virtio: Fix scheduling while atomic in virtio_balloon stats
[linux-2.6.git] / drivers / virtio / virtio_balloon.c
1 /* Virtio balloon implementation, inspired by Dor Loar and Marcelo
2  * Tosatti's implementations.
3  *
4  *  Copyright 2008 Rusty Russell IBM Corporation
5  *
6  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
8  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9  *  (at your option) any later version.
10  *
11  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
12  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  *  GNU General Public License for more details.
15  *
16  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
17  *  along with this program; if not, write to the Free Software
18  *  Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
19  */
20 //#define DEBUG
21 #include <linux/virtio.h>
22 #include <linux/virtio_balloon.h>
23 #include <linux/swap.h>
24 #include <linux/kthread.h>
25 #include <linux/freezer.h>
26 #include <linux/delay.h>
27
28 struct virtio_balloon
29 {
30         struct virtio_device *vdev;
31         struct virtqueue *inflate_vq, *deflate_vq, *stats_vq;
32
33         /* Where the ballooning thread waits for config to change. */
34         wait_queue_head_t config_change;
35
36         /* The thread servicing the balloon. */
37         struct task_struct *thread;
38
39         /* Waiting for host to ack the pages we released. */
40         struct completion acked;
41
42         /* Do we have to tell Host *before* we reuse pages? */
43         bool tell_host_first;
44
45         /* The pages we've told the Host we're not using. */
46         unsigned int num_pages;
47         struct list_head pages;
48
49         /* The array of pfns we tell the Host about. */
50         unsigned int num_pfns;
51         u32 pfns[256];
52
53         /* Memory statistics */
54         int need_stats_update;
55         struct virtio_balloon_stat stats[VIRTIO_BALLOON_S_NR];
56 };
57
58 static struct virtio_device_id id_table[] = {
59         { VIRTIO_ID_BALLOON, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
60         { 0 },
61 };
62
63 static u32 page_to_balloon_pfn(struct page *page)
64 {
65         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
66
67         BUILD_BUG_ON(PAGE_SHIFT < VIRTIO_BALLOON_PFN_SHIFT);
68         /* Convert pfn from Linux page size to balloon page size. */
69         return pfn >> (PAGE_SHIFT - VIRTIO_BALLOON_PFN_SHIFT);
70 }
71
72 static void balloon_ack(struct virtqueue *vq)
73 {
74         struct virtio_balloon *vb;
75         unsigned int len;
76
77         vb = vq->vq_ops->get_buf(vq, &len);
78         if (vb)
79                 complete(&vb->acked);
80 }
81
82 static void tell_host(struct virtio_balloon *vb, struct virtqueue *vq)
83 {
84         struct scatterlist sg;
85
86         sg_init_one(&sg, vb->pfns, sizeof(vb->pfns[0]) * vb->num_pfns);
87
88         init_completion(&vb->acked);
89
90         /* We should always be able to add one buffer to an empty queue. */
91         if (vq->vq_ops->add_buf(vq, &sg, 1, 0, vb) < 0)
92                 BUG();
93         vq->vq_ops->kick(vq);
94
95         /* When host has read buffer, this completes via balloon_ack */
96         wait_for_completion(&vb->acked);
97 }
98
99 static void fill_balloon(struct virtio_balloon *vb, size_t num)
100 {
101         /* We can only do one array worth at a time. */
102         num = min(num, ARRAY_SIZE(vb->pfns));
103
104         for (vb->num_pfns = 0; vb->num_pfns < num; vb->num_pfns++) {
105                 struct page *page = alloc_page(GFP_HIGHUSER | __GFP_NORETRY);
106                 if (!page) {
107                         if (printk_ratelimit())
108                                 dev_printk(KERN_INFO, &vb->vdev->dev,
109                                            "Out of puff! Can't get %zu pages\n",
110                                            num);
111                         /* Sleep for at least 1/5 of a second before retry. */
112                         msleep(200);
113                         break;
114                 }
115                 vb->pfns[vb->num_pfns] = page_to_balloon_pfn(page);
116                 totalram_pages--;
117                 vb->num_pages++;
118                 list_add(&page->lru, &vb->pages);
119         }
120
121         /* Didn't get any?  Oh well. */
122         if (vb->num_pfns == 0)
123                 return;
124
125         tell_host(vb, vb->inflate_vq);
126 }
127
128 static void release_pages_by_pfn(const u32 pfns[], unsigned int num)
129 {
130         unsigned int i;
131
132         for (i = 0; i < num; i++) {
133                 __free_page(pfn_to_page(pfns[i]));
134                 totalram_pages++;
135         }
136 }
137
138 static void leak_balloon(struct virtio_balloon *vb, size_t num)
139 {
140         struct page *page;
141
142         /* We can only do one array worth at a time. */
143         num = min(num, ARRAY_SIZE(vb->pfns));
144
145         for (vb->num_pfns = 0; vb->num_pfns < num; vb->num_pfns++) {
146                 page = list_first_entry(&vb->pages, struct page, lru);
147                 list_del(&page->lru);
148                 vb->pfns[vb->num_pfns] = page_to_balloon_pfn(page);
149                 vb->num_pages--;
150         }
151
152         if (vb->tell_host_first) {
153                 tell_host(vb, vb->deflate_vq);
154                 release_pages_by_pfn(vb->pfns, vb->num_pfns);
155         } else {
156                 release_pages_by_pfn(vb->pfns, vb->num_pfns);
157                 tell_host(vb, vb->deflate_vq);
158         }
159 }
160
161 static inline void update_stat(struct virtio_balloon *vb, int idx,
162                                u16 tag, u64 val)
163 {
164         BUG_ON(idx >= VIRTIO_BALLOON_S_NR);
165         vb->stats[idx].tag = tag;
166         vb->stats[idx].val = val;
167 }
168
169 #define pages_to_bytes(x) ((u64)(x) << PAGE_SHIFT)
170
171 static void update_balloon_stats(struct virtio_balloon *vb)
172 {
173         unsigned long events[NR_VM_EVENT_ITEMS];
174         struct sysinfo i;
175         int idx = 0;
176
177         all_vm_events(events);
178         si_meminfo(&i);
179
180         update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_SWAP_IN,
181                                 pages_to_bytes(events[PSWPIN]));
182         update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_SWAP_OUT,
183                                 pages_to_bytes(events[PSWPOUT]));
184         update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_MAJFLT, events[PGMAJFAULT]);
185         update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_MINFLT, events[PGFAULT]);
186         update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_MEMFREE,
187                                 pages_to_bytes(i.freeram));
188         update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_MEMTOT,
189                                 pages_to_bytes(i.totalram));
190 }
191
192 /*
193  * While most virtqueues communicate guest-initiated requests to the hypervisor,
194  * the stats queue operates in reverse.  The driver initializes the virtqueue
195  * with a single buffer.  From that point forward, all conversations consist of
196  * a hypervisor request (a call to this function) which directs us to refill
197  * the virtqueue with a fresh stats buffer.  Since stats collection can sleep,
198  * we notify our kthread which does the actual work via stats_handle_request().
199  */
200 static void stats_request(struct virtqueue *vq)
201 {
202         struct virtio_balloon *vb;
203         unsigned int len;
204
205         vb = vq->vq_ops->get_buf(vq, &len);
206         if (!vb)
207                 return;
208         vb->need_stats_update = 1;
209         wake_up(&vb->config_change);
210 }
211
212 static void stats_handle_request(struct virtio_balloon *vb)
213 {
214         struct virtqueue *vq;
215         struct scatterlist sg;
216
217         vb->need_stats_update = 0;
218         update_balloon_stats(vb);
219
220         vq = vb->stats_vq;
221         sg_init_one(&sg, vb->stats, sizeof(vb->stats));
222         if (vq->vq_ops->add_buf(vq, &sg, 1, 0, vb) < 0)
223                 BUG();
224         vq->vq_ops->kick(vq);
225 }
226
227 static void virtballoon_changed(struct virtio_device *vdev)
228 {
229         struct virtio_balloon *vb = vdev->priv;
230
231         wake_up(&vb->config_change);
232 }
233
234 static inline s64 towards_target(struct virtio_balloon *vb)
235 {
236         u32 v;
237         vb->vdev->config->get(vb->vdev,
238                               offsetof(struct virtio_balloon_config, num_pages),
239                               &v, sizeof(v));
240         return (s64)v - vb->num_pages;
241 }
242
243 static void update_balloon_size(struct virtio_balloon *vb)
244 {
245         __le32 actual = cpu_to_le32(vb->num_pages);
246
247         vb->vdev->config->set(vb->vdev,
248                               offsetof(struct virtio_balloon_config, actual),
249                               &actual, sizeof(actual));
250 }
251
252 static int balloon(void *_vballoon)
253 {
254         struct virtio_balloon *vb = _vballoon;
255
256         set_freezable();
257         while (!kthread_should_stop()) {
258                 s64 diff;
259
260                 try_to_freeze();
261                 wait_event_interruptible(vb->config_change,
262                                          (diff = towards_target(vb)) != 0
263                                          || vb->need_stats_update
264                                          || kthread_should_stop()
265                                          || freezing(current));
266                 if (vb->need_stats_update)
267                         stats_handle_request(vb);
268                 if (diff > 0)
269                         fill_balloon(vb, diff);
270                 else if (diff < 0)
271                         leak_balloon(vb, -diff);
272                 update_balloon_size(vb);
273         }
274         return 0;
275 }
276
277 static int virtballoon_probe(struct virtio_device *vdev)
278 {
279         struct virtio_balloon *vb;
280         struct virtqueue *vqs[3];
281         vq_callback_t *callbacks[] = { balloon_ack, balloon_ack, stats_request };
282         const char *names[] = { "inflate", "deflate", "stats" };
283         int err, nvqs;
284
285         vdev->priv = vb = kmalloc(sizeof(*vb), GFP_KERNEL);
286         if (!vb) {
287                 err = -ENOMEM;
288                 goto out;
289         }
290
291         INIT_LIST_HEAD(&vb->pages);
292         vb->num_pages = 0;
293         init_waitqueue_head(&vb->config_change);
294         vb->vdev = vdev;
295
296         /* We expect two virtqueues: inflate and deflate,
297          * and optionally stat. */
298         nvqs = virtio_has_feature(vb->vdev, VIRTIO_BALLOON_F_STATS_VQ) ? 3 : 2;
299         err = vdev->config->find_vqs(vdev, nvqs, vqs, callbacks, names);
300         if (err)
301                 goto out_free_vb;
302
303         vb->inflate_vq = vqs[0];
304         vb->deflate_vq = vqs[1];
305         if (virtio_has_feature(vb->vdev, VIRTIO_BALLOON_F_STATS_VQ)) {
306                 struct scatterlist sg;
307                 vb->stats_vq = vqs[2];
308
309                 /*
310                  * Prime this virtqueue with one buffer so the hypervisor can
311                  * use it to signal us later.
312                  */
313                 sg_init_one(&sg, vb->stats, sizeof vb->stats);
314                 if (vb->stats_vq->vq_ops->add_buf(vb->stats_vq,
315                                                   &sg, 1, 0, vb) < 0)
316                         BUG();
317                 vb->stats_vq->vq_ops->kick(vb->stats_vq);
318         }
319
320         vb->thread = kthread_run(balloon, vb, "vballoon");
321         if (IS_ERR(vb->thread)) {
322                 err = PTR_ERR(vb->thread);
323                 goto out_del_vqs;
324         }
325
326         vb->tell_host_first
327                 = virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_BALLOON_F_MUST_TELL_HOST);
328
329         return 0;
330
331 out_del_vqs:
332         vdev->config->del_vqs(vdev);
333 out_free_vb:
334         kfree(vb);
335 out:
336         return err;
337 }
338
339 static void __devexit virtballoon_remove(struct virtio_device *vdev)
340 {
341         struct virtio_balloon *vb = vdev->priv;
342
343         kthread_stop(vb->thread);
344
345         /* There might be pages left in the balloon: free them. */
346         while (vb->num_pages)
347                 leak_balloon(vb, vb->num_pages);
348
349         /* Now we reset the device so we can clean up the queues. */
350         vdev->config->reset(vdev);
351
352         vdev->config->del_vqs(vdev);
353         kfree(vb);
354 }
355
356 static unsigned int features[] = {
357         VIRTIO_BALLOON_F_MUST_TELL_HOST,
358         VIRTIO_BALLOON_F_STATS_VQ,
359 };
360
361 static struct virtio_driver virtio_balloon_driver = {
362         .feature_table = features,
363         .feature_table_size = ARRAY_SIZE(features),
364         .driver.name =  KBUILD_MODNAME,
365         .driver.owner = THIS_MODULE,
366         .id_table =     id_table,
367         .probe =        virtballoon_probe,
368         .remove =       __devexit_p(virtballoon_remove),
369         .config_changed = virtballoon_changed,
370 };
371
372 static int __init init(void)
373 {
374         return register_virtio_driver(&virtio_balloon_driver);
375 }
376
377 static void __exit fini(void)
378 {
379         unregister_virtio_driver(&virtio_balloon_driver);
380 }
381 module_init(init);
382 module_exit(fini);
383
384 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, id_table);
385 MODULE_DESCRIPTION("Virtio balloon driver");
386 MODULE_LICENSE("GPL");