mm/swap.c

   1 /*
   2  *  linux/mm/swap.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
   5  */
   6
   7 /*
   8  * This file contains the default values for the operation of the
   9  * Linux VM subsystem. Fine-tuning documentation can be found in
  10  * Documentation/sysctl/vm.txt.
  11  * Started 18.12.91
  12  * Swap aging added 23.2.95, Stephen Tweedie.
  13  * Buffermem limits added 12.3.98, Rik van Riel.
  14  */
  15
  16 #include <linux/mm.h>
  17 #include <linux/sched.h>
  18 #include <linux/kernel_stat.h>
  19 #include <linux/swap.h>
  20 #include <linux/mman.h>
  21 #include <linux/pagemap.h>
  22 #include <linux/pagevec.h>
  23 #include <linux/init.h>
  24 #include <linux/export.h>
  25 #include <linux/mm_inline.h>
  26 #include <linux/percpu_counter.h>
  27 #include <linux/percpu.h>
  28 #include <linux/cpu.h>
  29 #include <linux/notifier.h>
  30 #include <linux/backing-dev.h>
  31 #include <linux/memcontrol.h>
  32 #include <linux/gfp.h>
  33 #include <linux/uio.h>
  34
  35 #include "internal.h"
  36
  37 #define CREATE_TRACE_POINTS
  38 #include <trace/events/pagemap.h>
  39
  40 /* How many pages do we try to swap or page in/out together? */
  41 int page_cluster;
  42
  43 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_add_pvec);
  44 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_rotate_pvecs);
  45 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_deactivate_pvecs);
  46
  47 /*
  48  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
  49  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
  50  */
  51 static void __page_cache_release(struct page *page)
  52 {
  53         if (PageLRU(page)) {
  54                 struct zone *zone = page_zone(page);
  55                 struct lruvec *lruvec;
  56                 unsigned long flags;
  57
  58                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
  59                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
  60                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
  61                 __ClearPageLRU(page);
  62                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
  63                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
  64         }
  65         mem_cgroup_uncharge(page);
  66 }
  67
  68 static void __put_single_page(struct page *page)
  69 {
  70         __page_cache_release(page);
  71         free_hot_cold_page(page, false);
  72 }
  73
  74 static void __put_compound_page(struct page *page)
  75 {
  76         compound_page_dtor *dtor;
  77
  78         __page_cache_release(page);
  79         dtor = get_compound_page_dtor(page);
  80         (*dtor)(page);
  81 }
  82
  83 /**
  84  * Two special cases here: we could avoid taking compound_lock_irqsave
  85  * and could skip the tail refcounting(in _mapcount).
  86  *
  87  * 1. Hugetlbfs page:
  88  *
  89  *    PageHeadHuge will remain true until the compound page
  90  *    is released and enters the buddy allocator, and it could
  91  *    not be split by __split_huge_page_refcount().
  92  *
  93  *    So if we see PageHeadHuge set, and we have the tail page pin,
  94  *    then we could safely put head page.
  95  *
  96  * 2. Slab THP page:
  97  *
  98  *    PG_slab is cleared before the slab frees the head page, and
  99  *    tail pin cannot be the last reference left on the head page,
 100  *    because the slab code is free to reuse the compound page
 101  *    after a kfree/kmem_cache_free without having to check if
 102  *    there's any tail pin left.  In turn all tail pinsmust be always
 103  *    released while the head is still pinned by the slab code
 104  *    and so we know PG_slab will be still set too.
 105  *
 106  *    So if we see PageSlab set, and we have the tail page pin,
 107  *    then we could safely put head page.
 108  */
 109 static __always_inline
 110 void put_unrefcounted_compound_page(struct page *page_head, struct page *page)
 111 {
 112         /*
 113          * If @page is a THP tail, we must read the tail page
 114          * flags after the head page flags. The
 115          * __split_huge_page_refcount side enforces write memory barriers
 116          * between clearing PageTail and before the head page
 117          * can be freed and reallocated.
 118          */
 119         smp_rmb();
 120         if (likely(PageTail(page))) {
 121                 /*
 122                  * __split_huge_page_refcount cannot race
 123                  * here, see the comment above this function.
 124                  */
 125                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page_head), page_head);
 126                 VM_BUG_ON_PAGE(page_mapcount(page) != 0, page);
 127                 if (put_page_testzero(page_head)) {
 128                         /*
 129                          * If this is the tail of a slab THP page,
 130                          * the tail pin must not be the last reference
 131                          * held on the page, because the PG_slab cannot
 132                          * be cleared before all tail pins (which skips
 133                          * the _mapcount tail refcounting) have been
 134                          * released.
 135                          *
 136                          * If this is the tail of a hugetlbfs page,
 137                          * the tail pin may be the last reference on
 138                          * the page instead, because PageHeadHuge will
 139                          * not go away until the compound page enters
 140                          * the buddy allocator.
 141                          */
 142                         VM_BUG_ON_PAGE(PageSlab(page_head), page_head);
 143                         __put_compound_page(page_head);
 144                 }
 145         } else
 146                 /*
 147                  * __split_huge_page_refcount run before us,
 148                  * @page was a THP tail. The split @page_head
 149                  * has been freed and reallocated as slab or
 150                  * hugetlbfs page of smaller order (only
 151                  * possible if reallocated as slab on x86).
 152                  */
 153                 if (put_page_testzero(page))
 154                         __put_single_page(page);
 155 }
 156
 157 static __always_inline
 158 void put_refcounted_compound_page(struct page *page_head, struct page *page)
 159 {
 160         if (likely(page != page_head && get_page_unless_zero(page_head))) {
 161                 unsigned long flags;
 162
 163                 /*
 164                  * @page_head wasn't a dangling pointer but it may not
 165                  * be a head page anymore by the time we obtain the
 166                  * lock. That is ok as long as it can't be freed from
 167                  * under us.
 168                  */
 169                 flags = compound_lock_irqsave(page_head);
 170                 if (unlikely(!PageTail(page))) {
 171                         /* __split_huge_page_refcount run before us */
 172                         compound_unlock_irqrestore(page_head, flags);
 173                         if (put_page_testzero(page_head)) {
 174                                 /*
 175                                  * The @page_head may have been freed
 176                                  * and reallocated as a compound page
 177                                  * of smaller order and then freed
 178                                  * again.  All we know is that it
 179                                  * cannot have become: a THP page, a
 180                                  * compound page of higher order, a
 181                                  * tail page.  That is because we
 182                                  * still hold the refcount of the
 183                                  * split THP tail and page_head was
 184                                  * the THP head before the split.
 185                                  */
 186                                 if (PageHead(page_head))
 187                                         __put_compound_page(page_head);
 188                                 else
 189                                         __put_single_page(page_head);
 190                         }
 191 out_put_single:
 192                         if (put_page_testzero(page))
 193                                 __put_single_page(page);
 194                         return;
 195                 }
 196                 VM_BUG_ON_PAGE(page_head != page->first_page, page);
 197                 /*
 198                  * We can release the refcount taken by
 199                  * get_page_unless_zero() now that
 200                  * __split_huge_page_refcount() is blocked on the
 201                  * compound_lock.
 202                  */
 203                 if (put_page_testzero(page_head))
 204                         VM_BUG_ON_PAGE(1, page_head);
 205                 /* __split_huge_page_refcount will wait now */
 206                 VM_BUG_ON_PAGE(page_mapcount(page) <= 0, page);
 207                 atomic_dec(&page->_mapcount);
 208                 VM_BUG_ON_PAGE(atomic_read(&page_head->_count) <= 0, page_head);
 209                 VM_BUG_ON_PAGE(atomic_read(&page->_count) != 0, page);
 210                 compound_unlock_irqrestore(page_head, flags);
 211
 212                 if (put_page_testzero(page_head)) {
 213                         if (PageHead(page_head))
 214                                 __put_compound_page(page_head);
 215                         else
 216                                 __put_single_page(page_head);
 217                 }
 218         } else {
 219                 /* @page_head is a dangling pointer */
 220                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
 221                 goto out_put_single;
 222         }
 223 }
 224
 225 static void put_compound_page(struct page *page)
 226 {
 227         struct page *page_head;
 228
 229         /*
 230          * We see the PageCompound set and PageTail not set, so @page maybe:
 231          *  1. hugetlbfs head page, or
 232          *  2. THP head page.
 233          */
 234         if (likely(!PageTail(page))) {
 235                 if (put_page_testzero(page)) {
 236                         /*
 237                          * By the time all refcounts have been released
 238                          * split_huge_page cannot run anymore from under us.
 239                          */
 240                         if (PageHead(page))
 241                                 __put_compound_page(page);
 242                         else
 243                                 __put_single_page(page);
 244                 }
 245                 return;
 246         }
 247
 248         /*
 249          * We see the PageCompound set and PageTail set, so @page maybe:
 250          *  1. a tail hugetlbfs page, or
 251          *  2. a tail THP page, or
 252          *  3. a split THP page.
 253          *
 254          *  Case 3 is possible, as we may race with
 255          *  __split_huge_page_refcount tearing down a THP page.
 256          */
 257         page_head = compound_head_by_tail(page);
 258         if (!__compound_tail_refcounted(page_head))
 259                 put_unrefcounted_compound_page(page_head, page);
 260         else
 261                 put_refcounted_compound_page(page_head, page);
 262 }
 263
 264 void put_page(struct page *page)
 265 {
 266         if (unlikely(PageCompound(page)))
 267                 put_compound_page(page);
 268         else if (put_page_testzero(page))
 269                 __put_single_page(page);
 270 }
 271 EXPORT_SYMBOL(put_page);
 272
 273 /*
 274  * This function is exported but must not be called by anything other
 275  * than get_page(). It implements the slow path of get_page().
 276  */
 277 bool __get_page_tail(struct page *page)
 278 {
 279         /*
 280          * This takes care of get_page() if run on a tail page
 281          * returned by one of the get_user_pages/follow_page variants.
 282          * get_user_pages/follow_page itself doesn't need the compound
 283          * lock because it runs __get_page_tail_foll() under the
 284          * proper PT lock that already serializes against
 285          * split_huge_page().
 286          */
 287         unsigned long flags;
 288         bool got;
 289         struct page *page_head = compound_head(page);
 290
 291         /* Ref to put_compound_page() comment. */
 292         if (!__compound_tail_refcounted(page_head)) {
 293                 smp_rmb();
 294                 if (likely(PageTail(page))) {
 295                         /*
 296                          * This is a hugetlbfs page or a slab
 297                          * page. __split_huge_page_refcount
 298                          * cannot race here.
 299                          */
 300                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page_head), page_head);
 301                         __get_page_tail_foll(page, true);
 302                         return true;
 303                 } else {
 304                         /*
 305                          * __split_huge_page_refcount run
 306                          * before us, "page" was a THP
 307                          * tail. The split page_head has been
 308                          * freed and reallocated as slab or
 309                          * hugetlbfs page of smaller order
 310                          * (only possible if reallocated as
 311                          * slab on x86).
 312                          */
 313                         return false;
 314                 }
 315         }
 316
 317         got = false;
 318         if (likely(page != page_head && get_page_unless_zero(page_head))) {
 319                 /*
 320                  * page_head wasn't a dangling pointer but it
 321                  * may not be a head page anymore by the time
 322                  * we obtain the lock. That is ok as long as it
 323                  * can't be freed from under us.
 324                  */
 325                 flags = compound_lock_irqsave(page_head);
 326                 /* here __split_huge_page_refcount won't run anymore */
 327                 if (likely(PageTail(page))) {
 328                         __get_page_tail_foll(page, false);
 329                         got = true;
 330                 }
 331                 compound_unlock_irqrestore(page_head, flags);
 332                 if (unlikely(!got))
 333                         put_page(page_head);
 334         }
 335         return got;
 336 }
 337 EXPORT_SYMBOL(__get_page_tail);
 338
 339 /**
 340  * put_pages_list() - release a list of pages
 341  * @pages: list of pages threaded on page->lru
 342  *
 343  * Release a list of pages which are strung together on page.lru.  Currently
 344  * used by read_cache_pages() and related error recovery code.
 345  */
 346 void put_pages_list(struct list_head *pages)
 347 {
 348         while (!list_empty(pages)) {
 349                 struct page *victim;
 350
 351                 victim = list_entry(pages->prev, struct page, lru);
 352                 list_del(&victim->lru);
 353                 page_cache_release(victim);
 354         }
 355 }
 356 EXPORT_SYMBOL(put_pages_list);
 357
 358 /*
 359  * get_kernel_pages() - pin kernel pages in memory
 360  * @kiov:       An array of struct kvec structures
 361  * @nr_segs:    number of segments to pin
 362  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
 363  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
 364  *              Should be at least nr_segs long.
 365  *
 366  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
 367  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
 368  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
 369  * with a put_page() call when it is finished with.
 370  */
 371 int get_kernel_pages(const struct kvec *kiov, int nr_segs, int write,
 372                 struct page **pages)
 373 {
 374         int seg;
 375
 376         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
 377                 if (WARN_ON(kiov[seg].iov_len != PAGE_SIZE))
 378                         return seg;
 379
 380                 pages[seg] = kmap_to_page(kiov[seg].iov_base);
 381                 page_cache_get(pages[seg]);
 382         }
 383
 384         return seg;
 385 }
 386 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_pages);
 387
 388 /*
 389  * get_kernel_page() - pin a kernel page in memory
 390  * @start:      starting kernel address
 391  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
 392  * @pages:      array that receives pointer to the page pinned.
 393  *              Must be at least nr_segs long.
 394  *
 395  * Returns 1 if page is pinned. If the page was not pinned, returns
 396  * -errno. The page returned must be released with a put_page() call
 397  * when it is finished with.
 398  */
 399 int get_kernel_page(unsigned long start, int write, struct page **pages)
 400 {
 401         const struct kvec kiov = {
 402                 .iov_base = (void *)start,
 403                 .iov_len = PAGE_SIZE
 404         };
 405
 406         return get_kernel_pages(&kiov, 1, write, pages);
 407 }
 408 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_page);
 409
 410 static void pagevec_lru_move_fn(struct pagevec *pvec,
 411         void (*move_fn)(struct page *page, struct lruvec *lruvec, void *arg),
 412         void *arg)
 413 {
 414         int i;
 415         struct zone *zone = NULL;
 416         struct lruvec *lruvec;
 417         unsigned long flags = 0;
 418
 419         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 420                 struct page *page = pvec->pages[i];
 421                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
 422
 423                 if (pagezone != zone) {
 424                         if (zone)
 425                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 426                         zone = pagezone;
 427                         spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
 428                 }
 429
 430                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
 431                 (*move_fn)(page, lruvec, arg);
 432         }
 433         if (zone)
 434                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 435         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
 436         pagevec_reinit(pvec);
 437 }
 438
 439 static void pagevec_move_tail_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 440                                  void *arg)
 441 {
 442         int *pgmoved = arg;
 443
 444         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 445                 enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
 446                 list_move_tail(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
 447                 (*pgmoved)++;
 448         }
 449 }
 450
 451 /*
 452  * pagevec_move_tail() must be called with IRQ disabled.
 453  * Otherwise this may cause nasty races.
 454  */
 455 static void pagevec_move_tail(struct pagevec *pvec)
 456 {
 457         int pgmoved = 0;
 458
 459         pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn, &pgmoved);
 460         __count_vm_events(PGROTATED, pgmoved);
 461 }
 462
 463 /*
 464  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
 465  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
 466  * inactive list.
 467  */
 468 void rotate_reclaimable_page(struct page *page)
 469 {
 470         if (!PageLocked(page) && !PageDirty(page) && !PageActive(page) &&
 471             !PageUnevictable(page) && PageLRU(page)) {
 472                 struct pagevec *pvec;
 473                 unsigned long flags;
 474
 475                 page_cache_get(page);
 476                 local_irq_save(flags);
 477                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_rotate_pvecs);
 478                 if (!pagevec_add(pvec, page))
 479                         pagevec_move_tail(pvec);
 480                 local_irq_restore(flags);
 481         }
 482 }
 483
 484 static void update_page_reclaim_stat(struct lruvec *lruvec,
 485                                      int file, int rotated)
 486 {
 487         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
 488
 489         reclaim_stat->recent_scanned[file]++;
 490         if (rotated)
 491                 reclaim_stat->recent_rotated[file]++;
 492 }
 493
 494 static void __activate_page(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 495                             void *arg)
 496 {
 497         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 498                 int file = page_is_file_cache(page);
 499                 int lru = page_lru_base_type(page);
 500
 501                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
 502                 SetPageActive(page);
 503                 lru += LRU_ACTIVE;
 504                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 505                 trace_mm_lru_activate(page, page_to_pfn(page));
 506
 507                 __count_vm_event(PGACTIVATE);
 508                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 1);
 509         }
 510 }
 511
 512 #ifdef CONFIG_SMP
 513 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, activate_page_pvecs);
 514
 515 static void activate_page_drain(int cpu)
 516 {
 517         struct pagevec *pvec = &per_cpu(activate_page_pvecs, cpu);
 518
 519         if (pagevec_count(pvec))
 520                 pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page, NULL);
 521 }
 522
 523 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
 524 {
 525         return pagevec_count(&per_cpu(activate_page_pvecs, cpu)) != 0;
 526 }
 527
 528 void activate_page(struct page *page)
 529 {
 530         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 531                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(activate_page_pvecs);
 532
 533                 page_cache_get(page);
 534                 if (!pagevec_add(pvec, page))
 535                         pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page, NULL);
 536                 put_cpu_var(activate_page_pvecs);
 537         }
 538 }
 539
 540 #else
 541 static inline void activate_page_drain(int cpu)
 542 {
 543 }
 544
 545 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
 546 {
 547         return false;
 548 }
 549
 550 void activate_page(struct page *page)
 551 {
 552         struct zone *zone = page_zone(page);
 553
 554         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 555         __activate_page(page, mem_cgroup_page_lruvec(page, zone), NULL);
 556         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 557 }
 558 #endif
 559
 560 static void __lru_cache_activate_page(struct page *page)
 561 {
 562         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvec);
 563         int i;
 564
 565         /*
 566          * Search backwards on the optimistic assumption that the page being
 567          * activated has just been added to this pagevec. Note that only
 568          * the local pagevec is examined as a !PageLRU page could be in the
 569          * process of being released, reclaimed, migrated or on a remote
 570          * pagevec that is currently being drained. Furthermore, marking
 571          * a remote pagevec's page PageActive potentially hits a race where
 572          * a page is marked PageActive just after it is added to the inactive
 573          * list causing accounting errors and BUG_ON checks to trigger.
 574          */
 575         for (i = pagevec_count(pvec) - 1; i >= 0; i--) {
 576                 struct page *pagevec_page = pvec->pages[i];
 577
 578                 if (pagevec_page == page) {
 579                         SetPageActive(page);
 580                         break;
 581                 }
 582         }
 583
 584         put_cpu_var(lru_add_pvec);
 585 }
 586
 587 /*
 588  * Mark a page as having seen activity.
 589  *
 590  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
 591  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
 592  * active,unreferenced          ->      active,referenced
 593  */
 594 void mark_page_accessed(struct page *page)
 595 {
 596         if (!PageActive(page) && !PageUnevictable(page) &&
 597                         PageReferenced(page)) {
 598
 599                 /*
 600                  * If the page is on the LRU, queue it for activation via
 601                  * activate_page_pvecs. Otherwise, assume the page is on a
 602                  * pagevec, mark it active and it'll be moved to the active
 603                  * LRU on the next drain.
 604                  */
 605                 if (PageLRU(page))
 606                         activate_page(page);
 607                 else
 608                         __lru_cache_activate_page(page);
 609                 ClearPageReferenced(page);
 610                 if (page_is_file_cache(page))
 611                         workingset_activation(page);
 612         } else if (!PageReferenced(page)) {
 613                 SetPageReferenced(page);
 614         }
 615 }
 616 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
 617
 618 /*
 619  * Used to mark_page_accessed(page) that is not visible yet and when it is
 620  * still safe to use non-atomic ops
 621  */
 622 void init_page_accessed(struct page *page)
 623 {
 624         if (!PageReferenced(page))
 625                 __SetPageReferenced(page);
 626 }
 627 EXPORT_SYMBOL(init_page_accessed);
 628
 629 static void __lru_cache_add(struct page *page)
 630 {
 631         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvec);
 632
 633         page_cache_get(page);
 634         if (!pagevec_space(pvec))
 635                 __pagevec_lru_add(pvec);
 636         pagevec_add(pvec, page);
 637         put_cpu_var(lru_add_pvec);
 638 }
 639
 640 /**
 641  * lru_cache_add: add a page to the page lists
 642  * @page: the page to add
 643  */
 644 void lru_cache_add_anon(struct page *page)
 645 {
 646         if (PageActive(page))
 647                 ClearPageActive(page);
 648         __lru_cache_add(page);
 649 }
 650
 651 void lru_cache_add_file(struct page *page)
 652 {
 653         if (PageActive(page))
 654                 ClearPageActive(page);
 655         __lru_cache_add(page);
 656 }
 657 EXPORT_SYMBOL(lru_cache_add_file);
 658
 659 /**
 660  * lru_cache_add - add a page to a page list
 661  * @page: the page to be added to the LRU.
 662  *
 663  * Queue the page for addition to the LRU via pagevec. The decision on whether
 664  * to add the page to the [in]active [file|anon] list is deferred until the
 665  * pagevec is drained. This gives a chance for the caller of lru_cache_add()
 666  * have the page added to the active list using mark_page_accessed().
 667  */
 668 void lru_cache_add(struct page *page)
 669 {
 670         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page) && PageUnevictable(page), page);
 671         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 672         __lru_cache_add(page);
 673 }
 674
 675 /**
 676  * add_page_to_unevictable_list - add a page to the unevictable list
 677  * @page:  the page to be added to the unevictable list
 678  *
 679  * Add page directly to its zone's unevictable list.  To avoid races with
 680  * tasks that might be making the page evictable, through eg. munlock,
 681  * munmap or exit, while it's not on the lru, we want to add the page
 682  * while it's locked or otherwise "invisible" to other tasks.  This is
 683  * difficult to do when using the pagevec cache, so bypass that.
 684  */
 685 void add_page_to_unevictable_list(struct page *page)
 686 {
 687         struct zone *zone = page_zone(page);
 688         struct lruvec *lruvec;
 689
 690         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 691         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
 692         ClearPageActive(page);
 693         SetPageUnevictable(page);
 694         SetPageLRU(page);
 695         add_page_to_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
 696         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 697 }
 698
 699 /**
 700  * lru_cache_add_active_or_unevictable
 701  * @page:  the page to be added to LRU
 702  * @vma:   vma in which page is mapped for determining reclaimability
 703  *
 704  * Place @page on the active or unevictable LRU list, depending on its
 705  * evictability.  Note that if the page is not evictable, it goes
 706  * directly back onto it's zone's unevictable list, it does NOT use a
 707  * per cpu pagevec.
 708  */
 709 void lru_cache_add_active_or_unevictable(struct page *page,
 710                                          struct vm_area_struct *vma)
 711 {
 712         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 713
 714         if (likely((vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) != VM_LOCKED)) {
 715                 SetPageActive(page);
 716                 lru_cache_add(page);
 717                 return;
 718         }
 719
 720         if (!TestSetPageMlocked(page)) {
 721                 /*
 722                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_stat because this
 723                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
 724                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
 725                  */
 726                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
 727                                     hpage_nr_pages(page));
 728                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
 729         }
 730         add_page_to_unevictable_list(page);
 731 }
 732
 733 /*
 734  * If the page can not be invalidated, it is moved to the
 735  * inactive list to speed up its reclaim.  It is moved to the
 736  * head of the list, rather than the tail, to give the flusher
 737  * threads some time to write it out, as this is much more
 738  * effective than the single-page writeout from reclaim.
 739  *
 740  * If the page isn't page_mapped and dirty/writeback, the page
 741  * could reclaim asap using PG_reclaim.
 742  *
 743  * 1. active, mapped page -> none
 744  * 2. active, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 745  * 3. inactive, mapped page -> none
 746  * 4. inactive, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 747  * 5. inactive, clean -> inactive, tail
 748  * 6. Others -> none
 749  *
 750  * In 4, why it moves inactive's head, the VM expects the page would
 751  * be write it out by flusher threads as this is much more effective
 752  * than the single-page writeout from reclaim.
 753  */
 754 static void lru_deactivate_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 755                               void *arg)
 756 {
 757         int lru, file;
 758         bool active;
 759
 760         if (!PageLRU(page))
 761                 return;
 762
 763         if (PageUnevictable(page))
 764                 return;
 765
 766         /* Some processes are using the page */
 767         if (page_mapped(page))
 768                 return;
 769
 770         active = PageActive(page);
 771         file = page_is_file_cache(page);
 772         lru = page_lru_base_type(page);
 773
 774         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru + active);
 775         ClearPageActive(page);
 776         ClearPageReferenced(page);
 777         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 778
 779         if (PageWriteback(page) || PageDirty(page)) {
 780                 /*
 781                  * PG_reclaim could be raced with end_page_writeback
 782                  * It can make readahead confusing.  But race window
 783                  * is _really_ small and  it's non-critical problem.
 784                  */
 785                 SetPageReclaim(page);
 786         } else {
 787                 /*
 788                  * The page's writeback ends up during pagevec
 789                  * We moves tha page into tail of inactive.
 790                  */
 791                 list_move_tail(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
 792                 __count_vm_event(PGROTATED);
 793         }
 794
 795         if (active)
 796                 __count_vm_event(PGDEACTIVATE);
 797         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 0);
 798 }
 799
 800 /*
 801  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
 802  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
 803  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
 804  */
 805 void lru_add_drain_cpu(int cpu)
 806 {
 807         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_add_pvec, cpu);
 808
 809         if (pagevec_count(pvec))
 810                 __pagevec_lru_add(pvec);
 811
 812         pvec = &per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu);
 813         if (pagevec_count(pvec)) {
 814                 unsigned long flags;
 815
 816                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
 817                 local_irq_save(flags);
 818                 pagevec_move_tail(pvec);
 819                 local_irq_restore(flags);
 820         }
 821
 822         pvec = &per_cpu(lru_deactivate_pvecs, cpu);
 823         if (pagevec_count(pvec))
 824                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_fn, NULL);
 825
 826         activate_page_drain(cpu);
 827 }
 828
 829 /**
 830  * deactivate_page - forcefully deactivate a page
 831  * @page: page to deactivate
 832  *
 833  * This function hints the VM that @page is a good reclaim candidate,
 834  * for example if its invalidation fails due to the page being dirty
 835  * or under writeback.
 836  */
 837 void deactivate_page(struct page *page)
 838 {
 839         /*
 840          * In a workload with many unevictable page such as mprotect, unevictable
 841          * page deactivation for accelerating reclaim is pointless.
 842          */
 843         if (PageUnevictable(page))
 844                 return;
 845
 846         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
 847                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_deactivate_pvecs);
 848
 849                 if (!pagevec_add(pvec, page))
 850                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_fn, NULL);
 851                 put_cpu_var(lru_deactivate_pvecs);
 852         }
 853 }
 854
 855 void lru_add_drain(void)
 856 {
 857         lru_add_drain_cpu(get_cpu());
 858         put_cpu();
 859 }
 860
 861 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
 862 {
 863         lru_add_drain();
 864 }
 865
 866 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, lru_add_drain_work);
 867
 868 void lru_add_drain_all(void)
 869 {
 870         static DEFINE_MUTEX(lock);
 871         static struct cpumask has_work;
 872         int cpu;
 873
 874         mutex_lock(&lock);
 875         get_online_cpus();
 876         cpumask_clear(&has_work);
 877
 878         for_each_online_cpu(cpu) {
 879                 struct work_struct *work = &per_cpu(lru_add_drain_work, cpu);
 880
 881                 if (pagevec_count(&per_cpu(lru_add_pvec, cpu)) ||
 882                     pagevec_count(&per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu)) ||
 883                     pagevec_count(&per_cpu(lru_deactivate_pvecs, cpu)) ||
 884                     need_activate_page_drain(cpu)) {
 885                         INIT_WORK(work, lru_add_drain_per_cpu);
 886                         schedule_work_on(cpu, work);
 887                         cpumask_set_cpu(cpu, &has_work);
 888                 }
 889         }
 890
 891         for_each_cpu(cpu, &has_work)
 892                 flush_work(&per_cpu(lru_add_drain_work, cpu));
 893
 894         put_online_cpus();
 895         mutex_unlock(&lock);
 896 }
 897
 898 /*
 899  * Batched page_cache_release().  Decrement the reference count on all the
 900  * passed pages.  If it fell to zero then remove the page from the LRU and
 901  * free it.
 902  *
 903  * Avoid taking zone->lru_lock if possible, but if it is taken, retain it
 904  * for the remainder of the operation.
 905  *
 906  * The locking in this function is against shrink_inactive_list(): we recheck
 907  * the page count inside the lock to see whether shrink_inactive_list()
 908  * grabbed the page via the LRU.  If it did, give up: shrink_inactive_list()
 909  * will free it.
 910  */
 911 void release_pages(struct page **pages, int nr, bool cold)
 912 {
 913         int i;
 914         LIST_HEAD(pages_to_free);
 915         struct zone *zone = NULL;
 916         struct lruvec *lruvec;
 917         unsigned long uninitialized_var(flags);
 918
 919         mem_cgroup_uncharge_start();
 920
 921         for (i = 0; i < nr; i++) {
 922                 struct page *page = pages[i];
 923
 924                 if (unlikely(PageCompound(page))) {
 925                         if (zone) {
 926                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 927                                 zone = NULL;
 928                         }
 929                         put_compound_page(page);
 930                         continue;
 931                 }
 932
 933                 if (!put_page_testzero(page))
 934                         continue;
 935
 936                 if (PageLRU(page)) {
 937                         struct zone *pagezone = page_zone(page);
 938
 939                         if (pagezone != zone) {
 940                                 if (zone)
 941                                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock,
 942                                                                         flags);
 943                                 zone = pagezone;
 944                                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
 945                         }
 946
 947                         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
 948                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
 949                         __ClearPageLRU(page);
 950                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
 951                 }
 952                 mem_cgroup_uncharge(page);
 953
 954                 /* Clear Active bit in case of parallel mark_page_accessed */
 955                 __ClearPageActive(page);
 956
 957                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
 958         }
 959         if (zone)
 960                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 961
 962         mem_cgroup_uncharge_end();
 963
 964         free_hot_cold_page_list(&pages_to_free, cold);
 965 }
 966 EXPORT_SYMBOL(release_pages);
 967
 968 /*
 969  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
 970  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
 971  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
 972  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
 973  *
 974  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
 975  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
 976  * mutual recursion.
 977  */
 978 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
 979 {
 980         lru_add_drain();
 981         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec), pvec->cold);
 982         pagevec_reinit(pvec);
 983 }
 984 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
 985
 986 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 987 /* used by __split_huge_page_refcount() */
 988 void lru_add_page_tail(struct page *page, struct page *page_tail,
 989                        struct lruvec *lruvec, struct list_head *list)
 990 {
 991         const int file = 0;
 992
 993         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
 994         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page_tail), page);
 995         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page_tail), page);
 996         VM_BUG_ON(NR_CPUS != 1 &&
 997                   !spin_is_locked(&lruvec_zone(lruvec)->lru_lock));
 998
 999         if (!list)
1000                 SetPageLRU(page_tail);
1001
1002         if (likely(PageLRU(page)))
1003                 list_add_tail(&page_tail->lru, &page->lru);
1004         else if (list) {
1005                 /* page reclaim is reclaiming a huge page */
1006                 get_page(page_tail);
1007                 list_add_tail(&page_tail->lru, list);
1008         } else {
1009                 struct list_head *list_head;
1010                 /*
1011                  * Head page has not yet been counted, as an hpage,
1012                  * so we must account for each subpage individually.
1013                  *
1014                  * Use the standard add function to put page_tail on the list,
1015                  * but then correct its position so they all end up in order.
1016                  */
1017                 add_page_to_lru_list(page_tail, lruvec, page_lru(page_tail));
1018                 list_head = page_tail->lru.prev;
1019                 list_move_tail(&page_tail->lru, list_head);
1020         }
1021
1022         if (!PageUnevictable(page))
1023                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, PageActive(page_tail));
1024 }
1025 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1026
1027 static void __pagevec_lru_add_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
1028                                  void *arg)
1029 {
1030         int file = page_is_file_cache(page);
1031         int active = PageActive(page);
1032         enum lru_list lru = page_lru(page);
1033
1034         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1035
1036         SetPageLRU(page);
1037         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1038         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, active);
1039         trace_mm_lru_insertion(page, page_to_pfn(page), lru, trace_pagemap_flags(page));
1040 }
1041
1042 /*
1043  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
1044  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
1045  */
1046 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
1047 {
1048         pagevec_lru_move_fn(pvec, __pagevec_lru_add_fn, NULL);
1049 }
1050 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_lru_add);
1051
1052 /**
1053  * pagevec_lookup_entries - gang pagecache lookup
1054  * @pvec:       Where the resulting entries are placed
1055  * @mapping:    The address_space to search
1056  * @start:      The starting entry index
1057  * @nr_entries: The maximum number of entries
1058  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @pvec
1059  *
1060  * pagevec_lookup_entries() will search for and return a group of up
1061  * to @nr_entries pages and shadow entries in the mapping.  All
1062  * entries are placed in @pvec.  pagevec_lookup_entries() takes a
1063  * reference against actual pages in @pvec.
1064  *
1065  * The search returns a group of mapping-contiguous entries with
1066  * ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1067  * not-present entries.
1068  *
1069  * pagevec_lookup_entries() returns the number of entries which were
1070  * found.
1071  */
1072 unsigned pagevec_lookup_entries(struct pagevec *pvec,
1073                                 struct address_space *mapping,
1074                                 pgoff_t start, unsigned nr_pages,
1075                                 pgoff_t *indices)
1076 {
1077         pvec->nr = find_get_entries(mapping, start, nr_pages,
1078                                     pvec->pages, indices);
1079         return pagevec_count(pvec);
1080 }
1081
1082 /**
1083  * pagevec_remove_exceptionals - pagevec exceptionals pruning
1084  * @pvec:       The pagevec to prune
1085  *
1086  * pagevec_lookup_entries() fills both pages and exceptional radix
1087  * tree entries into the pagevec.  This function prunes all
1088  * exceptionals from @pvec without leaving holes, so that it can be
1089  * passed on to page-only pagevec operations.
1090  */
1091 void pagevec_remove_exceptionals(struct pagevec *pvec)
1092 {
1093         int i, j;
1094
1095         for (i = 0, j = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1096                 struct page *page = pvec->pages[i];
1097                 if (!radix_tree_exceptional_entry(page))
1098                         pvec->pages[j++] = page;
1099         }
1100         pvec->nr = j;
1101 }
1102
1103 /**
1104  * pagevec_lookup - gang pagecache lookup
1105  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
1106  * @mapping:    The address_space to search
1107  * @start:      The starting page index
1108  * @nr_pages:   The maximum number of pages
1109  *
1110  * pagevec_lookup() will search for and return a group of up to @nr_pages pages
1111  * in the mapping.  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
1112  * reference against the pages in @pvec.
1113  *
1114  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1115  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
1116  *
1117  * pagevec_lookup() returns the number of pages which were found.
1118  */
1119 unsigned pagevec_lookup(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
1120                 pgoff_t start, unsigned nr_pages)
1121 {
1122         pvec->nr = find_get_pages(mapping, start, nr_pages, pvec->pages);
1123         return pagevec_count(pvec);
1124 }
1125 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup);
1126
1127 unsigned pagevec_lookup_tag(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
1128                 pgoff_t *index, int tag, unsigned nr_pages)
1129 {
1130         pvec->nr = find_get_pages_tag(mapping, index, tag,
1131                                         nr_pages, pvec->pages);
1132         return pagevec_count(pvec);
1133 }
1134 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_tag);
1135
1136 /*
1137  * Perform any setup for the swap system
1138  */
1139 void __init swap_setup(void)
1140 {
1141         unsigned long megs = totalram_pages >> (20 - PAGE_SHIFT);
1142 #ifdef CONFIG_SWAP
1143         int i;
1144
1145         if (bdi_init(swapper_spaces[0].backing_dev_info))
1146                 panic("Failed to init swap bdi");
1147         for (i = 0; i < MAX_SWAPFILES; i++) {
1148                 spin_lock_init(&swapper_spaces[i].tree_lock);
1149                 INIT_LIST_HEAD(&swapper_spaces[i].i_mmap_nonlinear);
1150         }
1151 #endif
1152
1153         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
1154         if (megs < 16)
1155                 page_cluster = 2;
1156         else
1157                 page_cluster = 3;
1158         /*
1159          * Right now other parts of the system means that we
1160          * _really_ don't want to cluster much more
1161          */
1162 }