cpufreq: interactive: add touch boost and init some param on rockchip platform
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / drivers / virtio / virtio_balloon.c
1 /*
2  * Virtio balloon implementation, inspired by Dor Laor and Marcelo
3  * Tosatti's implementations.
4  *
5  *  Copyright 2008 Rusty Russell IBM Corporation
6  *
7  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
8  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
9  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
10  *  (at your option) any later version.
11  *
12  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
13  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15  *  GNU General Public License for more details.
16  *
17  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
18  *  along with this program; if not, write to the Free Software
19  *  Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
20  */
21
22 #include <linux/virtio.h>
23 #include <linux/virtio_balloon.h>
24 #include <linux/swap.h>
25 #include <linux/kthread.h>
26 #include <linux/freezer.h>
27 #include <linux/delay.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/balloon_compaction.h>
31 #include <linux/oom.h>
32 #include <linux/wait.h>
33
34 /*
35  * Balloon device works in 4K page units.  So each page is pointed to by
36  * multiple balloon pages.  All memory counters in this driver are in balloon
37  * page units.
38  */
39 #define VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE (unsigned)(PAGE_SIZE >> VIRTIO_BALLOON_PFN_SHIFT)
40 #define VIRTIO_BALLOON_ARRAY_PFNS_MAX 256
41 #define OOM_VBALLOON_DEFAULT_PAGES 256
42 #define VIRTBALLOON_OOM_NOTIFY_PRIORITY 80
43
44 static int oom_pages = OOM_VBALLOON_DEFAULT_PAGES;
45 module_param(oom_pages, int, S_IRUSR | S_IWUSR);
46 MODULE_PARM_DESC(oom_pages, "pages to free on OOM");
47
48 struct virtio_balloon {
49         struct virtio_device *vdev;
50         struct virtqueue *inflate_vq, *deflate_vq, *stats_vq;
51
52         /* Where the ballooning thread waits for config to change. */
53         wait_queue_head_t config_change;
54
55         /* The thread servicing the balloon. */
56         struct task_struct *thread;
57
58         /* Waiting for host to ack the pages we released. */
59         wait_queue_head_t acked;
60
61         /* Number of balloon pages we've told the Host we're not using. */
62         unsigned int num_pages;
63         /*
64          * The pages we've told the Host we're not using are enqueued
65          * at vb_dev_info->pages list.
66          * Each page on this list adds VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE
67          * to num_pages above.
68          */
69         struct balloon_dev_info vb_dev_info;
70
71         /* Synchronize access/update to this struct virtio_balloon elements */
72         struct mutex balloon_lock;
73
74         /* The array of pfns we tell the Host about. */
75         unsigned int num_pfns;
76         __virtio32 pfns[VIRTIO_BALLOON_ARRAY_PFNS_MAX];
77
78         /* Memory statistics */
79         int need_stats_update;
80         struct virtio_balloon_stat stats[VIRTIO_BALLOON_S_NR];
81
82         /* To register callback in oom notifier call chain */
83         struct notifier_block nb;
84 };
85
86 static struct virtio_device_id id_table[] = {
87         { VIRTIO_ID_BALLOON, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
88         { 0 },
89 };
90
91 static u32 page_to_balloon_pfn(struct page *page)
92 {
93         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
94
95         BUILD_BUG_ON(PAGE_SHIFT < VIRTIO_BALLOON_PFN_SHIFT);
96         /* Convert pfn from Linux page size to balloon page size. */
97         return pfn * VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE;
98 }
99
100 static struct page *balloon_pfn_to_page(u32 pfn)
101 {
102         BUG_ON(pfn % VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE);
103         return pfn_to_page(pfn / VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE);
104 }
105
106 static void balloon_ack(struct virtqueue *vq)
107 {
108         struct virtio_balloon *vb = vq->vdev->priv;
109
110         wake_up(&vb->acked);
111 }
112
113 static void tell_host(struct virtio_balloon *vb, struct virtqueue *vq)
114 {
115         struct scatterlist sg;
116         unsigned int len;
117
118         sg_init_one(&sg, vb->pfns, sizeof(vb->pfns[0]) * vb->num_pfns);
119
120         /* We should always be able to add one buffer to an empty queue. */
121         virtqueue_add_outbuf(vq, &sg, 1, vb, GFP_KERNEL);
122         virtqueue_kick(vq);
123
124         /* When host has read buffer, this completes via balloon_ack */
125         wait_event(vb->acked, virtqueue_get_buf(vq, &len));
126 }
127
128 static void set_page_pfns(struct virtio_balloon *vb,
129                           __virtio32 pfns[], struct page *page)
130 {
131         unsigned int i;
132
133         /* Set balloon pfns pointing at this page.
134          * Note that the first pfn points at start of the page. */
135         for (i = 0; i < VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE; i++)
136                 pfns[i] = cpu_to_virtio32(vb->vdev,
137                                           page_to_balloon_pfn(page) + i);
138 }
139
140 static void fill_balloon(struct virtio_balloon *vb, size_t num)
141 {
142         struct balloon_dev_info *vb_dev_info = &vb->vb_dev_info;
143
144         /* We can only do one array worth at a time. */
145         num = min(num, ARRAY_SIZE(vb->pfns));
146
147         mutex_lock(&vb->balloon_lock);
148         for (vb->num_pfns = 0; vb->num_pfns < num;
149              vb->num_pfns += VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE) {
150                 struct page *page = balloon_page_enqueue(vb_dev_info);
151
152                 if (!page) {
153                         dev_info_ratelimited(&vb->vdev->dev,
154                                              "Out of puff! Can't get %u pages\n",
155                                              VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE);
156                         /* Sleep for at least 1/5 of a second before retry. */
157                         msleep(200);
158                         break;
159                 }
160                 set_page_pfns(vb, vb->pfns + vb->num_pfns, page);
161                 vb->num_pages += VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE;
162                 if (!virtio_has_feature(vb->vdev,
163                                         VIRTIO_BALLOON_F_DEFLATE_ON_OOM))
164                         adjust_managed_page_count(page, -1);
165         }
166
167         /* Did we get any? */
168         if (vb->num_pfns != 0)
169                 tell_host(vb, vb->inflate_vq);
170         mutex_unlock(&vb->balloon_lock);
171 }
172
173 static void release_pages_balloon(struct virtio_balloon *vb)
174 {
175         unsigned int i;
176         struct page *page;
177
178         /* Find pfns pointing at start of each page, get pages and free them. */
179         for (i = 0; i < vb->num_pfns; i += VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE) {
180                 page = balloon_pfn_to_page(virtio32_to_cpu(vb->vdev,
181                                                            vb->pfns[i]));
182                 if (!virtio_has_feature(vb->vdev,
183                                         VIRTIO_BALLOON_F_DEFLATE_ON_OOM))
184                         adjust_managed_page_count(page, 1);
185                 put_page(page); /* balloon reference */
186         }
187 }
188
189 static unsigned leak_balloon(struct virtio_balloon *vb, size_t num)
190 {
191         unsigned num_freed_pages;
192         struct page *page;
193         struct balloon_dev_info *vb_dev_info = &vb->vb_dev_info;
194
195         /* We can only do one array worth at a time. */
196         num = min(num, ARRAY_SIZE(vb->pfns));
197
198         mutex_lock(&vb->balloon_lock);
199         for (vb->num_pfns = 0; vb->num_pfns < num;
200              vb->num_pfns += VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE) {
201                 page = balloon_page_dequeue(vb_dev_info);
202                 if (!page)
203                         break;
204                 set_page_pfns(vb, vb->pfns + vb->num_pfns, page);
205                 vb->num_pages -= VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE;
206         }
207
208         num_freed_pages = vb->num_pfns;
209         /*
210          * Note that if
211          * virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_BALLOON_F_MUST_TELL_HOST);
212          * is true, we *have* to do it in this order
213          */
214         if (vb->num_pfns != 0)
215                 tell_host(vb, vb->deflate_vq);
216         release_pages_balloon(vb);
217         mutex_unlock(&vb->balloon_lock);
218         return num_freed_pages;
219 }
220
221 static inline void update_stat(struct virtio_balloon *vb, int idx,
222                                u16 tag, u64 val)
223 {
224         BUG_ON(idx >= VIRTIO_BALLOON_S_NR);
225         vb->stats[idx].tag = cpu_to_virtio16(vb->vdev, tag);
226         vb->stats[idx].val = cpu_to_virtio64(vb->vdev, val);
227 }
228
229 #define pages_to_bytes(x) ((u64)(x) << PAGE_SHIFT)
230
231 static void update_balloon_stats(struct virtio_balloon *vb)
232 {
233         unsigned long events[NR_VM_EVENT_ITEMS];
234         struct sysinfo i;
235         int idx = 0;
236
237         all_vm_events(events);
238         si_meminfo(&i);
239
240         update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_SWAP_IN,
241                                 pages_to_bytes(events[PSWPIN]));
242         update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_SWAP_OUT,
243                                 pages_to_bytes(events[PSWPOUT]));
244         update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_MAJFLT, events[PGMAJFAULT]);
245         update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_MINFLT, events[PGFAULT]);
246         update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_MEMFREE,
247                                 pages_to_bytes(i.freeram));
248         update_stat(vb, idx++, VIRTIO_BALLOON_S_MEMTOT,
249                                 pages_to_bytes(i.totalram));
250 }
251
252 /*
253  * While most virtqueues communicate guest-initiated requests to the hypervisor,
254  * the stats queue operates in reverse.  The driver initializes the virtqueue
255  * with a single buffer.  From that point forward, all conversations consist of
256  * a hypervisor request (a call to this function) which directs us to refill
257  * the virtqueue with a fresh stats buffer.  Since stats collection can sleep,
258  * we notify our kthread which does the actual work via stats_handle_request().
259  */
260 static void stats_request(struct virtqueue *vq)
261 {
262         struct virtio_balloon *vb = vq->vdev->priv;
263
264         vb->need_stats_update = 1;
265         wake_up(&vb->config_change);
266 }
267
268 static void stats_handle_request(struct virtio_balloon *vb)
269 {
270         struct virtqueue *vq;
271         struct scatterlist sg;
272         unsigned int len;
273
274         vb->need_stats_update = 0;
275         update_balloon_stats(vb);
276
277         vq = vb->stats_vq;
278         if (!virtqueue_get_buf(vq, &len))
279                 return;
280         sg_init_one(&sg, vb->stats, sizeof(vb->stats));
281         virtqueue_add_outbuf(vq, &sg, 1, vb, GFP_KERNEL);
282         virtqueue_kick(vq);
283 }
284
285 static void virtballoon_changed(struct virtio_device *vdev)
286 {
287         struct virtio_balloon *vb = vdev->priv;
288
289         wake_up(&vb->config_change);
290 }
291
292 static inline s64 towards_target(struct virtio_balloon *vb)
293 {
294         s64 target;
295         u32 num_pages;
296
297         virtio_cread(vb->vdev, struct virtio_balloon_config, num_pages,
298                      &num_pages);
299
300         /* Legacy balloon config space is LE, unlike all other devices. */
301         if (!virtio_has_feature(vb->vdev, VIRTIO_F_VERSION_1))
302                 num_pages = le32_to_cpu((__force __le32)num_pages);
303
304         target = num_pages;
305         return target - vb->num_pages;
306 }
307
308 static void update_balloon_size(struct virtio_balloon *vb)
309 {
310         u32 actual = vb->num_pages;
311
312         /* Legacy balloon config space is LE, unlike all other devices. */
313         if (!virtio_has_feature(vb->vdev, VIRTIO_F_VERSION_1))
314                 actual = (__force u32)cpu_to_le32(actual);
315
316         virtio_cwrite(vb->vdev, struct virtio_balloon_config, actual,
317                       &actual);
318 }
319
320 /*
321  * virtballoon_oom_notify - release pages when system is under severe
322  *                          memory pressure (called from out_of_memory())
323  * @self : notifier block struct
324  * @dummy: not used
325  * @parm : returned - number of freed pages
326  *
327  * The balancing of memory by use of the virtio balloon should not cause
328  * the termination of processes while there are pages in the balloon.
329  * If virtio balloon manages to release some memory, it will make the
330  * system return and retry the allocation that forced the OOM killer
331  * to run.
332  */
333 static int virtballoon_oom_notify(struct notifier_block *self,
334                                   unsigned long dummy, void *parm)
335 {
336         struct virtio_balloon *vb;
337         unsigned long *freed;
338         unsigned num_freed_pages;
339
340         vb = container_of(self, struct virtio_balloon, nb);
341         if (!virtio_has_feature(vb->vdev, VIRTIO_BALLOON_F_DEFLATE_ON_OOM))
342                 return NOTIFY_OK;
343
344         freed = parm;
345         num_freed_pages = leak_balloon(vb, oom_pages);
346         update_balloon_size(vb);
347         *freed += num_freed_pages;
348
349         return NOTIFY_OK;
350 }
351
352 static int balloon(void *_vballoon)
353 {
354         struct virtio_balloon *vb = _vballoon;
355         DEFINE_WAIT_FUNC(wait, woken_wake_function);
356
357         set_freezable();
358         while (!kthread_should_stop()) {
359                 s64 diff;
360
361                 try_to_freeze();
362
363                 add_wait_queue(&vb->config_change, &wait);
364                 for (;;) {
365                         if ((diff = towards_target(vb)) != 0 ||
366                             vb->need_stats_update ||
367                             kthread_should_stop() ||
368                             freezing(current))
369                                 break;
370                         wait_woken(&wait, TASK_INTERRUPTIBLE, MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
371                 }
372                 remove_wait_queue(&vb->config_change, &wait);
373
374                 if (vb->need_stats_update)
375                         stats_handle_request(vb);
376                 if (diff > 0)
377                         fill_balloon(vb, diff);
378                 else if (diff < 0)
379                         leak_balloon(vb, -diff);
380                 update_balloon_size(vb);
381
382                 /*
383                  * For large balloon changes, we could spend a lot of time
384                  * and always have work to do.  Be nice if preempt disabled.
385                  */
386                 cond_resched();
387         }
388         return 0;
389 }
390
391 static int init_vqs(struct virtio_balloon *vb)
392 {
393         struct virtqueue *vqs[3];
394         vq_callback_t *callbacks[] = { balloon_ack, balloon_ack, stats_request };
395         const char *names[] = { "inflate", "deflate", "stats" };
396         int err, nvqs;
397
398         /*
399          * We expect two virtqueues: inflate and deflate, and
400          * optionally stat.
401          */
402         nvqs = virtio_has_feature(vb->vdev, VIRTIO_BALLOON_F_STATS_VQ) ? 3 : 2;
403         err = vb->vdev->config->find_vqs(vb->vdev, nvqs, vqs, callbacks, names);
404         if (err)
405                 return err;
406
407         vb->inflate_vq = vqs[0];
408         vb->deflate_vq = vqs[1];
409         if (virtio_has_feature(vb->vdev, VIRTIO_BALLOON_F_STATS_VQ)) {
410                 struct scatterlist sg;
411                 vb->stats_vq = vqs[2];
412
413                 /*
414                  * Prime this virtqueue with one buffer so the hypervisor can
415                  * use it to signal us later (it can't be broken yet!).
416                  */
417                 sg_init_one(&sg, vb->stats, sizeof vb->stats);
418                 if (virtqueue_add_outbuf(vb->stats_vq, &sg, 1, vb, GFP_KERNEL)
419                     < 0)
420                         BUG();
421                 virtqueue_kick(vb->stats_vq);
422         }
423         return 0;
424 }
425
426 #ifdef CONFIG_BALLOON_COMPACTION
427 /*
428  * virtballoon_migratepage - perform the balloon page migration on behalf of
429  *                           a compation thread.     (called under page lock)
430  * @vb_dev_info: the balloon device
431  * @newpage: page that will replace the isolated page after migration finishes.
432  * @page   : the isolated (old) page that is about to be migrated to newpage.
433  * @mode   : compaction mode -- not used for balloon page migration.
434  *
435  * After a ballooned page gets isolated by compaction procedures, this is the
436  * function that performs the page migration on behalf of a compaction thread
437  * The page migration for virtio balloon is done in a simple swap fashion which
438  * follows these two macro steps:
439  *  1) insert newpage into vb->pages list and update the host about it;
440  *  2) update the host about the old page removed from vb->pages list;
441  *
442  * This function preforms the balloon page migration task.
443  * Called through balloon_mapping->a_ops->migratepage
444  */
445 static int virtballoon_migratepage(struct balloon_dev_info *vb_dev_info,
446                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
447 {
448         struct virtio_balloon *vb = container_of(vb_dev_info,
449                         struct virtio_balloon, vb_dev_info);
450         unsigned long flags;
451
452         /*
453          * In order to avoid lock contention while migrating pages concurrently
454          * to leak_balloon() or fill_balloon() we just give up the balloon_lock
455          * this turn, as it is easier to retry the page migration later.
456          * This also prevents fill_balloon() getting stuck into a mutex
457          * recursion in the case it ends up triggering memory compaction
458          * while it is attempting to inflate the ballon.
459          */
460         if (!mutex_trylock(&vb->balloon_lock))
461                 return -EAGAIN;
462
463         get_page(newpage); /* balloon reference */
464
465         /* balloon's page migration 1st step  -- inflate "newpage" */
466         spin_lock_irqsave(&vb_dev_info->pages_lock, flags);
467         balloon_page_insert(vb_dev_info, newpage);
468         vb_dev_info->isolated_pages--;
469         __count_vm_event(BALLOON_MIGRATE);
470         spin_unlock_irqrestore(&vb_dev_info->pages_lock, flags);
471         vb->num_pfns = VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE;
472         set_page_pfns(vb, vb->pfns, newpage);
473         tell_host(vb, vb->inflate_vq);
474
475         /* balloon's page migration 2nd step -- deflate "page" */
476         balloon_page_delete(page);
477         vb->num_pfns = VIRTIO_BALLOON_PAGES_PER_PAGE;
478         set_page_pfns(vb, vb->pfns, page);
479         tell_host(vb, vb->deflate_vq);
480
481         mutex_unlock(&vb->balloon_lock);
482
483         put_page(page); /* balloon reference */
484
485         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
486 }
487 #endif /* CONFIG_BALLOON_COMPACTION */
488
489 static int virtballoon_probe(struct virtio_device *vdev)
490 {
491         struct virtio_balloon *vb;
492         int err;
493
494         if (!vdev->config->get) {
495                 dev_err(&vdev->dev, "%s failure: config access disabled\n",
496                         __func__);
497                 return -EINVAL;
498         }
499
500         vdev->priv = vb = kmalloc(sizeof(*vb), GFP_KERNEL);
501         if (!vb) {
502                 err = -ENOMEM;
503                 goto out;
504         }
505
506         vb->num_pages = 0;
507         mutex_init(&vb->balloon_lock);
508         init_waitqueue_head(&vb->config_change);
509         init_waitqueue_head(&vb->acked);
510         vb->vdev = vdev;
511         vb->need_stats_update = 0;
512
513         balloon_devinfo_init(&vb->vb_dev_info);
514 #ifdef CONFIG_BALLOON_COMPACTION
515         vb->vb_dev_info.migratepage = virtballoon_migratepage;
516 #endif
517
518         err = init_vqs(vb);
519         if (err)
520                 goto out_free_vb;
521
522         vb->nb.notifier_call = virtballoon_oom_notify;
523         vb->nb.priority = VIRTBALLOON_OOM_NOTIFY_PRIORITY;
524         err = register_oom_notifier(&vb->nb);
525         if (err < 0)
526                 goto out_oom_notify;
527
528         virtio_device_ready(vdev);
529
530         vb->thread = kthread_run(balloon, vb, "vballoon");
531         if (IS_ERR(vb->thread)) {
532                 err = PTR_ERR(vb->thread);
533                 goto out_del_vqs;
534         }
535
536         return 0;
537
538 out_del_vqs:
539         unregister_oom_notifier(&vb->nb);
540 out_oom_notify:
541         vdev->config->del_vqs(vdev);
542 out_free_vb:
543         kfree(vb);
544 out:
545         return err;
546 }
547
548 static void remove_common(struct virtio_balloon *vb)
549 {
550         /* There might be pages left in the balloon: free them. */
551         while (vb->num_pages)
552                 leak_balloon(vb, vb->num_pages);
553         update_balloon_size(vb);
554
555         /* Now we reset the device so we can clean up the queues. */
556         vb->vdev->config->reset(vb->vdev);
557
558         vb->vdev->config->del_vqs(vb->vdev);
559 }
560
561 static void virtballoon_remove(struct virtio_device *vdev)
562 {
563         struct virtio_balloon *vb = vdev->priv;
564
565         unregister_oom_notifier(&vb->nb);
566         kthread_stop(vb->thread);
567         remove_common(vb);
568         kfree(vb);
569 }
570
571 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
572 static int virtballoon_freeze(struct virtio_device *vdev)
573 {
574         struct virtio_balloon *vb = vdev->priv;
575
576         /*
577          * The kthread is already frozen by the PM core before this
578          * function is called.
579          */
580
581         remove_common(vb);
582         return 0;
583 }
584
585 static int virtballoon_restore(struct virtio_device *vdev)
586 {
587         struct virtio_balloon *vb = vdev->priv;
588         int ret;
589
590         ret = init_vqs(vdev->priv);
591         if (ret)
592                 return ret;
593
594         virtio_device_ready(vdev);
595
596         fill_balloon(vb, towards_target(vb));
597         update_balloon_size(vb);
598         return 0;
599 }
600 #endif
601
602 static unsigned int features[] = {
603         VIRTIO_BALLOON_F_MUST_TELL_HOST,
604         VIRTIO_BALLOON_F_STATS_VQ,
605         VIRTIO_BALLOON_F_DEFLATE_ON_OOM,
606 };
607
608 static struct virtio_driver virtio_balloon_driver = {
609         .feature_table = features,
610         .feature_table_size = ARRAY_SIZE(features),
611         .driver.name =  KBUILD_MODNAME,
612         .driver.owner = THIS_MODULE,
613         .id_table =     id_table,
614         .probe =        virtballoon_probe,
615         .remove =       virtballoon_remove,
616         .config_changed = virtballoon_changed,
617 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
618         .freeze =       virtballoon_freeze,
619         .restore =      virtballoon_restore,
620 #endif
621 };
622
623 module_virtio_driver(virtio_balloon_driver);
624 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, id_table);
625 MODULE_DESCRIPTION("Virtio balloon driver");
626 MODULE_LICENSE("GPL");