mm: memcg: remove needless !mm fixup to init_mm when charging
[linux-3.10.git] / 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 "internal.h"
18
19 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
20
21 #define CREATE_TRACE_POINTS
22 #include <trace/events/compaction.h>
23
24 static unsigned long release_freepages(struct list_head *freelist)
25 {
26         struct page *page, *next;
27         unsigned long count = 0;
28
29         list_for_each_entry_safe(page, next, freelist, lru) {
30                 list_del(&page->lru);
31                 __free_page(page);
32                 count++;
33         }
34
35         return count;
36 }
37
38 static void map_pages(struct list_head *list)
39 {
40         struct page *page;
41
42         list_for_each_entry(page, list, lru) {
43                 arch_alloc_page(page, 0);
44                 kernel_map_pages(page, 1, 1);
45         }
46 }
47
48 static inline bool migrate_async_suitable(int migratetype)
49 {
50         return is_migrate_cma(migratetype) || migratetype == MIGRATE_MOVABLE;
51 }
52
53 /*
54  * Isolate free pages onto a private freelist. Caller must hold zone->lock.
55  * If @strict is true, will abort returning 0 on any invalid PFNs or non-free
56  * pages inside of the pageblock (even though it may still end up isolating
57  * some pages).
58  */
59 static unsigned long isolate_freepages_block(unsigned long blockpfn,
60                                 unsigned long end_pfn,
61                                 struct list_head *freelist,
62                                 bool strict)
63 {
64         int nr_scanned = 0, total_isolated = 0;
65         struct page *cursor;
66
67         cursor = pfn_to_page(blockpfn);
68
69         /* Isolate free pages. This assumes the block is valid */
70         for (; blockpfn < end_pfn; blockpfn++, cursor++) {
71                 int isolated, i;
72                 struct page *page = cursor;
73
74                 if (!pfn_valid_within(blockpfn)) {
75                         if (strict)
76                                 return 0;
77                         continue;
78                 }
79                 nr_scanned++;
80
81                 if (!PageBuddy(page)) {
82                         if (strict)
83                                 return 0;
84                         continue;
85                 }
86
87                 /* Found a free page, break it into order-0 pages */
88                 isolated = split_free_page(page);
89                 if (!isolated && strict)
90                         return 0;
91                 total_isolated += isolated;
92                 for (i = 0; i < isolated; i++) {
93                         list_add(&page->lru, freelist);
94                         page++;
95                 }
96
97                 /* If a page was split, advance to the end of it */
98                 if (isolated) {
99                         blockpfn += isolated - 1;
100                         cursor += isolated - 1;
101                 }
102         }
103
104         trace_mm_compaction_isolate_freepages(nr_scanned, total_isolated);
105         return total_isolated;
106 }
107
108 /**
109  * isolate_freepages_range() - isolate free pages.
110  * @start_pfn: The first PFN to start isolating.
111  * @end_pfn:   The one-past-last PFN.
112  *
113  * Non-free pages, invalid PFNs, or zone boundaries within the
114  * [start_pfn, end_pfn) range are considered errors, cause function to
115  * undo its actions and return zero.
116  *
117  * Otherwise, function returns one-past-the-last PFN of isolated page
118  * (which may be greater then end_pfn if end fell in a middle of
119  * a free page).
120  */
121 unsigned long
122 isolate_freepages_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
123 {
124         unsigned long isolated, pfn, block_end_pfn, flags;
125         struct zone *zone = NULL;
126         LIST_HEAD(freelist);
127
128         if (pfn_valid(start_pfn))
129                 zone = page_zone(pfn_to_page(start_pfn));
130
131         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += isolated) {
132                 if (!pfn_valid(pfn) || zone != page_zone(pfn_to_page(pfn)))
133                         break;
134
135                 /*
136                  * On subsequent iterations ALIGN() is actually not needed,
137                  * but we keep it that we not to complicate the code.
138                  */
139                 block_end_pfn = ALIGN(pfn + 1, pageblock_nr_pages);
140                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, end_pfn);
141
142                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
143                 isolated = isolate_freepages_block(pfn, block_end_pfn,
144                                                    &freelist, true);
145                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
146
147                 /*
148                  * In strict mode, isolate_freepages_block() returns 0 if
149                  * there are any holes in the block (ie. invalid PFNs or
150                  * non-free pages).
151                  */
152                 if (!isolated)
153                         break;
154
155                 /*
156                  * If we managed to isolate pages, it is always (1 << n) *
157                  * pageblock_nr_pages for some non-negative n.  (Max order
158                  * page may span two pageblocks).
159                  */
160         }
161
162         /* split_free_page does not map the pages */
163         map_pages(&freelist);
164
165         if (pfn < end_pfn) {
166                 /* Loop terminated early, cleanup. */
167                 release_freepages(&freelist);
168                 return 0;
169         }
170
171         /* We don't use freelists for anything. */
172         return pfn;
173 }
174
175 /* Update the number of anon and file isolated pages in the zone */
176 static void acct_isolated(struct zone *zone, struct compact_control *cc)
177 {
178         struct page *page;
179         unsigned int count[2] = { 0, };
180
181         list_for_each_entry(page, &cc->migratepages, lru)
182                 count[!!page_is_file_cache(page)]++;
183
184         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON, count[0]);
185         __mod_zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE, count[1]);
186 }
187
188 /* Similar to reclaim, but different enough that they don't share logic */
189 static bool too_many_isolated(struct zone *zone)
190 {
191         unsigned long active, inactive, isolated;
192
193         inactive = zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE) +
194                                         zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON);
195         active = zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE) +
196                                         zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON);
197         isolated = zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE) +
198                                         zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON);
199
200         return isolated > (inactive + active) / 2;
201 }
202
203 /**
204  * isolate_migratepages_range() - isolate all migrate-able pages in range.
205  * @zone:       Zone pages are in.
206  * @cc:         Compaction control structure.
207  * @low_pfn:    The first PFN of the range.
208  * @end_pfn:    The one-past-the-last PFN of the range.
209  *
210  * Isolate all pages that can be migrated from the range specified by
211  * [low_pfn, end_pfn).  Returns zero if there is a fatal signal
212  * pending), otherwise PFN of the first page that was not scanned
213  * (which may be both less, equal to or more then end_pfn).
214  *
215  * Assumes that cc->migratepages is empty and cc->nr_migratepages is
216  * zero.
217  *
218  * Apart from cc->migratepages and cc->nr_migratetypes this function
219  * does not modify any cc's fields, in particular it does not modify
220  * (or read for that matter) cc->migrate_pfn.
221  */
222 unsigned long
223 isolate_migratepages_range(struct zone *zone, struct compact_control *cc,
224                            unsigned long low_pfn, unsigned long end_pfn)
225 {
226         unsigned long last_pageblock_nr = 0, pageblock_nr;
227         unsigned long nr_scanned = 0, nr_isolated = 0;
228         struct list_head *migratelist = &cc->migratepages;
229         isolate_mode_t mode = 0;
230         struct lruvec *lruvec;
231
232         /*
233          * Ensure that there are not too many pages isolated from the LRU
234          * list by either parallel reclaimers or compaction. If there are,
235          * delay for some time until fewer pages are isolated
236          */
237         while (unlikely(too_many_isolated(zone))) {
238                 /* async migration should just abort */
239                 if (!cc->sync)
240                         return 0;
241
242                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
243
244                 if (fatal_signal_pending(current))
245                         return 0;
246         }
247
248         /* Time to isolate some pages for migration */
249         cond_resched();
250         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
251         for (; low_pfn < end_pfn; low_pfn++) {
252                 struct page *page;
253                 bool locked = true;
254
255                 /* give a chance to irqs before checking need_resched() */
256                 if (!((low_pfn+1) % SWAP_CLUSTER_MAX)) {
257                         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
258                         locked = false;
259                 }
260                 if (need_resched() || spin_is_contended(&zone->lru_lock)) {
261                         if (locked)
262                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
263                         cond_resched();
264                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
265                         if (fatal_signal_pending(current))
266                                 break;
267                 } else if (!locked)
268                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
269
270                 /*
271                  * migrate_pfn does not necessarily start aligned to a
272                  * pageblock. Ensure that pfn_valid is called when moving
273                  * into a new MAX_ORDER_NR_PAGES range in case of large
274                  * memory holes within the zone
275                  */
276                 if ((low_pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
277                         if (!pfn_valid(low_pfn)) {
278                                 low_pfn += MAX_ORDER_NR_PAGES - 1;
279                                 continue;
280                         }
281                 }
282
283                 if (!pfn_valid_within(low_pfn))
284                         continue;
285                 nr_scanned++;
286
287                 /*
288                  * Get the page and ensure the page is within the same zone.
289                  * See the comment in isolate_freepages about overlapping
290                  * nodes. It is deliberate that the new zone lock is not taken
291                  * as memory compaction should not move pages between nodes.
292                  */
293                 page = pfn_to_page(low_pfn);
294                 if (page_zone(page) != zone)
295                         continue;
296
297                 /* Skip if free */
298                 if (PageBuddy(page))
299                         continue;
300
301                 /*
302                  * For async migration, also only scan in MOVABLE blocks. Async
303                  * migration is optimistic to see if the minimum amount of work
304                  * satisfies the allocation
305                  */
306                 pageblock_nr = low_pfn >> pageblock_order;
307                 if (!cc->sync && last_pageblock_nr != pageblock_nr &&
308                     !migrate_async_suitable(get_pageblock_migratetype(page))) {
309                         low_pfn += pageblock_nr_pages;
310                         low_pfn = ALIGN(low_pfn, pageblock_nr_pages) - 1;
311                         last_pageblock_nr = pageblock_nr;
312                         continue;
313                 }
314
315                 if (!PageLRU(page))
316                         continue;
317
318                 /*
319                  * PageLRU is set, and lru_lock excludes isolation,
320                  * splitting and collapsing (collapsing has already
321                  * happened if PageLRU is set).
322                  */
323                 if (PageTransHuge(page)) {
324                         low_pfn += (1 << compound_order(page)) - 1;
325                         continue;
326                 }
327
328                 if (!cc->sync)
329                         mode |= ISOLATE_ASYNC_MIGRATE;
330
331                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
332
333                 /* Try isolate the page */
334                 if (__isolate_lru_page(page, mode) != 0)
335                         continue;
336
337                 VM_BUG_ON(PageTransCompound(page));
338
339                 /* Successfully isolated */
340                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_lru(page));
341                 list_add(&page->lru, migratelist);
342                 cc->nr_migratepages++;
343                 nr_isolated++;
344
345                 /* Avoid isolating too much */
346                 if (cc->nr_migratepages == COMPACT_CLUSTER_MAX) {
347                         ++low_pfn;
348                         break;
349                 }
350         }
351
352         acct_isolated(zone, cc);
353
354         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
355
356         trace_mm_compaction_isolate_migratepages(nr_scanned, nr_isolated);
357
358         return low_pfn;
359 }
360
361 #endif /* CONFIG_COMPACTION || CONFIG_CMA */
362 #ifdef CONFIG_COMPACTION
363
364 /* Returns true if the page is within a block suitable for migration to */
365 static bool suitable_migration_target(struct page *page)
366 {
367
368         int migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
369
370         /* Don't interfere with memory hot-remove or the min_free_kbytes blocks */
371         if (migratetype == MIGRATE_ISOLATE || migratetype == MIGRATE_RESERVE)
372                 return false;
373
374         /* If the page is a large free page, then allow migration */
375         if (PageBuddy(page) && page_order(page) >= pageblock_order)
376                 return true;
377
378         /* If the block is MIGRATE_MOVABLE or MIGRATE_CMA, allow migration */
379         if (migrate_async_suitable(migratetype))
380                 return true;
381
382         /* Otherwise skip the block */
383         return false;
384 }
385
386 /*
387  * Based on information in the current compact_control, find blocks
388  * suitable for isolating free pages from and then isolate them.
389  */
390 static void isolate_freepages(struct zone *zone,
391                                 struct compact_control *cc)
392 {
393         struct page *page;
394         unsigned long high_pfn, low_pfn, pfn, zone_end_pfn, end_pfn;
395         unsigned long flags;
396         int nr_freepages = cc->nr_freepages;
397         struct list_head *freelist = &cc->freepages;
398
399         /*
400          * Initialise the free scanner. The starting point is where we last
401          * scanned from (or the end of the zone if starting). The low point
402          * is the end of the pageblock the migration scanner is using.
403          */
404         pfn = cc->free_pfn;
405         low_pfn = cc->migrate_pfn + pageblock_nr_pages;
406
407         /*
408          * Take care that if the migration scanner is at the end of the zone
409          * that the free scanner does not accidentally move to the next zone
410          * in the next isolation cycle.
411          */
412         high_pfn = min(low_pfn, pfn);
413
414         zone_end_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
415
416         /*
417          * Isolate free pages until enough are available to migrate the
418          * pages on cc->migratepages. We stop searching if the migrate
419          * and free page scanners meet or enough free pages are isolated.
420          */
421         for (; pfn > low_pfn && cc->nr_migratepages > nr_freepages;
422                                         pfn -= pageblock_nr_pages) {
423                 unsigned long isolated;
424
425                 /*
426                  * Skip ahead if another thread is compacting in the area
427                  * simultaneously. If we wrapped around, we can only skip
428                  * ahead if zone->compact_cached_free_pfn also wrapped to
429                  * above our starting point.
430                  */
431                 if (cc->order > 0 && (!cc->wrapped ||
432                                       zone->compact_cached_free_pfn >
433                                       cc->start_free_pfn))
434                         pfn = min(pfn, zone->compact_cached_free_pfn);
435
436                 if (!pfn_valid(pfn))
437                         continue;
438
439                 /*
440                  * Check for overlapping nodes/zones. It's possible on some
441                  * configurations to have a setup like
442                  * node0 node1 node0
443                  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of
444                  * pages do not belong to a single zone.
445                  */
446                 page = pfn_to_page(pfn);
447                 if (page_zone(page) != zone)
448                         continue;
449
450                 /* Check the block is suitable for migration */
451                 if (!suitable_migration_target(page))
452                         continue;
453
454                 /*
455                  * Found a block suitable for isolating free pages from. Now
456                  * we disabled interrupts, double check things are ok and
457                  * isolate the pages. This is to minimise the time IRQs
458                  * are disabled
459                  */
460                 isolated = 0;
461                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
462                 if (suitable_migration_target(page)) {
463                         end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, zone_end_pfn);
464                         isolated = isolate_freepages_block(pfn, end_pfn,
465                                                            freelist, false);
466                         nr_freepages += isolated;
467                 }
468                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
469
470                 /*
471                  * Record the highest PFN we isolated pages from. When next
472                  * looking for free pages, the search will restart here as
473                  * page migration may have returned some pages to the allocator
474                  */
475                 if (isolated) {
476                         high_pfn = max(high_pfn, pfn);
477                         if (cc->order > 0)
478                                 zone->compact_cached_free_pfn = high_pfn;
479                 }
480         }
481
482         /* split_free_page does not map the pages */
483         map_pages(freelist);
484
485         cc->free_pfn = high_pfn;
486         cc->nr_freepages = nr_freepages;
487 }
488
489 /*
490  * This is a migrate-callback that "allocates" freepages by taking pages
491  * from the isolated freelists in the block we are migrating to.
492  */
493 static struct page *compaction_alloc(struct page *migratepage,
494                                         unsigned long data,
495                                         int **result)
496 {
497         struct compact_control *cc = (struct compact_control *)data;
498         struct page *freepage;
499
500         /* Isolate free pages if necessary */
501         if (list_empty(&cc->freepages)) {
502                 isolate_freepages(cc->zone, cc);
503
504                 if (list_empty(&cc->freepages))
505                         return NULL;
506         }
507
508         freepage = list_entry(cc->freepages.next, struct page, lru);
509         list_del(&freepage->lru);
510         cc->nr_freepages--;
511
512         return freepage;
513 }
514
515 /*
516  * We cannot control nr_migratepages and nr_freepages fully when migration is
517  * running as migrate_pages() has no knowledge of compact_control. When
518  * migration is complete, we count the number of pages on the lists by hand.
519  */
520 static void update_nr_listpages(struct compact_control *cc)
521 {
522         int nr_migratepages = 0;
523         int nr_freepages = 0;
524         struct page *page;
525
526         list_for_each_entry(page, &cc->migratepages, lru)
527                 nr_migratepages++;
528         list_for_each_entry(page, &cc->freepages, lru)
529                 nr_freepages++;
530
531         cc->nr_migratepages = nr_migratepages;
532         cc->nr_freepages = nr_freepages;
533 }
534
535 /* possible outcome of isolate_migratepages */
536 typedef enum {
537         ISOLATE_ABORT,          /* Abort compaction now */
538         ISOLATE_NONE,           /* No pages isolated, continue scanning */
539         ISOLATE_SUCCESS,        /* Pages isolated, migrate */
540 } isolate_migrate_t;
541
542 /*
543  * Isolate all pages that can be migrated from the block pointed to by
544  * the migrate scanner within compact_control.
545  */
546 static isolate_migrate_t isolate_migratepages(struct zone *zone,
547                                         struct compact_control *cc)
548 {
549         unsigned long low_pfn, end_pfn;
550
551         /* Do not scan outside zone boundaries */
552         low_pfn = max(cc->migrate_pfn, zone->zone_start_pfn);
553
554         /* Only scan within a pageblock boundary */
555         end_pfn = ALIGN(low_pfn + pageblock_nr_pages, pageblock_nr_pages);
556
557         /* Do not cross the free scanner or scan within a memory hole */
558         if (end_pfn > cc->free_pfn || !pfn_valid(low_pfn)) {
559                 cc->migrate_pfn = end_pfn;
560                 return ISOLATE_NONE;
561         }
562
563         /* Perform the isolation */
564         low_pfn = isolate_migratepages_range(zone, cc, low_pfn, end_pfn);
565         if (!low_pfn)
566                 return ISOLATE_ABORT;
567
568         cc->migrate_pfn = low_pfn;
569
570         return ISOLATE_SUCCESS;
571 }
572
573 /*
574  * Returns the start pfn of the last page block in a zone.  This is the starting
575  * point for full compaction of a zone.  Compaction searches for free pages from
576  * the end of each zone, while isolate_freepages_block scans forward inside each
577  * page block.
578  */
579 static unsigned long start_free_pfn(struct zone *zone)
580 {
581         unsigned long free_pfn;
582         free_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
583         free_pfn &= ~(pageblock_nr_pages-1);
584         return free_pfn;
585 }
586
587 static int compact_finished(struct zone *zone,
588                             struct compact_control *cc)
589 {
590         unsigned int order;
591         unsigned long watermark;
592
593         if (fatal_signal_pending(current))
594                 return COMPACT_PARTIAL;
595
596         /*
597          * A full (order == -1) compaction run starts at the beginning and
598          * end of a zone; it completes when the migrate and free scanner meet.
599          * A partial (order > 0) compaction can start with the free scanner
600          * at a random point in the zone, and may have to restart.
601          */
602         if (cc->free_pfn <= cc->migrate_pfn) {
603                 if (cc->order > 0 && !cc->wrapped) {
604                         /* We started partway through; restart at the end. */
605                         unsigned long free_pfn = start_free_pfn(zone);
606                         zone->compact_cached_free_pfn = free_pfn;
607                         cc->free_pfn = free_pfn;
608                         cc->wrapped = 1;
609                         return COMPACT_CONTINUE;
610                 }
611                 return COMPACT_COMPLETE;
612         }
613
614         /* We wrapped around and ended up where we started. */
615         if (cc->wrapped && cc->free_pfn <= cc->start_free_pfn)
616                 return COMPACT_COMPLETE;
617
618         /*
619          * order == -1 is expected when compacting via
620          * /proc/sys/vm/compact_memory
621          */
622         if (cc->order == -1)
623                 return COMPACT_CONTINUE;
624
625         /* Compaction run is not finished if the watermark is not met */
626         watermark = low_wmark_pages(zone);
627         watermark += (1 << cc->order);
628
629         if (!zone_watermark_ok(zone, cc->order, watermark, 0, 0))
630                 return COMPACT_CONTINUE;
631
632         /* Direct compactor: Is a suitable page free? */
633         for (order = cc->order; order < MAX_ORDER; order++) {
634                 /* Job done if page is free of the right migratetype */
635                 if (!list_empty(&zone->free_area[order].free_list[cc->migratetype]))
636                         return COMPACT_PARTIAL;
637
638                 /* Job done if allocation would set block type */
639                 if (order >= pageblock_order && zone->free_area[order].nr_free)
640                         return COMPACT_PARTIAL;
641         }
642
643         return COMPACT_CONTINUE;
644 }
645
646 /*
647  * compaction_suitable: Is this suitable to run compaction on this zone now?
648  * Returns
649  *   COMPACT_SKIPPED  - If there are too few free pages for compaction
650  *   COMPACT_PARTIAL  - If the allocation would succeed without compaction
651  *   COMPACT_CONTINUE - If compaction should run now
652  */
653 unsigned long compaction_suitable(struct zone *zone, int order)
654 {
655         int fragindex;
656         unsigned long watermark;
657
658         /*
659          * order == -1 is expected when compacting via
660          * /proc/sys/vm/compact_memory
661          */
662         if (order == -1)
663                 return COMPACT_CONTINUE;
664
665         /*
666          * Watermarks for order-0 must be met for compaction. Note the 2UL.
667          * This is because during migration, copies of pages need to be
668          * allocated and for a short time, the footprint is higher
669          */
670         watermark = low_wmark_pages(zone) + (2UL << order);
671         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
672                 return COMPACT_SKIPPED;
673
674         /*
675          * fragmentation index determines if allocation failures are due to
676          * low memory or external fragmentation
677          *
678          * index of -1000 implies allocations might succeed depending on
679          * watermarks
680          * index towards 0 implies failure is due to lack of memory
681          * index towards 1000 implies failure is due to fragmentation
682          *
683          * Only compact if a failure would be due to fragmentation.
684          */
685         fragindex = fragmentation_index(zone, order);
686         if (fragindex >= 0 && fragindex <= sysctl_extfrag_threshold)
687                 return COMPACT_SKIPPED;
688
689         if (fragindex == -1000 && zone_watermark_ok(zone, order, watermark,
690             0, 0))
691                 return COMPACT_PARTIAL;
692
693         return COMPACT_CONTINUE;
694 }
695
696 static int compact_zone(struct zone *zone, struct compact_control *cc)
697 {
698         int ret;
699
700         ret = compaction_suitable(zone, cc->order);
701         switch (ret) {
702         case COMPACT_PARTIAL:
703         case COMPACT_SKIPPED:
704                 /* Compaction is likely to fail */
705                 return ret;
706         case COMPACT_CONTINUE:
707                 /* Fall through to compaction */
708                 ;
709         }
710
711         /* Setup to move all movable pages to the end of the zone */
712         cc->migrate_pfn = zone->zone_start_pfn;
713
714         if (cc->order > 0) {
715                 /* Incremental compaction. Start where the last one stopped. */
716                 cc->free_pfn = zone->compact_cached_free_pfn;
717                 cc->start_free_pfn = cc->free_pfn;
718         } else {
719                 /* Order == -1 starts at the end of the zone. */
720                 cc->free_pfn = start_free_pfn(zone);
721         }
722
723         migrate_prep_local();
724
725         while ((ret = compact_finished(zone, cc)) == COMPACT_CONTINUE) {
726                 unsigned long nr_migrate, nr_remaining;
727                 int err;
728
729                 switch (isolate_migratepages(zone, cc)) {
730                 case ISOLATE_ABORT:
731                         ret = COMPACT_PARTIAL;
732                         goto out;
733                 case ISOLATE_NONE:
734                         continue;
735                 case ISOLATE_SUCCESS:
736                         ;
737                 }
738
739                 nr_migrate = cc->nr_migratepages;
740                 err = migrate_pages(&cc->migratepages, compaction_alloc,
741                                 (unsigned long)cc, false,
742                                 cc->sync ? MIGRATE_SYNC_LIGHT : MIGRATE_ASYNC);
743                 update_nr_listpages(cc);
744                 nr_remaining = cc->nr_migratepages;
745
746                 count_vm_event(COMPACTBLOCKS);
747                 count_vm_events(COMPACTPAGES, nr_migrate - nr_remaining);
748                 if (nr_remaining)
749                         count_vm_events(COMPACTPAGEFAILED, nr_remaining);
750                 trace_mm_compaction_migratepages(nr_migrate - nr_remaining,
751                                                 nr_remaining);
752
753                 /* Release LRU pages not migrated */
754                 if (err) {
755                         putback_lru_pages(&cc->migratepages);
756                         cc->nr_migratepages = 0;
757                         if (err == -ENOMEM) {
758                                 ret = COMPACT_PARTIAL;
759                                 goto out;
760                         }
761                 }
762         }
763
764 out:
765         /* Release free pages and check accounting */
766         cc->nr_freepages -= release_freepages(&cc->freepages);
767         VM_BUG_ON(cc->nr_freepages != 0);
768
769         return ret;
770 }
771
772 static unsigned long compact_zone_order(struct zone *zone,
773                                  int order, gfp_t gfp_mask,
774                                  bool sync)
775 {
776         struct compact_control cc = {
777                 .nr_freepages = 0,
778                 .nr_migratepages = 0,
779                 .order = order,
780                 .migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask),
781                 .zone = zone,
782                 .sync = sync,
783         };
784         INIT_LIST_HEAD(&cc.freepages);
785         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
786
787         return compact_zone(zone, &cc);
788 }
789
790 int sysctl_extfrag_threshold = 500;
791
792 /**
793  * try_to_compact_pages - Direct compact to satisfy a high-order allocation
794  * @zonelist: The zonelist used for the current allocation
795  * @order: The order of the current allocation
796  * @gfp_mask: The GFP mask of the current allocation
797  * @nodemask: The allowed nodes to allocate from
798  * @sync: Whether migration is synchronous or not
799  *
800  * This is the main entry point for direct page compaction.
801  */
802 unsigned long try_to_compact_pages(struct zonelist *zonelist,
803                         int order, gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask,
804                         bool sync)
805 {
806         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
807         int may_enter_fs = gfp_mask & __GFP_FS;
808         int may_perform_io = gfp_mask & __GFP_IO;
809         struct zoneref *z;
810         struct zone *zone;
811         int rc = COMPACT_SKIPPED;
812
813         /*
814          * Check whether it is worth even starting compaction. The order check is
815          * made because an assumption is made that the page allocator can satisfy
816          * the "cheaper" orders without taking special steps
817          */
818         if (!order || !may_enter_fs || !may_perform_io)
819                 return rc;
820
821         count_vm_event(COMPACTSTALL);
822
823         /* Compact each zone in the list */
824         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, high_zoneidx,
825                                                                 nodemask) {
826                 int status;
827
828                 status = compact_zone_order(zone, order, gfp_mask, sync);
829                 rc = max(status, rc);
830
831                 /* If a normal allocation would succeed, stop compacting */
832                 if (zone_watermark_ok(zone, order, low_wmark_pages(zone), 0, 0))
833                         break;
834         }
835
836         return rc;
837 }
838
839
840 /* Compact all zones within a node */
841 static int __compact_pgdat(pg_data_t *pgdat, struct compact_control *cc)
842 {
843         int zoneid;
844         struct zone *zone;
845
846         for (zoneid = 0; zoneid < MAX_NR_ZONES; zoneid++) {
847
848                 zone = &pgdat->node_zones[zoneid];
849                 if (!populated_zone(zone))
850                         continue;
851
852                 cc->nr_freepages = 0;
853                 cc->nr_migratepages = 0;
854                 cc->zone = zone;
855                 INIT_LIST_HEAD(&cc->freepages);
856                 INIT_LIST_HEAD(&cc->migratepages);
857
858                 if (cc->order == -1 || !compaction_deferred(zone, cc->order))
859                         compact_zone(zone, cc);
860
861                 if (cc->order > 0) {
862                         int ok = zone_watermark_ok(zone, cc->order,
863                                                 low_wmark_pages(zone), 0, 0);
864                         if (ok && cc->order > zone->compact_order_failed)
865                                 zone->compact_order_failed = cc->order + 1;
866                         /* Currently async compaction is never deferred. */
867                         else if (!ok && cc->sync)
868                                 defer_compaction(zone, cc->order);
869                 }
870
871                 VM_BUG_ON(!list_empty(&cc->freepages));
872                 VM_BUG_ON(!list_empty(&cc->migratepages));
873         }
874
875         return 0;
876 }
877
878 int compact_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order)
879 {
880         struct compact_control cc = {
881                 .order = order,
882                 .sync = false,
883         };
884
885         return __compact_pgdat(pgdat, &cc);
886 }
887
888 static int compact_node(int nid)
889 {
890         struct compact_control cc = {
891                 .order = -1,
892                 .sync = true,
893         };
894
895         return __compact_pgdat(NODE_DATA(nid), &cc);
896 }
897
898 /* Compact all nodes in the system */
899 static int compact_nodes(void)
900 {
901         int nid;
902
903         /* Flush pending updates to the LRU lists */
904         lru_add_drain_all();
905
906         for_each_online_node(nid)
907                 compact_node(nid);
908
909         return COMPACT_COMPLETE;
910 }
911
912 /* The written value is actually unused, all memory is compacted */
913 int sysctl_compact_memory;
914
915 /* This is the entry point for compacting all nodes via /proc/sys/vm */
916 int sysctl_compaction_handler(struct ctl_table *table, int write,
917                         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
918 {
919         if (write)
920                 return compact_nodes();
921
922         return 0;
923 }
924
925 int sysctl_extfrag_handler(struct ctl_table *table, int write,
926                         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
927 {
928         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
929
930         return 0;
931 }
932
933 #if defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_NUMA)
934 ssize_t sysfs_compact_node(struct device *dev,
935                         struct device_attribute *attr,
936                         const char *buf, size_t count)
937 {
938         int nid = dev->id;
939
940         if (nid >= 0 && nid < nr_node_ids && node_online(nid)) {
941                 /* Flush pending updates to the LRU lists */
942                 lru_add_drain_all();
943
944                 compact_node(nid);
945         }
946
947         return count;
948 }
949 static DEVICE_ATTR(compact, S_IWUSR, NULL, sysfs_compact_node);
950
951 int compaction_register_node(struct node *node)
952 {
953         return device_create_file(&node->dev, &dev_attr_compact);
954 }
955
956 void compaction_unregister_node(struct node *node)
957 {
958         return device_remove_file(&node->dev, &dev_attr_compact);
959 }
960 #endif /* CONFIG_SYSFS && CONFIG_NUMA */
961
962 #endif /* CONFIG_COMPACTION */