mm/page_isolation.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * linux/mm/page_isolation.c
   4  */
   5
   6 #include <linux/mm.h>
   7 #include <linux/page-isolation.h>
   8 #include <linux/pageblock-flags.h>
   9 #include <linux/memory.h>
  10 #include <linux/hugetlb.h>
  11 #include <linux/page_owner.h>
  12 #include <linux/migrate.h>
  13 #include "internal.h"
  14
  15 #define CREATE_TRACE_POINTS
  16 #include <trace/events/page_isolation.h>
  17
  18 static int set_migratetype_isolate(struct page *page, int migratetype, int isol_flags)
  19 {
  20         struct zone *zone;
  21         unsigned long flags;
  22         int ret = -EBUSY;
  23
  24         zone = page_zone(page);
  25
  26         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
  27
  28         /*
  29          * We assume the caller intended to SET migrate type to isolate.
  30          * If it is already set, then someone else must have raced and
  31          * set it before us.  Return -EBUSY
  32          */
  33         if (is_migrate_isolate_page(page))
  34                 goto out;
  35
  36         /*
  37          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
  38          * We just check MOVABLE pages.
  39          */
  40         if (!has_unmovable_pages(zone, page, 0, migratetype, isol_flags)) {
  41                 unsigned long nr_pages;
  42                 int mt = get_pageblock_migratetype(page);
  43
  44                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
  45                 zone->nr_isolate_pageblock++;
  46                 nr_pages = move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE,
  47                                                                         NULL);
  48
  49                 __mod_zone_freepage_state(zone, -nr_pages, mt);
  50                 ret = 0;
  51         }
  52
  53 out:
  54         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
  55         if (!ret)
  56                 drain_all_pages(zone);
  57         return ret;
  58 }
  59
  60 static void unset_migratetype_isolate(struct page *page, unsigned migratetype)
  61 {
  62         struct zone *zone;
  63         unsigned long flags, nr_pages;
  64         bool isolated_page = false;
  65         unsigned int order;
  66         unsigned long pfn, buddy_pfn;
  67         struct page *buddy;
  68
  69         zone = page_zone(page);
  70         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
  71         if (!is_migrate_isolate_page(page))
  72                 goto out;
  73
  74         /*
  75          * Because freepage with more than pageblock_order on isolated
  76          * pageblock is restricted to merge due to freepage counting problem,
  77          * it is possible that there is free buddy page.
  78          * move_freepages_block() doesn't care of merge so we need other
  79          * approach in order to merge them. Isolation and free will make
  80          * these pages to be merged.
  81          */
  82         if (PageBuddy(page)) {
  83                 order = page_order(page);
  84                 if (order >= pageblock_order) {
  85                         pfn = page_to_pfn(page);
  86                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
  87                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
  88
  89                         if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
  90                             !is_migrate_isolate_page(buddy)) {
  91                                 __isolate_free_page(page, order);
  92                                 isolated_page = true;
  93                         }
  94                 }
  95         }
  96
  97         /*
  98          * If we isolate freepage with more than pageblock_order, there
  99          * should be no freepage in the range, so we could avoid costly
 100          * pageblock scanning for freepage moving.
 101          */
 102         if (!isolated_page) {
 103                 nr_pages = move_freepages_block(zone, page, migratetype, NULL);
 104                 __mod_zone_freepage_state(zone, nr_pages, migratetype);
 105         }
 106         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
 107         zone->nr_isolate_pageblock--;
 108 out:
 109         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 110         if (isolated_page) {
 111                 post_alloc_hook(page, order, __GFP_MOVABLE);
 112                 __free_pages(page, order);
 113         }
 114 }
 115
 116 static inline struct page *
 117 __first_valid_page(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
 118 {
 119         int i;
 120
 121         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 122                 struct page *page;
 123
 124                 page = pfn_to_online_page(pfn + i);
 125                 if (!page)
 126                         continue;
 127                 return page;
 128         }
 129         return NULL;
 130 }
 131
 132 /**
 133  * start_isolate_page_range() - make page-allocation-type of range of pages to
 134  * be MIGRATE_ISOLATE.
 135  * @start_pfn:          The lower PFN of the range to be isolated.
 136  * @end_pfn:            The upper PFN of the range to be isolated.
 137  *                      start_pfn/end_pfn must be aligned to pageblock_order.
 138  * @migratetype:        Migrate type to set in error recovery.
 139  * @flags:              The following flags are allowed (they can be combined in
 140  *                      a bit mask)
 141  *                      MEMORY_OFFLINE - isolate to offline (!allocate) memory
 142  *                                       e.g., skip over PageHWPoison() pages
 143  *                      REPORT_FAILURE - report details about the failure to
 144  *                      isolate the range
 145  *
 146  * Making page-allocation-type to be MIGRATE_ISOLATE means free pages in
 147  * the range will never be allocated. Any free pages and pages freed in the
 148  * future will not be allocated again. If specified range includes migrate types
 149  * other than MOVABLE or CMA, this will fail with -EBUSY. For isolating all
 150  * pages in the range finally, the caller have to free all pages in the range.
 151  * test_page_isolated() can be used for test it.
 152  *
 153  * There is no high level synchronization mechanism that prevents two threads
 154  * from trying to isolate overlapping ranges. If this happens, one thread
 155  * will notice pageblocks in the overlapping range already set to isolate.
 156  * This happens in set_migratetype_isolate, and set_migratetype_isolate
 157  * returns an error. We then clean up by restoring the migration type on
 158  * pageblocks we may have modified and return -EBUSY to caller. This
 159  * prevents two threads from simultaneously working on overlapping ranges.
 160  *
 161  * Return: the number of isolated pageblocks on success and -EBUSY if any part
 162  * of range cannot be isolated.
 163  */
 164 int start_isolate_page_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
 165                              unsigned migratetype, int flags)
 166 {
 167         unsigned long pfn;
 168         unsigned long undo_pfn;
 169         struct page *page;
 170         int nr_isolate_pageblock = 0;
 171
 172         BUG_ON(!IS_ALIGNED(start_pfn, pageblock_nr_pages));
 173         BUG_ON(!IS_ALIGNED(end_pfn, pageblock_nr_pages));
 174
 175         for (pfn = start_pfn;
 176              pfn < end_pfn;
 177              pfn += pageblock_nr_pages) {
 178                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
 179                 if (page) {
 180                         if (set_migratetype_isolate(page, migratetype, flags)) {
 181                                 undo_pfn = pfn;
 182                                 goto undo;
 183                         }
 184                         nr_isolate_pageblock++;
 185                 }
 186         }
 187         return nr_isolate_pageblock;
 188 undo:
 189         for (pfn = start_pfn;
 190              pfn < undo_pfn;
 191              pfn += pageblock_nr_pages) {
 192                 struct page *page = pfn_to_online_page(pfn);
 193                 if (!page)
 194                         continue;
 195                 unset_migratetype_isolate(page, migratetype);
 196         }
 197
 198         return -EBUSY;
 199 }
 200
 201 /*
 202  * Make isolated pages available again.
 203  */
 204 void undo_isolate_page_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
 205                             unsigned migratetype)
 206 {
 207         unsigned long pfn;
 208         struct page *page;
 209
 210         BUG_ON(!IS_ALIGNED(start_pfn, pageblock_nr_pages));
 211         BUG_ON(!IS_ALIGNED(end_pfn, pageblock_nr_pages));
 212
 213         for (pfn = start_pfn;
 214              pfn < end_pfn;
 215              pfn += pageblock_nr_pages) {
 216                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
 217                 if (!page || !is_migrate_isolate_page(page))
 218                         continue;
 219                 unset_migratetype_isolate(page, migratetype);
 220         }
 221 }
 222 /*
 223  * Test all pages in the range is free(means isolated) or not.
 224  * all pages in [start_pfn...end_pfn) must be in the same zone.
 225  * zone->lock must be held before call this.
 226  *
 227  * Returns the last tested pfn.
 228  */
 229 static unsigned long
 230 __test_page_isolated_in_pageblock(unsigned long pfn, unsigned long end_pfn,
 231                                   int flags)
 232 {
 233         struct page *page;
 234
 235         while (pfn < end_pfn) {
 236                 if (!pfn_valid_within(pfn)) {
 237                         pfn++;
 238                         continue;
 239                 }
 240                 page = pfn_to_page(pfn);
 241                 if (PageBuddy(page))
 242                         /*
 243                          * If the page is on a free list, it has to be on
 244                          * the correct MIGRATE_ISOLATE freelist. There is no
 245                          * simple way to verify that as VM_BUG_ON(), though.
 246                          */
 247                         pfn += 1 << page_order(page);
 248                 else if ((flags & MEMORY_OFFLINE) && PageHWPoison(page))
 249                         /* A HWPoisoned page cannot be also PageBuddy */
 250                         pfn++;
 251                 else
 252                         break;
 253         }
 254
 255         return pfn;
 256 }
 257
 258 /* Caller should ensure that requested range is in a single zone */
 259 int test_pages_isolated(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
 260                         int isol_flags)
 261 {
 262         unsigned long pfn, flags;
 263         struct page *page;
 264         struct zone *zone;
 265
 266         /*
 267          * Note: pageblock_nr_pages != MAX_ORDER. Then, chunks of free pages
 268          * are not aligned to pageblock_nr_pages.
 269          * Then we just check migratetype first.
 270          */
 271         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
 272                 page = __first_valid_page(pfn, pageblock_nr_pages);
 273                 if (page && !is_migrate_isolate_page(page))
 274                         break;
 275         }
 276         page = __first_valid_page(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
 277         if ((pfn < end_pfn) || !page)
 278                 return -EBUSY;
 279         /* Check all pages are free or marked as ISOLATED */
 280         zone = page_zone(page);
 281         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 282         pfn = __test_page_isolated_in_pageblock(start_pfn, end_pfn, isol_flags);
 283         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 284
 285         trace_test_pages_isolated(start_pfn, end_pfn, pfn);
 286
 287         return pfn < end_pfn ? -EBUSY : 0;
 288 }
 289
 290 struct page *alloc_migrate_target(struct page *page, unsigned long private)
 291 {
 292         return new_page_nodemask(page, numa_node_id(), &node_states[N_MEMORY]);
 293 }