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