Merge tag 'doc-4.8-fixes' of git://git.lwn.net/linux
[cascardo/linux.git] / Documentation / vm / page_migration
index 344d2d3..0478ae2 100644 (file)
@@ -142,5 +142,111 @@ Steps:
 20. The new page is moved to the LRU and can be scanned by the swapper
     etc again.
 
-Christoph Lameter, May 8, 2006.
+C. Non-LRU page migration
+-------------------------
+
+Although original migration aimed for reducing the latency of memory access
+for NUMA, compaction who want to create high-order page is also main customer.
+
+Current problem of the implementation is that it is designed to migrate only
+*LRU* pages. However, there are potential non-lru pages which can be migrated
+in drivers, for example, zsmalloc, virtio-balloon pages.
+
+For virtio-balloon pages, some parts of migration code path have been hooked
+up and added virtio-balloon specific functions to intercept migration logics.
+It's too specific to a driver so other drivers who want to make their pages
+movable would have to add own specific hooks in migration path.
+
+To overclome the problem, VM supports non-LRU page migration which provides
+generic functions for non-LRU movable pages without driver specific hooks
+migration path.
+
+If a driver want to make own pages movable, it should define three functions
+which are function pointers of struct address_space_operations.
+
+1. bool (*isolate_page) (struct page *page, isolate_mode_t mode);
+
+What VM expects on isolate_page function of driver is to return *true*
+if driver isolates page successfully. On returing true, VM marks the page
+as PG_isolated so concurrent isolation in several CPUs skip the page
+for isolation. If a driver cannot isolate the page, it should return *false*.
+
+Once page is successfully isolated, VM uses page.lru fields so driver
+shouldn't expect to preserve values in that fields.
+
+2. int (*migratepage) (struct address_space *mapping,
+               struct page *newpage, struct page *oldpage, enum migrate_mode);
+
+After isolation, VM calls migratepage of driver with isolated page.
+The function of migratepage is to move content of the old page to new page
+and set up fields of struct page newpage. Keep in mind that you should
+indicate to the VM the oldpage is no longer movable via __ClearPageMovable()
+under page_lock if you migrated the oldpage successfully and returns
+MIGRATEPAGE_SUCCESS. If driver cannot migrate the page at the moment, driver
+can return -EAGAIN. On -EAGAIN, VM will retry page migration in a short time
+because VM interprets -EAGAIN as "temporal migration failure". On returning
+any error except -EAGAIN, VM will give up the page migration without retrying
+in this time.
+
+Driver shouldn't touch page.lru field VM using in the functions.
+
+3. void (*putback_page)(struct page *);
+
+If migration fails on isolated page, VM should return the isolated page
+to the driver so VM calls driver's putback_page with migration failed page.
+In this function, driver should put the isolated page back to the own data
+structure.
 
+4. non-lru movable page flags
+
+There are two page flags for supporting non-lru movable page.
+
+* PG_movable
+
+Driver should use the below function to make page movable under page_lock.
+
+       void __SetPageMovable(struct page *page, struct address_space *mapping)
+
+It needs argument of address_space for registering migration family functions
+which will be called by VM. Exactly speaking, PG_movable is not a real flag of
+struct page. Rather than, VM reuses page->mapping's lower bits to represent it.
+
+       #define PAGE_MAPPING_MOVABLE 0x2
+       page->mapping = page->mapping | PAGE_MAPPING_MOVABLE;
+
+so driver shouldn't access page->mapping directly. Instead, driver should
+use page_mapping which mask off the low two bits of page->mapping under
+page lock so it can get right struct address_space.
+
+For testing of non-lru movable page, VM supports __PageMovable function.
+However, it doesn't guarantee to identify non-lru movable page because
+page->mapping field is unified with other variables in struct page.
+As well, if driver releases the page after isolation by VM, page->mapping
+doesn't have stable value although it has PAGE_MAPPING_MOVABLE
+(Look at __ClearPageMovable). But __PageMovable is cheap to catch whether
+page is LRU or non-lru movable once the page has been isolated. Because
+LRU pages never can have PAGE_MAPPING_MOVABLE in page->mapping. It is also
+good for just peeking to test non-lru movable pages before more expensive
+checking with lock_page in pfn scanning to select victim.
+
+For guaranteeing non-lru movable page, VM provides PageMovable function.
+Unlike __PageMovable, PageMovable functions validates page->mapping and
+mapping->a_ops->isolate_page under lock_page. The lock_page prevents sudden
+destroying of page->mapping.
+
+Driver using __SetPageMovable should clear the flag via __ClearMovablePage
+under page_lock before the releasing the page.
+
+* PG_isolated
+
+To prevent concurrent isolation among several CPUs, VM marks isolated page
+as PG_isolated under lock_page. So if a CPU encounters PG_isolated non-lru
+movable page, it can skip it. Driver doesn't need to manipulate the flag
+because VM will set/clear it automatically. Keep in mind that if driver
+sees PG_isolated page, it means the page have been isolated by VM so it
+shouldn't touch page.lru field.
+PG_isolated is alias with PG_reclaim flag so driver shouldn't use the flag
+for own purpose.
+
+Christoph Lameter, May 8, 2006.
+Minchan Kim, Mar 28, 2016.