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/memremap.h>
  28 #include <linux/percpu.h>
  29 #include <linux/cpu.h>
  30 #include <linux/notifier.h>
  31 #include <linux/backing-dev.h>
  32 #include <linux/memcontrol.h>
  33 #include <linux/gfp.h>
  34 #include <linux/uio.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/page_idle.h>
  37
  38 #include "internal.h"
  39
  40 #define CREATE_TRACE_POINTS
  41 #include <trace/events/pagemap.h>
  42
  43 /* How many pages do we try to swap or page in/out together? */
  44 int page_cluster;
  45
  46 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_add_pvec);
  47 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_rotate_pvecs);
  48 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_deactivate_file_pvecs);
  49 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_lazyfree_pvecs);
  50 #ifdef CONFIG_SMP
  51 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, activate_page_pvecs);
  52 #endif
  53
  54 /*
  55  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
  56  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
  57  */
  58 static void __page_cache_release(struct page *page)
  59 {
  60         if (PageLRU(page)) {
  61                 struct zone *zone = page_zone(page);
  62                 struct lruvec *lruvec;
  63                 unsigned long flags;
  64
  65                 spin_lock_irqsave(zone_lru_lock(zone), flags);
  66                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
  67                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
  68                 __ClearPageLRU(page);
  69                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
  70                 spin_unlock_irqrestore(zone_lru_lock(zone), flags);
  71         }
  72         __ClearPageWaiters(page);
  73         mem_cgroup_uncharge(page);
  74 }
  75
  76 static void __put_single_page(struct page *page)
  77 {
  78         __page_cache_release(page);
  79         free_unref_page(page);
  80 }
  81
  82 static void __put_compound_page(struct page *page)
  83 {
  84         compound_page_dtor *dtor;
  85
  86         /*
  87          * __page_cache_release() is supposed to be called for thp, not for
  88          * hugetlb. This is because hugetlb page does never have PageLRU set
  89          * (it's never listed to any LRU lists) and no memcg routines should
  90          * be called for hugetlb (it has a separate hugetlb_cgroup.)
  91          */
  92         if (!PageHuge(page))
  93                 __page_cache_release(page);
  94         dtor = get_compound_page_dtor(page);
  95         (*dtor)(page);
  96 }
  97
  98 void __put_page(struct page *page)
  99 {
 100         if (is_zone_device_page(page)) {
 101                 put_dev_pagemap(page->pgmap);
 102
 103                 /*
 104                  * The page belongs to the device that created pgmap. Do
 105                  * not return it to page allocator.
 106                  */
 107                 return;
 108         }
 109
 110         if (unlikely(PageCompound(page)))
 111                 __put_compound_page(page);
 112         else
 113                 __put_single_page(page);
 114 }
 115 EXPORT_SYMBOL(__put_page);
 116
 117 /**
 118  * put_pages_list() - release a list of pages
 119  * @pages: list of pages threaded on page->lru
 120  *
 121  * Release a list of pages which are strung together on page.lru.  Currently
 122  * used by read_cache_pages() and related error recovery code.
 123  */
 124 void put_pages_list(struct list_head *pages)
 125 {
 126         while (!list_empty(pages)) {
 127                 struct page *victim;
 128
 129                 victim = lru_to_page(pages);
 130                 list_del(&victim->lru);
 131                 put_page(victim);
 132         }
 133 }
 134 EXPORT_SYMBOL(put_pages_list);
 135
 136 /*
 137  * get_kernel_pages() - pin kernel pages in memory
 138  * @kiov:       An array of struct kvec structures
 139  * @nr_segs:    number of segments to pin
 140  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
 141  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
 142  *              Should be at least nr_segs long.
 143  *
 144  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
 145  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
 146  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
 147  * with a put_page() call when it is finished with.
 148  */
 149 int get_kernel_pages(const struct kvec *kiov, int nr_segs, int write,
 150                 struct page **pages)
 151 {
 152         int seg;
 153
 154         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
 155                 if (WARN_ON(kiov[seg].iov_len != PAGE_SIZE))
 156                         return seg;
 157
 158                 pages[seg] = kmap_to_page(kiov[seg].iov_base);
 159                 get_page(pages[seg]);
 160         }
 161
 162         return seg;
 163 }
 164 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_pages);
 165
 166 /*
 167  * get_kernel_page() - pin a kernel page in memory
 168  * @start:      starting kernel address
 169  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
 170  * @pages:      array that receives pointer to the page pinned.
 171  *              Must be at least nr_segs long.
 172  *
 173  * Returns 1 if page is pinned. If the page was not pinned, returns
 174  * -errno. The page returned must be released with a put_page() call
 175  * when it is finished with.
 176  */
 177 int get_kernel_page(unsigned long start, int write, struct page **pages)
 178 {
 179         const struct kvec kiov = {
 180                 .iov_base = (void *)start,
 181                 .iov_len = PAGE_SIZE
 182         };
 183
 184         return get_kernel_pages(&kiov, 1, write, pages);
 185 }
 186 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_page);
 187
 188 static void pagevec_lru_move_fn(struct pagevec *pvec,
 189         void (*move_fn)(struct page *page, struct lruvec *lruvec, void *arg),
 190         void *arg)
 191 {
 192         int i;
 193         struct pglist_data *pgdat = NULL;
 194         struct lruvec *lruvec;
 195         unsigned long flags = 0;
 196
 197         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 198                 struct page *page = pvec->pages[i];
 199                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
 200
 201                 if (pagepgdat != pgdat) {
 202                         if (pgdat)
 203                                 spin_unlock_irqrestore(&pgdat->lru_lock, flags);
 204                         pgdat = pagepgdat;
 205                         spin_lock_irqsave(&pgdat->lru_lock, flags);
 206                 }
 207
 208                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
 209                 (*move_fn)(page, lruvec, arg);
 210         }
 211         if (pgdat)
 212                 spin_unlock_irqrestore(&pgdat->lru_lock, flags);
 213         release_pages(pvec->pages, pvec->nr);
 214         pagevec_reinit(pvec);
 215 }
 216
 217 static void pagevec_move_tail_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 218                                  void *arg)
 219 {
 220         int *pgmoved = arg;
 221
 222         if (PageLRU(page) && !PageUnevictable(page)) {
 223                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_lru(page));
 224                 ClearPageActive(page);
 225                 add_page_to_lru_list_tail(page, lruvec, page_lru(page));
 226                 (*pgmoved)++;
 227         }
 228 }
 229
 230 /*
 231  * pagevec_move_tail() must be called with IRQ disabled.
 232  * Otherwise this may cause nasty races.
 233  */
 234 static void pagevec_move_tail(struct pagevec *pvec)
 235 {
 236         int pgmoved = 0;
 237
 238         pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn, &pgmoved);
 239         __count_vm_events(PGROTATED, pgmoved);
 240 }
 241
 242 /*
 243  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
 244  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
 245  * inactive list.
 246  */
 247 void rotate_reclaimable_page(struct page *page)
 248 {
 249         if (!PageLocked(page) && !PageDirty(page) &&
 250             !PageUnevictable(page) && PageLRU(page)) {
 251                 struct pagevec *pvec;
 252                 unsigned long flags;
 253
 254                 get_page(page);
 255                 local_irq_save(flags);
 256                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_rotate_pvecs);
 257                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 258                         pagevec_move_tail(pvec);
 259                 local_irq_restore(flags);
 260         }
 261 }
 262
 263 static void update_page_reclaim_stat(struct lruvec *lruvec,
 264                                      int file, int rotated)
 265 {
 266         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
 267
 268         reclaim_stat->recent_scanned[file]++;
 269         if (rotated)
 270                 reclaim_stat->recent_rotated[file]++;
 271 }
 272
 273 static void __activate_page(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 274                             void *arg)
 275 {
 276         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 277                 int file = page_is_file_cache(page);
 278                 int lru = page_lru_base_type(page);
 279
 280                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
 281                 SetPageActive(page);
 282                 lru += LRU_ACTIVE;
 283                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 284                 trace_mm_lru_activate(page);
 285
 286                 __count_vm_event(PGACTIVATE);
 287                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 1);
 288         }
 289 }
 290
 291 #ifdef CONFIG_SMP
 292 static void activate_page_drain(int cpu)
 293 {
 294         struct pagevec *pvec = &per_cpu(activate_page_pvecs, cpu);
 295
 296         if (pagevec_count(pvec))
 297                 pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page, NULL);
 298 }
 299
 300 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
 301 {
 302         return pagevec_count(&per_cpu(activate_page_pvecs, cpu)) != 0;
 303 }
 304
 305 void activate_page(struct page *page)
 306 {
 307         page = compound_head(page);
 308         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 309                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(activate_page_pvecs);
 310
 311                 get_page(page);
 312                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 313                         pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page, NULL);
 314                 put_cpu_var(activate_page_pvecs);
 315         }
 316 }
 317
 318 #else
 319 static inline void activate_page_drain(int cpu)
 320 {
 321 }
 322
 323 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
 324 {
 325         return false;
 326 }
 327
 328 void activate_page(struct page *page)
 329 {
 330         struct zone *zone = page_zone(page);
 331
 332         page = compound_head(page);
 333         spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
 334         __activate_page(page, mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat), NULL);
 335         spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
 336 }
 337 #endif
 338
 339 static void __lru_cache_activate_page(struct page *page)
 340 {
 341         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvec);
 342         int i;
 343
 344         /*
 345          * Search backwards on the optimistic assumption that the page being
 346          * activated has just been added to this pagevec. Note that only
 347          * the local pagevec is examined as a !PageLRU page could be in the
 348          * process of being released, reclaimed, migrated or on a remote
 349          * pagevec that is currently being drained. Furthermore, marking
 350          * a remote pagevec's page PageActive potentially hits a race where
 351          * a page is marked PageActive just after it is added to the inactive
 352          * list causing accounting errors and BUG_ON checks to trigger.
 353          */
 354         for (i = pagevec_count(pvec) - 1; i >= 0; i--) {
 355                 struct page *pagevec_page = pvec->pages[i];
 356
 357                 if (pagevec_page == page) {
 358                         SetPageActive(page);
 359                         break;
 360                 }
 361         }
 362
 363         put_cpu_var(lru_add_pvec);
 364 }
 365
 366 /*
 367  * Mark a page as having seen activity.
 368  *
 369  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
 370  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
 371  * active,unreferenced          ->      active,referenced
 372  *
 373  * When a newly allocated page is not yet visible, so safe for non-atomic ops,
 374  * __SetPageReferenced(page) may be substituted for mark_page_accessed(page).
 375  */
 376 void mark_page_accessed(struct page *page)
 377 {
 378         page = compound_head(page);
 379         if (!PageActive(page) && !PageUnevictable(page) &&
 380                         PageReferenced(page)) {
 381
 382                 /*
 383                  * If the page is on the LRU, queue it for activation via
 384                  * activate_page_pvecs. Otherwise, assume the page is on a
 385                  * pagevec, mark it active and it'll be moved to the active
 386                  * LRU on the next drain.
 387                  */
 388                 if (PageLRU(page))
 389                         activate_page(page);
 390                 else
 391                         __lru_cache_activate_page(page);
 392                 ClearPageReferenced(page);
 393                 if (page_is_file_cache(page))
 394                         workingset_activation(page);
 395         } else if (!PageReferenced(page)) {
 396                 SetPageReferenced(page);
 397         }
 398         if (page_is_idle(page))
 399                 clear_page_idle(page);
 400 }
 401 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
 402
 403 static void __lru_cache_add(struct page *page)
 404 {
 405         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvec);
 406
 407         get_page(page);
 408         if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 409                 __pagevec_lru_add(pvec);
 410         put_cpu_var(lru_add_pvec);
 411 }
 412
 413 /**
 414  * lru_cache_add_anon - add a page to the page lists
 415  * @page: the page to add
 416  */
 417 void lru_cache_add_anon(struct page *page)
 418 {
 419         if (PageActive(page))
 420                 ClearPageActive(page);
 421         __lru_cache_add(page);
 422 }
 423
 424 void lru_cache_add_file(struct page *page)
 425 {
 426         if (PageActive(page))
 427                 ClearPageActive(page);
 428         __lru_cache_add(page);
 429 }
 430 EXPORT_SYMBOL(lru_cache_add_file);
 431
 432 /**
 433  * lru_cache_add - add a page to a page list
 434  * @page: the page to be added to the LRU.
 435  *
 436  * Queue the page for addition to the LRU via pagevec. The decision on whether
 437  * to add the page to the [in]active [file|anon] list is deferred until the
 438  * pagevec is drained. This gives a chance for the caller of lru_cache_add()
 439  * have the page added to the active list using mark_page_accessed().
 440  */
 441 void lru_cache_add(struct page *page)
 442 {
 443         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page) && PageUnevictable(page), page);
 444         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 445         __lru_cache_add(page);
 446 }
 447
 448 /**
 449  * lru_cache_add_active_or_unevictable
 450  * @page:  the page to be added to LRU
 451  * @vma:   vma in which page is mapped for determining reclaimability
 452  *
 453  * Place @page on the active or unevictable LRU list, depending on its
 454  * evictability.  Note that if the page is not evictable, it goes
 455  * directly back onto it's zone's unevictable list, it does NOT use a
 456  * per cpu pagevec.
 457  */
 458 void lru_cache_add_active_or_unevictable(struct page *page,
 459                                          struct vm_area_struct *vma)
 460 {
 461         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 462
 463         if (likely((vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) != VM_LOCKED))
 464                 SetPageActive(page);
 465         else if (!TestSetPageMlocked(page)) {
 466                 /*
 467                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_stat because this
 468                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
 469                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
 470                  */
 471                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
 472                                     hpage_nr_pages(page));
 473                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
 474         }
 475         lru_cache_add(page);
 476 }
 477
 478 /*
 479  * If the page can not be invalidated, it is moved to the
 480  * inactive list to speed up its reclaim.  It is moved to the
 481  * head of the list, rather than the tail, to give the flusher
 482  * threads some time to write it out, as this is much more
 483  * effective than the single-page writeout from reclaim.
 484  *
 485  * If the page isn't page_mapped and dirty/writeback, the page
 486  * could reclaim asap using PG_reclaim.
 487  *
 488  * 1. active, mapped page -> none
 489  * 2. active, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 490  * 3. inactive, mapped page -> none
 491  * 4. inactive, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 492  * 5. inactive, clean -> inactive, tail
 493  * 6. Others -> none
 494  *
 495  * In 4, why it moves inactive's head, the VM expects the page would
 496  * be write it out by flusher threads as this is much more effective
 497  * than the single-page writeout from reclaim.
 498  */
 499 static void lru_deactivate_file_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 500                               void *arg)
 501 {
 502         int lru, file;
 503         bool active;
 504
 505         if (!PageLRU(page))
 506                 return;
 507
 508         if (PageUnevictable(page))
 509                 return;
 510
 511         /* Some processes are using the page */
 512         if (page_mapped(page))
 513                 return;
 514
 515         active = PageActive(page);
 516         file = page_is_file_cache(page);
 517         lru = page_lru_base_type(page);
 518
 519         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru + active);
 520         ClearPageActive(page);
 521         ClearPageReferenced(page);
 522         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 523
 524         if (PageWriteback(page) || PageDirty(page)) {
 525                 /*
 526                  * PG_reclaim could be raced with end_page_writeback
 527                  * It can make readahead confusing.  But race window
 528                  * is _really_ small and  it's non-critical problem.
 529                  */
 530                 SetPageReclaim(page);
 531         } else {
 532                 /*
 533                  * The page's writeback ends up during pagevec
 534                  * We moves tha page into tail of inactive.
 535                  */
 536                 list_move_tail(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
 537                 __count_vm_event(PGROTATED);
 538         }
 539
 540         if (active)
 541                 __count_vm_event(PGDEACTIVATE);
 542         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 0);
 543 }
 544
 545
 546 static void lru_lazyfree_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 547                             void *arg)
 548 {
 549         if (PageLRU(page) && PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 550             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 551                 bool active = PageActive(page);
 552
 553                 del_page_from_lru_list(page, lruvec,
 554                                        LRU_INACTIVE_ANON + active);
 555                 ClearPageActive(page);
 556                 ClearPageReferenced(page);
 557                 /*
 558                  * lazyfree pages are clean anonymous pages. They have
 559                  * SwapBacked flag cleared to distinguish normal anonymous
 560                  * pages
 561                  */
 562                 ClearPageSwapBacked(page);
 563                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
 564
 565                 __count_vm_events(PGLAZYFREE, hpage_nr_pages(page));
 566                 count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREE);
 567                 update_page_reclaim_stat(lruvec, 1, 0);
 568         }
 569 }
 570
 571 /*
 572  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
 573  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
 574  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
 575  */
 576 void lru_add_drain_cpu(int cpu)
 577 {
 578         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_add_pvec, cpu);
 579
 580         if (pagevec_count(pvec))
 581                 __pagevec_lru_add(pvec);
 582
 583         pvec = &per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu);
 584         if (pagevec_count(pvec)) {
 585                 unsigned long flags;
 586
 587                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
 588                 local_irq_save(flags);
 589                 pagevec_move_tail(pvec);
 590                 local_irq_restore(flags);
 591         }
 592
 593         pvec = &per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu);
 594         if (pagevec_count(pvec))
 595                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
 596
 597         pvec = &per_cpu(lru_lazyfree_pvecs, cpu);
 598         if (pagevec_count(pvec))
 599                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn, NULL);
 600
 601         activate_page_drain(cpu);
 602 }
 603
 604 /**
 605  * deactivate_file_page - forcefully deactivate a file page
 606  * @page: page to deactivate
 607  *
 608  * This function hints the VM that @page is a good reclaim candidate,
 609  * for example if its invalidation fails due to the page being dirty
 610  * or under writeback.
 611  */
 612 void deactivate_file_page(struct page *page)
 613 {
 614         /*
 615          * In a workload with many unevictable page such as mprotect,
 616          * unevictable page deactivation for accelerating reclaim is pointless.
 617          */
 618         if (PageUnevictable(page))
 619                 return;
 620
 621         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
 622                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_deactivate_file_pvecs);
 623
 624                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 625                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
 626                 put_cpu_var(lru_deactivate_file_pvecs);
 627         }
 628 }
 629
 630 /**
 631  * mark_page_lazyfree - make an anon page lazyfree
 632  * @page: page to deactivate
 633  *
 634  * mark_page_lazyfree() moves @page to the inactive file list.
 635  * This is done to accelerate the reclaim of @page.
 636  */
 637 void mark_page_lazyfree(struct page *page)
 638 {
 639         if (PageLRU(page) && PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 640             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 641                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_lazyfree_pvecs);
 642
 643                 get_page(page);
 644                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 645                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn, NULL);
 646                 put_cpu_var(lru_lazyfree_pvecs);
 647         }
 648 }
 649
 650 void lru_add_drain(void)
 651 {
 652         lru_add_drain_cpu(get_cpu());
 653         put_cpu();
 654 }
 655
 656 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
 657 {
 658         lru_add_drain();
 659 }
 660
 661 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, lru_add_drain_work);
 662
 663 /*
 664  * Doesn't need any cpu hotplug locking because we do rely on per-cpu
 665  * kworkers being shut down before our page_alloc_cpu_dead callback is
 666  * executed on the offlined cpu.
 667  * Calling this function with cpu hotplug locks held can actually lead
 668  * to obscure indirect dependencies via WQ context.
 669  */
 670 void lru_add_drain_all(void)
 671 {
 672         static DEFINE_MUTEX(lock);
 673         static struct cpumask has_work;
 674         int cpu;
 675
 676         /*
 677          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
 678          * initialized.
 679          */
 680         if (WARN_ON(!mm_percpu_wq))
 681                 return;
 682
 683         mutex_lock(&lock);
 684         cpumask_clear(&has_work);
 685
 686         for_each_online_cpu(cpu) {
 687                 struct work_struct *work = &per_cpu(lru_add_drain_work, cpu);
 688
 689                 if (pagevec_count(&per_cpu(lru_add_pvec, cpu)) ||
 690                     pagevec_count(&per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu)) ||
 691                     pagevec_count(&per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu)) ||
 692                     pagevec_count(&per_cpu(lru_lazyfree_pvecs, cpu)) ||
 693                     need_activate_page_drain(cpu)) {
 694                         INIT_WORK(work, lru_add_drain_per_cpu);
 695                         queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
 696                         cpumask_set_cpu(cpu, &has_work);
 697                 }
 698         }
 699
 700         for_each_cpu(cpu, &has_work)
 701                 flush_work(&per_cpu(lru_add_drain_work, cpu));
 702
 703         mutex_unlock(&lock);
 704 }
 705
 706 /**
 707  * release_pages - batched put_page()
 708  * @pages: array of pages to release
 709  * @nr: number of pages
 710  *
 711  * Decrement the reference count on all the pages in @pages.  If it
 712  * fell to zero, remove the page from the LRU and free it.
 713  */
 714 void release_pages(struct page **pages, int nr)
 715 {
 716         int i;
 717         LIST_HEAD(pages_to_free);
 718         struct pglist_data *locked_pgdat = NULL;
 719         struct lruvec *lruvec;
 720         unsigned long uninitialized_var(flags);
 721         unsigned int uninitialized_var(lock_batch);
 722
 723         for (i = 0; i < nr; i++) {
 724                 struct page *page = pages[i];
 725
 726                 /*
 727                  * Make sure the IRQ-safe lock-holding time does not get
 728                  * excessive with a continuous string of pages from the
 729                  * same pgdat. The lock is held only if pgdat != NULL.
 730                  */
 731                 if (locked_pgdat && ++lock_batch == SWAP_CLUSTER_MAX) {
 732                         spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 733                         locked_pgdat = NULL;
 734                 }
 735
 736                 if (is_huge_zero_page(page))
 737                         continue;
 738
 739                 /* Device public page can not be huge page */
 740                 if (is_device_public_page(page)) {
 741                         if (locked_pgdat) {
 742                                 spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock,
 743                                                        flags);
 744                                 locked_pgdat = NULL;
 745                         }
 746                         put_devmap_managed_page(page);
 747                         continue;
 748                 }
 749
 750                 page = compound_head(page);
 751                 if (!put_page_testzero(page))
 752                         continue;
 753
 754                 if (PageCompound(page)) {
 755                         if (locked_pgdat) {
 756                                 spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 757                                 locked_pgdat = NULL;
 758                         }
 759                         __put_compound_page(page);
 760                         continue;
 761                 }
 762
 763                 if (PageLRU(page)) {
 764                         struct pglist_data *pgdat = page_pgdat(page);
 765
 766                         if (pgdat != locked_pgdat) {
 767                                 if (locked_pgdat)
 768                                         spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock,
 769                                                                         flags);
 770                                 lock_batch = 0;
 771                                 locked_pgdat = pgdat;
 772                                 spin_lock_irqsave(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 773                         }
 774
 775                         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, locked_pgdat);
 776                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
 777                         __ClearPageLRU(page);
 778                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
 779                 }
 780
 781                 /* Clear Active bit in case of parallel mark_page_accessed */
 782                 __ClearPageActive(page);
 783                 __ClearPageWaiters(page);
 784
 785                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
 786         }
 787         if (locked_pgdat)
 788                 spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 789
 790         mem_cgroup_uncharge_list(&pages_to_free);
 791         free_unref_page_list(&pages_to_free);
 792 }
 793 EXPORT_SYMBOL(release_pages);
 794
 795 /*
 796  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
 797  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
 798  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
 799  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
 800  *
 801  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
 802  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
 803  * mutual recursion.
 804  */
 805 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
 806 {
 807         if (!pvec->percpu_pvec_drained) {
 808                 lru_add_drain();
 809                 pvec->percpu_pvec_drained = true;
 810         }
 811         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec));
 812         pagevec_reinit(pvec);
 813 }
 814 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
 815
 816 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 817 /* used by __split_huge_page_refcount() */
 818 void lru_add_page_tail(struct page *page, struct page *page_tail,
 819                        struct lruvec *lruvec, struct list_head *list)
 820 {
 821         const int file = 0;
 822
 823         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
 824         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page_tail), page);
 825         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page_tail), page);
 826         lockdep_assert_held(&lruvec_pgdat(lruvec)->lru_lock);
 827
 828         if (!list)
 829                 SetPageLRU(page_tail);
 830
 831         if (likely(PageLRU(page)))
 832                 list_add_tail(&page_tail->lru, &page->lru);
 833         else if (list) {
 834                 /* page reclaim is reclaiming a huge page */
 835                 get_page(page_tail);
 836                 list_add_tail(&page_tail->lru, list);
 837         } else {
 838                 struct list_head *list_head;
 839                 /*
 840                  * Head page has not yet been counted, as an hpage,
 841                  * so we must account for each subpage individually.
 842                  *
 843                  * Use the standard add function to put page_tail on the list,
 844                  * but then correct its position so they all end up in order.
 845                  */
 846                 add_page_to_lru_list(page_tail, lruvec, page_lru(page_tail));
 847                 list_head = page_tail->lru.prev;
 848                 list_move_tail(&page_tail->lru, list_head);
 849         }
 850
 851         if (!PageUnevictable(page))
 852                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, PageActive(page_tail));
 853 }
 854 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
 855
 856 static void __pagevec_lru_add_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 857                                  void *arg)
 858 {
 859         enum lru_list lru;
 860         int was_unevictable = TestClearPageUnevictable(page);
 861
 862         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 863
 864         SetPageLRU(page);
 865         /*
 866          * Page becomes evictable in two ways:
 867          * 1) Within LRU lock [munlock_vma_pages() and __munlock_pagevec()].
 868          * 2) Before acquiring LRU lock to put the page to correct LRU and then
 869          *   a) do PageLRU check with lock [check_move_unevictable_pages]
 870          *   b) do PageLRU check before lock [clear_page_mlock]
 871          *
 872          * (1) & (2a) are ok as LRU lock will serialize them. For (2b), we need
 873          * following strict ordering:
 874          *
 875          * #0: __pagevec_lru_add_fn             #1: clear_page_mlock
 876          *
 877          * SetPageLRU()                         TestClearPageMlocked()
 878          * smp_mb() // explicit ordering        // above provides strict
 879          *                                      // ordering
 880          * PageMlocked()                        PageLRU()
 881          *
 882          *
 883          * if '#1' does not observe setting of PG_lru by '#0' and fails
 884          * isolation, the explicit barrier will make sure that page_evictable
 885          * check will put the page in correct LRU. Without smp_mb(), SetPageLRU
 886          * can be reordered after PageMlocked check and can make '#1' to fail
 887          * the isolation of the page whose Mlocked bit is cleared (#0 is also
 888          * looking at the same page) and the evictable page will be stranded
 889          * in an unevictable LRU.
 890          */
 891         smp_mb();
 892
 893         if (page_evictable(page)) {
 894                 lru = page_lru(page);
 895                 update_page_reclaim_stat(lruvec, page_is_file_cache(page),
 896                                          PageActive(page));
 897                 if (was_unevictable)
 898                         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
 899         } else {
 900                 lru = LRU_UNEVICTABLE;
 901                 ClearPageActive(page);
 902                 SetPageUnevictable(page);
 903                 if (!was_unevictable)
 904                         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
 905         }
 906
 907         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 908         trace_mm_lru_insertion(page, lru);
 909 }
 910
 911 /*
 912  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
 913  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
 914  */
 915 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
 916 {
 917         pagevec_lru_move_fn(pvec, __pagevec_lru_add_fn, NULL);
 918 }
 919 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_lru_add);
 920
 921 /**
 922  * pagevec_lookup_entries - gang pagecache lookup
 923  * @pvec:       Where the resulting entries are placed
 924  * @mapping:    The address_space to search
 925  * @start:      The starting entry index
 926  * @nr_entries: The maximum number of pages
 927  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @pvec
 928  *
 929  * pagevec_lookup_entries() will search for and return a group of up
 930  * to @nr_pages pages and shadow entries in the mapping.  All
 931  * entries are placed in @pvec.  pagevec_lookup_entries() takes a
 932  * reference against actual pages in @pvec.
 933  *
 934  * The search returns a group of mapping-contiguous entries with
 935  * ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
 936  * not-present entries.
 937  *
 938  * pagevec_lookup_entries() returns the number of entries which were
 939  * found.
 940  */
 941 unsigned pagevec_lookup_entries(struct pagevec *pvec,
 942                                 struct address_space *mapping,
 943                                 pgoff_t start, unsigned nr_entries,
 944                                 pgoff_t *indices)
 945 {
 946         pvec->nr = find_get_entries(mapping, start, nr_entries,
 947                                     pvec->pages, indices);
 948         return pagevec_count(pvec);
 949 }
 950
 951 /**
 952  * pagevec_remove_exceptionals - pagevec exceptionals pruning
 953  * @pvec:       The pagevec to prune
 954  *
 955  * pagevec_lookup_entries() fills both pages and exceptional radix
 956  * tree entries into the pagevec.  This function prunes all
 957  * exceptionals from @pvec without leaving holes, so that it can be
 958  * passed on to page-only pagevec operations.
 959  */
 960 void pagevec_remove_exceptionals(struct pagevec *pvec)
 961 {
 962         int i, j;
 963
 964         for (i = 0, j = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 965                 struct page *page = pvec->pages[i];
 966                 if (!xa_is_value(page))
 967                         pvec->pages[j++] = page;
 968         }
 969         pvec->nr = j;
 970 }
 971
 972 /**
 973  * pagevec_lookup_range - gang pagecache lookup
 974  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
 975  * @mapping:    The address_space to search
 976  * @start:      The starting page index
 977  * @end:        The final page index
 978  *
 979  * pagevec_lookup_range() will search for & return a group of up to PAGEVEC_SIZE
 980  * pages in the mapping starting from index @start and upto index @end
 981  * (inclusive).  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
 982  * reference against the pages in @pvec.
 983  *
 984  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
 985  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages. We
 986  * also update @start to index the next page for the traversal.
 987  *
 988  * pagevec_lookup_range() returns the number of pages which were found. If this
 989  * number is smaller than PAGEVEC_SIZE, the end of specified range has been
 990  * reached.
 991  */
 992 unsigned pagevec_lookup_range(struct pagevec *pvec,
 993                 struct address_space *mapping, pgoff_t *start, pgoff_t end)
 994 {
 995         pvec->nr = find_get_pages_range(mapping, start, end, PAGEVEC_SIZE,
 996                                         pvec->pages);
 997         return pagevec_count(pvec);
 998 }
 999 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range);
1000
1001 unsigned pagevec_lookup_range_tag(struct pagevec *pvec,
1002                 struct address_space *mapping, pgoff_t *index, pgoff_t end,
1003                 xa_mark_t tag)
1004 {
1005         pvec->nr = find_get_pages_range_tag(mapping, index, end, tag,
1006                                         PAGEVEC_SIZE, pvec->pages);
1007         return pagevec_count(pvec);
1008 }
1009 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range_tag);
1010
1011 unsigned pagevec_lookup_range_nr_tag(struct pagevec *pvec,
1012                 struct address_space *mapping, pgoff_t *index, pgoff_t end,
1013                 xa_mark_t tag, unsigned max_pages)
1014 {
1015         pvec->nr = find_get_pages_range_tag(mapping, index, end, tag,
1016                 min_t(unsigned int, max_pages, PAGEVEC_SIZE), pvec->pages);
1017         return pagevec_count(pvec);
1018 }
1019 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range_nr_tag);
1020 /*
1021  * Perform any setup for the swap system
1022  */
1023 void __init swap_setup(void)
1024 {
1025         unsigned long megs = totalram_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1026
1027         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
1028         if (megs < 16)
1029                 page_cluster = 2;
1030         else
1031                 page_cluster = 3;
1032         /*
1033          * Right now other parts of the system means that we
1034          * _really_ don't want to cluster much more
1035          */
1036 }