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