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 void activate_page(struct page *page)
 324 {
 325         struct zone *zone = page_zone(page);
 326
 327         page = compound_head(page);
 328         spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
 329         __activate_page(page, mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat), NULL);
 330         spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
 331 }
 332 #endif
 333
 334 static void __lru_cache_activate_page(struct page *page)
 335 {
 336         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvec);
 337         int i;
 338
 339         /*
 340          * Search backwards on the optimistic assumption that the page being
 341          * activated has just been added to this pagevec. Note that only
 342          * the local pagevec is examined as a !PageLRU page could be in the
 343          * process of being released, reclaimed, migrated or on a remote
 344          * pagevec that is currently being drained. Furthermore, marking
 345          * a remote pagevec's page PageActive potentially hits a race where
 346          * a page is marked PageActive just after it is added to the inactive
 347          * list causing accounting errors and BUG_ON checks to trigger.
 348          */
 349         for (i = pagevec_count(pvec) - 1; i >= 0; i--) {
 350                 struct page *pagevec_page = pvec->pages[i];
 351
 352                 if (pagevec_page == page) {
 353                         SetPageActive(page);
 354                         break;
 355                 }
 356         }
 357
 358         put_cpu_var(lru_add_pvec);
 359 }
 360
 361 /*
 362  * Mark a page as having seen activity.
 363  *
 364  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
 365  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
 366  * active,unreferenced          ->      active,referenced
 367  *
 368  * When a newly allocated page is not yet visible, so safe for non-atomic ops,
 369  * __SetPageReferenced(page) may be substituted for mark_page_accessed(page).
 370  */
 371 void mark_page_accessed(struct page *page)
 372 {
 373         page = compound_head(page);
 374         if (!PageActive(page) && !PageUnevictable(page) &&
 375                         PageReferenced(page)) {
 376
 377                 /*
 378                  * If the page is on the LRU, queue it for activation via
 379                  * activate_page_pvecs. Otherwise, assume the page is on a
 380                  * pagevec, mark it active and it'll be moved to the active
 381                  * LRU on the next drain.
 382                  */
 383                 if (PageLRU(page))
 384                         activate_page(page);
 385                 else
 386                         __lru_cache_activate_page(page);
 387                 ClearPageReferenced(page);
 388                 if (page_is_file_cache(page))
 389                         workingset_activation(page);
 390         } else if (!PageReferenced(page)) {
 391                 SetPageReferenced(page);
 392         }
 393         if (page_is_idle(page))
 394                 clear_page_idle(page);
 395 }
 396 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
 397
 398 static void __lru_cache_add(struct page *page)
 399 {
 400         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvec);
 401
 402         get_page(page);
 403         if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 404                 __pagevec_lru_add(pvec);
 405         put_cpu_var(lru_add_pvec);
 406 }
 407
 408 /**
 409  * lru_cache_add_anon - add a page to the page lists
 410  * @page: the page to add
 411  */
 412 void lru_cache_add_anon(struct page *page)
 413 {
 414         if (PageActive(page))
 415                 ClearPageActive(page);
 416         __lru_cache_add(page);
 417 }
 418
 419 void lru_cache_add_file(struct page *page)
 420 {
 421         if (PageActive(page))
 422                 ClearPageActive(page);
 423         __lru_cache_add(page);
 424 }
 425 EXPORT_SYMBOL(lru_cache_add_file);
 426
 427 /**
 428  * lru_cache_add - add a page to a page list
 429  * @page: the page to be added to the LRU.
 430  *
 431  * Queue the page for addition to the LRU via pagevec. The decision on whether
 432  * to add the page to the [in]active [file|anon] list is deferred until the
 433  * pagevec is drained. This gives a chance for the caller of lru_cache_add()
 434  * have the page added to the active list using mark_page_accessed().
 435  */
 436 void lru_cache_add(struct page *page)
 437 {
 438         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page) && PageUnevictable(page), page);
 439         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 440         __lru_cache_add(page);
 441 }
 442
 443 /**
 444  * lru_cache_add_active_or_unevictable
 445  * @page:  the page to be added to LRU
 446  * @vma:   vma in which page is mapped for determining reclaimability
 447  *
 448  * Place @page on the active or unevictable LRU list, depending on its
 449  * evictability.  Note that if the page is not evictable, it goes
 450  * directly back onto it's zone's unevictable list, it does NOT use a
 451  * per cpu pagevec.
 452  */
 453 void lru_cache_add_active_or_unevictable(struct page *page,
 454                                          struct vm_area_struct *vma)
 455 {
 456         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 457
 458         if (likely((vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) != VM_LOCKED))
 459                 SetPageActive(page);
 460         else if (!TestSetPageMlocked(page)) {
 461                 /*
 462                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_stat because this
 463                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
 464                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
 465                  */
 466                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
 467                                     hpage_nr_pages(page));
 468                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
 469         }
 470         lru_cache_add(page);
 471 }
 472
 473 /*
 474  * If the page can not be invalidated, it is moved to the
 475  * inactive list to speed up its reclaim.  It is moved to the
 476  * head of the list, rather than the tail, to give the flusher
 477  * threads some time to write it out, as this is much more
 478  * effective than the single-page writeout from reclaim.
 479  *
 480  * If the page isn't page_mapped and dirty/writeback, the page
 481  * could reclaim asap using PG_reclaim.
 482  *
 483  * 1. active, mapped page -> none
 484  * 2. active, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 485  * 3. inactive, mapped page -> none
 486  * 4. inactive, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 487  * 5. inactive, clean -> inactive, tail
 488  * 6. Others -> none
 489  *
 490  * In 4, why it moves inactive's head, the VM expects the page would
 491  * be write it out by flusher threads as this is much more effective
 492  * than the single-page writeout from reclaim.
 493  */
 494 static void lru_deactivate_file_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 495                               void *arg)
 496 {
 497         int lru, file;
 498         bool active;
 499
 500         if (!PageLRU(page))
 501                 return;
 502
 503         if (PageUnevictable(page))
 504                 return;
 505
 506         /* Some processes are using the page */
 507         if (page_mapped(page))
 508                 return;
 509
 510         active = PageActive(page);
 511         file = page_is_file_cache(page);
 512         lru = page_lru_base_type(page);
 513
 514         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru + active);
 515         ClearPageActive(page);
 516         ClearPageReferenced(page);
 517         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 518
 519         if (PageWriteback(page) || PageDirty(page)) {
 520                 /*
 521                  * PG_reclaim could be raced with end_page_writeback
 522                  * It can make readahead confusing.  But race window
 523                  * is _really_ small and  it's non-critical problem.
 524                  */
 525                 SetPageReclaim(page);
 526         } else {
 527                 /*
 528                  * The page's writeback ends up during pagevec
 529                  * We moves tha page into tail of inactive.
 530                  */
 531                 list_move_tail(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
 532                 __count_vm_event(PGROTATED);
 533         }
 534
 535         if (active)
 536                 __count_vm_event(PGDEACTIVATE);
 537         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 0);
 538 }
 539
 540
 541 static void lru_lazyfree_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 542                             void *arg)
 543 {
 544         if (PageLRU(page) && PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 545             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 546                 bool active = PageActive(page);
 547
 548                 del_page_from_lru_list(page, lruvec,
 549                                        LRU_INACTIVE_ANON + active);
 550                 ClearPageActive(page);
 551                 ClearPageReferenced(page);
 552                 /*
 553                  * lazyfree pages are clean anonymous pages. They have
 554                  * SwapBacked flag cleared to distinguish normal anonymous
 555                  * pages
 556                  */
 557                 ClearPageSwapBacked(page);
 558                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
 559
 560                 __count_vm_events(PGLAZYFREE, hpage_nr_pages(page));
 561                 count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREE);
 562                 update_page_reclaim_stat(lruvec, 1, 0);
 563         }
 564 }
 565
 566 /*
 567  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
 568  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
 569  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
 570  */
 571 void lru_add_drain_cpu(int cpu)
 572 {
 573         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_add_pvec, cpu);
 574
 575         if (pagevec_count(pvec))
 576                 __pagevec_lru_add(pvec);
 577
 578         pvec = &per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu);
 579         if (pagevec_count(pvec)) {
 580                 unsigned long flags;
 581
 582                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
 583                 local_irq_save(flags);
 584                 pagevec_move_tail(pvec);
 585                 local_irq_restore(flags);
 586         }
 587
 588         pvec = &per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu);
 589         if (pagevec_count(pvec))
 590                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
 591
 592         pvec = &per_cpu(lru_lazyfree_pvecs, cpu);
 593         if (pagevec_count(pvec))
 594                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn, NULL);
 595
 596         activate_page_drain(cpu);
 597 }
 598
 599 /**
 600  * deactivate_file_page - forcefully deactivate a file page
 601  * @page: page to deactivate
 602  *
 603  * This function hints the VM that @page is a good reclaim candidate,
 604  * for example if its invalidation fails due to the page being dirty
 605  * or under writeback.
 606  */
 607 void deactivate_file_page(struct page *page)
 608 {
 609         /*
 610          * In a workload with many unevictable page such as mprotect,
 611          * unevictable page deactivation for accelerating reclaim is pointless.
 612          */
 613         if (PageUnevictable(page))
 614                 return;
 615
 616         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
 617                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_deactivate_file_pvecs);
 618
 619                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 620                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
 621                 put_cpu_var(lru_deactivate_file_pvecs);
 622         }
 623 }
 624
 625 /**
 626  * mark_page_lazyfree - make an anon page lazyfree
 627  * @page: page to deactivate
 628  *
 629  * mark_page_lazyfree() moves @page to the inactive file list.
 630  * This is done to accelerate the reclaim of @page.
 631  */
 632 void mark_page_lazyfree(struct page *page)
 633 {
 634         if (PageLRU(page) && PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 635             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 636                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_lazyfree_pvecs);
 637
 638                 get_page(page);
 639                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 640                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn, NULL);
 641                 put_cpu_var(lru_lazyfree_pvecs);
 642         }
 643 }
 644
 645 void lru_add_drain(void)
 646 {
 647         lru_add_drain_cpu(get_cpu());
 648         put_cpu();
 649 }
 650
 651 #ifdef CONFIG_SMP
 652
 653 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, lru_add_drain_work);
 654
 655 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
 656 {
 657         lru_add_drain();
 658 }
 659
 660 /*
 661  * Doesn't need any cpu hotplug locking because we do rely on per-cpu
 662  * kworkers being shut down before our page_alloc_cpu_dead callback is
 663  * executed on the offlined cpu.
 664  * Calling this function with cpu hotplug locks held can actually lead
 665  * to obscure indirect dependencies via WQ context.
 666  */
 667 void lru_add_drain_all(void)
 668 {
 669         static DEFINE_MUTEX(lock);
 670         static struct cpumask has_work;
 671         int cpu;
 672
 673         /*
 674          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
 675          * initialized.
 676          */
 677         if (WARN_ON(!mm_percpu_wq))
 678                 return;
 679
 680         mutex_lock(&lock);
 681         cpumask_clear(&has_work);
 682
 683         for_each_online_cpu(cpu) {
 684                 struct work_struct *work = &per_cpu(lru_add_drain_work, cpu);
 685
 686                 if (pagevec_count(&per_cpu(lru_add_pvec, cpu)) ||
 687                     pagevec_count(&per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu)) ||
 688                     pagevec_count(&per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu)) ||
 689                     pagevec_count(&per_cpu(lru_lazyfree_pvecs, cpu)) ||
 690                     need_activate_page_drain(cpu)) {
 691                         INIT_WORK(work, lru_add_drain_per_cpu);
 692                         queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
 693                         cpumask_set_cpu(cpu, &has_work);
 694                 }
 695         }
 696
 697         for_each_cpu(cpu, &has_work)
 698                 flush_work(&per_cpu(lru_add_drain_work, cpu));
 699
 700         mutex_unlock(&lock);
 701 }
 702 #else
 703 void lru_add_drain_all(void)
 704 {
 705         lru_add_drain();
 706 }
 707 #endif
 708
 709 /**
 710  * release_pages - batched put_page()
 711  * @pages: array of pages to release
 712  * @nr: number of pages
 713  *
 714  * Decrement the reference count on all the pages in @pages.  If it
 715  * fell to zero, remove the page from the LRU and free it.
 716  */
 717 void release_pages(struct page **pages, int nr)
 718 {
 719         int i;
 720         LIST_HEAD(pages_to_free);
 721         struct pglist_data *locked_pgdat = NULL;
 722         struct lruvec *lruvec;
 723         unsigned long uninitialized_var(flags);
 724         unsigned int uninitialized_var(lock_batch);
 725
 726         for (i = 0; i < nr; i++) {
 727                 struct page *page = pages[i];
 728
 729                 /*
 730                  * Make sure the IRQ-safe lock-holding time does not get
 731                  * excessive with a continuous string of pages from the
 732                  * same pgdat. The lock is held only if pgdat != NULL.
 733                  */
 734                 if (locked_pgdat && ++lock_batch == SWAP_CLUSTER_MAX) {
 735                         spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 736                         locked_pgdat = NULL;
 737                 }
 738
 739                 if (is_huge_zero_page(page))
 740                         continue;
 741
 742                 /* Device public page can not be huge page */
 743                 if (is_device_public_page(page)) {
 744                         if (locked_pgdat) {
 745                                 spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock,
 746                                                        flags);
 747                                 locked_pgdat = NULL;
 748                         }
 749                         put_devmap_managed_page(page);
 750                         continue;
 751                 }
 752
 753                 page = compound_head(page);
 754                 if (!put_page_testzero(page))
 755                         continue;
 756
 757                 if (PageCompound(page)) {
 758                         if (locked_pgdat) {
 759                                 spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 760                                 locked_pgdat = NULL;
 761                         }
 762                         __put_compound_page(page);
 763                         continue;
 764                 }
 765
 766                 if (PageLRU(page)) {
 767                         struct pglist_data *pgdat = page_pgdat(page);
 768
 769                         if (pgdat != locked_pgdat) {
 770                                 if (locked_pgdat)
 771                                         spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock,
 772                                                                         flags);
 773                                 lock_batch = 0;
 774                                 locked_pgdat = pgdat;
 775                                 spin_lock_irqsave(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 776                         }
 777
 778                         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, locked_pgdat);
 779                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
 780                         __ClearPageLRU(page);
 781                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
 782                 }
 783
 784                 /* Clear Active bit in case of parallel mark_page_accessed */
 785                 __ClearPageActive(page);
 786                 __ClearPageWaiters(page);
 787
 788                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
 789         }
 790         if (locked_pgdat)
 791                 spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 792
 793         mem_cgroup_uncharge_list(&pages_to_free);
 794         free_unref_page_list(&pages_to_free);
 795 }
 796 EXPORT_SYMBOL(release_pages);
 797
 798 /*
 799  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
 800  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
 801  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
 802  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
 803  *
 804  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
 805  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
 806  * mutual recursion.
 807  */
 808 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
 809 {
 810         if (!pvec->percpu_pvec_drained) {
 811                 lru_add_drain();
 812                 pvec->percpu_pvec_drained = true;
 813         }
 814         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec));
 815         pagevec_reinit(pvec);
 816 }
 817 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
 818
 819 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 820 /* used by __split_huge_page_refcount() */
 821 void lru_add_page_tail(struct page *page, struct page *page_tail,
 822                        struct lruvec *lruvec, struct list_head *list)
 823 {
 824         const int file = 0;
 825
 826         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
 827         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page_tail), page);
 828         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page_tail), page);
 829         lockdep_assert_held(&lruvec_pgdat(lruvec)->lru_lock);
 830
 831         if (!list)
 832                 SetPageLRU(page_tail);
 833
 834         if (likely(PageLRU(page)))
 835                 list_add_tail(&page_tail->lru, &page->lru);
 836         else if (list) {
 837                 /* page reclaim is reclaiming a huge page */
 838                 get_page(page_tail);
 839                 list_add_tail(&page_tail->lru, list);
 840         } else {
 841                 struct list_head *list_head;
 842                 /*
 843                  * Head page has not yet been counted, as an hpage,
 844                  * so we must account for each subpage individually.
 845                  *
 846                  * Use the standard add function to put page_tail on the list,
 847                  * but then correct its position so they all end up in order.
 848                  */
 849                 add_page_to_lru_list(page_tail, lruvec, page_lru(page_tail));
 850                 list_head = page_tail->lru.prev;
 851                 list_move_tail(&page_tail->lru, list_head);
 852         }
 853
 854         if (!PageUnevictable(page))
 855                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, PageActive(page_tail));
 856 }
 857 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
 858
 859 static void __pagevec_lru_add_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 860                                  void *arg)
 861 {
 862         enum lru_list lru;
 863         int was_unevictable = TestClearPageUnevictable(page);
 864
 865         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 866
 867         SetPageLRU(page);
 868         /*
 869          * Page becomes evictable in two ways:
 870          * 1) Within LRU lock [munlock_vma_pages() and __munlock_pagevec()].
 871          * 2) Before acquiring LRU lock to put the page to correct LRU and then
 872          *   a) do PageLRU check with lock [check_move_unevictable_pages]
 873          *   b) do PageLRU check before lock [clear_page_mlock]
 874          *
 875          * (1) & (2a) are ok as LRU lock will serialize them. For (2b), we need
 876          * following strict ordering:
 877          *
 878          * #0: __pagevec_lru_add_fn             #1: clear_page_mlock
 879          *
 880          * SetPageLRU()                         TestClearPageMlocked()
 881          * smp_mb() // explicit ordering        // above provides strict
 882          *                                      // ordering
 883          * PageMlocked()                        PageLRU()
 884          *
 885          *
 886          * if '#1' does not observe setting of PG_lru by '#0' and fails
 887          * isolation, the explicit barrier will make sure that page_evictable
 888          * check will put the page in correct LRU. Without smp_mb(), SetPageLRU
 889          * can be reordered after PageMlocked check and can make '#1' to fail
 890          * the isolation of the page whose Mlocked bit is cleared (#0 is also
 891          * looking at the same page) and the evictable page will be stranded
 892          * in an unevictable LRU.
 893          */
 894         smp_mb();
 895
 896         if (page_evictable(page)) {
 897                 lru = page_lru(page);
 898                 update_page_reclaim_stat(lruvec, page_is_file_cache(page),
 899                                          PageActive(page));
 900                 if (was_unevictable)
 901                         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
 902         } else {
 903                 lru = LRU_UNEVICTABLE;
 904                 ClearPageActive(page);
 905                 SetPageUnevictable(page);
 906                 if (!was_unevictable)
 907                         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
 908         }
 909
 910         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 911         trace_mm_lru_insertion(page, lru);
 912 }
 913
 914 /*
 915  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
 916  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
 917  */
 918 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
 919 {
 920         pagevec_lru_move_fn(pvec, __pagevec_lru_add_fn, NULL);
 921 }
 922 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_lru_add);
 923
 924 /**
 925  * pagevec_lookup_entries - gang pagecache lookup
 926  * @pvec:       Where the resulting entries are placed
 927  * @mapping:    The address_space to search
 928  * @start:      The starting entry index
 929  * @nr_entries: The maximum number of pages
 930  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @pvec
 931  *
 932  * pagevec_lookup_entries() will search for and return a group of up
 933  * to @nr_pages pages and shadow entries in the mapping.  All
 934  * entries are placed in @pvec.  pagevec_lookup_entries() takes a
 935  * reference against actual pages in @pvec.
 936  *
 937  * The search returns a group of mapping-contiguous entries with
 938  * ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
 939  * not-present entries.
 940  *
 941  * pagevec_lookup_entries() returns the number of entries which were
 942  * found.
 943  */
 944 unsigned pagevec_lookup_entries(struct pagevec *pvec,
 945                                 struct address_space *mapping,
 946                                 pgoff_t start, unsigned nr_entries,
 947                                 pgoff_t *indices)
 948 {
 949         pvec->nr = find_get_entries(mapping, start, nr_entries,
 950                                     pvec->pages, indices);
 951         return pagevec_count(pvec);
 952 }
 953
 954 /**
 955  * pagevec_remove_exceptionals - pagevec exceptionals pruning
 956  * @pvec:       The pagevec to prune
 957  *
 958  * pagevec_lookup_entries() fills both pages and exceptional radix
 959  * tree entries into the pagevec.  This function prunes all
 960  * exceptionals from @pvec without leaving holes, so that it can be
 961  * passed on to page-only pagevec operations.
 962  */
 963 void pagevec_remove_exceptionals(struct pagevec *pvec)
 964 {
 965         int i, j;
 966
 967         for (i = 0, j = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 968                 struct page *page = pvec->pages[i];
 969                 if (!xa_is_value(page))
 970                         pvec->pages[j++] = page;
 971         }
 972         pvec->nr = j;
 973 }
 974
 975 /**
 976  * pagevec_lookup_range - gang pagecache lookup
 977  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
 978  * @mapping:    The address_space to search
 979  * @start:      The starting page index
 980  * @end:        The final page index
 981  *
 982  * pagevec_lookup_range() will search for & return a group of up to PAGEVEC_SIZE
 983  * pages in the mapping starting from index @start and upto index @end
 984  * (inclusive).  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
 985  * reference against the pages in @pvec.
 986  *
 987  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
 988  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages. We
 989  * also update @start to index the next page for the traversal.
 990  *
 991  * pagevec_lookup_range() returns the number of pages which were found. If this
 992  * number is smaller than PAGEVEC_SIZE, the end of specified range has been
 993  * reached.
 994  */
 995 unsigned pagevec_lookup_range(struct pagevec *pvec,
 996                 struct address_space *mapping, pgoff_t *start, pgoff_t end)
 997 {
 998         pvec->nr = find_get_pages_range(mapping, start, end, PAGEVEC_SIZE,
 999                                         pvec->pages);
1000         return pagevec_count(pvec);
1001 }
1002 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range);
1003
1004 unsigned pagevec_lookup_range_tag(struct pagevec *pvec,
1005                 struct address_space *mapping, pgoff_t *index, pgoff_t end,
1006                 xa_mark_t tag)
1007 {
1008         pvec->nr = find_get_pages_range_tag(mapping, index, end, tag,
1009                                         PAGEVEC_SIZE, pvec->pages);
1010         return pagevec_count(pvec);
1011 }
1012 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range_tag);
1013
1014 unsigned pagevec_lookup_range_nr_tag(struct pagevec *pvec,
1015                 struct address_space *mapping, pgoff_t *index, pgoff_t end,
1016                 xa_mark_t tag, unsigned max_pages)
1017 {
1018         pvec->nr = find_get_pages_range_tag(mapping, index, end, tag,
1019                 min_t(unsigned int, max_pages, PAGEVEC_SIZE), pvec->pages);
1020         return pagevec_count(pvec);
1021 }
1022 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range_nr_tag);
1023 /*
1024  * Perform any setup for the swap system
1025  */
1026 void __init swap_setup(void)
1027 {
1028         unsigned long megs = totalram_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1029
1030         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
1031         if (megs < 16)
1032                 page_cluster = 2;
1033         else
1034                 page_cluster = 3;
1035         /*
1036          * Right now other parts of the system means that we
1037          * _really_ don't want to cluster much more
1038          */
1039 }