Added license information
[kvmfornfv.git] / kernel / 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/locallock.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 static DEFINE_LOCAL_IRQ_LOCK(rotate_lock);
50 DEFINE_LOCAL_IRQ_LOCK(swapvec_lock);
51
52 /*
53  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
54  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
55  */
56 static void __page_cache_release(struct page *page)
57 {
58         if (PageLRU(page)) {
59                 struct zone *zone = page_zone(page);
60                 struct lruvec *lruvec;
61                 unsigned long flags;
62
63                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
64                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
65                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
66                 __ClearPageLRU(page);
67                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
68                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
69         }
70         mem_cgroup_uncharge(page);
71 }
72
73 static void __put_single_page(struct page *page)
74 {
75         __page_cache_release(page);
76         free_hot_cold_page(page, false);
77 }
78
79 static void __put_compound_page(struct page *page)
80 {
81         compound_page_dtor *dtor;
82
83         /*
84          * __page_cache_release() is supposed to be called for thp, not for
85          * hugetlb. This is because hugetlb page does never have PageLRU set
86          * (it's never listed to any LRU lists) and no memcg routines should
87          * be called for hugetlb (it has a separate hugetlb_cgroup.)
88          */
89         if (!PageHuge(page))
90                 __page_cache_release(page);
91         dtor = get_compound_page_dtor(page);
92         (*dtor)(page);
93 }
94
95 /**
96  * Two special cases here: we could avoid taking compound_lock_irqsave
97  * and could skip the tail refcounting(in _mapcount).
98  *
99  * 1. Hugetlbfs page:
100  *
101  *    PageHeadHuge will remain true until the compound page
102  *    is released and enters the buddy allocator, and it could
103  *    not be split by __split_huge_page_refcount().
104  *
105  *    So if we see PageHeadHuge set, and we have the tail page pin,
106  *    then we could safely put head page.
107  *
108  * 2. Slab THP page:
109  *
110  *    PG_slab is cleared before the slab frees the head page, and
111  *    tail pin cannot be the last reference left on the head page,
112  *    because the slab code is free to reuse the compound page
113  *    after a kfree/kmem_cache_free without having to check if
114  *    there's any tail pin left.  In turn all tail pinsmust be always
115  *    released while the head is still pinned by the slab code
116  *    and so we know PG_slab will be still set too.
117  *
118  *    So if we see PageSlab set, and we have the tail page pin,
119  *    then we could safely put head page.
120  */
121 static __always_inline
122 void put_unrefcounted_compound_page(struct page *page_head, struct page *page)
123 {
124         /*
125          * If @page is a THP tail, we must read the tail page
126          * flags after the head page flags. The
127          * __split_huge_page_refcount side enforces write memory barriers
128          * between clearing PageTail and before the head page
129          * can be freed and reallocated.
130          */
131         smp_rmb();
132         if (likely(PageTail(page))) {
133                 /*
134                  * __split_huge_page_refcount cannot race
135                  * here, see the comment above this function.
136                  */
137                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page_head), page_head);
138                 VM_BUG_ON_PAGE(page_mapcount(page) != 0, page);
139                 if (put_page_testzero(page_head)) {
140                         /*
141                          * If this is the tail of a slab THP page,
142                          * the tail pin must not be the last reference
143                          * held on the page, because the PG_slab cannot
144                          * be cleared before all tail pins (which skips
145                          * the _mapcount tail refcounting) have been
146                          * released.
147                          *
148                          * If this is the tail of a hugetlbfs page,
149                          * the tail pin may be the last reference on
150                          * the page instead, because PageHeadHuge will
151                          * not go away until the compound page enters
152                          * the buddy allocator.
153                          */
154                         VM_BUG_ON_PAGE(PageSlab(page_head), page_head);
155                         __put_compound_page(page_head);
156                 }
157         } else
158                 /*
159                  * __split_huge_page_refcount run before us,
160                  * @page was a THP tail. The split @page_head
161                  * has been freed and reallocated as slab or
162                  * hugetlbfs page of smaller order (only
163                  * possible if reallocated as slab on x86).
164                  */
165                 if (put_page_testzero(page))
166                         __put_single_page(page);
167 }
168
169 static __always_inline
170 void put_refcounted_compound_page(struct page *page_head, struct page *page)
171 {
172         if (likely(page != page_head && get_page_unless_zero(page_head))) {
173                 unsigned long flags;
174
175                 /*
176                  * @page_head wasn't a dangling pointer but it may not
177                  * be a head page anymore by the time we obtain the
178                  * lock. That is ok as long as it can't be freed from
179                  * under us.
180                  */
181                 flags = compound_lock_irqsave(page_head);
182                 if (unlikely(!PageTail(page))) {
183                         /* __split_huge_page_refcount run before us */
184                         compound_unlock_irqrestore(page_head, flags);
185                         if (put_page_testzero(page_head)) {
186                                 /*
187                                  * The @page_head may have been freed
188                                  * and reallocated as a compound page
189                                  * of smaller order and then freed
190                                  * again.  All we know is that it
191                                  * cannot have become: a THP page, a
192                                  * compound page of higher order, a
193                                  * tail page.  That is because we
194                                  * still hold the refcount of the
195                                  * split THP tail and page_head was
196                                  * the THP head before the split.
197                                  */
198                                 if (PageHead(page_head))
199                                         __put_compound_page(page_head);
200                                 else
201                                         __put_single_page(page_head);
202                         }
203 out_put_single:
204                         if (put_page_testzero(page))
205                                 __put_single_page(page);
206                         return;
207                 }
208                 VM_BUG_ON_PAGE(page_head != page->first_page, page);
209                 /*
210                  * We can release the refcount taken by
211                  * get_page_unless_zero() now that
212                  * __split_huge_page_refcount() is blocked on the
213                  * compound_lock.
214                  */
215                 if (put_page_testzero(page_head))
216                         VM_BUG_ON_PAGE(1, page_head);
217                 /* __split_huge_page_refcount will wait now */
218                 VM_BUG_ON_PAGE(page_mapcount(page) <= 0, page);
219                 atomic_dec(&page->_mapcount);
220                 VM_BUG_ON_PAGE(atomic_read(&page_head->_count) <= 0, page_head);
221                 VM_BUG_ON_PAGE(atomic_read(&page->_count) != 0, page);
222                 compound_unlock_irqrestore(page_head, flags);
223
224                 if (put_page_testzero(page_head)) {
225                         if (PageHead(page_head))
226                                 __put_compound_page(page_head);
227                         else
228                                 __put_single_page(page_head);
229                 }
230         } else {
231                 /* @page_head is a dangling pointer */
232                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
233                 goto out_put_single;
234         }
235 }
236
237 static void put_compound_page(struct page *page)
238 {
239         struct page *page_head;
240
241         /*
242          * We see the PageCompound set and PageTail not set, so @page maybe:
243          *  1. hugetlbfs head page, or
244          *  2. THP head page.
245          */
246         if (likely(!PageTail(page))) {
247                 if (put_page_testzero(page)) {
248                         /*
249                          * By the time all refcounts have been released
250                          * split_huge_page cannot run anymore from under us.
251                          */
252                         if (PageHead(page))
253                                 __put_compound_page(page);
254                         else
255                                 __put_single_page(page);
256                 }
257                 return;
258         }
259
260         /*
261          * We see the PageCompound set and PageTail set, so @page maybe:
262          *  1. a tail hugetlbfs page, or
263          *  2. a tail THP page, or
264          *  3. a split THP page.
265          *
266          *  Case 3 is possible, as we may race with
267          *  __split_huge_page_refcount tearing down a THP page.
268          */
269         page_head = compound_head_by_tail(page);
270         if (!__compound_tail_refcounted(page_head))
271                 put_unrefcounted_compound_page(page_head, page);
272         else
273                 put_refcounted_compound_page(page_head, page);
274 }
275
276 void put_page(struct page *page)
277 {
278         if (unlikely(PageCompound(page)))
279                 put_compound_page(page);
280         else if (put_page_testzero(page))
281                 __put_single_page(page);
282 }
283 EXPORT_SYMBOL(put_page);
284
285 /*
286  * This function is exported but must not be called by anything other
287  * than get_page(). It implements the slow path of get_page().
288  */
289 bool __get_page_tail(struct page *page)
290 {
291         /*
292          * This takes care of get_page() if run on a tail page
293          * returned by one of the get_user_pages/follow_page variants.
294          * get_user_pages/follow_page itself doesn't need the compound
295          * lock because it runs __get_page_tail_foll() under the
296          * proper PT lock that already serializes against
297          * split_huge_page().
298          */
299         unsigned long flags;
300         bool got;
301         struct page *page_head = compound_head(page);
302
303         /* Ref to put_compound_page() comment. */
304         if (!__compound_tail_refcounted(page_head)) {
305                 smp_rmb();
306                 if (likely(PageTail(page))) {
307                         /*
308                          * This is a hugetlbfs page or a slab
309                          * page. __split_huge_page_refcount
310                          * cannot race here.
311                          */
312                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page_head), page_head);
313                         __get_page_tail_foll(page, true);
314                         return true;
315                 } else {
316                         /*
317                          * __split_huge_page_refcount run
318                          * before us, "page" was a THP
319                          * tail. The split page_head has been
320                          * freed and reallocated as slab or
321                          * hugetlbfs page of smaller order
322                          * (only possible if reallocated as
323                          * slab on x86).
324                          */
325                         return false;
326                 }
327         }
328
329         got = false;
330         if (likely(page != page_head && get_page_unless_zero(page_head))) {
331                 /*
332                  * page_head wasn't a dangling pointer but it
333                  * may not be a head page anymore by the time
334                  * we obtain the lock. That is ok as long as it
335                  * can't be freed from under us.
336                  */
337                 flags = compound_lock_irqsave(page_head);
338                 /* here __split_huge_page_refcount won't run anymore */
339                 if (likely(PageTail(page))) {
340                         __get_page_tail_foll(page, false);
341                         got = true;
342                 }
343                 compound_unlock_irqrestore(page_head, flags);
344                 if (unlikely(!got))
345                         put_page(page_head);
346         }
347         return got;
348 }
349 EXPORT_SYMBOL(__get_page_tail);
350
351 /**
352  * put_pages_list() - release a list of pages
353  * @pages: list of pages threaded on page->lru
354  *
355  * Release a list of pages which are strung together on page.lru.  Currently
356  * used by read_cache_pages() and related error recovery code.
357  */
358 void put_pages_list(struct list_head *pages)
359 {
360         while (!list_empty(pages)) {
361                 struct page *victim;
362
363                 victim = list_entry(pages->prev, struct page, lru);
364                 list_del(&victim->lru);
365                 page_cache_release(victim);
366         }
367 }
368 EXPORT_SYMBOL(put_pages_list);
369
370 /*
371  * get_kernel_pages() - pin kernel pages in memory
372  * @kiov:       An array of struct kvec structures
373  * @nr_segs:    number of segments to pin
374  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
375  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
376  *              Should be at least nr_segs long.
377  *
378  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
379  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
380  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
381  * with a put_page() call when it is finished with.
382  */
383 int get_kernel_pages(const struct kvec *kiov, int nr_segs, int write,
384                 struct page **pages)
385 {
386         int seg;
387
388         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
389                 if (WARN_ON(kiov[seg].iov_len != PAGE_SIZE))
390                         return seg;
391
392                 pages[seg] = kmap_to_page(kiov[seg].iov_base);
393                 page_cache_get(pages[seg]);
394         }
395
396         return seg;
397 }
398 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_pages);
399
400 /*
401  * get_kernel_page() - pin a kernel page in memory
402  * @start:      starting kernel address
403  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
404  * @pages:      array that receives pointer to the page pinned.
405  *              Must be at least nr_segs long.
406  *
407  * Returns 1 if page is pinned. If the page was not pinned, returns
408  * -errno. The page returned must be released with a put_page() call
409  * when it is finished with.
410  */
411 int get_kernel_page(unsigned long start, int write, struct page **pages)
412 {
413         const struct kvec kiov = {
414                 .iov_base = (void *)start,
415                 .iov_len = PAGE_SIZE
416         };
417
418         return get_kernel_pages(&kiov, 1, write, pages);
419 }
420 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_page);
421
422 static void pagevec_lru_move_fn(struct pagevec *pvec,
423         void (*move_fn)(struct page *page, struct lruvec *lruvec, void *arg),
424         void *arg)
425 {
426         int i;
427         struct zone *zone = NULL;
428         struct lruvec *lruvec;
429         unsigned long flags = 0;
430
431         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
432                 struct page *page = pvec->pages[i];
433                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
434
435                 if (pagezone != zone) {
436                         if (zone)
437                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
438                         zone = pagezone;
439                         spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
440                 }
441
442                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
443                 (*move_fn)(page, lruvec, arg);
444         }
445         if (zone)
446                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
447         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
448         pagevec_reinit(pvec);
449 }
450
451 static void pagevec_move_tail_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
452                                  void *arg)
453 {
454         int *pgmoved = arg;
455
456         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
457                 enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
458                 list_move_tail(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
459                 (*pgmoved)++;
460         }
461 }
462
463 /*
464  * pagevec_move_tail() must be called with IRQ disabled.
465  * Otherwise this may cause nasty races.
466  */
467 static void pagevec_move_tail(struct pagevec *pvec)
468 {
469         int pgmoved = 0;
470
471         pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn, &pgmoved);
472         __count_vm_events(PGROTATED, pgmoved);
473 }
474
475 /*
476  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
477  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
478  * inactive list.
479  */
480 void rotate_reclaimable_page(struct page *page)
481 {
482         if (!PageLocked(page) && !PageDirty(page) && !PageActive(page) &&
483             !PageUnevictable(page) && PageLRU(page)) {
484                 struct pagevec *pvec;
485                 unsigned long flags;
486
487                 page_cache_get(page);
488                 local_lock_irqsave(rotate_lock, flags);
489                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_rotate_pvecs);
490                 if (!pagevec_add(pvec, page))
491                         pagevec_move_tail(pvec);
492                 local_unlock_irqrestore(rotate_lock, flags);
493         }
494 }
495
496 static void update_page_reclaim_stat(struct lruvec *lruvec,
497                                      int file, int rotated)
498 {
499         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
500
501         reclaim_stat->recent_scanned[file]++;
502         if (rotated)
503                 reclaim_stat->recent_rotated[file]++;
504 }
505
506 static void __activate_page(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
507                             void *arg)
508 {
509         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
510                 int file = page_is_file_cache(page);
511                 int lru = page_lru_base_type(page);
512
513                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
514                 SetPageActive(page);
515                 lru += LRU_ACTIVE;
516                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
517                 trace_mm_lru_activate(page);
518
519                 __count_vm_event(PGACTIVATE);
520                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 1);
521         }
522 }
523
524 #ifdef CONFIG_SMP
525 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, activate_page_pvecs);
526
527 static void activate_page_drain(int cpu)
528 {
529         struct pagevec *pvec = &per_cpu(activate_page_pvecs, cpu);
530
531         if (pagevec_count(pvec))
532                 pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page, NULL);
533 }
534
535 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
536 {
537         return pagevec_count(&per_cpu(activate_page_pvecs, cpu)) != 0;
538 }
539
540 void activate_page(struct page *page)
541 {
542         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
543                 struct pagevec *pvec = &get_locked_var(swapvec_lock,
544                                                        activate_page_pvecs);
545
546                 page_cache_get(page);
547                 if (!pagevec_add(pvec, page))
548                         pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page, NULL);
549                 put_locked_var(swapvec_lock, activate_page_pvecs);
550         }
551 }
552
553 #else
554 static inline void activate_page_drain(int cpu)
555 {
556 }
557
558 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
559 {
560         return false;
561 }
562
563 void activate_page(struct page *page)
564 {
565         struct zone *zone = page_zone(page);
566
567         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
568         __activate_page(page, mem_cgroup_page_lruvec(page, zone), NULL);
569         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
570 }
571 #endif
572
573 static void __lru_cache_activate_page(struct page *page)
574 {
575         struct pagevec *pvec = &get_locked_var(swapvec_lock, lru_add_pvec);
576         int i;
577
578         /*
579          * Search backwards on the optimistic assumption that the page being
580          * activated has just been added to this pagevec. Note that only
581          * the local pagevec is examined as a !PageLRU page could be in the
582          * process of being released, reclaimed, migrated or on a remote
583          * pagevec that is currently being drained. Furthermore, marking
584          * a remote pagevec's page PageActive potentially hits a race where
585          * a page is marked PageActive just after it is added to the inactive
586          * list causing accounting errors and BUG_ON checks to trigger.
587          */
588         for (i = pagevec_count(pvec) - 1; i >= 0; i--) {
589                 struct page *pagevec_page = pvec->pages[i];
590
591                 if (pagevec_page == page) {
592                         SetPageActive(page);
593                         break;
594                 }
595         }
596
597         put_locked_var(swapvec_lock, lru_add_pvec);
598 }
599
600 /*
601  * Mark a page as having seen activity.
602  *
603  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
604  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
605  * active,unreferenced          ->      active,referenced
606  *
607  * When a newly allocated page is not yet visible, so safe for non-atomic ops,
608  * __SetPageReferenced(page) may be substituted for mark_page_accessed(page).
609  */
610 void mark_page_accessed(struct page *page)
611 {
612         if (!PageActive(page) && !PageUnevictable(page) &&
613                         PageReferenced(page)) {
614
615                 /*
616                  * If the page is on the LRU, queue it for activation via
617                  * activate_page_pvecs. Otherwise, assume the page is on a
618                  * pagevec, mark it active and it'll be moved to the active
619                  * LRU on the next drain.
620                  */
621                 if (PageLRU(page))
622                         activate_page(page);
623                 else
624                         __lru_cache_activate_page(page);
625                 ClearPageReferenced(page);
626                 if (page_is_file_cache(page))
627                         workingset_activation(page);
628         } else if (!PageReferenced(page)) {
629                 SetPageReferenced(page);
630         }
631 }
632 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
633
634 static void __lru_cache_add(struct page *page)
635 {
636         struct pagevec *pvec = &get_locked_var(swapvec_lock, lru_add_pvec);
637
638         page_cache_get(page);
639         if (!pagevec_space(pvec))
640                 __pagevec_lru_add(pvec);
641         pagevec_add(pvec, page);
642         put_locked_var(swapvec_lock, lru_add_pvec);
643 }
644
645 /**
646  * lru_cache_add: add a page to the page lists
647  * @page: the page to add
648  */
649 void lru_cache_add_anon(struct page *page)
650 {
651         if (PageActive(page))
652                 ClearPageActive(page);
653         __lru_cache_add(page);
654 }
655
656 void lru_cache_add_file(struct page *page)
657 {
658         if (PageActive(page))
659                 ClearPageActive(page);
660         __lru_cache_add(page);
661 }
662 EXPORT_SYMBOL(lru_cache_add_file);
663
664 /**
665  * lru_cache_add - add a page to a page list
666  * @page: the page to be added to the LRU.
667  *
668  * Queue the page for addition to the LRU via pagevec. The decision on whether
669  * to add the page to the [in]active [file|anon] list is deferred until the
670  * pagevec is drained. This gives a chance for the caller of lru_cache_add()
671  * have the page added to the active list using mark_page_accessed().
672  */
673 void lru_cache_add(struct page *page)
674 {
675         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page) && PageUnevictable(page), page);
676         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
677         __lru_cache_add(page);
678 }
679
680 /**
681  * add_page_to_unevictable_list - add a page to the unevictable list
682  * @page:  the page to be added to the unevictable list
683  *
684  * Add page directly to its zone's unevictable list.  To avoid races with
685  * tasks that might be making the page evictable, through eg. munlock,
686  * munmap or exit, while it's not on the lru, we want to add the page
687  * while it's locked or otherwise "invisible" to other tasks.  This is
688  * difficult to do when using the pagevec cache, so bypass that.
689  */
690 void add_page_to_unevictable_list(struct page *page)
691 {
692         struct zone *zone = page_zone(page);
693         struct lruvec *lruvec;
694
695         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
696         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
697         ClearPageActive(page);
698         SetPageUnevictable(page);
699         SetPageLRU(page);
700         add_page_to_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
701         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
702 }
703
704 /**
705  * lru_cache_add_active_or_unevictable
706  * @page:  the page to be added to LRU
707  * @vma:   vma in which page is mapped for determining reclaimability
708  *
709  * Place @page on the active or unevictable LRU list, depending on its
710  * evictability.  Note that if the page is not evictable, it goes
711  * directly back onto it's zone's unevictable list, it does NOT use a
712  * per cpu pagevec.
713  */
714 void lru_cache_add_active_or_unevictable(struct page *page,
715                                          struct vm_area_struct *vma)
716 {
717         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
718
719         if (likely((vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) != VM_LOCKED)) {
720                 SetPageActive(page);
721                 lru_cache_add(page);
722                 return;
723         }
724
725         if (!TestSetPageMlocked(page)) {
726                 /*
727                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_stat because this
728                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
729                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
730                  */
731                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
732                                     hpage_nr_pages(page));
733                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
734         }
735         add_page_to_unevictable_list(page);
736 }
737
738 /*
739  * If the page can not be invalidated, it is moved to the
740  * inactive list to speed up its reclaim.  It is moved to the
741  * head of the list, rather than the tail, to give the flusher
742  * threads some time to write it out, as this is much more
743  * effective than the single-page writeout from reclaim.
744  *
745  * If the page isn't page_mapped and dirty/writeback, the page
746  * could reclaim asap using PG_reclaim.
747  *
748  * 1. active, mapped page -> none
749  * 2. active, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
750  * 3. inactive, mapped page -> none
751  * 4. inactive, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
752  * 5. inactive, clean -> inactive, tail
753  * 6. Others -> none
754  *
755  * In 4, why it moves inactive's head, the VM expects the page would
756  * be write it out by flusher threads as this is much more effective
757  * than the single-page writeout from reclaim.
758  */
759 static void lru_deactivate_file_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
760                               void *arg)
761 {
762         int lru, file;
763         bool active;
764
765         if (!PageLRU(page))
766                 return;
767
768         if (PageUnevictable(page))
769                 return;
770
771         /* Some processes are using the page */
772         if (page_mapped(page))
773                 return;
774
775         active = PageActive(page);
776         file = page_is_file_cache(page);
777         lru = page_lru_base_type(page);
778
779         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru + active);
780         ClearPageActive(page);
781         ClearPageReferenced(page);
782         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
783
784         if (PageWriteback(page) || PageDirty(page)) {
785                 /*
786                  * PG_reclaim could be raced with end_page_writeback
787                  * It can make readahead confusing.  But race window
788                  * is _really_ small and  it's non-critical problem.
789                  */
790                 SetPageReclaim(page);
791         } else {
792                 /*
793                  * The page's writeback ends up during pagevec
794                  * We moves tha page into tail of inactive.
795                  */
796                 list_move_tail(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
797                 __count_vm_event(PGROTATED);
798         }
799
800         if (active)
801                 __count_vm_event(PGDEACTIVATE);
802         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 0);
803 }
804
805 /*
806  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
807  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
808  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
809  */
810 void lru_add_drain_cpu(int cpu)
811 {
812         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_add_pvec, cpu);
813
814         if (pagevec_count(pvec))
815                 __pagevec_lru_add(pvec);
816
817         pvec = &per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu);
818         if (pagevec_count(pvec)) {
819                 unsigned long flags;
820
821                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
822                 local_lock_irqsave(rotate_lock, flags);
823                 pagevec_move_tail(pvec);
824                 local_unlock_irqrestore(rotate_lock, flags);
825         }
826
827         pvec = &per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu);
828         if (pagevec_count(pvec))
829                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
830
831         activate_page_drain(cpu);
832 }
833
834 /**
835  * deactivate_file_page - forcefully deactivate a file page
836  * @page: page to deactivate
837  *
838  * This function hints the VM that @page is a good reclaim candidate,
839  * for example if its invalidation fails due to the page being dirty
840  * or under writeback.
841  */
842 void deactivate_file_page(struct page *page)
843 {
844         /*
845          * In a workload with many unevictable page such as mprotect,
846          * unevictable page deactivation for accelerating reclaim is pointless.
847          */
848         if (PageUnevictable(page))
849                 return;
850
851         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
852                 struct pagevec *pvec = &get_locked_var(swapvec_lock,
853                                                        lru_deactivate_file_pvecs);
854
855                 if (!pagevec_add(pvec, page))
856                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
857                 put_locked_var(swapvec_lock, lru_deactivate_file_pvecs);
858         }
859 }
860
861 void lru_add_drain(void)
862 {
863         lru_add_drain_cpu(local_lock_cpu(swapvec_lock));
864         local_unlock_cpu(swapvec_lock);
865 }
866
867 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
868 {
869         lru_add_drain();
870 }
871
872 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, lru_add_drain_work);
873
874 void lru_add_drain_all(void)
875 {
876         static DEFINE_MUTEX(lock);
877         static struct cpumask has_work;
878         int cpu;
879
880         mutex_lock(&lock);
881         get_online_cpus();
882         cpumask_clear(&has_work);
883
884         for_each_online_cpu(cpu) {
885                 struct work_struct *work = &per_cpu(lru_add_drain_work, cpu);
886
887                 if (pagevec_count(&per_cpu(lru_add_pvec, cpu)) ||
888                     pagevec_count(&per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu)) ||
889                     pagevec_count(&per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu)) ||
890                     need_activate_page_drain(cpu)) {
891                         INIT_WORK(work, lru_add_drain_per_cpu);
892                         schedule_work_on(cpu, work);
893                         cpumask_set_cpu(cpu, &has_work);
894                 }
895         }
896
897         for_each_cpu(cpu, &has_work)
898                 flush_work(&per_cpu(lru_add_drain_work, cpu));
899
900         put_online_cpus();
901         mutex_unlock(&lock);
902 }
903
904 /**
905  * release_pages - batched page_cache_release()
906  * @pages: array of pages to release
907  * @nr: number of pages
908  * @cold: whether the pages are cache cold
909  *
910  * Decrement the reference count on all the pages in @pages.  If it
911  * fell to zero, remove the page from the LRU and free it.
912  */
913 void release_pages(struct page **pages, int nr, bool cold)
914 {
915         int i;
916         LIST_HEAD(pages_to_free);
917         struct zone *zone = NULL;
918         struct lruvec *lruvec;
919         unsigned long uninitialized_var(flags);
920         unsigned int uninitialized_var(lock_batch);
921
922         for (i = 0; i < nr; i++) {
923                 struct page *page = pages[i];
924
925                 if (unlikely(PageCompound(page))) {
926                         if (zone) {
927                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
928                                 zone = NULL;
929                         }
930                         put_compound_page(page);
931                         continue;
932                 }
933
934                 /*
935                  * Make sure the IRQ-safe lock-holding time does not get
936                  * excessive with a continuous string of pages from the
937                  * same zone. The lock is held only if zone != NULL.
938                  */
939                 if (zone && ++lock_batch == SWAP_CLUSTER_MAX) {
940                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
941                         zone = NULL;
942                 }
943
944                 if (!put_page_testzero(page))
945                         continue;
946
947                 if (PageLRU(page)) {
948                         struct zone *pagezone = page_zone(page);
949
950                         if (pagezone != zone) {
951                                 if (zone)
952                                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock,
953                                                                         flags);
954                                 lock_batch = 0;
955                                 zone = pagezone;
956                                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
957                         }
958
959                         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
960                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
961                         __ClearPageLRU(page);
962                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
963                 }
964
965                 /* Clear Active bit in case of parallel mark_page_accessed */
966                 __ClearPageActive(page);
967
968                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
969         }
970         if (zone)
971                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
972
973         mem_cgroup_uncharge_list(&pages_to_free);
974         free_hot_cold_page_list(&pages_to_free, cold);
975 }
976 EXPORT_SYMBOL(release_pages);
977
978 /*
979  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
980  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
981  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
982  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
983  *
984  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
985  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
986  * mutual recursion.
987  */
988 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
989 {
990         lru_add_drain();
991         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec), pvec->cold);
992         pagevec_reinit(pvec);
993 }
994 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
995
996 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
997 /* used by __split_huge_page_refcount() */
998 void lru_add_page_tail(struct page *page, struct page *page_tail,
999                        struct lruvec *lruvec, struct list_head *list)
1000 {
1001         const int file = 0;
1002
1003         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
1004         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page_tail), page);
1005         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page_tail), page);
1006         VM_BUG_ON(NR_CPUS != 1 &&
1007                   !spin_is_locked(&lruvec_zone(lruvec)->lru_lock));
1008
1009         if (!list)
1010                 SetPageLRU(page_tail);
1011
1012         if (likely(PageLRU(page)))
1013                 list_add_tail(&page_tail->lru, &page->lru);
1014         else if (list) {
1015                 /* page reclaim is reclaiming a huge page */
1016                 get_page(page_tail);
1017                 list_add_tail(&page_tail->lru, list);
1018         } else {
1019                 struct list_head *list_head;
1020                 /*
1021                  * Head page has not yet been counted, as an hpage,
1022                  * so we must account for each subpage individually.
1023                  *
1024                  * Use the standard add function to put page_tail on the list,
1025                  * but then correct its position so they all end up in order.
1026                  */
1027                 add_page_to_lru_list(page_tail, lruvec, page_lru(page_tail));
1028                 list_head = page_tail->lru.prev;
1029                 list_move_tail(&page_tail->lru, list_head);
1030         }
1031
1032         if (!PageUnevictable(page))
1033                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, PageActive(page_tail));
1034 }
1035 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1036
1037 static void __pagevec_lru_add_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
1038                                  void *arg)
1039 {
1040         int file = page_is_file_cache(page);
1041         int active = PageActive(page);
1042         enum lru_list lru = page_lru(page);
1043
1044         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1045
1046         SetPageLRU(page);
1047         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1048         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, active);
1049         trace_mm_lru_insertion(page, lru);
1050 }
1051
1052 /*
1053  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
1054  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
1055  */
1056 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
1057 {
1058         pagevec_lru_move_fn(pvec, __pagevec_lru_add_fn, NULL);
1059 }
1060 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_lru_add);
1061
1062 /**
1063  * pagevec_lookup_entries - gang pagecache lookup
1064  * @pvec:       Where the resulting entries are placed
1065  * @mapping:    The address_space to search
1066  * @start:      The starting entry index
1067  * @nr_entries: The maximum number of entries
1068  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @pvec
1069  *
1070  * pagevec_lookup_entries() will search for and return a group of up
1071  * to @nr_entries pages and shadow entries in the mapping.  All
1072  * entries are placed in @pvec.  pagevec_lookup_entries() takes a
1073  * reference against actual pages in @pvec.
1074  *
1075  * The search returns a group of mapping-contiguous entries with
1076  * ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1077  * not-present entries.
1078  *
1079  * pagevec_lookup_entries() returns the number of entries which were
1080  * found.
1081  */
1082 unsigned pagevec_lookup_entries(struct pagevec *pvec,
1083                                 struct address_space *mapping,
1084                                 pgoff_t start, unsigned nr_pages,
1085                                 pgoff_t *indices)
1086 {
1087         pvec->nr = find_get_entries(mapping, start, nr_pages,
1088                                     pvec->pages, indices);
1089         return pagevec_count(pvec);
1090 }
1091
1092 /**
1093  * pagevec_remove_exceptionals - pagevec exceptionals pruning
1094  * @pvec:       The pagevec to prune
1095  *
1096  * pagevec_lookup_entries() fills both pages and exceptional radix
1097  * tree entries into the pagevec.  This function prunes all
1098  * exceptionals from @pvec without leaving holes, so that it can be
1099  * passed on to page-only pagevec operations.
1100  */
1101 void pagevec_remove_exceptionals(struct pagevec *pvec)
1102 {
1103         int i, j;
1104
1105         for (i = 0, j = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1106                 struct page *page = pvec->pages[i];
1107                 if (!radix_tree_exceptional_entry(page))
1108                         pvec->pages[j++] = page;
1109         }
1110         pvec->nr = j;
1111 }
1112
1113 /**
1114  * pagevec_lookup - gang pagecache lookup
1115  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
1116  * @mapping:    The address_space to search
1117  * @start:      The starting page index
1118  * @nr_pages:   The maximum number of pages
1119  *
1120  * pagevec_lookup() will search for and return a group of up to @nr_pages pages
1121  * in the mapping.  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
1122  * reference against the pages in @pvec.
1123  *
1124  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1125  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
1126  *
1127  * pagevec_lookup() returns the number of pages which were found.
1128  */
1129 unsigned pagevec_lookup(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
1130                 pgoff_t start, unsigned nr_pages)
1131 {
1132         pvec->nr = find_get_pages(mapping, start, nr_pages, pvec->pages);
1133         return pagevec_count(pvec);
1134 }
1135 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup);
1136
1137 unsigned pagevec_lookup_tag(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
1138                 pgoff_t *index, int tag, unsigned nr_pages)
1139 {
1140         pvec->nr = find_get_pages_tag(mapping, index, tag,
1141                                         nr_pages, pvec->pages);
1142         return pagevec_count(pvec);
1143 }
1144 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_tag);
1145
1146 /*
1147  * Perform any setup for the swap system
1148  */
1149 void __init swap_setup(void)
1150 {
1151         unsigned long megs = totalram_pages >> (20 - PAGE_SHIFT);
1152 #ifdef CONFIG_SWAP
1153         int i;
1154
1155         for (i = 0; i < MAX_SWAPFILES; i++)
1156                 spin_lock_init(&swapper_spaces[i].tree_lock);
1157 #endif
1158
1159         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
1160         if (megs < 16)
1161                 page_cluster = 2;
1162         else
1163                 page_cluster = 3;
1164         /*
1165          * Right now other parts of the system means that we
1166          * _really_ don't want to cluster much more
1167          */
1168 }