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 #include <linux/hugetlb.h>
  35 #include <linux/page_idle.h>
  36
  37 #include "internal.h"
  38
  39 #define CREATE_TRACE_POINTS
  40 #include <trace/events/pagemap.h>
  41
  42 /* How many pages do we try to swap or page in/out together? */
  43 int page_cluster;
  44
  45 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_add_pvec);
  46 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_rotate_pvecs);
  47 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_deactivate_file_pvecs);
  48
  49 /*
  50  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
  51  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
  52  */
  53 static void __page_cache_release(struct page *page)
  54 {
  55         if (PageLRU(page)) {
  56                 struct zone *zone = page_zone(page);
  57                 struct lruvec *lruvec;
  58                 unsigned long flags;
  59
  60                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
  61                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
  62                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
  63                 __ClearPageLRU(page);
  64                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
  65                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
  66         }
  67         mem_cgroup_uncharge(page);
  68 }
  69
  70 static void __put_single_page(struct page *page)
  71 {
  72         __page_cache_release(page);
  73         free_hot_cold_page(page, false);
  74 }
  75
  76 static void __put_compound_page(struct page *page)
  77 {
  78         compound_page_dtor *dtor;
  79
  80         /*
  81          * __page_cache_release() is supposed to be called for thp, not for
  82          * hugetlb. This is because hugetlb page does never have PageLRU set
  83          * (it's never listed to any LRU lists) and no memcg routines should
  84          * be called for hugetlb (it has a separate hugetlb_cgroup.)
  85          */
  86         if (!PageHuge(page))
  87                 __page_cache_release(page);
  88         dtor = get_compound_page_dtor(page);
  89         (*dtor)(page);
  90 }
  91
  92 /**
  93  * Two special cases here: we could avoid taking compound_lock_irqsave
  94  * and could skip the tail refcounting(in _mapcount).
  95  *
  96  * 1. Hugetlbfs page:
  97  *
  98  *    PageHeadHuge will remain true until the compound page
  99  *    is released and enters the buddy allocator, and it could
 100  *    not be split by __split_huge_page_refcount().
 101  *
 102  *    So if we see PageHeadHuge set, and we have the tail page pin,
 103  *    then we could safely put head page.
 104  *
 105  * 2. Slab THP page:
 106  *
 107  *    PG_slab is cleared before the slab frees the head page, and
 108  *    tail pin cannot be the last reference left on the head page,
 109  *    because the slab code is free to reuse the compound page
 110  *    after a kfree/kmem_cache_free without having to check if
 111  *    there's any tail pin left.  In turn all tail pinsmust be always
 112  *    released while the head is still pinned by the slab code
 113  *    and so we know PG_slab will be still set too.
 114  *
 115  *    So if we see PageSlab set, and we have the tail page pin,
 116  *    then we could safely put head page.
 117  */
 118 static __always_inline
 119 void put_unrefcounted_compound_page(struct page *page_head, struct page *page)
 120 {
 121         /*
 122          * If @page is a THP tail, we must read the tail page
 123          * flags after the head page flags. The
 124          * __split_huge_page_refcount side enforces write memory barriers
 125          * between clearing PageTail and before the head page
 126          * can be freed and reallocated.
 127          */
 128         smp_rmb();
 129         if (likely(PageTail(page))) {
 130                 /*
 131                  * __split_huge_page_refcount cannot race
 132                  * here, see the comment above this function.
 133                  */
 134                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page_head), page_head);
 135                 if (put_page_testzero(page_head)) {
 136                         /*
 137                          * If this is the tail of a slab THP page,
 138                          * the tail pin must not be the last reference
 139                          * held on the page, because the PG_slab cannot
 140                          * be cleared before all tail pins (which skips
 141                          * the _mapcount tail refcounting) have been
 142                          * released.
 143                          *
 144                          * If this is the tail of a hugetlbfs page,
 145                          * the tail pin may be the last reference on
 146                          * the page instead, because PageHeadHuge will
 147                          * not go away until the compound page enters
 148                          * the buddy allocator.
 149                          */
 150                         VM_BUG_ON_PAGE(PageSlab(page_head), page_head);
 151                         __put_compound_page(page_head);
 152                 }
 153         } else
 154                 /*
 155                  * __split_huge_page_refcount run before us,
 156                  * @page was a THP tail. The split @page_head
 157                  * has been freed and reallocated as slab or
 158                  * hugetlbfs page of smaller order (only
 159                  * possible if reallocated as slab on x86).
 160                  */
 161                 if (put_page_testzero(page))
 162                         __put_single_page(page);
 163 }
 164
 165 static __always_inline
 166 void put_refcounted_compound_page(struct page *page_head, struct page *page)
 167 {
 168         if (likely(page != page_head && get_page_unless_zero(page_head))) {
 169                 unsigned long flags;
 170
 171                 /*
 172                  * @page_head wasn't a dangling pointer but it may not
 173                  * be a head page anymore by the time we obtain the
 174                  * lock. That is ok as long as it can't be freed from
 175                  * under us.
 176                  */
 177                 flags = compound_lock_irqsave(page_head);
 178                 if (unlikely(!PageTail(page))) {
 179                         /* __split_huge_page_refcount run before us */
 180                         compound_unlock_irqrestore(page_head, flags);
 181                         if (put_page_testzero(page_head)) {
 182                                 /*
 183                                  * The @page_head may have been freed
 184                                  * and reallocated as a compound page
 185                                  * of smaller order and then freed
 186                                  * again.  All we know is that it
 187                                  * cannot have become: a THP page, a
 188                                  * compound page of higher order, a
 189                                  * tail page.  That is because we
 190                                  * still hold the refcount of the
 191                                  * split THP tail and page_head was
 192                                  * the THP head before the split.
 193                                  */
 194                                 if (PageHead(page_head))
 195                                         __put_compound_page(page_head);
 196                                 else
 197                                         __put_single_page(page_head);
 198                         }
 199 out_put_single:
 200                         if (put_page_testzero(page))
 201                                 __put_single_page(page);
 202                         return;
 203                 }
 204                 VM_BUG_ON_PAGE(page_head != page->first_page, page);
 205                 /*
 206                  * We can release the refcount taken by
 207                  * get_page_unless_zero() now that
 208                  * __split_huge_page_refcount() is blocked on the
 209                  * compound_lock.
 210                  */
 211                 if (put_page_testzero(page_head))
 212                         VM_BUG_ON_PAGE(1, page_head);
 213                 /* __split_huge_page_refcount will wait now */
 214                 VM_BUG_ON_PAGE(page_mapcount(page) <= 0, page);
 215                 atomic_dec(&page->_mapcount);
 216                 VM_BUG_ON_PAGE(atomic_read(&page_head->_count) <= 0, page_head);
 217                 VM_BUG_ON_PAGE(atomic_read(&page->_count) != 0, page);
 218                 compound_unlock_irqrestore(page_head, flags);
 219
 220                 if (put_page_testzero(page_head)) {
 221                         if (PageHead(page_head))
 222                                 __put_compound_page(page_head);
 223                         else
 224                                 __put_single_page(page_head);
 225                 }
 226         } else {
 227                 /* @page_head is a dangling pointer */
 228                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
 229                 goto out_put_single;
 230         }
 231 }
 232
 233 static void put_compound_page(struct page *page)
 234 {
 235         struct page *page_head;
 236
 237         /*
 238          * We see the PageCompound set and PageTail not set, so @page maybe:
 239          *  1. hugetlbfs head page, or
 240          *  2. THP head page.
 241          */
 242         if (likely(!PageTail(page))) {
 243                 if (put_page_testzero(page)) {
 244                         /*
 245                          * By the time all refcounts have been released
 246                          * split_huge_page cannot run anymore from under us.
 247                          */
 248                         if (PageHead(page))
 249                                 __put_compound_page(page);
 250                         else
 251                                 __put_single_page(page);
 252                 }
 253                 return;
 254         }
 255
 256         /*
 257          * We see the PageCompound set and PageTail set, so @page maybe:
 258          *  1. a tail hugetlbfs page, or
 259          *  2. a tail THP page, or
 260          *  3. a split THP page.
 261          *
 262          *  Case 3 is possible, as we may race with
 263          *  __split_huge_page_refcount tearing down a THP page.
 264          */
 265         page_head = compound_head_by_tail(page);
 266         if (!__compound_tail_refcounted(page_head))
 267                 put_unrefcounted_compound_page(page_head, page);
 268         else
 269                 put_refcounted_compound_page(page_head, page);
 270 }
 271
 272 void put_page(struct page *page)
 273 {
 274         if (unlikely(PageCompound(page)))
 275                 put_compound_page(page);
 276         else if (put_page_testzero(page))
 277                 __put_single_page(page);
 278 }
 279 EXPORT_SYMBOL(put_page);
 280
 281 /*
 282  * This function is exported but must not be called by anything other
 283  * than get_page(). It implements the slow path of get_page().
 284  */
 285 bool __get_page_tail(struct page *page)
 286 {
 287         /*
 288          * This takes care of get_page() if run on a tail page
 289          * returned by one of the get_user_pages/follow_page variants.
 290          * get_user_pages/follow_page itself doesn't need the compound
 291          * lock because it runs __get_page_tail_foll() under the
 292          * proper PT lock that already serializes against
 293          * split_huge_page().
 294          */
 295         unsigned long flags;
 296         bool got;
 297         struct page *page_head = compound_head(page);
 298
 299         /* Ref to put_compound_page() comment. */
 300         if (!__compound_tail_refcounted(page_head)) {
 301                 smp_rmb();
 302                 if (likely(PageTail(page))) {
 303                         /*
 304                          * This is a hugetlbfs page or a slab
 305                          * page. __split_huge_page_refcount
 306                          * cannot race here.
 307                          */
 308                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page_head), page_head);
 309                         __get_page_tail_foll(page, true);
 310                         return true;
 311                 } else {
 312                         /*
 313                          * __split_huge_page_refcount run
 314                          * before us, "page" was a THP
 315                          * tail. The split page_head has been
 316                          * freed and reallocated as slab or
 317                          * hugetlbfs page of smaller order
 318                          * (only possible if reallocated as
 319                          * slab on x86).
 320                          */
 321                         return false;
 322                 }
 323         }
 324
 325         got = false;
 326         if (likely(page != page_head && get_page_unless_zero(page_head))) {
 327                 /*
 328                  * page_head wasn't a dangling pointer but it
 329                  * may not be a head page anymore by the time
 330                  * we obtain the lock. That is ok as long as it
 331                  * can't be freed from under us.
 332                  */
 333                 flags = compound_lock_irqsave(page_head);
 334                 /* here __split_huge_page_refcount won't run anymore */
 335                 if (likely(PageTail(page))) {
 336                         __get_page_tail_foll(page, false);
 337                         got = true;
 338                 }
 339                 compound_unlock_irqrestore(page_head, flags);
 340                 if (unlikely(!got))
 341                         put_page(page_head);
 342         }
 343         return got;
 344 }
 345 EXPORT_SYMBOL(__get_page_tail);
 346
 347 /**
 348  * put_pages_list() - release a list of pages
 349  * @pages: list of pages threaded on page->lru
 350  *
 351  * Release a list of pages which are strung together on page.lru.  Currently
 352  * used by read_cache_pages() and related error recovery code.
 353  */
 354 void put_pages_list(struct list_head *pages)
 355 {
 356         while (!list_empty(pages)) {
 357                 struct page *victim;
 358
 359                 victim = list_entry(pages->prev, struct page, lru);
 360                 list_del(&victim->lru);
 361                 page_cache_release(victim);
 362         }
 363 }
 364 EXPORT_SYMBOL(put_pages_list);
 365
 366 /*
 367  * get_kernel_pages() - pin kernel pages in memory
 368  * @kiov:       An array of struct kvec structures
 369  * @nr_segs:    number of segments to pin
 370  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
 371  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
 372  *              Should be at least nr_segs long.
 373  *
 374  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
 375  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
 376  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
 377  * with a put_page() call when it is finished with.
 378  */
 379 int get_kernel_pages(const struct kvec *kiov, int nr_segs, int write,
 380                 struct page **pages)
 381 {
 382         int seg;
 383
 384         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
 385                 if (WARN_ON(kiov[seg].iov_len != PAGE_SIZE))
 386                         return seg;
 387
 388                 pages[seg] = kmap_to_page(kiov[seg].iov_base);
 389                 page_cache_get(pages[seg]);
 390         }
 391
 392         return seg;
 393 }
 394 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_pages);
 395
 396 /*
 397  * get_kernel_page() - pin a kernel page in memory
 398  * @start:      starting kernel address
 399  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
 400  * @pages:      array that receives pointer to the page pinned.
 401  *              Must be at least nr_segs long.
 402  *
 403  * Returns 1 if page is pinned. If the page was not pinned, returns
 404  * -errno. The page returned must be released with a put_page() call
 405  * when it is finished with.
 406  */
 407 int get_kernel_page(unsigned long start, int write, struct page **pages)
 408 {
 409         const struct kvec kiov = {
 410                 .iov_base = (void *)start,
 411                 .iov_len = PAGE_SIZE
 412         };
 413
 414         return get_kernel_pages(&kiov, 1, write, pages);
 415 }
 416 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_page);
 417
 418 static void pagevec_lru_move_fn(struct pagevec *pvec,
 419         void (*move_fn)(struct page *page, struct lruvec *lruvec, void *arg),
 420         void *arg)
 421 {
 422         int i;
 423         struct zone *zone = NULL;
 424         struct lruvec *lruvec;
 425         unsigned long flags = 0;
 426
 427         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 428                 struct page *page = pvec->pages[i];
 429                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
 430
 431                 if (pagezone != zone) {
 432                         if (zone)
 433                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 434                         zone = pagezone;
 435                         spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
 436                 }
 437
 438                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
 439                 (*move_fn)(page, lruvec, arg);
 440         }
 441         if (zone)
 442                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 443         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
 444         pagevec_reinit(pvec);
 445 }
 446
 447 static void pagevec_move_tail_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 448                                  void *arg)
 449 {
 450         int *pgmoved = arg;
 451
 452         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 453                 enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
 454                 list_move_tail(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
 455                 (*pgmoved)++;
 456         }
 457 }
 458
 459 /*
 460  * pagevec_move_tail() must be called with IRQ disabled.
 461  * Otherwise this may cause nasty races.
 462  */
 463 static void pagevec_move_tail(struct pagevec *pvec)
 464 {
 465         int pgmoved = 0;
 466
 467         pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn, &pgmoved);
 468         __count_vm_events(PGROTATED, pgmoved);
 469 }
 470
 471 /*
 472  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
 473  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
 474  * inactive list.
 475  */
 476 void rotate_reclaimable_page(struct page *page)
 477 {
 478         if (!PageLocked(page) && !PageDirty(page) && !PageActive(page) &&
 479             !PageUnevictable(page) && PageLRU(page)) {
 480                 struct pagevec *pvec;
 481                 unsigned long flags;
 482
 483                 page_cache_get(page);
 484                 local_irq_save(flags);
 485                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_rotate_pvecs);
 486                 if (!pagevec_add(pvec, page))
 487                         pagevec_move_tail(pvec);
 488                 local_irq_restore(flags);
 489         }
 490 }
 491
 492 static void update_page_reclaim_stat(struct lruvec *lruvec,
 493                                      int file, int rotated)
 494 {
 495         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
 496
 497         reclaim_stat->recent_scanned[file]++;
 498         if (rotated)
 499                 reclaim_stat->recent_rotated[file]++;
 500 }
 501
 502 static void __activate_page(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 503                             void *arg)
 504 {
 505         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 506                 int file = page_is_file_cache(page);
 507                 int lru = page_lru_base_type(page);
 508
 509                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
 510                 SetPageActive(page);
 511                 lru += LRU_ACTIVE;
 512                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 513                 trace_mm_lru_activate(page);
 514
 515                 __count_vm_event(PGACTIVATE);
 516                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 1);
 517         }
 518 }
 519
 520 #ifdef CONFIG_SMP
 521 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, activate_page_pvecs);
 522
 523 static void activate_page_drain(int cpu)
 524 {
 525         struct pagevec *pvec = &per_cpu(activate_page_pvecs, cpu);
 526
 527         if (pagevec_count(pvec))
 528                 pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page, NULL);
 529 }
 530
 531 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
 532 {
 533         return pagevec_count(&per_cpu(activate_page_pvecs, cpu)) != 0;
 534 }
 535
 536 void activate_page(struct page *page)
 537 {
 538         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 539                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(activate_page_pvecs);
 540
 541                 page_cache_get(page);
 542                 if (!pagevec_add(pvec, page))
 543                         pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page, NULL);
 544                 put_cpu_var(activate_page_pvecs);
 545         }
 546 }
 547
 548 #else
 549 static inline void activate_page_drain(int cpu)
 550 {
 551 }
 552
 553 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
 554 {
 555         return false;
 556 }
 557
 558 void activate_page(struct page *page)
 559 {
 560         struct zone *zone = page_zone(page);
 561
 562         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 563         __activate_page(page, mem_cgroup_page_lruvec(page, zone), NULL);
 564         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 565 }
 566 #endif
 567
 568 static void __lru_cache_activate_page(struct page *page)
 569 {
 570         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvec);
 571         int i;
 572
 573         /*
 574          * Search backwards on the optimistic assumption that the page being
 575          * activated has just been added to this pagevec. Note that only
 576          * the local pagevec is examined as a !PageLRU page could be in the
 577          * process of being released, reclaimed, migrated or on a remote
 578          * pagevec that is currently being drained. Furthermore, marking
 579          * a remote pagevec's page PageActive potentially hits a race where
 580          * a page is marked PageActive just after it is added to the inactive
 581          * list causing accounting errors and BUG_ON checks to trigger.
 582          */
 583         for (i = pagevec_count(pvec) - 1; i >= 0; i--) {
 584                 struct page *pagevec_page = pvec->pages[i];
 585
 586                 if (pagevec_page == page) {
 587                         SetPageActive(page);
 588                         break;
 589                 }
 590         }
 591
 592         put_cpu_var(lru_add_pvec);
 593 }
 594
 595 /*
 596  * Mark a page as having seen activity.
 597  *
 598  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
 599  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
 600  * active,unreferenced          ->      active,referenced
 601  *
 602  * When a newly allocated page is not yet visible, so safe for non-atomic ops,
 603  * __SetPageReferenced(page) may be substituted for mark_page_accessed(page).
 604  */
 605 void mark_page_accessed(struct page *page)
 606 {
 607         if (!PageActive(page) && !PageUnevictable(page) &&
 608                         PageReferenced(page)) {
 609
 610                 /*
 611                  * If the page is on the LRU, queue it for activation via
 612                  * activate_page_pvecs. Otherwise, assume the page is on a
 613                  * pagevec, mark it active and it'll be moved to the active
 614                  * LRU on the next drain.
 615                  */
 616                 if (PageLRU(page))
 617                         activate_page(page);
 618                 else
 619                         __lru_cache_activate_page(page);
 620                 ClearPageReferenced(page);
 621                 if (page_is_file_cache(page))
 622                         workingset_activation(page);
 623         } else if (!PageReferenced(page)) {
 624                 SetPageReferenced(page);
 625         }
 626         if (page_is_idle(page))
 627                 clear_page_idle(page);
 628 }
 629 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
 630
 631 static void __lru_cache_add(struct page *page)
 632 {
 633         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvec);
 634
 635         page_cache_get(page);
 636         if (!pagevec_space(pvec))
 637                 __pagevec_lru_add(pvec);
 638         pagevec_add(pvec, page);
 639         put_cpu_var(lru_add_pvec);
 640 }
 641
 642 /**
 643  * lru_cache_add: add a page to the page lists
 644  * @page: the page to add
 645  */
 646 void lru_cache_add_anon(struct page *page)
 647 {
 648         if (PageActive(page))
 649                 ClearPageActive(page);
 650         __lru_cache_add(page);
 651 }
 652
 653 void lru_cache_add_file(struct page *page)
 654 {
 655         if (PageActive(page))
 656                 ClearPageActive(page);
 657         __lru_cache_add(page);
 658 }
 659 EXPORT_SYMBOL(lru_cache_add_file);
 660
 661 /**
 662  * lru_cache_add - add a page to a page list
 663  * @page: the page to be added to the LRU.
 664  *
 665  * Queue the page for addition to the LRU via pagevec. The decision on whether
 666  * to add the page to the [in]active [file|anon] list is deferred until the
 667  * pagevec is drained. This gives a chance for the caller of lru_cache_add()
 668  * have the page added to the active list using mark_page_accessed().
 669  */
 670 void lru_cache_add(struct page *page)
 671 {
 672         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page) && PageUnevictable(page), page);
 673         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 674         __lru_cache_add(page);
 675 }
 676
 677 /**
 678  * add_page_to_unevictable_list - add a page to the unevictable list
 679  * @page:  the page to be added to the unevictable list
 680  *
 681  * Add page directly to its zone's unevictable list.  To avoid races with
 682  * tasks that might be making the page evictable, through eg. munlock,
 683  * munmap or exit, while it's not on the lru, we want to add the page
 684  * while it's locked or otherwise "invisible" to other tasks.  This is
 685  * difficult to do when using the pagevec cache, so bypass that.
 686  */
 687 void add_page_to_unevictable_list(struct page *page)
 688 {
 689         struct zone *zone = page_zone(page);
 690         struct lruvec *lruvec;
 691
 692         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 693         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
 694         ClearPageActive(page);
 695         SetPageUnevictable(page);
 696         SetPageLRU(page);
 697         add_page_to_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
 698         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 699 }
 700
 701 /**
 702  * lru_cache_add_active_or_unevictable
 703  * @page:  the page to be added to LRU
 704  * @vma:   vma in which page is mapped for determining reclaimability
 705  *
 706  * Place @page on the active or unevictable LRU list, depending on its
 707  * evictability.  Note that if the page is not evictable, it goes
 708  * directly back onto it's zone's unevictable list, it does NOT use a
 709  * per cpu pagevec.
 710  */
 711 void lru_cache_add_active_or_unevictable(struct page *page,
 712                                          struct vm_area_struct *vma)
 713 {
 714         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 715
 716         if (likely((vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) != VM_LOCKED)) {
 717                 SetPageActive(page);
 718                 lru_cache_add(page);
 719                 return;
 720         }
 721
 722         if (!TestSetPageMlocked(page)) {
 723                 /*
 724                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_stat because this
 725                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
 726                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
 727                  */
 728                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
 729                                     hpage_nr_pages(page));
 730                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
 731         }
 732         add_page_to_unevictable_list(page);
 733 }
 734
 735 /*
 736  * If the page can not be invalidated, it is moved to the
 737  * inactive list to speed up its reclaim.  It is moved to the
 738  * head of the list, rather than the tail, to give the flusher
 739  * threads some time to write it out, as this is much more
 740  * effective than the single-page writeout from reclaim.
 741  *
 742  * If the page isn't page_mapped and dirty/writeback, the page
 743  * could reclaim asap using PG_reclaim.
 744  *
 745  * 1. active, mapped page -> none
 746  * 2. active, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 747  * 3. inactive, mapped page -> none
 748  * 4. inactive, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 749  * 5. inactive, clean -> inactive, tail
 750  * 6. Others -> none
 751  *
 752  * In 4, why it moves inactive's head, the VM expects the page would
 753  * be write it out by flusher threads as this is much more effective
 754  * than the single-page writeout from reclaim.
 755  */
 756 static void lru_deactivate_file_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 757                               void *arg)
 758 {
 759         int lru, file;
 760         bool active;
 761
 762         if (!PageLRU(page))
 763                 return;
 764
 765         if (PageUnevictable(page))
 766                 return;
 767
 768         /* Some processes are using the page */
 769         if (page_mapped(page))
 770                 return;
 771
 772         active = PageActive(page);
 773         file = page_is_file_cache(page);
 774         lru = page_lru_base_type(page);
 775
 776         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru + active);
 777         ClearPageActive(page);
 778         ClearPageReferenced(page);
 779         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 780
 781         if (PageWriteback(page) || PageDirty(page)) {
 782                 /*
 783                  * PG_reclaim could be raced with end_page_writeback
 784                  * It can make readahead confusing.  But race window
 785                  * is _really_ small and  it's non-critical problem.
 786                  */
 787                 SetPageReclaim(page);
 788         } else {
 789                 /*
 790                  * The page's writeback ends up during pagevec
 791                  * We moves tha page into tail of inactive.
 792                  */
 793                 list_move_tail(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
 794                 __count_vm_event(PGROTATED);
 795         }
 796
 797         if (active)
 798                 __count_vm_event(PGDEACTIVATE);
 799         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 0);
 800 }
 801
 802 /*
 803  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
 804  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
 805  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
 806  */
 807 void lru_add_drain_cpu(int cpu)
 808 {
 809         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_add_pvec, cpu);
 810
 811         if (pagevec_count(pvec))
 812                 __pagevec_lru_add(pvec);
 813
 814         pvec = &per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu);
 815         if (pagevec_count(pvec)) {
 816                 unsigned long flags;
 817
 818                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
 819                 local_irq_save(flags);
 820                 pagevec_move_tail(pvec);
 821                 local_irq_restore(flags);
 822         }
 823
 824         pvec = &per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu);
 825         if (pagevec_count(pvec))
 826                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
 827
 828         activate_page_drain(cpu);
 829 }
 830
 831 /**
 832  * deactivate_file_page - forcefully deactivate a file page
 833  * @page: page to deactivate
 834  *
 835  * This function hints the VM that @page is a good reclaim candidate,
 836  * for example if its invalidation fails due to the page being dirty
 837  * or under writeback.
 838  */
 839 void deactivate_file_page(struct page *page)
 840 {
 841         /*
 842          * In a workload with many unevictable page such as mprotect,
 843          * unevictable page deactivation for accelerating reclaim is pointless.
 844          */
 845         if (PageUnevictable(page))
 846                 return;
 847
 848         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
 849                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_deactivate_file_pvecs);
 850
 851                 if (!pagevec_add(pvec, page))
 852                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
 853                 put_cpu_var(lru_deactivate_file_pvecs);
 854         }
 855 }
 856
 857 void lru_add_drain(void)
 858 {
 859         lru_add_drain_cpu(get_cpu());
 860         put_cpu();
 861 }
 862
 863 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
 864 {
 865         lru_add_drain();
 866 }
 867
 868 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, lru_add_drain_work);
 869
 870 void lru_add_drain_all(void)
 871 {
 872         static DEFINE_MUTEX(lock);
 873         static struct cpumask has_work;
 874         int cpu;
 875
 876         mutex_lock(&lock);
 877         get_online_cpus();
 878         cpumask_clear(&has_work);
 879
 880         for_each_online_cpu(cpu) {
 881                 struct work_struct *work = &per_cpu(lru_add_drain_work, cpu);
 882
 883                 if (pagevec_count(&per_cpu(lru_add_pvec, cpu)) ||
 884                     pagevec_count(&per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu)) ||
 885                     pagevec_count(&per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu)) ||
 886                     need_activate_page_drain(cpu)) {
 887                         INIT_WORK(work, lru_add_drain_per_cpu);
 888                         schedule_work_on(cpu, work);
 889                         cpumask_set_cpu(cpu, &has_work);
 890                 }
 891         }
 892
 893         for_each_cpu(cpu, &has_work)
 894                 flush_work(&per_cpu(lru_add_drain_work, cpu));
 895
 896         put_online_cpus();
 897         mutex_unlock(&lock);
 898 }
 899
 900 /**
 901  * release_pages - batched page_cache_release()
 902  * @pages: array of pages to release
 903  * @nr: number of pages
 904  * @cold: whether the pages are cache cold
 905  *
 906  * Decrement the reference count on all the pages in @pages.  If it
 907  * fell to zero, remove the page from the LRU and free it.
 908  */
 909 void release_pages(struct page **pages, int nr, bool cold)
 910 {
 911         int i;
 912         LIST_HEAD(pages_to_free);
 913         struct zone *zone = NULL;
 914         struct lruvec *lruvec;
 915         unsigned long uninitialized_var(flags);
 916         unsigned int uninitialized_var(lock_batch);
 917
 918         for (i = 0; i < nr; i++) {
 919                 struct page *page = pages[i];
 920
 921                 if (unlikely(PageCompound(page))) {
 922                         if (zone) {
 923                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 924                                 zone = NULL;
 925                         }
 926                         put_compound_page(page);
 927                         continue;
 928                 }
 929
 930                 /*
 931                  * Make sure the IRQ-safe lock-holding time does not get
 932                  * excessive with a continuous string of pages from the
 933                  * same zone. The lock is held only if zone != NULL.
 934                  */
 935                 if (zone && ++lock_batch == SWAP_CLUSTER_MAX) {
 936                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 937                         zone = NULL;
 938                 }
 939
 940                 if (!put_page_testzero(page))
 941                         continue;
 942
 943                 if (PageLRU(page)) {
 944                         struct zone *pagezone = page_zone(page);
 945
 946                         if (pagezone != zone) {
 947                                 if (zone)
 948                                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock,
 949                                                                         flags);
 950                                 lock_batch = 0;
 951                                 zone = pagezone;
 952                                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
 953                         }
 954
 955                         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
 956                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
 957                         __ClearPageLRU(page);
 958                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
 959                 }
 960
 961                 /* Clear Active bit in case of parallel mark_page_accessed */
 962                 __ClearPageActive(page);
 963
 964                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
 965         }
 966         if (zone)
 967                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 968
 969         mem_cgroup_uncharge_list(&pages_to_free);
 970         free_hot_cold_page_list(&pages_to_free, cold);
 971 }
 972 EXPORT_SYMBOL(release_pages);
 973
 974 /*
 975  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
 976  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
 977  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
 978  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
 979  *
 980  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
 981  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
 982  * mutual recursion.
 983  */
 984 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
 985 {
 986         lru_add_drain();
 987         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec), pvec->cold);
 988         pagevec_reinit(pvec);
 989 }
 990 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
 991
 992 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 993 /* used by __split_huge_page_refcount() */
 994 void lru_add_page_tail(struct page *page, struct page *page_tail,
 995                        struct lruvec *lruvec, struct list_head *list)
 996 {
 997         const int file = 0;
 998
 999         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
1000         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page_tail), page);
1001         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page_tail), page);
1002         VM_BUG_ON(NR_CPUS != 1 &&
1003                   !spin_is_locked(&lruvec_zone(lruvec)->lru_lock));
1004
1005         if (!list)
1006                 SetPageLRU(page_tail);
1007
1008         if (likely(PageLRU(page)))
1009                 list_add_tail(&page_tail->lru, &page->lru);
1010         else if (list) {
1011                 /* page reclaim is reclaiming a huge page */
1012                 get_page(page_tail);
1013                 list_add_tail(&page_tail->lru, list);
1014         } else {
1015                 struct list_head *list_head;
1016                 /*
1017                  * Head page has not yet been counted, as an hpage,
1018                  * so we must account for each subpage individually.
1019                  *
1020                  * Use the standard add function to put page_tail on the list,
1021                  * but then correct its position so they all end up in order.
1022                  */
1023                 add_page_to_lru_list(page_tail, lruvec, page_lru(page_tail));
1024                 list_head = page_tail->lru.prev;
1025                 list_move_tail(&page_tail->lru, list_head);
1026         }
1027
1028         if (!PageUnevictable(page))
1029                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, PageActive(page_tail));
1030 }
1031 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1032
1033 static void __pagevec_lru_add_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
1034                                  void *arg)
1035 {
1036         int file = page_is_file_cache(page);
1037         int active = PageActive(page);
1038         enum lru_list lru = page_lru(page);
1039
1040         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1041
1042         SetPageLRU(page);
1043         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1044         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, active);
1045         trace_mm_lru_insertion(page, lru);
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
1050  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
1051  */
1052 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
1053 {
1054         pagevec_lru_move_fn(pvec, __pagevec_lru_add_fn, NULL);
1055 }
1056 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_lru_add);
1057
1058 /**
1059  * pagevec_lookup_entries - gang pagecache lookup
1060  * @pvec:       Where the resulting entries are placed
1061  * @mapping:    The address_space to search
1062  * @start:      The starting entry index
1063  * @nr_entries: The maximum number of entries
1064  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @pvec
1065  *
1066  * pagevec_lookup_entries() will search for and return a group of up
1067  * to @nr_entries pages and shadow entries in the mapping.  All
1068  * entries are placed in @pvec.  pagevec_lookup_entries() takes a
1069  * reference against actual pages in @pvec.
1070  *
1071  * The search returns a group of mapping-contiguous entries with
1072  * ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1073  * not-present entries.
1074  *
1075  * pagevec_lookup_entries() returns the number of entries which were
1076  * found.
1077  */
1078 unsigned pagevec_lookup_entries(struct pagevec *pvec,
1079                                 struct address_space *mapping,
1080                                 pgoff_t start, unsigned nr_pages,
1081                                 pgoff_t *indices)
1082 {
1083         pvec->nr = find_get_entries(mapping, start, nr_pages,
1084                                     pvec->pages, indices);
1085         return pagevec_count(pvec);
1086 }
1087
1088 /**
1089  * pagevec_remove_exceptionals - pagevec exceptionals pruning
1090  * @pvec:       The pagevec to prune
1091  *
1092  * pagevec_lookup_entries() fills both pages and exceptional radix
1093  * tree entries into the pagevec.  This function prunes all
1094  * exceptionals from @pvec without leaving holes, so that it can be
1095  * passed on to page-only pagevec operations.
1096  */
1097 void pagevec_remove_exceptionals(struct pagevec *pvec)
1098 {
1099         int i, j;
1100
1101         for (i = 0, j = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1102                 struct page *page = pvec->pages[i];
1103                 if (!radix_tree_exceptional_entry(page))
1104                         pvec->pages[j++] = page;
1105         }
1106         pvec->nr = j;
1107 }
1108
1109 /**
1110  * pagevec_lookup - gang pagecache lookup
1111  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
1112  * @mapping:    The address_space to search
1113  * @start:      The starting page index
1114  * @nr_pages:   The maximum number of pages
1115  *
1116  * pagevec_lookup() will search for and return a group of up to @nr_pages pages
1117  * in the mapping.  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
1118  * reference against the pages in @pvec.
1119  *
1120  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1121  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
1122  *
1123  * pagevec_lookup() returns the number of pages which were found.
1124  */
1125 unsigned pagevec_lookup(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
1126                 pgoff_t start, unsigned nr_pages)
1127 {
1128         pvec->nr = find_get_pages(mapping, start, nr_pages, pvec->pages);
1129         return pagevec_count(pvec);
1130 }
1131 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup);
1132
1133 unsigned pagevec_lookup_tag(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
1134                 pgoff_t *index, int tag, unsigned nr_pages)
1135 {
1136         pvec->nr = find_get_pages_tag(mapping, index, tag,
1137                                         nr_pages, pvec->pages);
1138         return pagevec_count(pvec);
1139 }
1140 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_tag);
1141
1142 /*
1143  * Perform any setup for the swap system
1144  */
1145 void __init swap_setup(void)
1146 {
1147         unsigned long megs = totalram_pages >> (20 - PAGE_SHIFT);
1148 #ifdef CONFIG_SWAP
1149         int i;
1150
1151         for (i = 0; i < MAX_SWAPFILES; i++)
1152                 spin_lock_init(&swapper_spaces[i].tree_lock);
1153 #endif
1154
1155         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
1156         if (megs < 16)
1157                 page_cluster = 2;
1158         else
1159                 page_cluster = 3;
1160         /*
1161          * Right now other parts of the system means that we
1162          * _really_ don't want to cluster much more
1163          */
1164 }