Execution of Livemigration through Yardstick
[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/locallock.h>
35 #include <linux/hugetlb.h>
36 #include <linux/page_idle.h>
37
38 #include "internal.h"
39
40 #define CREATE_TRACE_POINTS
41 #include <trace/events/pagemap.h>
42
43 /* How many pages do we try to swap or page in/out together? */
44 int page_cluster;
45
46 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_add_pvec);
47 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_rotate_pvecs);
48 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_deactivate_file_pvecs);
49
50 static DEFINE_LOCAL_IRQ_LOCK(rotate_lock);
51 DEFINE_LOCAL_IRQ_LOCK(swapvec_lock);
52
53 /*
54  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
55  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
56  */
57 static void __page_cache_release(struct page *page)
58 {
59         if (PageLRU(page)) {
60                 struct zone *zone = page_zone(page);
61                 struct lruvec *lruvec;
62                 unsigned long flags;
63
64                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
65                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
66                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
67                 __ClearPageLRU(page);
68                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
69                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
70         }
71         mem_cgroup_uncharge(page);
72 }
73
74 static void __put_single_page(struct page *page)
75 {
76         __page_cache_release(page);
77         free_hot_cold_page(page, false);
78 }
79
80 static void __put_compound_page(struct page *page)
81 {
82         compound_page_dtor *dtor;
83
84         /*
85          * __page_cache_release() is supposed to be called for thp, not for
86          * hugetlb. This is because hugetlb page does never have PageLRU set
87          * (it's never listed to any LRU lists) and no memcg routines should
88          * be called for hugetlb (it has a separate hugetlb_cgroup.)
89          */
90         if (!PageHuge(page))
91                 __page_cache_release(page);
92         dtor = get_compound_page_dtor(page);
93         (*dtor)(page);
94 }
95
96 /**
97  * Two special cases here: we could avoid taking compound_lock_irqsave
98  * and could skip the tail refcounting(in _mapcount).
99  *
100  * 1. Hugetlbfs page:
101  *
102  *    PageHeadHuge will remain true until the compound page
103  *    is released and enters the buddy allocator, and it could
104  *    not be split by __split_huge_page_refcount().
105  *
106  *    So if we see PageHeadHuge set, and we have the tail page pin,
107  *    then we could safely put head page.
108  *
109  * 2. Slab THP page:
110  *
111  *    PG_slab is cleared before the slab frees the head page, and
112  *    tail pin cannot be the last reference left on the head page,
113  *    because the slab code is free to reuse the compound page
114  *    after a kfree/kmem_cache_free without having to check if
115  *    there's any tail pin left.  In turn all tail pinsmust be always
116  *    released while the head is still pinned by the slab code
117  *    and so we know PG_slab will be still set too.
118  *
119  *    So if we see PageSlab set, and we have the tail page pin,
120  *    then we could safely put head page.
121  */
122 static __always_inline
123 void put_unrefcounted_compound_page(struct page *page_head, struct page *page)
124 {
125         /*
126          * If @page is a THP tail, we must read the tail page
127          * flags after the head page flags. The
128          * __split_huge_page_refcount side enforces write memory barriers
129          * between clearing PageTail and before the head page
130          * can be freed and reallocated.
131          */
132         smp_rmb();
133         if (likely(PageTail(page))) {
134                 /*
135                  * __split_huge_page_refcount cannot race
136                  * here, see the comment above this function.
137                  */
138                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page_head), page_head);
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 != compound_head(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(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         if (page_is_idle(page))
632                 clear_page_idle(page);
633 }
634 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
635
636 static void __lru_cache_add(struct page *page)
637 {
638         struct pagevec *pvec = &get_locked_var(swapvec_lock, lru_add_pvec);
639
640         page_cache_get(page);
641         if (!pagevec_space(pvec))
642                 __pagevec_lru_add(pvec);
643         pagevec_add(pvec, page);
644         put_locked_var(swapvec_lock, lru_add_pvec);
645 }
646
647 /**
648  * lru_cache_add: add a page to the page lists
649  * @page: the page to add
650  */
651 void lru_cache_add_anon(struct page *page)
652 {
653         if (PageActive(page))
654                 ClearPageActive(page);
655         __lru_cache_add(page);
656 }
657
658 void lru_cache_add_file(struct page *page)
659 {
660         if (PageActive(page))
661                 ClearPageActive(page);
662         __lru_cache_add(page);
663 }
664 EXPORT_SYMBOL(lru_cache_add_file);
665
666 /**
667  * lru_cache_add - add a page to a page list
668  * @page: the page to be added to the LRU.
669  *
670  * Queue the page for addition to the LRU via pagevec. The decision on whether
671  * to add the page to the [in]active [file|anon] list is deferred until the
672  * pagevec is drained. This gives a chance for the caller of lru_cache_add()
673  * have the page added to the active list using mark_page_accessed().
674  */
675 void lru_cache_add(struct page *page)
676 {
677         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page) && PageUnevictable(page), page);
678         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
679         __lru_cache_add(page);
680 }
681
682 /**
683  * add_page_to_unevictable_list - add a page to the unevictable list
684  * @page:  the page to be added to the unevictable list
685  *
686  * Add page directly to its zone's unevictable list.  To avoid races with
687  * tasks that might be making the page evictable, through eg. munlock,
688  * munmap or exit, while it's not on the lru, we want to add the page
689  * while it's locked or otherwise "invisible" to other tasks.  This is
690  * difficult to do when using the pagevec cache, so bypass that.
691  */
692 void add_page_to_unevictable_list(struct page *page)
693 {
694         struct zone *zone = page_zone(page);
695         struct lruvec *lruvec;
696
697         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
698         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
699         ClearPageActive(page);
700         SetPageUnevictable(page);
701         SetPageLRU(page);
702         add_page_to_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
703         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
704 }
705
706 /**
707  * lru_cache_add_active_or_unevictable
708  * @page:  the page to be added to LRU
709  * @vma:   vma in which page is mapped for determining reclaimability
710  *
711  * Place @page on the active or unevictable LRU list, depending on its
712  * evictability.  Note that if the page is not evictable, it goes
713  * directly back onto it's zone's unevictable list, it does NOT use a
714  * per cpu pagevec.
715  */
716 void lru_cache_add_active_or_unevictable(struct page *page,
717                                          struct vm_area_struct *vma)
718 {
719         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
720
721         if (likely((vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) != VM_LOCKED)) {
722                 SetPageActive(page);
723                 lru_cache_add(page);
724                 return;
725         }
726
727         if (!TestSetPageMlocked(page)) {
728                 /*
729                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_stat because this
730                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
731                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
732                  */
733                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
734                                     hpage_nr_pages(page));
735                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
736         }
737         add_page_to_unevictable_list(page);
738 }
739
740 /*
741  * If the page can not be invalidated, it is moved to the
742  * inactive list to speed up its reclaim.  It is moved to the
743  * head of the list, rather than the tail, to give the flusher
744  * threads some time to write it out, as this is much more
745  * effective than the single-page writeout from reclaim.
746  *
747  * If the page isn't page_mapped and dirty/writeback, the page
748  * could reclaim asap using PG_reclaim.
749  *
750  * 1. active, mapped page -> none
751  * 2. active, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
752  * 3. inactive, mapped page -> none
753  * 4. inactive, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
754  * 5. inactive, clean -> inactive, tail
755  * 6. Others -> none
756  *
757  * In 4, why it moves inactive's head, the VM expects the page would
758  * be write it out by flusher threads as this is much more effective
759  * than the single-page writeout from reclaim.
760  */
761 static void lru_deactivate_file_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
762                               void *arg)
763 {
764         int lru, file;
765         bool active;
766
767         if (!PageLRU(page))
768                 return;
769
770         if (PageUnevictable(page))
771                 return;
772
773         /* Some processes are using the page */
774         if (page_mapped(page))
775                 return;
776
777         active = PageActive(page);
778         file = page_is_file_cache(page);
779         lru = page_lru_base_type(page);
780
781         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru + active);
782         ClearPageActive(page);
783         ClearPageReferenced(page);
784         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
785
786         if (PageWriteback(page) || PageDirty(page)) {
787                 /*
788                  * PG_reclaim could be raced with end_page_writeback
789                  * It can make readahead confusing.  But race window
790                  * is _really_ small and  it's non-critical problem.
791                  */
792                 SetPageReclaim(page);
793         } else {
794                 /*
795                  * The page's writeback ends up during pagevec
796                  * We moves tha page into tail of inactive.
797                  */
798                 list_move_tail(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
799                 __count_vm_event(PGROTATED);
800         }
801
802         if (active)
803                 __count_vm_event(PGDEACTIVATE);
804         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 0);
805 }
806
807 /*
808  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
809  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
810  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
811  */
812 void lru_add_drain_cpu(int cpu)
813 {
814         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_add_pvec, cpu);
815
816         if (pagevec_count(pvec))
817                 __pagevec_lru_add(pvec);
818
819         pvec = &per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu);
820         if (pagevec_count(pvec)) {
821                 unsigned long flags;
822
823                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
824 #ifdef CONFIG_PREEMPT_RT_BASE
825                 local_lock_irqsave_on(rotate_lock, flags, cpu);
826                 pagevec_move_tail(pvec);
827                 local_unlock_irqrestore_on(rotate_lock, flags, cpu);
828 #else
829                 local_lock_irqsave(rotate_lock, flags);
830                 pagevec_move_tail(pvec);
831                 local_unlock_irqrestore(rotate_lock, flags);
832 #endif
833         }
834
835         pvec = &per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu);
836         if (pagevec_count(pvec))
837                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
838
839         activate_page_drain(cpu);
840 }
841
842 /**
843  * deactivate_file_page - forcefully deactivate a file page
844  * @page: page to deactivate
845  *
846  * This function hints the VM that @page is a good reclaim candidate,
847  * for example if its invalidation fails due to the page being dirty
848  * or under writeback.
849  */
850 void deactivate_file_page(struct page *page)
851 {
852         /*
853          * In a workload with many unevictable page such as mprotect,
854          * unevictable page deactivation for accelerating reclaim is pointless.
855          */
856         if (PageUnevictable(page))
857                 return;
858
859         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
860                 struct pagevec *pvec = &get_locked_var(swapvec_lock,
861                                                        lru_deactivate_file_pvecs);
862
863                 if (!pagevec_add(pvec, page))
864                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
865                 put_locked_var(swapvec_lock, lru_deactivate_file_pvecs);
866         }
867 }
868
869 void lru_add_drain(void)
870 {
871         lru_add_drain_cpu(local_lock_cpu(swapvec_lock));
872         local_unlock_cpu(swapvec_lock);
873 }
874
875
876 #ifdef CONFIG_PREEMPT_RT_BASE
877 static inline void remote_lru_add_drain(int cpu, struct cpumask *has_work)
878 {
879         local_lock_on(swapvec_lock, cpu);
880         lru_add_drain_cpu(cpu);
881         local_unlock_on(swapvec_lock, cpu);
882 }
883
884 #else
885
886 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
887 {
888         lru_add_drain();
889 }
890
891 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, lru_add_drain_work);
892 static inline void remote_lru_add_drain(int cpu, struct cpumask *has_work)
893 {
894         struct work_struct *work = &per_cpu(lru_add_drain_work, cpu);
895
896         INIT_WORK(work, lru_add_drain_per_cpu);
897         schedule_work_on(cpu, work);
898         cpumask_set_cpu(cpu, has_work);
899 }
900 #endif
901
902 void lru_add_drain_all(void)
903 {
904         static DEFINE_MUTEX(lock);
905         static struct cpumask has_work;
906         int cpu;
907
908         mutex_lock(&lock);
909         get_online_cpus();
910         cpumask_clear(&has_work);
911
912         for_each_online_cpu(cpu) {
913                 if (pagevec_count(&per_cpu(lru_add_pvec, cpu)) ||
914                     pagevec_count(&per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu)) ||
915                     pagevec_count(&per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu)) ||
916                     need_activate_page_drain(cpu))
917                         remote_lru_add_drain(cpu, &has_work);
918         }
919
920 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT_BASE
921         for_each_cpu(cpu, &has_work)
922                 flush_work(&per_cpu(lru_add_drain_work, cpu));
923 #endif
924
925         put_online_cpus();
926         mutex_unlock(&lock);
927 }
928
929 /**
930  * release_pages - batched page_cache_release()
931  * @pages: array of pages to release
932  * @nr: number of pages
933  * @cold: whether the pages are cache cold
934  *
935  * Decrement the reference count on all the pages in @pages.  If it
936  * fell to zero, remove the page from the LRU and free it.
937  */
938 void release_pages(struct page **pages, int nr, bool cold)
939 {
940         int i;
941         LIST_HEAD(pages_to_free);
942         struct zone *zone = NULL;
943         struct lruvec *lruvec;
944         unsigned long uninitialized_var(flags);
945         unsigned int uninitialized_var(lock_batch);
946
947         for (i = 0; i < nr; i++) {
948                 struct page *page = pages[i];
949
950                 if (unlikely(PageCompound(page))) {
951                         if (zone) {
952                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
953                                 zone = NULL;
954                         }
955                         put_compound_page(page);
956                         continue;
957                 }
958
959                 /*
960                  * Make sure the IRQ-safe lock-holding time does not get
961                  * excessive with a continuous string of pages from the
962                  * same zone. The lock is held only if zone != NULL.
963                  */
964                 if (zone && ++lock_batch == SWAP_CLUSTER_MAX) {
965                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
966                         zone = NULL;
967                 }
968
969                 if (!put_page_testzero(page))
970                         continue;
971
972                 if (PageLRU(page)) {
973                         struct zone *pagezone = page_zone(page);
974
975                         if (pagezone != zone) {
976                                 if (zone)
977                                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock,
978                                                                         flags);
979                                 lock_batch = 0;
980                                 zone = pagezone;
981                                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
982                         }
983
984                         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
985                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
986                         __ClearPageLRU(page);
987                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
988                 }
989
990                 /* Clear Active bit in case of parallel mark_page_accessed */
991                 __ClearPageActive(page);
992
993                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
994         }
995         if (zone)
996                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
997
998         mem_cgroup_uncharge_list(&pages_to_free);
999         free_hot_cold_page_list(&pages_to_free, cold);
1000 }
1001 EXPORT_SYMBOL(release_pages);
1002
1003 /*
1004  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
1005  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
1006  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
1007  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
1008  *
1009  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
1010  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
1011  * mutual recursion.
1012  */
1013 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
1014 {
1015         lru_add_drain();
1016         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec), pvec->cold);
1017         pagevec_reinit(pvec);
1018 }
1019 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
1020
1021 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1022 /* used by __split_huge_page_refcount() */
1023 void lru_add_page_tail(struct page *page, struct page *page_tail,
1024                        struct lruvec *lruvec, struct list_head *list)
1025 {
1026         const int file = 0;
1027
1028         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
1029         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page_tail), page);
1030         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page_tail), page);
1031         VM_BUG_ON(NR_CPUS != 1 &&
1032                   !spin_is_locked(&lruvec_zone(lruvec)->lru_lock));
1033
1034         if (!list)
1035                 SetPageLRU(page_tail);
1036
1037         if (likely(PageLRU(page)))
1038                 list_add_tail(&page_tail->lru, &page->lru);
1039         else if (list) {
1040                 /* page reclaim is reclaiming a huge page */
1041                 get_page(page_tail);
1042                 list_add_tail(&page_tail->lru, list);
1043         } else {
1044                 struct list_head *list_head;
1045                 /*
1046                  * Head page has not yet been counted, as an hpage,
1047                  * so we must account for each subpage individually.
1048                  *
1049                  * Use the standard add function to put page_tail on the list,
1050                  * but then correct its position so they all end up in order.
1051                  */
1052                 add_page_to_lru_list(page_tail, lruvec, page_lru(page_tail));
1053                 list_head = page_tail->lru.prev;
1054                 list_move_tail(&page_tail->lru, list_head);
1055         }
1056
1057         if (!PageUnevictable(page))
1058                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, PageActive(page_tail));
1059 }
1060 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1061
1062 static void __pagevec_lru_add_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
1063                                  void *arg)
1064 {
1065         int file = page_is_file_cache(page);
1066         int active = PageActive(page);
1067         enum lru_list lru = page_lru(page);
1068
1069         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1070
1071         SetPageLRU(page);
1072         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1073         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, active);
1074         trace_mm_lru_insertion(page, lru);
1075 }
1076
1077 /*
1078  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
1079  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
1080  */
1081 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
1082 {
1083         pagevec_lru_move_fn(pvec, __pagevec_lru_add_fn, NULL);
1084 }
1085 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_lru_add);
1086
1087 /**
1088  * pagevec_lookup_entries - gang pagecache lookup
1089  * @pvec:       Where the resulting entries are placed
1090  * @mapping:    The address_space to search
1091  * @start:      The starting entry index
1092  * @nr_entries: The maximum number of entries
1093  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @pvec
1094  *
1095  * pagevec_lookup_entries() will search for and return a group of up
1096  * to @nr_entries pages and shadow entries in the mapping.  All
1097  * entries are placed in @pvec.  pagevec_lookup_entries() takes a
1098  * reference against actual pages in @pvec.
1099  *
1100  * The search returns a group of mapping-contiguous entries with
1101  * ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1102  * not-present entries.
1103  *
1104  * pagevec_lookup_entries() returns the number of entries which were
1105  * found.
1106  */
1107 unsigned pagevec_lookup_entries(struct pagevec *pvec,
1108                                 struct address_space *mapping,
1109                                 pgoff_t start, unsigned nr_pages,
1110                                 pgoff_t *indices)
1111 {
1112         pvec->nr = find_get_entries(mapping, start, nr_pages,
1113                                     pvec->pages, indices);
1114         return pagevec_count(pvec);
1115 }
1116
1117 /**
1118  * pagevec_remove_exceptionals - pagevec exceptionals pruning
1119  * @pvec:       The pagevec to prune
1120  *
1121  * pagevec_lookup_entries() fills both pages and exceptional radix
1122  * tree entries into the pagevec.  This function prunes all
1123  * exceptionals from @pvec without leaving holes, so that it can be
1124  * passed on to page-only pagevec operations.
1125  */
1126 void pagevec_remove_exceptionals(struct pagevec *pvec)
1127 {
1128         int i, j;
1129
1130         for (i = 0, j = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1131                 struct page *page = pvec->pages[i];
1132                 if (!radix_tree_exceptional_entry(page))
1133                         pvec->pages[j++] = page;
1134         }
1135         pvec->nr = j;
1136 }
1137
1138 /**
1139  * pagevec_lookup - gang pagecache lookup
1140  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
1141  * @mapping:    The address_space to search
1142  * @start:      The starting page index
1143  * @nr_pages:   The maximum number of pages
1144  *
1145  * pagevec_lookup() will search for and return a group of up to @nr_pages pages
1146  * in the mapping.  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
1147  * reference against the pages in @pvec.
1148  *
1149  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1150  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
1151  *
1152  * pagevec_lookup() returns the number of pages which were found.
1153  */
1154 unsigned pagevec_lookup(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
1155                 pgoff_t start, unsigned nr_pages)
1156 {
1157         pvec->nr = find_get_pages(mapping, start, nr_pages, pvec->pages);
1158         return pagevec_count(pvec);
1159 }
1160 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup);
1161
1162 unsigned pagevec_lookup_tag(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
1163                 pgoff_t *index, int tag, unsigned nr_pages)
1164 {
1165         pvec->nr = find_get_pages_tag(mapping, index, tag,
1166                                         nr_pages, pvec->pages);
1167         return pagevec_count(pvec);
1168 }
1169 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_tag);
1170
1171 /*
1172  * Perform any setup for the swap system
1173  */
1174 void __init swap_setup(void)
1175 {
1176         unsigned long megs = totalram_pages >> (20 - PAGE_SHIFT);
1177 #ifdef CONFIG_SWAP
1178         int i;
1179
1180         for (i = 0; i < MAX_SWAPFILES; i++)
1181                 spin_lock_init(&swapper_spaces[i].tree_lock);
1182 #endif
1183
1184         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
1185         if (megs < 16)
1186                 page_cluster = 2;
1187         else
1188                 page_cluster = 3;
1189         /*
1190          * Right now other parts of the system means that we
1191          * _really_ don't want to cluster much more
1192          */
1193 }