed, do not retry */
 975                 if (!isolation_suitable(cc, page))
 976                         continue;
 977
 978                 /*
 979                  * For async compaction, also only scan in MOVABLE blocks.
 980                  * Async compaction is optimistic to see if the minimum amount
 981                  * of work satisfies the allocation.
 982                  */
 983                 if (cc->mode == MIGRATE_ASYNC &&
 984                     !migrate_async_suitable(get_pageblock_migratetype(page)))
 985                         continue;
 986
 987                 /* Perform the isolation */
 988                 low_pfn = isolate_migratepages_block(cc, low_pfn, end_pfn,
 989                                                                 isolate_mode);
 990
 991                 if (!low_pfn || cc->contended)
 992                         return ISOLATE_ABORT;
 993
 994                 /*
 995                  * Either we isolated something and proceed with migration. Or
 996                  * we failed and compact_zone should decide if we should
 997                  * continue or not.
 998                  */
 999                 break;
1000         }
1001
1002         acct_isolated(zone, cc);
1003         /* Record where migration scanner will be restarted */
1004         cc->migrate_pfn = low_pfn;
1005
1006         return cc->nr_migratepages ? ISOLATE_SUCCESS : ISOLATE_NONE;
1007 }
1008
1009 static int compact_finished(struct zone *zone,
1010                             struct compact_control *cc)
1011 {
1012         unsigned int order;
1013         unsigned long watermark;
1014
1015         if (cc->contended || fatal_signal_pending(current))
1016                 return COMPACT_PARTIAL;
1017
1018         /* Compaction run completes if the migrate and free scanner meet */
1019         if (cc->free_pfn <= cc->migrate_pfn) {
1020                 /* Let the next compaction start anew. */
1021                 zone->compact_cached_migrate_pfn[0] = zone->zone_start_pfn;
1022                 zone->compact_cached_migrate_pfn[1] = zone->zone_start_pfn;
1023                 zone->compact_cached_free_pfn = zone_end_pfn(zone);
1024
1025                 /*
1026                  * Mark that the PG_migrate_skip information should be cleared
1027                  * by kswapd when it goes to sleep. kswapd does not set the
1028                  * flag itself as the decision to be clear should be directly
1029                  * based on an allocation request.
1030                  */
1031                 if (!current_is_kswapd())
1032                         zone->compact_blockskip_flush = true;
1033
1034                 return COMPACT_COMPLETE;
1035         }
1036
1037         /*
1038          * order == -1 is expected when compacting via
1039          * /proc/sys/vm/compact_memory
1040          */
1041         if (cc->order == -1)
1042                 return COMPACT_CONTINUE;
1043
1044         /* Compaction run is not finished if the watermark is not met */
1045         watermark = low_wmark_pages(zone);
1046         watermark += (1 << cc->order);
1047
1048         if (!zone_watermark_ok(zone, cc->order, watermark, 0, 0))
1049                 return COMPACT_CONTINUE;
1050
1051         /* Direct compactor: Is a suitable page free? */
1052         for (order = cc->order; order < MAX_ORDER; order++) {
1053                 struct free_area *area = &zone->free_area[order];
1054
1055                 /* Job done if page is free of the right migratetype */
1056                 if (!list_empty(&area->free_list[cc->migratetype]))
1057                         return COMPACT_PARTIAL;
1058
1059                 /* Job done if allocation would set block type */
1060                 if (cc->order >= pageblock_order && area->nr_free)
1061                         return COMPACT_PARTIAL;
1062         }
1063
1064         return COMPACT_CONTINUE;
1065 }
1066
1067 /*
1068  * compaction_suitable: Is this suitable to run compaction on this zone now?
1069  * Returns
1070  *   COMPACT_SKIPPED  - If there are too few free pages for compaction
1071  *   COMPACT_PARTIAL  - If the allocation would succeed without compaction
1072  *   COMPACT_CONTINUE - If compaction should run now
1073  */
1074 unsigned long compaction_suitable(struct zone *zone, int order)
1075 {
1076         int fragindex;
1077         unsigned long watermark;
1078
1079         /*
1080          * order == -1 is expected when compacting via
1081          * /proc/sys/vm/compact_memory
1082          */
1083         if (order == -1)
1084                 return COMPACT_CONTINUE;
1085
1086         /*
1087          * Watermarks for order-0 must be met for compaction. Note the 2UL.
1088          * This is because during migration, copies of pages need to be
1089          * allocated and for a short time, the footprint is higher
1090          */
1091         watermark = low_wmark_pages(zone) + (2UL << order);
1092         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1093                 return COMPACT_SKIPPED;
1094
1095         /*
1096          * fragmentation index determines if allocation failures are due to
1097          * low memory or external fragmentation
1098          *
1099          * index of -1000 implies allocations might succeed depending on
1100          * watermarks
1101          * index towards 0 implies failure is due to lack of memory
1102          * index towards 1000 implies failure is due to fragmentation
1103          *
1104          * Only compact if a failure would be due to fragmentation.
1105          */
1106         fragindex = fragmentation_index(zone, order);
1107         if (fragindex >= 0 && fragindex <= sysctl_extfrag_threshold)
1108                 return COMPACT_SKIPPED;
1109
1110         if (fragindex == -1000 && zone_watermark_ok(zone, order, watermark,
1111             0, 0))
1112                 return COMPACT_PARTIAL;
1113
1114         return COMPACT_CONTINUE;
1115 }
1116
1117 static int compact_zone(struct zone *zone, struct compact_control *cc)
1118 {
1119         int ret;
1120         unsigned long start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1121         unsigned long end_pfn = zone_end_pfn(zone);
1122         const bool sync = cc->mode != MIGRATE_ASYNC;
1123
1124         ret = compaction_suitable(zone, cc->order);
1125         switch (ret) {
1126         case COMPACT_PARTIAL:
1127         case COMPACT_SKIPPED:
1128                 /* Compaction is likely to fail */
1129                 return ret;
1130         case COMPACT_CONTINUE:
1131                 /* Fall through to compaction */
1132                 ;
1133         }
1134
1135         /*
1136          * Clear pageblock skip if there were failures recently and compaction
1137          * is about to be retried after being deferred. kswapd does not do
1138          * this reset as it'll reset the cached information when going to sleep.
1139          */
1140         if (compaction_restarting(zone, cc->order) && !current_is_kswapd())
1141                 __reset_isolation_suitable(zone);
1142
1143         /*
1144          * Setup to move all movable pages to the end of the zone. Used cached
1145          * information on where the scanners should start but check that it
1146          * is initialised by ensuring the values are within zone boundaries.
1147          */
1148         cc->migrate_pfn = zone->compact_cached_migrate_pfn[sync];
1149         cc->free_pfn = zone->compact_cached_free_pfn;
1150         if (cc->free_pfn < start_pfn || cc->free_pfn > end_pfn) {
1151                 cc->free_pfn = end_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1152                 zone->compact_cached_free_pfn = cc->free_pfn;
1153         }
1154         if (cc->migrate_pfn < start_pfn || cc->migrate_pfn > end_pfn) {
1155                 cc->migrate_pfn = start_pfn;
1156                 zone->compact_cached_migrate_pfn[0] = cc->migrate_pfn;
1157                 zone->compact_cached_migrate_pfn[1] = cc->migrate_pfn;
1158         }
1159
1160         trace_mm_compaction_begin(start_pfn, cc->migrate_pfn, cc->free_pfn, end_pfn);
1161
1162         migrate_prep_local();
1163
1164         while ((ret = compact_finished(zone, cc)) == COMPACT_CONTINUE) {
1165                 int err;
1166
1167                 switch (isolate_migratepages(zone, cc)) {
1168                 case ISOLATE_ABORT:
1169                         ret = COMPACT_PARTIAL;
1170                         putback_movable_pages(&cc->migratepages);
1171                         cc->nr_migratepages = 0;
1172                         goto out;
1173                 case ISOLATE_NONE:
1174                         continue;
1175                 case ISOLATE_SUCCESS:
1176                         ;
1177                 }
1178
1179                 err = migrate_pages(&cc->migratepages, compaction_alloc,
1180                                 compaction_free, (unsigned long)cc, cc->mode,
1181                                 MR_COMPACTION);
1182
1183                 trace_mm_compaction_migratepages(cc->nr_migratepages, err,
1184                                                         &cc->migratepages);
1185
1186                 /* All pages were either migrated or will be released */
1187                 cc->nr_migratepages = 0;
1188                 if (err) {
1189                         putback_movable_pages(&cc->migratepages);
1190                         /*
1191                          * migrate_pages() may return -ENOMEM when scanners meet
1192                          * and we want compact_finished() to detect it
1193                          */
1194                         if (err == -ENOMEM && cc->free_pfn > cc->migrate_pfn) {
1195                                 ret = COMPACT_PARTIAL;
1196                                 goto out;
1197                         }
1198                 }
1199         }
1200
1201 out:
1202         /* Release free pages and check accounting */
1203         cc->nr_freepages -= release_freepages(&cc->freepages);
1204         VM_BUG_ON(cc->nr_freepages != 0);
1205
1206         trace_mm_compaction_end(ret);
1207
1208         return ret;
1209 }
1210
1211 static unsigned long compact_zone_order(struct zone *zone, int order,
1212                 gfp_t gfp_mask, enum migrate_mode mode, int *contended)
1213 {
1214         unsigned long ret;
1215         struct compact_control cc = {
1216                 .nr_freepages = 0,
1217                 .nr_migratepages = 0,
1218                 .order = order,
1219                 .migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask),
1220                 .zone = zone,
1221                 .mode = mode,
1222         };
1223         INIT_LIST_HEAD(&cc.freepages);
1224         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
1225
1226         ret = compact_zone(zone, &cc);
1227
1228         VM_BUG_ON(!list_empty(&cc.freepages));
1229         VM_BUG_ON(!list_empty(&cc.migratepages));
1230
1231         *contended = cc.contended;
1232         return ret;
1233 }
1234
1235 int sysctl_extfrag_threshold = 500;
1236
1237 /**
1238  * try_to_compact_pages - Direct compact to satisfy a high-order allocation
1239  * @zonelist: The zonelist used for the current allocation
1240  * @order: The order of the current allocation
1241  * @gfp_mask: The GFP mask of the current allocation
1242  * @nodemask: The allowed nodes to allocate from
1243  * @mode: The migration mode for async, sync light, or sync migration
1244  * @contended: Return value that determines if compaction was aborted due to
1245  *             need_resched() or lock contention
1246  * @candidate_zone: Return the zone where we think allocation should succeed
1247  *
1248  * This is the main entry point for direct page compaction.
1249  */
1250 unsigned long try_to_compact_pages(struct zonelist *zonelist,
1251                         int order, gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask,
1252                         enum migrate_mode mode, int *contended,
1253                         struct zone **candidate_zone)
1254 {
1255         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1256         int may_enter_fs = gfp_mask & __GFP_FS;
1257         int may_perform_io = gfp_mask & __GFP_IO;
1258         struct zoneref *z;
1259         struct zone *zone;
1260         int rc = COMPACT_DEFERRED;
1261         int alloc_flags = 0;
1262         int all_zones_contended = COMPACT_CONTENDED_LOCK; /* init for &= op */
1263
1264         *contended = COMPACT_CONTENDED_NONE;
1265
1266         /* Check if the GFP flags allow compaction */
1267         if (!order || !may_enter_fs || !may_perform_io)
1268                 return COMPACT_SKIPPED;
1269
1270 #ifdef CONFIG_CMA
1271         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
1272                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
1273 #endif
1274         /* Compact each zone in the list */
1275         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, high_zoneidx,
1276                                                                 nodemask) {
1277                 int status;
1278                 int zone_contended;
1279
1280                 if (compaction_deferred(zone, order))
1281                         continue;
1282
1283                 status = compact_zone_order(zone, order, gfp_mask, mode,
1284                                                         &zone_contended);
1285                 rc = max(status, rc);
1286                 /*
1287                  * It takes at least one zone that wasn't lock contended
1288                  * to clear all_zones_contended.
1289                  */
1290                 all_zones_contended &= zone_contended;
1291
1292                 /* If a normal allocation would succeed, stop compacting */
1293                 if (zone_watermark_ok(zone, order, low_wmark_pages(zone), 0,
1294                                       alloc_flags)) {
1295                         *candidate_zone = zone;
1296                         /*
1297                          * We think the allocation will succeed in this zone,
1298                          * but it is not certain, hence the false. The caller
1299                          * will repeat this with true if allocation indeed
1300                          * succeeds in this zone.
1301                          */
1302                         compaction_defer_reset(zone, order, false);
1303                         /*
1304                          * It is possible that async compaction aborted due to
1305                          * need_resched() and the watermarks were ok thanks to
1306                          * somebody else freeing memory. The allocation can
1307                          * however still fail so we better signal the
1308                          * need_resched() contention anyway (this will not
1309                          * prevent the allocation attempt).
1310                          */
1311                         if (zone_contended == COMPACT_CONTENDED_SCHED)
1312                                 *contended = COMPACT_CONTENDED_SCHED;
1313
1314                         goto break_loop;
1315                 }
1316
1317                 if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
1318                         /*
1319                          * We think that allocation won't succeed in this zone
1320                          * so we defer compaction there. If it ends up
1321                          * succeeding after all, it will be reset.
1322                          */
1323                         defer_compaction(zone, order);
1324                 }
1325
1326                 /*
1327                  * We might have stopped compacting due to need_resched() in
1328                  * async compaction, or due to a fatal signal detected. In that
1329                  * case do not try further zones and signal need_resched()
1330                  * contention.
1331                  */
1332                 if ((zone_contended == COMPACT_CONTENDED_SCHED)
1333                                         || fatal_signal_pending(current)) {
1334                         *contended = COMPACT_CONTENDED_SCHED;
1335                         goto break_loop;
1336                 }
1337
1338                 continue;
1339 break_loop:
1340                 /*
1341                  * We might not have tried all the zones, so  be conservative
1342                  * and assume they are not all lock contended.
1343                  */
1344                 all_zones_contended = 0;
1345                 break;
1346         }
1347
1348         /*
1349          * If at least one zone wasn't deferred or skipped, we report if all
1350          * zones that were tried were lock contended.
1351          */
1352         if (rc > COMPACT_SKIPPED && all_zones_contended)
1353                 *contended = COMPACT_CONTENDED_LOCK;
1354
1355         return rc;
1356 }
1357
1358
1359 /* Compact all zones within a node */
1360 static void __compact_pgdat(pg_data_t *pgdat, struct compact_control *cc)
1361 {
1362         int zoneid;
1363         struct zone *zone;
1364
1365         for (zoneid = 0; zoneid < MAX_NR_ZONES; zoneid++) {
1366
1367                 zone = &pgdat->node_zones[zoneid];
1368                 if (!populated_zone(zone))
1369                         continue;
1370
1371                 cc->nr_freepages = 0;
1372                 cc->nr_migratepages = 0;
1373                 cc->zone = zone;
1374                 INIT_LIST_HEAD(&cc->freepages);
1375                 INIT_LIST_HEAD(&cc->migratepages);
1376
1377                 if (cc->order == -1 || !compaction_deferred(zone, cc->order))
1378                         compact_zone(zone, cc);
1379
1380                 if (cc->order > 0) {
1381                         if (zone_watermark_ok(zone, cc->order,
1382                                                 low_wmark_pages(zone), 0, 0))
1383                                 compaction_defer_reset(zone, cc->order, false);
1384                 }
1385
1386                 VM_BUG_ON(!list_empty(&cc->freepages));
1387                 VM_BUG_ON(!list_empty(&cc->migratepages));
1388         }
1389 }
1390
1391 void compact_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order)
1392 {
1393         struct compact_control cc = {
1394                 .order = order,
1395                 .mode = MIGRATE_ASYNC,
1396         };
1397
1398         if (!order)
1399                 return;
1400
1401         __compact_pgdat(pgdat, &cc);
1402 }
1403
1404 static void compact_node(int nid)
1405 {
1406         struct compact_control cc = {
1407                 .order = -1,
1408                 .mode = MIGRATE_SYNC,
1409                 .ignore_skip_hint = true,
1410         };
1411
1412         __compact_pgdat(NODE_DATA(nid), &cc);
1413 }
1414
1415 /* Compact all nodes in the system */
1416 static void compact_nodes(void)
1417 {
1418         int nid;
1419
1420         /* Flush pending updates to the LRU lists */
1421         lru_add_drain_all();
1422
1423         for_each_online_node(nid)
1424                 compact_node(nid);
1425 }
1426
1427 /* The written value is actually unused, all memory is compacted */
1428 int sysctl_compact_memory;
1429
1430 /* This is the entry point for compacting all nodes via /proc/sys/vm */
1431 int sysctl_compaction_handler(struct ctl_table *table, int write,
1432                         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
1433 {
1434         if (write)
1435                 compact_nodes();
1436
1437         return 0;
1438 }
1439
1440 int sysctl_extfrag_handler(struct ctl_table *table, int write,
1441                         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
1442 {
1443         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
1444
1445         return 0;
1446 }
1447
1448 #if defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_NUMA)
1449 static ssize_t sysfs_compact_node(struct device *dev,
1450                         struct device_attribute *attr,
1451                         const char *buf, size_t count)
1452 {
1453         int nid = dev->id;
1454
1455         if (nid >= 0 && nid < nr_node_ids && node_online(nid)) {
1456                 /* Flush pending updates to the LRU lists */
1457                 lru_add_drain_all();
1458
1459                 compact_node(nid);
1460         }
1461
1462         return count;
1463 }
1464 static DEVICE_ATTR(compact, S_IWUSR, NULL, sysfs_compact_node);
1465
1466 int compaction_register_node(struct node *node)
1467 {
1468         return device_create_file(&node->dev, &dev_attr_compact);
1469 }
1470
1471 void compaction_unregister_node(struct node *node)
1472 {
1473         return device_remove_file(&node->dev, &dev_attr_compact);
1474 }
1475 #endif /* CONFIG_SYSFS && CONFIG_NUMA */
1476
1477 #endif /* CONFIG_COMPACTION */