mm/compaction.c

   1 /*
   2  * linux/mm/compaction.c
   3  *
   4  * Memory compaction for the reduction of external fragmentation. Note that
   5  * this heavily depends upon page migration to do all the real heavy
   6  * lifting
   7  *
   8  * Copyright IBM Corp. 2007-2010 Mel Gorman <mel@csn.ul.ie>
   9  */
  10 #include <linux/swap.h>
  11 #include <linux/migrate.h>
  12 #include <linux/compaction.h>
  13 #include <linux/mm_inline.h>
  14 #include <linux/backing-dev.h>
  15 #include <linux/sysctl.h>
  16 #include <linux/sysfs.h>
  17 #include <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)) {
 317                 /*
 318                  * We are checking page_order without zone->lock taken. But
 319                  * the only small danger is that we skip a potentially suitable
 320                  * pageblock, so it's not worth to check order for valid range.
 321                  */
 322                 if (page_order_unsafe(page) >= pageblock_order)
 323                         return false;
 324         }
 325
 326         /* If the block is MIGRATE_MOVABLE or MIGRATE_CMA, allow migration */
 327         if (migrate_async_suitable(get_pageblock_migratetype(page)))
 328                 return true;
 329
 330         /* Otherwise skip the block */
 331         return false;
 332 }
 333
 334 /*
 335  * Isolate free pages onto a private freelist. If @strict is true, will abort
 336  * returning 0 on any invalid PFNs or non-free pages inside of the pageblock
 337  * (even though it may still end up isolating some pages).
 338  */
 339 static unsigned long isolate_freepages_block(struct compact_control *cc,
 340                                 unsigned long *start_pfn,
 341                                 unsigned long end_pfn,
 342                                 struct list_head *freelist,
 343                                 bool strict)
 344 {
 345         int nr_scanned = 0, total_isolated = 0;
 346         struct page *cursor, *valid_page = NULL;
 347         unsigned long flags = 0;
 348         bool locked = false;
 349         unsigned long blockpfn = *start_pfn;
 350
 351         cursor = pfn_to_page(blockpfn);
 352
 353         /* Isolate free pages. */
 354         for (; blockpfn < end_pfn; blockpfn++, cursor++) {
 355                 int isolated, i;
 356                 struct page *page = cursor;
 357
 358                 /*
 359                  * Periodically drop the lock (if held) regardless of its
 360                  * contention, to give chance to IRQs. Abort if fatal signal
 361                  * pending or async compaction detects need_resched()
 362                  */
 363                 if (!(blockpfn % SWAP_CLUSTER_MAX)
 364                     && compact_unlock_should_abort(&cc->zone->lock, flags,
 365                                                                 &locked, cc))
 366                         break;
 367
 368                 nr_scanned++;
 369                 if (!pfn_valid_within(blockpfn))
 370                         goto isolate_fail;
 371
 372                 if (!valid_page)
 373                         valid_page = page;
 374                 if (!PageBuddy(page))
 375                         goto isolate_fail;
 376
 377                 /*
 378                  * If we already hold the lock, we can skip some rechecking.
 379                  * Note that if we hold the lock now, checked_pageblock was
 380                  * already set in some previous iteration (or strict is true),
 381                  * so it is correct to skip the suitable migration target
 382                  * recheck as well.
 383                  */
 384                 if (!locked) {
 385                         /*
 386                          * The zone lock must be held to isolate freepages.
 387                          * Unfortunately this is a very coarse lock and can be
 388                          * heavily contended if there are parallel allocations
 389                          * or parallel compactions. For async compaction do not
 390                          * spin on the lock and we acquire the lock as late as
 391                          * possible.
 392                          */
 393                         locked = compact_trylock_irqsave(&cc->zone->lock,
 394                                                                 &flags, cc);
 395                         if (!locked)
 396                                 break;
 397
 398                         /* Recheck this is a buddy page under lock */
 399                         if (!PageBuddy(page))
 400                                 goto isolate_fail;
 401                 }
 402
 403                 /* Found a free page, break it into order-0 pages */
 404                 isolated = split_free_page(page);
 405                 total_isolated += isolated;
 406                 for (i = 0; i < isolated; i++) {
 407                         list_add(&page->lru, freelist);
 408                         page++;
 409                 }
 410
 411                 /* If a page was split, advance to the end of it */
 412                 if (isolated) {
 413                         blockpfn += isolated - 1;
 414                         cursor += isolated - 1;
 415                         continue;
 416                 }
 417
 418 isolate_fail:
 419                 if (strict)
 420                         break;
 421                 else
 422                         continue;
 423
 424         }
 425
 426         /* Record how far we have got within the block */
 427         *start_pfn = blockpfn;
 428
 429         trace_mm_compaction_isolate_freepages(nr_scanned, total_isolated);
 430
 431         /*
 432          * If strict isolation is requested by CMA then check that all the
 433          * pages requested were isolated. If there were any failures, 0 is
 434          * returned and CMA will fail.
 435          */
 436         if (strict && blockpfn < end_pfn)
 437                 total_isolated = 0;
 438
 439         if (locked)
 440                 spin_unlock_irqrestore(&cc->zone->lock, flags);
 441
 442         /* Update the pageblock-skip if the whole pageblock was scanned */
 443         if (blockpfn == end_pfn)
 444                 update_pageblock_skip(cc, valid_page, total_isolated, false);
 445
 446         count_compact_events(COMPACTFREE_SCANNED, nr_scanned);
 447         if (total_isolated)
 448                 count_compact_events(COMPACTISOLATED, total_isolated);
 449         return total_isolated;
 450 }
 451
 452 /**
 453  * isolate_freepages_range() - isolate free pages.
 454  * @start_pfn: The first PFN to start isolating.
 455  * @end_pfn:   The one-past-last PFN.
 456  *
 457  * Non-free pages, invalid PFNs, or zone boundaries within the
 458  * [start_pfn, end_pfn) range are considered errors, cause function to
 459  * undo its actions and return zero.
 460  *
 461  * Otherwise, function returns one-past-the-last PFN of isolated page
 462  * (which may be greater then end_pfn if end fell in a middle of
 463  * a free page).
 464  */
 465 unsigned long
 466 isolate_freepages_range(struct compact_control *cc,
 467                         unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 468 {
 469         unsigned long isolated, pfn, block_end_pfn;
 470         LIST_HEAD(freelist);
 471
 472         pfn = start_pfn;
 473         block_end_pfn = ALIGN(pfn + 1, pageblock_nr_pages);
 474
 475         for (; pfn < end_pfn; pfn += isolated,
 476                                 block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
 477                 /* Protect pfn from changing by isolate_freepages_block */
 478                 unsigned long isolate_start_pfn = pfn;
 479
 480                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, end_pfn);
 481
 482                 if (!pageblock_pfn_to_page(pfn, block_end_pfn, cc->zone))
 483                         break;
 484
 485                 isolated = isolate_freepages_block(cc, &isolate_start_pfn,
 486                                                 block_end_pfn, &freelist, true);
 487
 488                 /*
 489                  * In strict mode, isolate_freepages_block() returns 0 if
 490                  * there are any holes in the block (ie. invalid PFNs or
 491                  * non-free pages).
 492                  */
 493                 if (!isolated)
 494                         break;
 495
 496                 /*
 497                  * If we managed to isolate pages, it is always (1 << n) *
 498                  * pageblock_nr_pages for some non-negative n.  (Max order
 499                  * page may span two pageblocks).
 500                  */
 501         }
 502
 503         /* split_free_page does not map the pages */
 504         map_pages(&freelist);
 505
 506         if (pfn < end_pfn) {
 507                 /* Loop terminated early, cleanup. */
 508                 release_freepages(&freelist);
 509                 return 0;
 510         }
 511
 512         /* We don't use freelists for anything. */
 513         return pfn;
 514 }
 515
 516 /* Update the number of anon and file isolated pages in the zone */
 517 static void acct_isolated(struct zone *zone, struct compact_control *cc)
 518 {
 519         struct page *page;
 520         unsigned int count[2] = { 0, };
 521
 522         if (list_empty(&cc->migratepages))
 523                 return;
 524
 525         list_for_each_entry(page, &cc->migratepages, lru)
 526                 count[!!page_is_file_cache(page)]++;
 527
 528         mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON, count[0]);
 529         mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, count[1]);
 530 }
 531
 532 /* Similar to reclaim, but different enough that they don't share logic */
 533 static bool too_many_isolated(struct zone *zone)
 534 {
 535         unsigned long active, inactive, isolated;
 536
 537         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
 538                                         zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
 539         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
 540                                         zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
 541         isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE) +
 542                                         zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
 543
 544         return isolated > (inactive + active) / 2;
 545 }
 546
 547 /**
 548  * isolate_migratepages_block() - isolate all migrate-able pages within
 549  *                                a single pageblock
 550  * @cc:         Compaction control structure.
 551  * @low_pfn:    The first PFN to isolate
 552  * @end_pfn:    The one-past-the-last PFN to isolate, within same pageblock
 553  * @isolate_mode: Isolation mode to be used.
 554  *
 555  * Isolate all pages that can be migrated from the range specified by
 556  * [low_pfn, end_pfn). The range is expected to be within same pageblock.
 557  * Returns zero if there is a fatal signal pending, otherwise PFN of the
 558  * first page that was not scanned (which may be both less, equal to or more
 559  * than end_pfn).
 560  *
 561  * The pages are isolated on cc->migratepages list (not required to be empty),
 562  * and cc->nr_migratepages is updated accordingly. The cc->migrate_pfn field
 563  * is neither read nor updated.
 564  */
 565 static unsigned long
 566 isolate_migratepages_block(struct compact_control *cc, unsigned long low_pfn,
 567                         unsigned long end_pfn, isolate_mode_t isolate_mode)
 568 {
 569         struct zone *zone = cc->zone;
 570         unsigned long nr_scanned = 0, nr_isolated = 0;
 571         struct list_head *migratelist = &cc->migratepages;
 572         struct lruvec *lruvec;
 573         unsigned long flags = 0;
 574         bool locked = false;
 575         struct page *page = NULL, *valid_page = NULL;
 576
 577         /*
 578          * Ensure that there are not too many pages isolated from the LRU
 579          * list by either parallel reclaimers or compaction. If there are,
 580          * delay for some time until fewer pages are isolated
 581          */
 582         while (unlikely(too_many_isolated(zone))) {
 583                 /* async migration should just abort */
 584                 if (cc->mode == MIGRATE_ASYNC)
 585                         return 0;
 586
 587                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
 588
 589                 if (fatal_signal_pending(current))
 590                         return 0;
 591         }
 592
 593         if (compact_should_abort(cc))
 594                 return 0;
 595
 596         /* Time to isolate some pages for migration */
 597         for (; low_pfn < end_pfn; low_pfn++) {
 598                 /*
 599                  * Periodically drop the lock (if held) regardless of its
 600                  * contention, to give chance to IRQs. Abort async compaction
 601                  * if contended.
 602                  */
 603                 if (!(low_pfn % SWAP_CLUSTER_MAX)
 604                     && compact_unlock_should_abort(&zone->lru_lock, flags,
 605                                                                 &locked, cc))
 606                         break;
 607
 608                 if (!pfn_valid_within(low_pfn))
 609                         continue;
 610                 nr_scanned++;
 611
 612                 page = pfn_to_page(low_pfn);
 613
 614                 if (!valid_page)
 615                         valid_page = page;
 616
 617                 /*
 618                  * Skip if free. We read page order here without zone lock
 619                  * which is generally unsafe, but the race window is small and
 620                  * the worst thing that can happen is that we skip some
 621                  * potential isolation targets.
 622                  */
 623                 if (PageBuddy(page)) {
 624                         unsigned long freepage_order = page_order_unsafe(page);
 625
 626                         /*
 627                          * Without lock, we cannot be sure that what we got is
 628                          * a valid page order. Consider only values in the
 629                          * valid order range to prevent low_pfn overflow.
 630                          */
 631                         if (freepage_order > 0 && freepage_order < MAX_ORDER)
 632                                 low_pfn += (1UL << freepage_order) - 1;
 633                         continue;
 634                 }
 635
 636                 /*
 637                  * Check may be lockless but that's ok as we recheck later.
 638                  * It's possible to migrate LRU pages and balloon pages
 639                  * Skip any other type of page
 640                  */
 641                 if (!PageLRU(page)) {
 642                         if (unlikely(balloon_page_movable(page))) {
 643                                 if (balloon_page_isolate(page)) {
 644                                         /* Successfully isolated */
 645                                         goto isolate_success;
 646                                 }
 647                         }
 648                         continue;
 649                 }
 650
 651                 /*
 652                  * PageLRU is set. lru_lock normally excludes isolation
 653                  * splitting and collapsing (collapsing has already happened
 654                  * if PageLRU is set) but the lock is not necessarily taken
 655                  * here and it is wasteful to take it just to check transhuge.
 656                  * Check TransHuge without lock and skip the whole pageblock if
 657                  * it's either a transhuge or hugetlbfs page, as calling
 658                  * compound_order() without preventing THP from splitting the
 659                  * page underneath us may return surprising results.
 660                  */
 661                 if (PageTransHuge(page)) {
 662                         if (!locked)
 663                                 low_pfn = ALIGN(low_pfn + 1,
 664                                                 pageblock_nr_pages) - 1;
 665                         else
 666                                 low_pfn += (1 << compound_order(page)) - 1;
 667
 668                         continue;
 669                 }
 670
 671                 /*
 672                  * Migration will fail if an anonymous page is pinned in memory,
 673                  * so avoid taking lru_lock and isolating it unnecessarily in an
 674                  * admittedly racy check.
 675                  */
 676                 if (!page_mapping(page) &&
 677                     page_count(page) > page_mapcount(page))
 678                         continue;
 679
 680                 /* If we already hold the lock, we can skip some rechecking */
 681                 if (!locked) {
 682                         locked = compact_trylock_irqsave(&zone->lru_lock,
 683                                                                 &flags, cc);
 684                         if (!locked)
 685                                 break;
 686
 687                         /* Recheck PageLRU and PageTransHuge under lock */
 688                         if (!PageLRU(page))
 689                                 continue;
 690                         if (PageTransHuge(page)) {
 691                                 low_pfn += (1 << compound_order(page)) - 1;
 692                                 continue;
 693                         }
 694                 }
 695
 696                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
 697
 698                 /* Try isolate the page */
 699                 if (__isolate_lru_page(page, isolate_mode) != 0)
 700                         continue;
 701
 702                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTransCompound(page), page);
 703
 704                 /* Successfully isolated */
 705                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_lru(page));
 706
 707 isolate_success:
 708                 cc->finished_update_migrate = true;
 709                 list_add(&page->lru, migratelist);
 710                 cc->nr_migratepages++;
 711                 nr_isolated++;
 712
 713                 /* Avoid isolating too much */
 714                 if (cc->nr_migratepages == COMPACT_CLUSTER_MAX) {
 715                         ++low_pfn;
 716                         break;
 717                 }
 718         }
 719
 720         /*
 721          * The PageBuddy() check could have potentially brought us outside
 722          * the range to be scanned.
 723          */
 724         if (unlikely(low_pfn > end_pfn))
 725                 low_pfn = end_pfn;
 726
 727         if (locked)
 728                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 729
 730         /*
 731          * Update the pageblock-skip information and cached scanner pfn,
 732          * if the whole pageblock was scanned without isolating any page.
 733          */
 734         if (low_pfn == end_pfn)
 735                 update_pageblock_skip(cc, valid_page, nr_isolated, true);
 736
 737         trace_mm_compaction_isolate_migratepages(nr_scanned, nr_isolated);
 738
 739         count_compact_events(COMPACTMIGRATE_SCANNED, nr_scanned);
 740         if (nr_isolated)
 741                 count_compact_events(COMPACTISOLATED, nr_isolated);
 742
 743         return low_pfn;
 744 }
 745
 746 /**
 747  * isolate_migratepages_range() - isolate migrate-able pages in a PFN range
 748  * @cc:        Compaction control structure.
 749  * @start_pfn: The first PFN to start isolating.
 750  * @end_pfn:   The one-past-last PFN.
 751  *
 752  * Returns zero if isolation fails fatally due to e.g. pending signal.
 753  * Otherwise, function returns one-past-the-last PFN of isolated page
 754  * (which may be greater than end_pfn if end fell in a middle of a THP page).
 755  */
 756 unsigned long
 757 isolate_migratepages_range(struct compact_control *cc, unsigned long start_pfn,
 758                                                         unsigned long end_pfn)
 759 {
 760         unsigned long pfn, block_end_pfn;
 761
 762         /* Scan block by block. First and last block may be incomplete */
 763         pfn = start_pfn;
 764         block_end_pfn = ALIGN(pfn + 1, pageblock_nr_pages);
 765
 766         for (; pfn < end_pfn; pfn = block_end_pfn,
 767                                 block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
 768
 769                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, end_pfn);
 770
 771                 if (!pageblock_pfn_to_page(pfn, block_end_pfn, cc->zone))
 772                         continue;
 773
 774                 pfn = isolate_migratepages_block(cc, pfn, block_end_pfn,
 775                                                         ISOLATE_UNEVICTABLE);
 776
 777                 /*
 778                  * In case of fatal failure, release everything that might
 779                  * have been isolated in the previous iteration, and signal
 780                  * the failure back to caller.
 781                  */
 782                 if (!pfn) {
 783                         putback_movable_pages(&cc->migratepages);
 784                         cc->nr_migratepages = 0;
 785                         break;
 786                 }
 787
 788                 if (cc->nr_migratepages == COMPACT_CLUSTER_MAX)
 789                         break;
 790         }
 791         acct_isolated(cc->zone, cc);
 792
 793         return pfn;
 794 }
 795
 796 #endif /* CONFIG_COMPACTION || CONFIG_CMA */
 797 #ifdef CONFIG_COMPACTION
 798 /*
 799  * Based on information in the current compact_control, find blocks
 800  * suitable for isolating free pages from and then isolate them.
 801  */
 802 static void isolate_freepages(struct compact_control *cc)
 803 {
 804         struct zone *zone = cc->zone;
 805         struct page *page;
 806         unsigned long block_start_pfn;  /* start of current pageblock */
 807         unsigned long isolate_start_pfn; /* exact pfn we start at */
 808         unsigned long block_end_pfn;    /* end of current pageblock */
 809         unsigned long low_pfn;       /* lowest pfn scanner is able to scan */
 810         int nr_freepages = cc->nr_freepages;
 811         struct list_head *freelist = &cc->freepages;
 812
 813         /*
 814          * Initialise the free scanner. The starting point is where we last
 815          * successfully isolated from, zone-cached value, or the end of the
 816          * zone when isolating for the first time. For looping we also need
 817          * this pfn aligned down to the pageblock boundary, because we do
 818          * block_start_pfn -= pageblock_nr_pages in the for loop.
 819          * For ending point, take care when isolating in last pageblock of a
 820          * a zone which ends in the middle of a pageblock.
 821          * The low boundary is the end of the pageblock the migration scanner
 822          * is using.
 823          */
 824         isolate_start_pfn = cc->free_pfn;
 825         block_start_pfn = cc->free_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
 826         block_end_pfn = min(block_start_pfn + pageblock_nr_pages,
 827                                                 zone_end_pfn(zone));
 828         low_pfn = ALIGN(cc->migrate_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
 829
 830         /*
 831          * Isolate free pages until enough are available to migrate the
 832          * pages on cc->migratepages. We stop searching if the migrate
 833          * and free page scanners meet or enough free pages are isolated.
 834          */
 835         for (; block_start_pfn >= low_pfn && cc->nr_migratepages > nr_freepages;
 836                                 block_end_pfn = block_start_pfn,
 837                                 block_start_pfn -= pageblock_nr_pages,
 838                                 isolate_start_pfn = block_start_pfn) {
 839                 unsigned long isolated;
 840
 841                 /*
 842                  * This can iterate a massively long zone without finding any
 843                  * suitable migration targets, so periodically check if we need
 844                  * to schedule, or even abort async compaction.
 845                  */
 846                 if (!(block_start_pfn % (SWAP_CLUSTER_MAX * pageblock_nr_pages))
 847                                                 && compact_should_abort(cc))
 848                         break;
 849
 850                 page = pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn, block_end_pfn,
 851                                                                         zone);
 852                 if (!page)
 853                         continue;
 854
 855                 /* Check the block is suitable for migration */
 856                 if (!suitable_migration_target(page))
 857                         continue;
 858
 859                 /* If isolation recently failed, do not retry */
 860                 if (!isolation_suitable(cc, page))
 861                         continue;
 862
 863                 /* Found a block suitable for isolating free pages from. */
 864                 isolated = isolate_freepages_block(cc, &isolate_start_pfn,
 865                                         block_end_pfn, freelist, false);
 866                 nr_freepages += isolated;
 867
 868                 /*
 869                  * Remember where the free scanner should restart next time,
 870                  * which is where isolate_freepages_block() left off.
 871                  * But if it scanned the whole pageblock, isolate_start_pfn
 872                  * now points at block_end_pfn, which is the start of the next
 873                  * pageblock.
 874                  * In that case we will however want to restart at the start
 875                  * of the previous pageblock.
 876                  */
 877                 cc->free_pfn = (isolate_start_pfn < block_end_pfn) ?
 878                                 isolate_start_pfn :
 879                                 block_start_pfn - pageblock_nr_pages;
 880
 881                 /*
 882                  * Set a flag that we successfully isolated in this pageblock.
 883                  * In the next loop iteration, zone->compact_cached_free_pfn
 884                  * will not be updated and thus it will effectively contain the
 885                  * highest pageblock we isolated pages from.
 886                  */
 887                 if (isolated)
 888                         cc->finished_update_free = true;
 889
 890                 /*
 891                  * isolate_freepages_block() might have aborted due to async
 892                  * compaction being contended
 893                  */
 894                 if (cc->contended)
 895                         break;
 896         }
 897
 898         /* split_free_page does not map the pages */
 899         map_pages(freelist);
 900
 901         /*
 902          * If we crossed the migrate scanner, we want to keep it that way
 903          * so that compact_finished() may detect this
 904          */
 905         if (block_start_pfn < low_pfn)
 906                 cc->free_pfn = cc->migrate_pfn;
 907
 908         cc->nr_freepages = nr_freepages;
 909 }
 910
 911 /*
 912  * This is a migrate-callback that "allocates" freepages by taking pages
 913  * from the isolated freelists in the block we are migrating to.
 914  */
 915 static struct page *compaction_alloc(struct page *migratepage,
 916                                         unsigned long data,
 917                                         int **result)
 918 {
 919         struct compact_control *cc = (struct compact_control *)data;
 920         struct page *freepage;
 921
 922         /*
 923          * Isolate free pages if necessary, and if we are not aborting due to
 924          * contention.
 925          */
 926         if (list_empty(&cc->freepages)) {
 927                 if (!cc->contended)
 928                         isolate_freepages(cc);
 929
 930                 if (list_empty(&cc->freepages))
 931                         return NULL;
 932         }
 933
 934         freepage = list_entry(cc->freepages.next, struct page, lru);
 935         list_del(&freepage->lru);
 936         cc->nr_freepages--;
 937
 938         return freepage;
 939 }
 940
 941 /*
 942  * This is a migrate-callback that "frees" freepages back to the isolated
 943  * freelist.  All pages on the freelist are from the same zone, so there is no
 944  * special handling needed for NUMA.
 945  */
 946 static void compaction_free(struct page *page, unsigned long data)
 947 {
 948         struct compact_control *cc = (struct compact_control *)data;
 949
 950         list_add(&page->lru, &cc->freepages);
 951         cc->nr_freepages++;
 952 }
 953
 954 /* possible outcome of isolate_migratepages */
 955 typedef enum {
 956         ISOLATE_ABORT,          /* Abort compaction now */
 957         ISOLATE_NONE,           /* No pages isolated, continue scanning */
 958         ISOLATE_SUCCESS,        /* Pages isolated, migrate */
 959 } isolate_migrate_t;
 960
 961 /*
 962  * Isolate all pages that can be migrated from the first suitable block,
 963  * starting at the block pointed to by the migrate scanner pfn within
 964  * compact_control.
 965  */
 966 static isolate_migrate_t isolate_migratepages(struct zone *zone,
 967                                         struct compact_control *cc)
 968 {
 969         unsigned long low_pfn, end_pfn;
 970         struct page *page;
 971         const isolate_mode_t isolate_mode =
 972                 (cc->mode == MIGRATE_ASYNC ? ISOLATE_ASYNC_MIGRATE : 0);
 973
 974         /*
 975          * Start at where we last stopped, or beginning of the zone as
 976          * initialized by compact_zone()
 977          */
 978         low_pfn = cc->migrate_pfn;
 979
 980         /* Only scan within a pageblock boundary */
 981         end_pfn = ALIGN(low_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
 982
 983         /*
 984          * Iterate over whole pageblocks until we find the first suitable.
 985          * Do not cross the free scanner.
 986          */
 987         for (; end_pfn <= cc->free_pfn;
 988                         low_pfn = end_pfn, end_pfn += pageblock_nr_pages) {
 989
 990                 /*
 991                  * This can potentially iterate a massively long zone with
 992                  * many pageblocks unsuitable, so periodically check if we
 993                  * need to schedule, or even abort async compaction.
 994                  */
 995                 if (!(low_pfn % (SWAP_CLUSTER_MAX * pageblock_nr_pages))
 996                                                 && compact_should_abort(cc))
 997                         break;
 998
 999                 page = pageblock_pfn_to_page(low_pfn, end_pfn, zone);
1000                 if (!page)
1001                         continue;
1002
1003                 /* If isolation recently failed, do not retry */
1004                 if (!isolation_suitable(cc, page))
1005                         continue;
1006
1007                 /*
1008                  * For async compaction, also only scan in MOVABLE blocks.
1009                  * Async compaction is optimistic to see if the minimum amount
1010                  * of work satisfies the allocation.
1011                  */
1012                 if (cc->mode == MIGRATE_ASYNC &&
1013                     !migrate_async_suitable(get_pageblock_migratetype(page)))
1014                         continue;
1015
1016                 /* Perform the isolation */
1017                 low_pfn = isolate_migratepages_block(cc, low_pfn, end_pfn,
1018                                                                 isolate_mode);
1019
1020                 if (!low_pfn || cc->contended)
1021                         return ISOLATE_ABORT;
1022
1023                 /*
1024                  * Either we isolated something and proceed with migration. Or
1025                  * we failed and compact_zone should decide if we should
1026                  * continue or not.
1027                  */
1028                 break;
1029         }
1030
1031         acct_isolated(zone, cc);
1032         /* Record where migration scanner will be restarted */
1033         cc->migrate_pfn = low_pfn;
1034
1035         return cc->nr_migratepages ? ISOLATE_SUCCESS : ISOLATE_NONE;
1036 }
1037
1038 static int compact_finished(struct zone *zone, struct compact_control *cc,
1039                             const int migratetype)
1040 {
1041         unsigned int order;
1042         unsigned long watermark;
1043
1044         if (cc->contended || fatal_signal_pending(current))
1045                 return COMPACT_PARTIAL;
1046
1047         /* Compaction run completes if the migrate and free scanner meet */
1048         if (cc->free_pfn <= cc->migrate_pfn) {
1049                 /* Let the next compaction start anew. */
1050                 zone->compact_cached_migrate_pfn[0] = zone->zone_start_pfn;
1051                 zone->compact_cached_migrate_pfn[1] = zone->zone_start_pfn;
1052                 zone->compact_cached_free_pfn = zone_end_pfn(zone);
1053
1054                 /*
1055                  * Mark that the PG_migrate_skip information should be cleared
1056                  * by kswapd when it goes to sleep. kswapd does not set the
1057                  * flag itself as the decision to be clear should be directly
1058                  * based on an allocation request.
1059                  */
1060                 if (!current_is_kswapd())
1061                         zone->compact_blockskip_flush = true;
1062
1063                 return COMPACT_COMPLETE;
1064         }
1065
1066         /*
1067          * order == -1 is expected when compacting via
1068          * /proc/sys/vm/compact_memory
1069          */
1070         if (cc->order == -1)
1071                 return COMPACT_CONTINUE;
1072
1073         /* Compaction run is not finished if the watermark is not met */
1074         watermark = low_wmark_pages(zone);
1075         watermark += (1 << cc->order);
1076
1077         if (!zone_watermark_ok(zone, cc->order, watermark, 0, 0))
1078                 return COMPACT_CONTINUE;
1079
1080         /* Direct compactor: Is a suitable page free? */
1081         for (order = cc->order; order < MAX_ORDER; order++) {
1082                 struct free_area *area = &zone->free_area[order];
1083
1084                 /* Job done if page is free of the right migratetype */
1085                 if (!list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1086                         return COMPACT_PARTIAL;
1087
1088                 /* Job done if allocation would set block type */
1089                 if (cc->order >= pageblock_order && area->nr_free)
1090                         return COMPACT_PARTIAL;
1091         }
1092
1093         return COMPACT_CONTINUE;
1094 }
1095
1096 /*
1097  * compaction_suitable: Is this suitable to run compaction on this zone now?
1098  * Returns
1099  *   COMPACT_SKIPPED  - If there are too few free pages for compaction
1100  *   COMPACT_PARTIAL  - If the allocation would succeed without compaction
1101  *   COMPACT_CONTINUE - If compaction should run now
1102  */
1103 unsigned long compaction_suitable(struct zone *zone, int order)
1104 {
1105         int fragindex;
1106         unsigned long watermark;
1107
1108         /*
1109          * order == -1 is expected when compacting via
1110          * /proc/sys/vm/compact_memory
1111          */
1112         if (order == -1)
1113                 return COMPACT_CONTINUE;
1114
1115         /*
1116          * Watermarks for order-0 must be met for compaction. Note the 2UL.
1117          * This is because during migration, copies of pages need to be
1118          * allocated and for a short time, the footprint is higher
1119          */
1120         watermark = low_wmark_pages(zone) + (2UL << order);
1121         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1122                 return COMPACT_SKIPPED;
1123
1124         /*
1125          * fragmentation index determines if allocation failures are due to
1126          * low memory or external fragmentation
1127          *
1128          * index of -1000 implies allocations might succeed depending on
1129          * watermarks
1130          * index towards 0 implies failure is due to lack of memory
1131          * index towards 1000 implies failure is due to fragmentation
1132          *
1133          * Only compact if a failure would be due to fragmentation.
1134          */
1135         fragindex = fragmentation_index(zone, order);
1136         if (fragindex >= 0 && fragindex <= sysctl_extfrag_threshold)
1137                 return COMPACT_SKIPPED;
1138
1139         if (fragindex == -1000 && zone_watermark_ok(zone, order, watermark,
1140             0, 0))
1141                 return COMPACT_PARTIAL;
1142
1143         return COMPACT_CONTINUE;
1144 }
1145
1146 static int compact_zone(struct zone *zone, struct compact_control *cc)
1147 {
1148         int ret;
1149         unsigned long start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1150         unsigned long end_pfn = zone_end_pfn(zone);
1151         const int migratetype = gfpflags_to_migratetype(cc->gfp_mask);
1152         const bool sync = cc->mode != MIGRATE_ASYNC;
1153
1154         ret = compaction_suitable(zone, cc->order);
1155         switch (ret) {
1156         case COMPACT_PARTIAL:
1157         case COMPACT_SKIPPED:
1158                 /* Compaction is likely to fail */
1159                 return ret;
1160         case COMPACT_CONTINUE:
1161                 /* Fall through to compaction */
1162                 ;
1163         }
1164
1165         /*
1166          * Clear pageblock skip if there were failures recently and compaction
1167          * is about to be retried after being deferred. kswapd does not do
1168          * this reset as it'll reset the cached information when going to sleep.
1169          */
1170         if (compaction_restarting(zone, cc->order) && !current_is_kswapd())
1171                 __reset_isolation_suitable(zone);
1172
1173         /*
1174          * Setup to move all movable pages to the end of the zone. Used cached
1175          * information on where the scanners should start but check that it
1176          * is initialised by ensuring the values are within zone boundaries.
1177          */
1178         cc->migrate_pfn = zone->compact_cached_migrate_pfn[sync];
1179         cc->free_pfn = zone->compact_cached_free_pfn;
1180         if (cc->free_pfn < start_pfn || cc->free_pfn > end_pfn) {
1181                 cc->free_pfn = end_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1182                 zone->compact_cached_free_pfn = cc->free_pfn;
1183         }
1184         if (cc->migrate_pfn < start_pfn || cc->migrate_pfn > end_pfn) {
1185                 cc->migrate_pfn = start_pfn;
1186                 zone->compact_cached_migrate_pfn[0] = cc->migrate_pfn;
1187                 zone->compact_cached_migrate_pfn[1] = cc->migrate_pfn;
1188         }
1189
1190         trace_mm_compaction_begin(start_pfn, cc->migrate_pfn, cc->free_pfn, end_pfn);
1191
1192         migrate_prep_local();
1193
1194         while ((ret = compact_finished(zone, cc, migratetype)) ==
1195                                                 COMPACT_CONTINUE) {
1196                 int err;
1197
1198                 switch (isolate_migratepages(zone, cc)) {
1199                 case ISOLATE_ABORT:
1200                         ret = COMPACT_PARTIAL;
1201                         putback_movable_pages(&cc->migratepages);
1202                         cc->nr_migratepages = 0;
1203                         goto out;
1204                 case ISOLATE_NONE:
1205                         continue;
1206                 case ISOLATE_SUCCESS:
1207                         ;
1208                 }
1209
1210                 err = migrate_pages(&cc->migratepages, compaction_alloc,
1211                                 compaction_free, (unsigned long)cc, cc->mode,
1212                                 MR_COMPACTION);
1213
1214                 trace_mm_compaction_migratepages(cc->nr_migratepages, err,
1215                                                         &cc->migratepages);
1216
1217                 /* All pages were either migrated or will be released */
1218                 cc->nr_migratepages = 0;
1219                 if (err) {
1220                         putback_movable_pages(&cc->migratepages);
1221                         /*
1222                          * migrate_pages() may return -ENOMEM when scanners meet
1223                          * and we want compact_finished() to detect it
1224                          */
1225                         if (err == -ENOMEM && cc->free_pfn > cc->migrate_pfn) {
1226                                 ret = COMPACT_PARTIAL;
1227                                 goto out;
1228                         }
1229                 }
1230         }
1231
1232 out:
1233         /* Release free pages and check accounting */
1234         cc->nr_freepages -= release_freepages(&cc->freepages);
1235         VM_BUG_ON(cc->nr_freepages != 0);
1236
1237         trace_mm_compaction_end(ret);
1238
1239         return ret;
1240 }
1241
1242 static unsigned long compact_zone_order(struct zone *zone, int order,
1243                 gfp_t gfp_mask, enum migrate_mode mode, int *contended)
1244 {
1245         unsigned long ret;
1246         struct compact_control cc = {
1247                 .nr_freepages = 0,
1248                 .nr_migratepages = 0,
1249                 .order = order,
1250                 .gfp_mask = gfp_mask,
1251                 .zone = zone,
1252                 .mode = mode,
1253         };
1254         INIT_LIST_HEAD(&cc.freepages);
1255         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
1256
1257         ret = compact_zone(zone, &cc);
1258
1259         VM_BUG_ON(!list_empty(&cc.freepages));
1260         VM_BUG_ON(!list_empty(&cc.migratepages));
1261
1262         *contended = cc.contended;
1263         return ret;
1264 }
1265
1266 int sysctl_extfrag_threshold = 500;
1267
1268 /**
1269  * try_to_compact_pages - Direct compact to satisfy a high-order allocation
1270  * @zonelist: The zonelist used for the current allocation
1271  * @order: The order of the current allocation
1272  * @gfp_mask: The GFP mask of the current allocation
1273  * @nodemask: The allowed nodes to allocate from
1274  * @mode: The migration mode for async, sync light, or sync migration
1275  * @contended: Return value that determines if compaction was aborted due to
1276  *             need_resched() or lock contention
1277  * @candidate_zone: Return the zone where we think allocation should succeed
1278  *
1279  * This is the main entry point for direct page compaction.
1280  */
1281 unsigned long try_to_compact_pages(struct zonelist *zonelist,
1282                         int order, gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask,
1283                         enum migrate_mode mode, int *contended,
1284                         struct zone **candidate_zone)
1285 {
1286         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1287         int may_enter_fs = gfp_mask & __GFP_FS;
1288         int may_perform_io = gfp_mask & __GFP_IO;
1289         struct zoneref *z;
1290         struct zone *zone;
1291         int rc = COMPACT_DEFERRED;
1292         int alloc_flags = 0;
1293         int all_zones_contended = COMPACT_CONTENDED_LOCK; /* init for &= op */
1294
1295         *contended = COMPACT_CONTENDED_NONE;
1296
1297         /* Check if the GFP flags allow compaction */
1298         if (!order || !may_enter_fs || !may_perform_io)
1299                 return COMPACT_SKIPPED;
1300
1301 #ifdef CONFIG_CMA
1302         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
1303                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
1304 #endif
1305         /* Compact each zone in the list */
1306         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, high_zoneidx,
1307                                                                 nodemask) {
1308                 int status;
1309                 int zone_contended;
1310
1311                 if (compaction_deferred(zone, order))
1312                         continue;
1313
1314                 status = compact_zone_order(zone, order, gfp_mask, mode,
1315                                                         &zone_contended);
1316                 rc = max(status, rc);
1317                 /*
1318                  * It takes at least one zone that wasn't lock contended
1319                  * to clear all_zones_contended.
1320                  */
1321                 all_zones_contended &= zone_contended;
1322
1323                 /* If a normal allocation would succeed, stop compacting */
1324                 if (zone_watermark_ok(zone, order, low_wmark_pages(zone), 0,
1325                                       alloc_flags)) {
1326                         *candidate_zone = zone;
1327                         /*
1328                          * We think the allocation will succeed in this zone,
1329                          * but it is not certain, hence the false. The caller
1330                          * will repeat this with true if allocation indeed
1331                          * succeeds in this zone.
1332                          */
1333                         compaction_defer_reset(zone, order, false);
1334                         /*
1335                          * It is possible that async compaction aborted due to
1336                          * need_resched() and the watermarks were ok thanks to
1337                          * somebody else freeing memory. The allocation can
1338                          * however still fail so we better signal the
1339                          * need_resched() contention anyway (this will not
1340                          * prevent the allocation attempt).
1341                          */
1342                         if (zone_contended == COMPACT_CONTENDED_SCHED)
1343                                 *contended = COMPACT_CONTENDED_SCHED;
1344
1345                         goto break_loop;
1346                 }
1347
1348                 if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
1349                         /*
1350                          * We think that allocation won't succeed in this zone
1351                          * so we defer compaction there. If it ends up
1352                          * succeeding after all, it will be reset.
1353                          */
1354                         defer_compaction(zone, order);
1355                 }
1356
1357                 /*
1358                  * We might have stopped compacting due to need_resched() in
1359                  * async compaction, or due to a fatal signal detected. In that
1360                  * case do not try further zones and signal need_resched()
1361                  * contention.
1362                  */
1363                 if ((zone_contended == COMPACT_CONTENDED_SCHED)
1364                                         || fatal_signal_pending(current)) {
1365                         *contended = COMPACT_CONTENDED_SCHED;
1366                         goto break_loop;
1367                 }
1368
1369                 continue;
1370 break_loop:
1371                 /*
1372                  * We might not have tried all the zones, so  be conservative
1373                  * and assume they are not all lock contended.
1374                  */
1375                 all_zones_contended = 0;
1376                 break;
1377         }
1378
1379         /*
1380          * If at least one zone wasn't deferred or skipped, we report if all
1381          * zones that were tried were lock contended.
1382          */
1383         if (rc > COMPACT_SKIPPED && all_zones_contended)
1384                 *contended = COMPACT_CONTENDED_LOCK;
1385
1386         return rc;
1387 }
1388
1389
1390 /* Compact all zones within a node */
1391 static void __compact_pgdat(pg_data_t *pgdat, struct compact_control *cc)
1392 {
1393         int zoneid;
1394         struct zone *zone;
1395
1396         for (zoneid = 0; zoneid < MAX_NR_ZONES; zoneid++) {
1397
1398                 zone = &pgdat->node_zones[zoneid];
1399                 if (!populated_zone(zone))
1400                         continue;
1401
1402                 cc->nr_freepages = 0;
1403                 cc->nr_migratepages = 0;
1404                 cc->zone = zone;
1405                 INIT_LIST_HEAD(&cc->freepages);
1406                 INIT_LIST_HEAD(&cc->migratepages);
1407
1408                 if (cc->order == -1 || !compaction_deferred(zone, cc->order))
1409                         compact_zone(zone, cc);
1410
1411                 if (cc->order > 0) {
1412                         if (zone_watermark_ok(zone, cc->order,
1413                                                 low_wmark_pages(zone), 0, 0))
1414                                 compaction_defer_reset(zone, cc->order, false);
1415                 }
1416
1417                 VM_BUG_ON(!list_empty(&cc->freepages));
1418                 VM_BUG_ON(!list_empty(&cc->migratepages));
1419         }
1420 }
1421
1422 void compact_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order)
1423 {
1424         struct compact_control cc = {
1425                 .order = order,
1426                 .mode = MIGRATE_ASYNC,
1427         };
1428
1429         if (!order)
1430                 return;
1431
1432         __compact_pgdat(pgdat, &cc);
1433 }
1434
1435 static void compact_node(int nid)
1436 {
1437         struct compact_control cc = {
1438                 .order = -1,
1439                 .mode = MIGRATE_SYNC,
1440                 .ignore_skip_hint = true,
1441         };
1442
1443         __compact_pgdat(NODE_DATA(nid), &cc);
1444 }
1445
1446 /* Compact all nodes in the system */
1447 static void compact_nodes(void)
1448 {
1449         int nid;
1450
1451         /* Flush pending updates to the LRU lists */
1452         lru_add_drain_all();
1453
1454         for_each_online_node(nid)
1455                 compact_node(nid);
1456 }
1457
1458 /* The written value is actually unused, all memory is compacted */
1459 int sysctl_compact_memory;
1460
1461 /* This is the entry point for compacting all nodes via /proc/sys/vm */
1462 int sysctl_compaction_handler(struct ctl_table *table, int write,
1463                         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
1464 {
1465         if (write)
1466                 compact_nodes();
1467
1468         return 0;
1469 }
1470
1471 int sysctl_extfrag_handler(struct ctl_table *table, int write,
1472                         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
1473 {
1474         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
1475
1476         return 0;
1477 }
1478
1479 #if defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_NUMA)
1480 static ssize_t sysfs_compact_node(struct device *dev,
1481                         struct device_attribute *attr,
1482                         const char *buf, size_t count)
1483 {
1484         int nid = dev->id;
1485
1486         if (nid >= 0 && nid < nr_node_ids && node_online(nid)) {
1487                 /* Flush pending updates to the LRU lists */
1488                 lru_add_drain_all();
1489
1490                 compact_node(nid);
1491         }
1492
1493         return count;
1494 }
1495 static DEVICE_ATTR(compact, S_IWUSR, NULL, sysfs_compact_node);
1496
1497 int compaction_register_node(struct node *node)
1498 {
1499         return device_create_file(&node->dev, &dev_attr_compact);
1500 }
1501
1502 void compaction_unregister_node(struct node *node)
1503 {
1504         return device_remove_file(&node->dev, &dev_attr_compact);
1505 }
1506 #endif /* CONFIG_SYSFS && CONFIG_NUMA */
1507
1508 #endif /* CONFIG_COMPACTION */