]> nv-tegra.nvidia Code Review - linux-3.10.git/blobdiff - drivers/virtio/virtio_balloon.c
misc: nct1008: change overheat enable message
[linux-3.10.git] / drivers / virtio / virtio_balloon.c
index c8a4332d1132ef465c5aa0d522787cbd255ce293..71af7b5abe01780f3fcf99d5d621bfdbf8819b55 100644 (file)
@@ -1,4 +1,5 @@
-/* Virtio balloon implementation, inspired by Dor Loar and Marcelo
+/*
+ * Virtio balloon implementation, inspired by Dor Laor and Marcelo
  * Tosatti's implementations.
  *
  *  Copyright 2008 Rusty Russell IBM Corporation
  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  *  Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  */
-//#define DEBUG
+
 #include <linux/virtio.h>
 #include <linux/virtio_balloon.h>
 #include <linux/swap.h>
 #include <linux/kthread.h>
 #include <linux/freezer.h>
 #include <linux/delay.h>
+#include <linux/slab.h>
+#include <linux/module.h>
+#include <linux/balloon_compaction.h>
+
+/*
+ * Balloon device works in 4K page units.  So each page is pointed to by
+ * multiple balloon pages.  All memory counters in this driver are in balloon
+ * page units.
+ */
+#define VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE (unsigned)(PAGE_SIZE >> VIRTIO_BALLOON_PFN_SHIFT)
+#define VIRTIO_BALLOON_ARRAY_PFNS_MAX 256
 
 struct virtio_balloon
 {
        struct virtio_device *vdev;
-       struct virtqueue *inflate_vq, *deflate_vq;
+       struct virtqueue *inflate_vq, *deflate_vq, *stats_vq;
 
        /* Where the ballooning thread waits for config to change. */
        wait_queue_head_t config_change;
@@ -37,18 +49,28 @@ struct virtio_balloon
        struct task_struct *thread;
 
        /* Waiting for host to ack the pages we released. */
-       struct completion acked;
+       wait_queue_head_t acked;
 
-       /* Do we have to tell Host *before* we reuse pages? */
-       bool tell_host_first;
-
-       /* The pages we've told the Host we're not using. */
+       /* Number of balloon pages we've told the Host we're not using. */
        unsigned int num_pages;
-       struct list_head pages;
+       /*
+        * The pages we've told the Host we're not using are enqueued
+        * at vb_dev_info->pages list.
+        * Each page on this list adds VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE
+        * to num_pages above.
+        */
+       struct balloon_dev_info *vb_dev_info;
+
+       /* Synchronize access/update to this struct virtio_balloon elements */
+       struct mutex balloon_lock;
 
        /* The array of pfns we tell the Host about. */
        unsigned int num_pfns;
-       u32 pfns[256];
+       u32 pfns[VIRTIO_BALLOON_ARRAY_PFNS_MAX];
+
+       /* Memory statistics */
+       int need_stats_update;
+       struct virtio_balloon_stat stats[VIRTIO_BALLOON_S_NR];
 };
 
 static struct virtio_device_id id_table[] = {
@@ -56,68 +78,92 @@ static struct virtio_device_id id_table[] = {
        { 0 },
 };
 
+static u32 page_to_balloon_pfn(struct page *page)
+{
+       unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
+
+       BUILD_BUG_ON(PAGE_SHIFT < VIRTIO_BALLOON_PFN_SHIFT);
+       /* Convert pfn from Linux page size to balloon page size. */
+       return pfn * VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE;
+}
+
+static struct page *balloon_pfn_to_page(u32 pfn)
+{
+       BUG_ON(pfn % VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE);
+       return pfn_to_page(pfn / VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE);
+}
+
 static void balloon_ack(struct virtqueue *vq)
 {
-       struct virtio_balloon *vb;
-       unsigned int len;
+       struct virtio_balloon *vb = vq->vdev->priv;
 
-       vb = vq->vq_ops->get_buf(vq, &len);
-       if (vb)
-               complete(&vb->acked);
+       wake_up(&vb->acked);
 }
 
 static void tell_host(struct virtio_balloon *vb, struct virtqueue *vq)
 {
        struct scatterlist sg;
+       unsigned int len;
 
        sg_init_one(&sg, vb->pfns, sizeof(vb->pfns[0]) * vb->num_pfns);
 
-       init_completion(&vb->acked);
-
        /* We should always be able to add one buffer to an empty queue. */
-       if (vq->vq_ops->add_buf(vq, &sg, 1, 0, vb) != 0)
+       if (virtqueue_add_outbuf(vq, &sg, 1, vb, GFP_KERNEL) < 0)
                BUG();
-       vq->vq_ops->kick(vq);
+       virtqueue_kick(vq);
 
        /* When host has read buffer, this completes via balloon_ack */
-       wait_for_completion(&vb->acked);
+       wait_event(vb->acked, virtqueue_get_buf(vq, &len));
+}
+
+static void set_page_pfns(u32 pfns[], struct page *page)
+{
+       unsigned int i;
+
+       /* Set balloon pfns pointing at this page.
+        * Note that the first pfn points at start of the page. */
+       for (i = 0; i < VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE; i++)
+               pfns[i] = page_to_balloon_pfn(page) + i;
 }
 
 static void fill_balloon(struct virtio_balloon *vb, size_t num)
 {
+       struct balloon_dev_info *vb_dev_info = vb->vb_dev_info;
+
        /* We can only do one array worth at a time. */
        num = min(num, ARRAY_SIZE(vb->pfns));
 
-       for (vb->num_pfns = 0; vb->num_pfns < num; vb->num_pfns++) {
-               struct page *page = alloc_page(GFP_HIGHUSER | __GFP_NORETRY);
+       mutex_lock(&vb->balloon_lock);
+       for (vb->num_pfns = 0; vb->num_pfns < num;
+            vb->num_pfns += VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE) {
+               struct page *page = balloon_page_enqueue(vb_dev_info);
+
                if (!page) {
-                       if (printk_ratelimit())
-                               dev_printk(KERN_INFO, &vb->vdev->dev,
-                                          "Out of puff! Can't get %zu pages\n",
-                                          num);
+                       dev_info_ratelimited(&vb->vdev->dev,
+                                            "Out of puff! Can't get %u pages\n",
+                                            VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE);
                        /* Sleep for at least 1/5 of a second before retry. */
                        msleep(200);
                        break;
                }
-               vb->pfns[vb->num_pfns] = page_to_pfn(page);
+               set_page_pfns(vb->pfns + vb->num_pfns, page);
+               vb->num_pages += VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE;
                totalram_pages--;
-               vb->num_pages++;
-               list_add(&page->lru, &vb->pages);
        }
 
-       /* Didn't get any?  Oh well. */
-       if (vb->num_pfns == 0)
-               return;
-
-       tell_host(vb, vb->inflate_vq);
+       /* Did we get any? */
+       if (vb->num_pfns != 0)
+               tell_host(vb, vb->inflate_vq);
+       mutex_unlock(&vb->balloon_lock);
 }
 
 static void release_pages_by_pfn(const u32 pfns[], unsigned int num)
 {
        unsigned int i;
 
-       for (i = 0; i < num; i++) {
-               __free_page(pfn_to_page(pfns[i]));
+       /* Find pfns pointing at start of each page, get pages and free them. */
+       for (i = 0; i < num; i += VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE) {
+               balloon_page_free(balloon_pfn_to_page(pfns[i]));
                totalram_pages++;
        }
 }
@@ -125,24 +171,95 @@ static void release_pages_by_pfn(const u32 pfns[], unsigned int num)
 static void leak_balloon(struct virtio_balloon *vb, size_t num)
 {
        struct page *page;
+       struct balloon_dev_info *vb_dev_info = vb->vb_dev_info;
 
        /* We can only do one array worth at a time. */
        num = min(num, ARRAY_SIZE(vb->pfns));
 
-       for (vb->num_pfns = 0; vb->num_pfns < num; vb->num_pfns++) {
-               page = list_first_entry(&vb->pages, struct page, lru);
-               list_del(&page->lru);
-               vb->pfns[vb->num_pfns] = page_to_pfn(page);
-               vb->num_pages--;
+       mutex_lock(&vb->balloon_lock);
+       for (vb->num_pfns = 0; vb->num_pfns < num;
+            vb->num_pfns += VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE) {
+               page = balloon_page_dequeue(vb_dev_info);
+               if (!page)
+                       break;
+               set_page_pfns(vb->pfns + vb->num_pfns, page);
+               vb->num_pages -= VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE;
        }
 
-       if (vb->tell_host_first) {
+       /*
+        * Note that if
+        * virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_BALLOON_F_MUST_TELL_HOST);
+        * is true, we *have* to do it in this order
+        */
+       if (vb->num_pfns != 0)
                tell_host(vb, vb->deflate_vq);
-               release_pages_by_pfn(vb->pfns, vb->num_pfns);
-       } else {
-               release_pages_by_pfn(vb->pfns, vb->num_pfns);
-               tell_host(vb, vb->deflate_vq);
-       }
+       mutex_unlock(&vb->balloon_lock);
+       release_pages_by_pfn(vb->pfns, vb->num_pfns);
+}
+
+static inline void update_stat(struct virtio_balloon *vb, int idx,
+                              u16 tag, u64 val)
+{
+       BUG_ON(idx >= VIRTIO_BALLOON_S_NR);
+       vb->stats[idx].tag = tag;
+       vb->stats[idx].val = val;
+}
+
+#define pages_to_bytes(x) ((u64)(x) << PAGE_SHIFT)
+
+static void update_balloon_stats(struct virtio_balloon *vb)
+{
+       unsigned long events[NR_VM_EVENT_ITEMS];
+       struct sysinfo i;
+       int idx = 0;
+
+       all_vm_events(events);
+       si_meminfo(&i);
+
+       update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_SWAP_IN,
+                               pages_to_bytes(events[PSWPIN]));
+       update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_SWAP_OUT,
+                               pages_to_bytes(events[PSWPOUT]));
+       update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_MAJFLT, events[PGMAJFAULT]);
+       update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_MINFLT, events[PGFAULT]);
+       update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_MEMFREE,
+                               pages_to_bytes(i.freeram));
+       update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_MEMTOT,
+                               pages_to_bytes(i.totalram));
+}
+
+/*
+ * While most virtqueues communicate guest-initiated requests to the hypervisor,
+ * the stats queue operates in reverse.  The driver initializes the virtqueue
+ * with a single buffer.  From that point forward, all conversations consist of
+ * a hypervisor request (a call to this function) which directs us to refill
+ * the virtqueue with a fresh stats buffer.  Since stats collection can sleep,
+ * we notify our kthread which does the actual work via stats_handle_request().
+ */
+static void stats_request(struct virtqueue *vq)
+{
+       struct virtio_balloon *vb = vq->vdev->priv;
+
+       vb->need_stats_update = 1;
+       wake_up(&vb->config_change);
+}
+
+static void stats_handle_request(struct virtio_balloon *vb)
+{
+       struct virtqueue *vq;
+       struct scatterlist sg;
+       unsigned int len;
+
+       vb->need_stats_update = 0;
+       update_balloon_stats(vb);
+
+       vq = vb->stats_vq;
+       if (!virtqueue_get_buf(vq, &len))
+               return;
+       sg_init_one(&sg, vb->stats, sizeof(vb->stats));
+       if (virtqueue_add_outbuf(vq, &sg, 1, vb, GFP_KERNEL) < 0)
+               BUG();
+       virtqueue_kick(vq);
 }
 
 static void virtballoon_changed(struct virtio_device *vdev)
@@ -152,13 +269,16 @@ static void virtballoon_changed(struct virtio_device *vdev)
        wake_up(&vb->config_change);
 }
 
-static inline int towards_target(struct virtio_balloon *vb)
+static inline s64 towards_target(struct virtio_balloon *vb)
 {
-       u32 v;
-       __virtio_config_val(vb->vdev,
-                           offsetof(struct virtio_balloon_config, num_pages),
-                           &v);
-       return v - vb->num_pages;
+       __le32 v;
+       s64 target;
+
+       vb->vdev->config->get(vb->vdev,
+                             offsetof(struct virtio_balloon_config, num_pages),
+                             &v, sizeof(v));
+       target = le32_to_cpu(v);
+       return target - vb->num_pages;
 }
 
 static void update_balloon_size(struct virtio_balloon *vb)
@@ -176,12 +296,16 @@ static int balloon(void *_vballoon)
 
        set_freezable();
        while (!kthread_should_stop()) {
-               int diff;
+               s64 diff;
 
                try_to_freeze();
                wait_event_interruptible(vb->config_change,
                                         (diff = towards_target(vb)) != 0
-                                        || kthread_should_stop());
+                                        || vb->need_stats_update
+                                        || kthread_should_stop()
+                                        || freezing(current));
+               if (vb->need_stats_update)
+                       stats_handle_request(vb);
                if (diff > 0)
                        fill_balloon(vb, diff);
                else if (diff < 0)
@@ -191,9 +315,119 @@ static int balloon(void *_vballoon)
        return 0;
 }
 
+static int init_vqs(struct virtio_balloon *vb)
+{
+       struct virtqueue *vqs[3];
+       vq_callback_t *callbacks[] = { balloon_ack, balloon_ack, stats_request };
+       const char *names[] = { "inflate", "deflate", "stats" };
+       int err, nvqs;
+
+       /*
+        * We expect two virtqueues: inflate and deflate, and
+        * optionally stat.
+        */
+       nvqs = virtio_has_feature(vb->vdev, VIRTIO_BALLOON_F_STATS_VQ) ? 3 : 2;
+       err = vb->vdev->config->find_vqs(vb->vdev, nvqs, vqs, callbacks, names);
+       if (err)
+               return err;
+
+       vb->inflate_vq = vqs[0];
+       vb->deflate_vq = vqs[1];
+       if (virtio_has_feature(vb->vdev, VIRTIO_BALLOON_F_STATS_VQ)) {
+               struct scatterlist sg;
+               vb->stats_vq = vqs[2];
+
+               /*
+                * Prime this virtqueue with one buffer so the hypervisor can
+                * use it to signal us later.
+                */
+               sg_init_one(&sg, vb->stats, sizeof vb->stats);
+               if (virtqueue_add_outbuf(vb->stats_vq, &sg, 1, vb, GFP_KERNEL)
+                   < 0)
+                       BUG();
+               virtqueue_kick(vb->stats_vq);
+       }
+       return 0;
+}
+
+static const struct address_space_operations virtio_balloon_aops;
+#ifdef CONFIG_BALLOON_COMPACTION
+/*
+ * virtballoon_migratepage - perform the balloon page migration on behalf of
+ *                          a compation thread.     (called under page lock)
+ * @mapping: the page->mapping which will be assigned to the new migrated page.
+ * @newpage: page that will replace the isolated page after migration finishes.
+ * @page   : the isolated (old) page that is about to be migrated to newpage.
+ * @mode   : compaction mode -- not used for balloon page migration.
+ *
+ * After a ballooned page gets isolated by compaction procedures, this is the
+ * function that performs the page migration on behalf of a compaction thread
+ * The page migration for virtio balloon is done in a simple swap fashion which
+ * follows these two macro steps:
+ *  1) insert newpage into vb->pages list and update the host about it;
+ *  2) update the host about the old page removed from vb->pages list;
+ *
+ * This function preforms the balloon page migration task.
+ * Called through balloon_mapping->a_ops->migratepage
+ */
+int virtballoon_migratepage(struct address_space *mapping,
+               struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
+{
+       struct balloon_dev_info *vb_dev_info = balloon_page_device(page);
+       struct virtio_balloon *vb;
+       unsigned long flags;
+
+       BUG_ON(!vb_dev_info);
+
+       vb = vb_dev_info->balloon_device;
+
+       /*
+        * In order to avoid lock contention while migrating pages concurrently
+        * to leak_balloon() or fill_balloon() we just give up the balloon_lock
+        * this turn, as it is easier to retry the page migration later.
+        * This also prevents fill_balloon() getting stuck into a mutex
+        * recursion in the case it ends up triggering memory compaction
+        * while it is attempting to inflate the ballon.
+        */
+       if (!mutex_trylock(&vb->balloon_lock))
+               return -EAGAIN;
+
+       /* balloon's page migration 1st step  -- inflate "newpage" */
+       spin_lock_irqsave(&vb_dev_info->pages_lock, flags);
+       balloon_page_insert(newpage, mapping, &vb_dev_info->pages);
+       vb_dev_info->isolated_pages--;
+       spin_unlock_irqrestore(&vb_dev_info->pages_lock, flags);
+       vb->num_pfns = VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE;
+       set_page_pfns(vb->pfns, newpage);
+       tell_host(vb, vb->inflate_vq);
+
+       /*
+        * balloon's page migration 2nd step -- deflate "page"
+        *
+        * It's safe to delete page->lru here because this page is at
+        * an isolated migration list, and this step is expected to happen here
+        */
+       balloon_page_delete(page);
+       vb->num_pfns = VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE;
+       set_page_pfns(vb->pfns, page);
+       tell_host(vb, vb->deflate_vq);
+
+       mutex_unlock(&vb->balloon_lock);
+
+       return MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS;
+}
+
+/* define the balloon_mapping->a_ops callback to allow balloon page migration */
+static const struct address_space_operations virtio_balloon_aops = {
+                       .migratepage = virtballoon_migratepage,
+};
+#endif /* CONFIG_BALLOON_COMPACTION */
+
 static int virtballoon_probe(struct virtio_device *vdev)
 {
        struct virtio_balloon *vb;
+       struct address_space *vb_mapping;
+       struct balloon_dev_info *vb_devinfo;
        int err;
 
        vdev->priv = vb = kmalloc(sizeof(*vb), GFP_KERNEL);
@@ -202,84 +436,132 @@ static int virtballoon_probe(struct virtio_device *vdev)
                goto out;
        }
 
-       INIT_LIST_HEAD(&vb->pages);
        vb->num_pages = 0;
+       mutex_init(&vb->balloon_lock);
        init_waitqueue_head(&vb->config_change);
+       init_waitqueue_head(&vb->acked);
        vb->vdev = vdev;
+       vb->need_stats_update = 0;
 
-       /* We expect two virtqueues. */
-       vb->inflate_vq = vdev->config->find_vq(vdev, 0, balloon_ack);
-       if (IS_ERR(vb->inflate_vq)) {
-               err = PTR_ERR(vb->inflate_vq);
+       vb_devinfo = balloon_devinfo_alloc(vb);
+       if (IS_ERR(vb_devinfo)) {
+               err = PTR_ERR(vb_devinfo);
                goto out_free_vb;
        }
 
-       vb->deflate_vq = vdev->config->find_vq(vdev, 1, balloon_ack);
-       if (IS_ERR(vb->deflate_vq)) {
-               err = PTR_ERR(vb->deflate_vq);
-               goto out_del_inflate_vq;
+       vb_mapping = balloon_mapping_alloc(vb_devinfo,
+                                          (balloon_compaction_check()) ?
+                                          &virtio_balloon_aops : NULL);
+       if (IS_ERR(vb_mapping)) {
+               /*
+                * IS_ERR(vb_mapping) && PTR_ERR(vb_mapping) == -EOPNOTSUPP
+                * This means !CONFIG_BALLOON_COMPACTION, otherwise we get off.
+                */
+               err = PTR_ERR(vb_mapping);
+               if (err != -EOPNOTSUPP)
+                       goto out_free_vb_devinfo;
        }
 
+       vb->vb_dev_info = vb_devinfo;
+
+       err = init_vqs(vb);
+       if (err)
+               goto out_free_vb_mapping;
+
        vb->thread = kthread_run(balloon, vb, "vballoon");
        if (IS_ERR(vb->thread)) {
                err = PTR_ERR(vb->thread);
-               goto out_del_deflate_vq;
+               goto out_del_vqs;
        }
 
-       vb->tell_host_first
-               = vdev->config->feature(vdev, VIRTIO_BALLOON_F_MUST_TELL_HOST);
-
        return 0;
 
-out_del_deflate_vq:
-       vdev->config->del_vq(vb->deflate_vq);
-out_del_inflate_vq:
-       vdev->config->del_vq(vb->inflate_vq);
+out_del_vqs:
+       vdev->config->del_vqs(vdev);
+out_free_vb_mapping:
+       balloon_mapping_free(vb_mapping);
+out_free_vb_devinfo:
+       balloon_devinfo_free(vb_devinfo);
 out_free_vb:
        kfree(vb);
 out:
        return err;
 }
 
-static void virtballoon_remove(struct virtio_device *vdev)
+static void remove_common(struct virtio_balloon *vb)
 {
-       struct virtio_balloon *vb = vdev->priv;
-
-       kthread_stop(vb->thread);
-
        /* There might be pages left in the balloon: free them. */
        while (vb->num_pages)
                leak_balloon(vb, vb->num_pages);
+       update_balloon_size(vb);
 
        /* Now we reset the device so we can clean up the queues. */
-       vdev->config->reset(vdev);
+       vb->vdev->config->reset(vb->vdev);
 
-       vdev->config->del_vq(vb->deflate_vq);
-       vdev->config->del_vq(vb->inflate_vq);
+       vb->vdev->config->del_vqs(vb->vdev);
+}
+
+static void virtballoon_remove(struct virtio_device *vdev)
+{
+       struct virtio_balloon *vb = vdev->priv;
+
+       kthread_stop(vb->thread);
+       remove_common(vb);
+       balloon_mapping_free(vb->vb_dev_info->mapping);
+       balloon_devinfo_free(vb->vb_dev_info);
        kfree(vb);
 }
 
-static struct virtio_driver virtio_balloon = {
+#ifdef CONFIG_PM
+static int virtballoon_freeze(struct virtio_device *vdev)
+{
+       struct virtio_balloon *vb = vdev->priv;
+
+       /*
+        * The kthread is already frozen by the PM core before this
+        * function is called.
+        */
+
+       remove_common(vb);
+       return 0;
+}
+
+static int virtballoon_restore(struct virtio_device *vdev)
+{
+       struct virtio_balloon *vb = vdev->priv;
+       int ret;
+
+       ret = init_vqs(vdev->priv);
+       if (ret)
+               return ret;
+
+       fill_balloon(vb, towards_target(vb));
+       update_balloon_size(vb);
+       return 0;
+}
+#endif
+
+static unsigned int features[] = {
+       VIRTIO_BALLOON_F_MUST_TELL_HOST,
+       VIRTIO_BALLOON_F_STATS_VQ,
+};
+
+static struct virtio_driver virtio_balloon_driver = {
+       .feature_table = features,
+       .feature_table_size = ARRAY_SIZE(features),
        .driver.name =  KBUILD_MODNAME,
        .driver.owner = THIS_MODULE,
        .id_table =     id_table,
        .probe =        virtballoon_probe,
-       .remove =       __devexit_p(virtballoon_remove),
+       .remove =       virtballoon_remove,
        .config_changed = virtballoon_changed,
+#ifdef CONFIG_PM
+       .freeze =       virtballoon_freeze,
+       .restore =      virtballoon_restore,
+#endif
 };
 
-static int __init init(void)
-{
-       return register_virtio_driver(&virtio_balloon);
-}
-
-static void __exit fini(void)
-{
-       unregister_virtio_driver(&virtio_balloon);
-}
-module_init(init);
-module_exit(fini);
-
+module_virtio_driver(virtio_balloon_driver);
 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, id_table);
 MODULE_DESCRIPTION("Virtio balloon driver");
 MODULE_LICENSE("GPL");