mm: mmzone: MIGRATE_CMA migration type added
authorMichal Nazarewicz <mina86@mina86.com>
Thu, 29 Dec 2011 12:09:50 +0000 (13:09 +0100)
committerMarek Szyprowski <m.szyprowski@samsung.com>
Mon, 21 May 2012 13:09:32 +0000 (15:09 +0200)
The MIGRATE_CMA migration type has two main characteristics:
(i) only movable pages can be allocated from MIGRATE_CMA
pageblocks and (ii) page allocator will never change migration
type of MIGRATE_CMA pageblocks.

This guarantees (to some degree) that page in a MIGRATE_CMA page
block can always be migrated somewhere else (unless there's no
memory left in the system).

It is designed to be used for allocating big chunks (eg. 10MiB)
of physically contiguous memory.  Once driver requests
contiguous memory, pages from MIGRATE_CMA pageblocks may be
migrated away to create a contiguous block.

To minimise number of migrations, MIGRATE_CMA migration type
is the last type tried when page allocator falls back to other
migration types when requested.

Signed-off-by: Michal Nazarewicz <mina86@mina86.com>
Signed-off-by: Marek Szyprowski <m.szyprowski@samsung.com>
Signed-off-by: Kyungmin Park <kyungmin.park@samsung.com>
Acked-by: Mel Gorman <mel@csn.ul.ie>
Reviewed-by: KAMEZAWA Hiroyuki <kamezawa.hiroyu@jp.fujitsu.com>
Tested-by: Rob Clark <rob.clark@linaro.org>
Tested-by: Ohad Ben-Cohen <ohad@wizery.com>
Tested-by: Benjamin Gaignard <benjamin.gaignard@linaro.org>
Tested-by: Robert Nelson <robertcnelson@gmail.com>
Tested-by: Barry Song <Baohua.Song@csr.com>
include/linux/gfp.h
include/linux/mmzone.h
mm/Kconfig
mm/compaction.c
mm/page_alloc.c
mm/vmstat.c

index 052a5b6cc4d0af5547403269d52a73c089b6b33a..78d32a7be2577e3a2193c7ba276a6d74e1d9243b 100644 (file)
@@ -397,6 +397,9 @@ static inline bool pm_suspended_storage(void)
 extern int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end);
 extern void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages);
 
+/* CMA stuff */
+extern void init_cma_reserved_pageblock(struct page *page);
+
 #endif
 
 #endif /* __LINUX_GFP_H */
index dff711509661c8e5eb74fce083eef26e526a783e..8c1335f3c3a37f6fafe8f998f9915ba2cad55acb 100644 (file)
  */
 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
 
-#define MIGRATE_UNMOVABLE     0
-#define MIGRATE_RECLAIMABLE   1
-#define MIGRATE_MOVABLE       2
-#define MIGRATE_PCPTYPES      3 /* the number of types on the pcp lists */
-#define MIGRATE_RESERVE       3
-#define MIGRATE_ISOLATE       4 /* can't allocate from here */
-#define MIGRATE_TYPES         5
+enum {
+       MIGRATE_UNMOVABLE,
+       MIGRATE_RECLAIMABLE,
+       MIGRATE_MOVABLE,
+       MIGRATE_PCPTYPES,       /* the number of types on the pcp lists */
+       MIGRATE_RESERVE = MIGRATE_PCPTYPES,
+#ifdef CONFIG_CMA
+       /*
+        * MIGRATE_CMA migration type is designed to mimic the way
+        * ZONE_MOVABLE works.  Only movable pages can be allocated
+        * from MIGRATE_CMA pageblocks and page allocator never
+        * implicitly change migration type of MIGRATE_CMA pageblock.
+        *
+        * The way to use it is to change migratetype of a range of
+        * pageblocks to MIGRATE_CMA which can be done by
+        * __free_pageblock_cma() function.  What is important though
+        * is that a range of pageblocks must be aligned to
+        * MAX_ORDER_NR_PAGES should biggest page be bigger then
+        * a single pageblock.
+        */
+       MIGRATE_CMA,
+#endif
+       MIGRATE_ISOLATE,        /* can't allocate from here */
+       MIGRATE_TYPES
+};
+
+#ifdef CONFIG_CMA
+#  define is_migrate_cma(migratetype) unlikely((migratetype) == MIGRATE_CMA)
+#else
+#  define is_migrate_cma(migratetype) false
+#endif
 
 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
        for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
index e338407f1225f0873a8eb20761c86fd82db1dfc0..39220026c797c57f2cf8c0cf6b2e4de028b2cbf2 100644 (file)
@@ -198,7 +198,7 @@ config COMPACTION
 config MIGRATION
        bool "Page migration"
        def_bool y
-       depends on NUMA || ARCH_ENABLE_MEMORY_HOTREMOVE || COMPACTION
+       depends on NUMA || ARCH_ENABLE_MEMORY_HOTREMOVE || COMPACTION || CMA
        help
          Allows the migration of the physical location of pages of processes
          while the virtual addresses are not changed. This is useful in
index 7a92e418a1878c10dfd6a24e5ca41fd4c5b7092c..da7d35ea51034796e27fc7274a382c338c5a03e8 100644 (file)
@@ -45,6 +45,11 @@ static void map_pages(struct list_head *list)
        }
 }
 
+static inline bool migrate_async_suitable(int migratetype)
+{
+       return is_migrate_cma(migratetype) || migratetype == MIGRATE_MOVABLE;
+}
+
 /*
  * Isolate free pages onto a private freelist. Caller must hold zone->lock.
  * If @strict is true, will abort returning 0 on any invalid PFNs or non-free
@@ -299,7 +304,7 @@ isolate_migratepages_range(struct zone *zone, struct compact_control *cc,
                 */
                pageblock_nr = low_pfn >> pageblock_order;
                if (!cc->sync && last_pageblock_nr != pageblock_nr &&
-                               get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE) {
+                   !migrate_async_suitable(get_pageblock_migratetype(page))) {
                        low_pfn += pageblock_nr_pages;
                        low_pfn = ALIGN(low_pfn, pageblock_nr_pages) - 1;
                        last_pageblock_nr = pageblock_nr;
@@ -367,8 +372,8 @@ static bool suitable_migration_target(struct page *page)
        if (PageBuddy(page) && page_order(page) >= pageblock_order)
                return true;
 
-       /* If the block is MIGRATE_MOVABLE, allow migration */
-       if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
+       /* If the block is MIGRATE_MOVABLE or MIGRATE_CMA, allow migration */
+       if (migrate_async_suitable(migratetype))
                return true;
 
        /* Otherwise skip the block */
index d6b580c660f5137a80431d8cec5f4656963c89f5..0869eb1e94617d566886df87949f0c8e92ff6e92 100644 (file)
@@ -750,6 +750,24 @@ void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
        __free_pages(page, order);
 }
 
+#ifdef CONFIG_CMA
+/* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
+void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
+{
+       unsigned i = pageblock_nr_pages;
+       struct page *p = page;
+
+       do {
+               __ClearPageReserved(p);
+               set_page_count(p, 0);
+       } while (++p, --i);
+
+       set_page_refcounted(page);
+       set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
+       __free_pages(page, pageblock_order);
+       totalram_pages += pageblock_nr_pages;
+}
+#endif
 
 /*
  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
@@ -875,10 +893,15 @@ struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
  * This array describes the order lists are fallen back to when
  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
  */
-static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] = {
-       [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
-       [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
-       [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
+static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
+       [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
+       [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
+#ifdef CONFIG_CMA
+       [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
+       [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
+#else
+       [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
+#endif
        [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
        [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
 };
@@ -995,11 +1018,18 @@ __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
                         * pages to the preferred allocation list. If falling
                         * back for a reclaimable kernel allocation, be more
                         * aggressive about taking ownership of free pages
+                        *
+                        * On the other hand, never change migration
+                        * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
+                        * pages on different free lists. We don't
+                        * want unmovable pages to be allocated from
+                        * MIGRATE_CMA areas.
                         */
-                       if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
-                                       start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
-                                       page_group_by_mobility_disabled) {
-                               unsigned long pages;
+                       if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
+                           (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
+                            start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
+                            page_group_by_mobility_disabled)) {
+                               int pages;
                                pages = move_freepages_block(zone, page,
                                                                start_migratetype);
 
@@ -1017,11 +1047,14 @@ __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
                        rmv_page_order(page);
 
                        /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
-                       if (current_order >= pageblock_order)
+                       if (current_order >= pageblock_order &&
+                           !is_migrate_cma(migratetype))
                                change_pageblock_range(page, current_order,
                                                        start_migratetype);
 
-                       expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
+                       expand(zone, page, order, current_order, area,
+                              is_migrate_cma(migratetype)
+                            ? migratetype : start_migratetype);
 
                        trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
                                start_migratetype, migratetype);
@@ -1072,7 +1105,7 @@ static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
                        unsigned long count, struct list_head *list,
                        int migratetype, int cold)
 {
-       int i;
+       int mt = migratetype, i;
 
        spin_lock(&zone->lock);
        for (i = 0; i < count; ++i) {
@@ -1093,7 +1126,12 @@ static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
                        list_add(&page->lru, list);
                else
                        list_add_tail(&page->lru, list);
-               set_page_private(page, migratetype);
+               if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
+                       mt = get_pageblock_migratetype(page);
+                       if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
+                               mt = migratetype;
+               }
+               set_page_private(page, mt);
                list = &page->lru;
        }
        __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
@@ -1373,8 +1411,12 @@ int split_free_page(struct page *page)
 
        if (order >= pageblock_order - 1) {
                struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
-               for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
-                       set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
+               for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
+                       int mt = get_pageblock_migratetype(page);
+                       if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
+                               set_pageblock_migratetype(page,
+                                                         MIGRATE_MOVABLE);
+               }
        }
 
        return 1 << order;
@@ -5414,14 +5456,16 @@ static int
 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
 {
        unsigned long pfn, iter, found;
+       int mt;
+
        /*
         * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
         * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
         */
        if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
                return true;
-
-       if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
+       mt = get_pageblock_migratetype(page);
+       if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
                return true;
 
        pfn = page_to_pfn(page);
index 7db1b9bab4929d13b3b23dbe7b08c2c782e66ab1..0dad31dc161808176897b64b9afb6f0f2b18411f 100644 (file)
@@ -613,6 +613,9 @@ static char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
        "Reclaimable",
        "Movable",
        "Reserve",
+#ifdef CONFIG_CMA
+       "CMA",
+#endif
        "Isolate",
 };