]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/swap.c
Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/dtor/input
[karo-tx-linux.git] / mm / swap.c
1 /*
2  *  linux/mm/swap.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
5  */
6
7 /*
8  * This file contains the default values for the operation of the
9  * Linux VM subsystem. Fine-tuning documentation can be found in
10  * Documentation/sysctl/vm.txt.
11  * Started 18.12.91
12  * Swap aging added 23.2.95, Stephen Tweedie.
13  * Buffermem limits added 12.3.98, Rik van Riel.
14  */
15
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/sched.h>
18 #include <linux/kernel_stat.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/mman.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/pagevec.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/export.h>
25 #include <linux/mm_inline.h>
26 #include <linux/percpu_counter.h>
27 #include <linux/percpu.h>
28 #include <linux/cpu.h>
29 #include <linux/notifier.h>
30 #include <linux/backing-dev.h>
31 #include <linux/memcontrol.h>
32 #include <linux/gfp.h>
33 #include <linux/uio.h>
34 #include <linux/hugetlb.h>
35 #include <linux/page_idle.h>
36
37 #include "internal.h"
38
39 #define CREATE_TRACE_POINTS
40 #include <trace/events/pagemap.h>
41
42 /* How many pages do we try to swap or page in/out together? */
43 int page_cluster;
44
45 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_add_pvec);
46 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_rotate_pvecs);
47 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_deactivate_file_pvecs);
48
49 /*
50  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
51  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
52  */
53 static void __page_cache_release(struct page *page)
54 {
55         if (PageLRU(page)) {
56                 struct zone *zone = page_zone(page);
57                 struct lruvec *lruvec;
58                 unsigned long flags;
59
60                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
61                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
62                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
63                 __ClearPageLRU(page);
64                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
65                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
66         }
67         mem_cgroup_uncharge(page);
68 }
69
70 static void __put_single_page(struct page *page)
71 {
72         __page_cache_release(page);
73         free_hot_cold_page(page, false);
74 }
75
76 static void __put_compound_page(struct page *page)
77 {
78         compound_page_dtor *dtor;
79
80         /*
81          * __page_cache_release() is supposed to be called for thp, not for
82          * hugetlb. This is because hugetlb page does never have PageLRU set
83          * (it's never listed to any LRU lists) and no memcg routines should
84          * be called for hugetlb (it has a separate hugetlb_cgroup.)
85          */
86         if (!PageHuge(page))
87                 __page_cache_release(page);
88         dtor = get_compound_page_dtor(page);
89         (*dtor)(page);
90 }
91
92 /**
93  * Two special cases here: we could avoid taking compound_lock_irqsave
94  * and could skip the tail refcounting(in _mapcount).
95  *
96  * 1. Hugetlbfs page:
97  *
98  *    PageHeadHuge will remain true until the compound page
99  *    is released and enters the buddy allocator, and it could
100  *    not be split by __split_huge_page_refcount().
101  *
102  *    So if we see PageHeadHuge set, and we have the tail page pin,
103  *    then we could safely put head page.
104  *
105  * 2. Slab THP page:
106  *
107  *    PG_slab is cleared before the slab frees the head page, and
108  *    tail pin cannot be the last reference left on the head page,
109  *    because the slab code is free to reuse the compound page
110  *    after a kfree/kmem_cache_free without having to check if
111  *    there's any tail pin left.  In turn all tail pinsmust be always
112  *    released while the head is still pinned by the slab code
113  *    and so we know PG_slab will be still set too.
114  *
115  *    So if we see PageSlab set, and we have the tail page pin,
116  *    then we could safely put head page.
117  */
118 static __always_inline
119 void put_unrefcounted_compound_page(struct page *page_head, struct page *page)
120 {
121         /*
122          * If @page is a THP tail, we must read the tail page
123          * flags after the head page flags. The
124          * __split_huge_page_refcount side enforces write memory barriers
125          * between clearing PageTail and before the head page
126          * can be freed and reallocated.
127          */
128         smp_rmb();
129         if (likely(PageTail(page))) {
130                 /*
131                  * __split_huge_page_refcount cannot race
132                  * here, see the comment above this function.
133                  */
134                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page_head), page_head);
135                 if (put_page_testzero(page_head)) {
136                         /*
137                          * If this is the tail of a slab THP page,
138                          * the tail pin must not be the last reference
139                          * held on the page, because the PG_slab cannot
140                          * be cleared before all tail pins (which skips
141                          * the _mapcount tail refcounting) have been
142                          * released.
143                          *
144                          * If this is the tail of a hugetlbfs page,
145                          * the tail pin may be the last reference on
146                          * the page instead, because PageHeadHuge will
147                          * not go away until the compound page enters
148                          * the buddy allocator.
149                          */
150                         VM_BUG_ON_PAGE(PageSlab(page_head), page_head);
151                         __put_compound_page(page_head);
152                 }
153         } else
154                 /*
155                  * __split_huge_page_refcount run before us,
156                  * @page was a THP tail. The split @page_head
157                  * has been freed and reallocated as slab or
158                  * hugetlbfs page of smaller order (only
159                  * possible if reallocated as slab on x86).
160                  */
161                 if (put_page_testzero(page))
162                         __put_single_page(page);
163 }
164
165 static __always_inline
166 void put_refcounted_compound_page(struct page *page_head, struct page *page)
167 {
168         if (likely(page != page_head && get_page_unless_zero(page_head))) {
169                 unsigned long flags;
170
171                 /*
172                  * @page_head wasn't a dangling pointer but it may not
173                  * be a head page anymore by the time we obtain the
174                  * lock. That is ok as long as it can't be freed from
175                  * under us.
176                  */
177                 flags = compound_lock_irqsave(page_head);
178                 if (unlikely(!PageTail(page))) {
179                         /* __split_huge_page_refcount run before us */
180                         compound_unlock_irqrestore(page_head, flags);
181                         if (put_page_testzero(page_head)) {
182                                 /*
183                                  * The @page_head may have been freed
184                                  * and reallocated as a compound page
185                                  * of smaller order and then freed
186                                  * again.  All we know is that it
187                                  * cannot have become: a THP page, a
188                                  * compound page of higher order, a
189                                  * tail page.  That is because we
190                                  * still hold the refcount of the
191                                  * split THP tail and page_head was
192                                  * the THP head before the split.
193                                  */
194                                 if (PageHead(page_head))
195                                         __put_compound_page(page_head);
196                                 else
197                                         __put_single_page(page_head);
198                         }
199 out_put_single:
200                         if (put_page_testzero(page))
201                                 __put_single_page(page);
202                         return;
203                 }
204                 VM_BUG_ON_PAGE(page_head != page->first_page, page);
205                 /*
206                  * We can release the refcount taken by
207                  * get_page_unless_zero() now that
208                  * __split_huge_page_refcount() is blocked on the
209                  * compound_lock.
210                  */
211                 if (put_page_testzero(page_head))
212                         VM_BUG_ON_PAGE(1, page_head);
213                 /* __split_huge_page_refcount will wait now */
214                 VM_BUG_ON_PAGE(page_mapcount(page) <= 0, page);
215                 atomic_dec(&page->_mapcount);
216                 VM_BUG_ON_PAGE(atomic_read(&page_head->_count) <= 0, page_head);
217                 VM_BUG_ON_PAGE(atomic_read(&page->_count) != 0, page);
218                 compound_unlock_irqrestore(page_head, flags);
219
220                 if (put_page_testzero(page_head)) {
221                         if (PageHead(page_head))
222                                 __put_compound_page(page_head);
223                         else
224                                 __put_single_page(page_head);
225                 }
226         } else {
227                 /* @page_head is a dangling pointer */
228                 VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
229                 goto out_put_single;
230         }
231 }
232
233 static void put_compound_page(struct page *page)
234 {
235         struct page *page_head;
236
237         /*
238          * We see the PageCompound set and PageTail not set, so @page maybe:
239          *  1. hugetlbfs head page, or
240          *  2. THP head page.
241          */
242         if (likely(!PageTail(page))) {
243                 if (put_page_testzero(page)) {
244                         /*
245                          * By the time all refcounts have been released
246                          * split_huge_page cannot run anymore from under us.
247                          */
248                         if (PageHead(page))
249                                 __put_compound_page(page);
250                         else
251                                 __put_single_page(page);
252                 }
253                 return;
254         }
255
256         /*
257          * We see the PageCompound set and PageTail set, so @page maybe:
258          *  1. a tail hugetlbfs page, or
259          *  2. a tail THP page, or
260          *  3. a split THP page.
261          *
262          *  Case 3 is possible, as we may race with
263          *  __split_huge_page_refcount tearing down a THP page.
264          */
265         page_head = compound_head_by_tail(page);
266         if (!__compound_tail_refcounted(page_head))
267                 put_unrefcounted_compound_page(page_head, page);
268         else
269                 put_refcounted_compound_page(page_head, page);
270 }
271
272 void put_page(struct page *page)
273 {
274         if (unlikely(PageCompound(page)))
275                 put_compound_page(page);
276         else if (put_page_testzero(page))
277                 __put_single_page(page);
278 }
279 EXPORT_SYMBOL(put_page);
280
281 /*
282  * This function is exported but must not be called by anything other
283  * than get_page(). It implements the slow path of get_page().
284  */
285 bool __get_page_tail(struct page *page)
286 {
287         /*
288          * This takes care of get_page() if run on a tail page
289          * returned by one of the get_user_pages/follow_page variants.
290          * get_user_pages/follow_page itself doesn't need the compound
291          * lock because it runs __get_page_tail_foll() under the
292          * proper PT lock that already serializes against
293          * split_huge_page().
294          */
295         unsigned long flags;
296         bool got;
297         struct page *page_head = compound_head(page);
298
299         /* Ref to put_compound_page() comment. */
300         if (!__compound_tail_refcounted(page_head)) {
301                 smp_rmb();
302                 if (likely(PageTail(page))) {
303                         /*
304                          * This is a hugetlbfs page or a slab
305                          * page. __split_huge_page_refcount
306                          * cannot race here.
307                          */
308                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page_head), page_head);
309                         __get_page_tail_foll(page, true);
310                         return true;
311                 } else {
312                         /*
313                          * __split_huge_page_refcount run
314                          * before us, "page" was a THP
315                          * tail. The split page_head has been
316                          * freed and reallocated as slab or
317                          * hugetlbfs page of smaller order
318                          * (only possible if reallocated as
319                          * slab on x86).
320                          */
321                         return false;
322                 }
323         }
324
325         got = false;
326         if (likely(page != page_head && get_page_unless_zero(page_head))) {
327                 /*
328                  * page_head wasn't a dangling pointer but it
329                  * may not be a head page anymore by the time
330                  * we obtain the lock. That is ok as long as it
331                  * can't be freed from under us.
332                  */
333                 flags = compound_lock_irqsave(page_head);
334                 /* here __split_huge_page_refcount won't run anymore */
335                 if (likely(PageTail(page))) {
336                         __get_page_tail_foll(page, false);
337                         got = true;
338                 }
339                 compound_unlock_irqrestore(page_head, flags);
340                 if (unlikely(!got))
341                         put_page(page_head);
342         }
343         return got;
344 }
345 EXPORT_SYMBOL(__get_page_tail);
346
347 /**
348  * put_pages_list() - release a list of pages
349  * @pages: list of pages threaded on page->lru
350  *
351  * Release a list of pages which are strung together on page.lru.  Currently
352  * used by read_cache_pages() and related error recovery code.
353  */
354 void put_pages_list(struct list_head *pages)
355 {
356         while (!list_empty(pages)) {
357                 struct page *victim;
358
359                 victim = list_entry(pages->prev, struct page, lru);
360                 list_del(&victim->lru);
361                 page_cache_release(victim);
362         }
363 }
364 EXPORT_SYMBOL(put_pages_list);
365
366 /*
367  * get_kernel_pages() - pin kernel pages in memory
368  * @kiov:       An array of struct kvec structures
369  * @nr_segs:    number of segments to pin
370  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
371  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
372  *              Should be at least nr_segs long.
373  *
374  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
375  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
376  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
377  * with a put_page() call when it is finished with.
378  */
379 int get_kernel_pages(const struct kvec *kiov, int nr_segs, int write,
380                 struct page **pages)
381 {
382         int seg;
383
384         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
385                 if (WARN_ON(kiov[seg].iov_len != PAGE_SIZE))
386                         return seg;
387
388                 pages[seg] = kmap_to_page(kiov[seg].iov_base);
389                 page_cache_get(pages[seg]);
390         }
391
392         return seg;
393 }
394 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_pages);
395
396 /*
397  * get_kernel_page() - pin a kernel page in memory
398  * @start:      starting kernel address
399  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
400  * @pages:      array that receives pointer to the page pinned.
401  *              Must be at least nr_segs long.
402  *
403  * Returns 1 if page is pinned. If the page was not pinned, returns
404  * -errno. The page returned must be released with a put_page() call
405  * when it is finished with.
406  */
407 int get_kernel_page(unsigned long start, int write, struct page **pages)
408 {
409         const struct kvec kiov = {
410                 .iov_base = (void *)start,
411                 .iov_len = PAGE_SIZE
412         };
413
414         return get_kernel_pages(&kiov, 1, write, pages);
415 }
416 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_page);
417
418 static void pagevec_lru_move_fn(struct pagevec *pvec,
419         void (*move_fn)(struct page *page, struct lruvec *lruvec, void *arg),
420         void *arg)
421 {
422         int i;
423         struct zone *zone = NULL;
424         struct lruvec *lruvec;
425         unsigned long flags = 0;
426
427         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
428                 struct page *page = pvec->pages[i];
429                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
430
431                 if (pagezone != zone) {
432                         if (zone)
433                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
434                         zone = pagezone;
435                         spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
436                 }
437
438                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
439                 (*move_fn)(page, lruvec, arg);
440         }
441         if (zone)
442                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
443         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
444         pagevec_reinit(pvec);
445 }
446
447 static void pagevec_move_tail_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
448                                  void *arg)
449 {
450         int *pgmoved = arg;
451
452         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
453                 enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
454                 list_move_tail(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
455                 (*pgmoved)++;
456         }
457 }
458
459 /*
460  * pagevec_move_tail() must be called with IRQ disabled.
461  * Otherwise this may cause nasty races.
462  */
463 static void pagevec_move_tail(struct pagevec *pvec)
464 {
465         int pgmoved = 0;
466
467         pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn, &pgmoved);
468         __count_vm_events(PGROTATED, pgmoved);
469 }
470
471 /*
472  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
473  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
474  * inactive list.
475  */
476 void rotate_reclaimable_page(struct page *page)
477 {
478         if (!PageLocked(page) && !PageDirty(page) && !PageActive(page) &&
479             !PageUnevictable(page) && PageLRU(page)) {
480                 struct pagevec *pvec;
481                 unsigned long flags;
482
483                 page_cache_get(page);
484                 local_irq_save(flags);
485                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_rotate_pvecs);
486                 if (!pagevec_add(pvec, page))
487                         pagevec_move_tail(pvec);
488                 local_irq_restore(flags);
489         }
490 }
491
492 static void update_page_reclaim_stat(struct lruvec *lruvec,
493                                      int file, int rotated)
494 {
495         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
496
497         reclaim_stat->recent_scanned[file]++;
498         if (rotated)
499                 reclaim_stat->recent_rotated[file]++;
500 }
501
502 static void __activate_page(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
503                             void *arg)
504 {
505         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
506                 int file = page_is_file_cache(page);
507                 int lru = page_lru_base_type(page);
508
509                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
510                 SetPageActive(page);
511                 lru += LRU_ACTIVE;
512                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
513                 trace_mm_lru_activate(page);
514
515                 __count_vm_event(PGACTIVATE);
516                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 1);
517         }
518 }
519
520 #ifdef CONFIG_SMP
521 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, activate_page_pvecs);
522
523 static void activate_page_drain(int cpu)
524 {
525         struct pagevec *pvec = &per_cpu(activate_page_pvecs, cpu);
526
527         if (pagevec_count(pvec))
528                 pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page, NULL);
529 }
530
531 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
532 {
533         return pagevec_count(&per_cpu(activate_page_pvecs, cpu)) != 0;
534 }
535
536 void activate_page(struct page *page)
537 {
538         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
539                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(activate_page_pvecs);
540
541                 page_cache_get(page);
542                 if (!pagevec_add(pvec, page))
543                         pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page, NULL);
544                 put_cpu_var(activate_page_pvecs);
545         }
546 }
547
548 #else
549 static inline void activate_page_drain(int cpu)
550 {
551 }
552
553 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
554 {
555         return false;
556 }
557
558 void activate_page(struct page *page)
559 {
560         struct zone *zone = page_zone(page);
561
562         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
563         __activate_page(page, mem_cgroup_page_lruvec(page, zone), NULL);
564         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
565 }
566 #endif
567
568 static void __lru_cache_activate_page(struct page *page)
569 {
570         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvec);
571         int i;
572
573         /*
574          * Search backwards on the optimistic assumption that the page being
575          * activated has just been added to this pagevec. Note that only
576          * the local pagevec is examined as a !PageLRU page could be in the
577          * process of being released, reclaimed, migrated or on a remote
578          * pagevec that is currently being drained. Furthermore, marking
579          * a remote pagevec's page PageActive potentially hits a race where
580          * a page is marked PageActive just after it is added to the inactive
581          * list causing accounting errors and BUG_ON checks to trigger.
582          */
583         for (i = pagevec_count(pvec) - 1; i >= 0; i--) {
584                 struct page *pagevec_page = pvec->pages[i];
585
586                 if (pagevec_page == page) {
587                         SetPageActive(page);
588                         break;
589                 }
590         }
591
592         put_cpu_var(lru_add_pvec);
593 }
594
595 /*
596  * Mark a page as having seen activity.
597  *
598  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
599  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
600  * active,unreferenced          ->      active,referenced
601  *
602  * When a newly allocated page is not yet visible, so safe for non-atomic ops,
603  * __SetPageReferenced(page) may be substituted for mark_page_accessed(page).
604  */
605 void mark_page_accessed(struct page *page)
606 {
607         if (!PageActive(page) && !PageUnevictable(page) &&
608                         PageReferenced(page)) {
609
610                 /*
611                  * If the page is on the LRU, queue it for activation via
612                  * activate_page_pvecs. Otherwise, assume the page is on a
613                  * pagevec, mark it active and it'll be moved to the active
614                  * LRU on the next drain.
615                  */
616                 if (PageLRU(page))
617                         activate_page(page);
618                 else
619                         __lru_cache_activate_page(page);
620                 ClearPageReferenced(page);
621                 if (page_is_file_cache(page))
622                         workingset_activation(page);
623         } else if (!PageReferenced(page)) {
624                 SetPageReferenced(page);
625         }
626         if (page_is_idle(page))
627                 clear_page_idle(page);
628 }
629 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
630
631 static void __lru_cache_add(struct page *page)
632 {
633         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvec);
634
635         page_cache_get(page);
636         if (!pagevec_space(pvec))
637                 __pagevec_lru_add(pvec);
638         pagevec_add(pvec, page);
639         put_cpu_var(lru_add_pvec);
640 }
641
642 /**
643  * lru_cache_add: add a page to the page lists
644  * @page: the page to add
645  */
646 void lru_cache_add_anon(struct page *page)
647 {
648         if (PageActive(page))
649                 ClearPageActive(page);
650         __lru_cache_add(page);
651 }
652
653 void lru_cache_add_file(struct page *page)
654 {
655         if (PageActive(page))
656                 ClearPageActive(page);
657         __lru_cache_add(page);
658 }
659 EXPORT_SYMBOL(lru_cache_add_file);
660
661 /**
662  * lru_cache_add - add a page to a page list
663  * @page: the page to be added to the LRU.
664  *
665  * Queue the page for addition to the LRU via pagevec. The decision on whether
666  * to add the page to the [in]active [file|anon] list is deferred until the
667  * pagevec is drained. This gives a chance for the caller of lru_cache_add()
668  * have the page added to the active list using mark_page_accessed().
669  */
670 void lru_cache_add(struct page *page)
671 {
672         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page) && PageUnevictable(page), page);
673         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
674         __lru_cache_add(page);
675 }
676
677 /**
678  * add_page_to_unevictable_list - add a page to the unevictable list
679  * @page:  the page to be added to the unevictable list
680  *
681  * Add page directly to its zone's unevictable list.  To avoid races with
682  * tasks that might be making the page evictable, through eg. munlock,
683  * munmap or exit, while it's not on the lru, we want to add the page
684  * while it's locked or otherwise "invisible" to other tasks.  This is
685  * difficult to do when using the pagevec cache, so bypass that.
686  */
687 void add_page_to_unevictable_list(struct page *page)
688 {
689         struct zone *zone = page_zone(page);
690         struct lruvec *lruvec;
691
692         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
693         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
694         ClearPageActive(page);
695         SetPageUnevictable(page);
696         SetPageLRU(page);
697         add_page_to_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
698         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
699 }
700
701 /**
702  * lru_cache_add_active_or_unevictable
703  * @page:  the page to be added to LRU
704  * @vma:   vma in which page is mapped for determining reclaimability
705  *
706  * Place @page on the active or unevictable LRU list, depending on its
707  * evictability.  Note that if the page is not evictable, it goes
708  * directly back onto it's zone's unevictable list, it does NOT use a
709  * per cpu pagevec.
710  */
711 void lru_cache_add_active_or_unevictable(struct page *page,
712                                          struct vm_area_struct *vma)
713 {
714         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
715
716         if (likely((vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) != VM_LOCKED)) {
717                 SetPageActive(page);
718                 lru_cache_add(page);
719                 return;
720         }
721
722         if (!TestSetPageMlocked(page)) {
723                 /*
724                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_stat because this
725                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
726                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
727                  */
728                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
729                                     hpage_nr_pages(page));
730                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
731         }
732         add_page_to_unevictable_list(page);
733 }
734
735 /*
736  * If the page can not be invalidated, it is moved to the
737  * inactive list to speed up its reclaim.  It is moved to the
738  * head of the list, rather than the tail, to give the flusher
739  * threads some time to write it out, as this is much more
740  * effective than the single-page writeout from reclaim.
741  *
742  * If the page isn't page_mapped and dirty/writeback, the page
743  * could reclaim asap using PG_reclaim.
744  *
745  * 1. active, mapped page -> none
746  * 2. active, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
747  * 3. inactive, mapped page -> none
748  * 4. inactive, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
749  * 5. inactive, clean -> inactive, tail
750  * 6. Others -> none
751  *
752  * In 4, why it moves inactive's head, the VM expects the page would
753  * be write it out by flusher threads as this is much more effective
754  * than the single-page writeout from reclaim.
755  */
756 static void lru_deactivate_file_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
757                               void *arg)
758 {
759         int lru, file;
760         bool active;
761
762         if (!PageLRU(page))
763                 return;
764
765         if (PageUnevictable(page))
766                 return;
767
768         /* Some processes are using the page */
769         if (page_mapped(page))
770                 return;
771
772         active = PageActive(page);
773         file = page_is_file_cache(page);
774         lru = page_lru_base_type(page);
775
776         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru + active);
777         ClearPageActive(page);
778         ClearPageReferenced(page);
779         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
780
781         if (PageWriteback(page) || PageDirty(page)) {
782                 /*
783                  * PG_reclaim could be raced with end_page_writeback
784                  * It can make readahead confusing.  But race window
785                  * is _really_ small and  it's non-critical problem.
786                  */
787                 SetPageReclaim(page);
788         } else {
789                 /*
790                  * The page's writeback ends up during pagevec
791                  * We moves tha page into tail of inactive.
792                  */
793                 list_move_tail(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
794                 __count_vm_event(PGROTATED);
795         }
796
797         if (active)
798                 __count_vm_event(PGDEACTIVATE);
799         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 0);
800 }
801
802 /*
803  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
804  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
805  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
806  */
807 void lru_add_drain_cpu(int cpu)
808 {
809         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_add_pvec, cpu);
810
811         if (pagevec_count(pvec))
812                 __pagevec_lru_add(pvec);
813
814         pvec = &per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu);
815         if (pagevec_count(pvec)) {
816                 unsigned long flags;
817
818                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
819                 local_irq_save(flags);
820                 pagevec_move_tail(pvec);
821                 local_irq_restore(flags);
822         }
823
824         pvec = &per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu);
825         if (pagevec_count(pvec))
826                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
827
828         activate_page_drain(cpu);
829 }
830
831 /**
832  * deactivate_file_page - forcefully deactivate a file page
833  * @page: page to deactivate
834  *
835  * This function hints the VM that @page is a good reclaim candidate,
836  * for example if its invalidation fails due to the page being dirty
837  * or under writeback.
838  */
839 void deactivate_file_page(struct page *page)
840 {
841         /*
842          * In a workload with many unevictable page such as mprotect,
843          * unevictable page deactivation for accelerating reclaim is pointless.
844          */
845         if (PageUnevictable(page))
846                 return;
847
848         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
849                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_deactivate_file_pvecs);
850
851                 if (!pagevec_add(pvec, page))
852                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
853                 put_cpu_var(lru_deactivate_file_pvecs);
854         }
855 }
856
857 void lru_add_drain(void)
858 {
859         lru_add_drain_cpu(get_cpu());
860         put_cpu();
861 }
862
863 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
864 {
865         lru_add_drain();
866 }
867
868 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, lru_add_drain_work);
869
870 void lru_add_drain_all(void)
871 {
872         static DEFINE_MUTEX(lock);
873         static struct cpumask has_work;
874         int cpu;
875
876         mutex_lock(&lock);
877         get_online_cpus();
878         cpumask_clear(&has_work);
879
880         for_each_online_cpu(cpu) {
881                 struct work_struct *work = &per_cpu(lru_add_drain_work, cpu);
882
883                 if (pagevec_count(&per_cpu(lru_add_pvec, cpu)) ||
884                     pagevec_count(&per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu)) ||
885                     pagevec_count(&per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu)) ||
886                     need_activate_page_drain(cpu)) {
887                         INIT_WORK(work, lru_add_drain_per_cpu);
888                         schedule_work_on(cpu, work);
889                         cpumask_set_cpu(cpu, &has_work);
890                 }
891         }
892
893         for_each_cpu(cpu, &has_work)
894                 flush_work(&per_cpu(lru_add_drain_work, cpu));
895
896         put_online_cpus();
897         mutex_unlock(&lock);
898 }
899
900 /**
901  * release_pages - batched page_cache_release()
902  * @pages: array of pages to release
903  * @nr: number of pages
904  * @cold: whether the pages are cache cold
905  *
906  * Decrement the reference count on all the pages in @pages.  If it
907  * fell to zero, remove the page from the LRU and free it.
908  */
909 void release_pages(struct page **pages, int nr, bool cold)
910 {
911         int i;
912         LIST_HEAD(pages_to_free);
913         struct zone *zone = NULL;
914         struct lruvec *lruvec;
915         unsigned long uninitialized_var(flags);
916         unsigned int uninitialized_var(lock_batch);
917
918         for (i = 0; i < nr; i++) {
919                 struct page *page = pages[i];
920
921                 if (unlikely(PageCompound(page))) {
922                         if (zone) {
923                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
924                                 zone = NULL;
925                         }
926                         put_compound_page(page);
927                         continue;
928                 }
929
930                 /*
931                  * Make sure the IRQ-safe lock-holding time does not get
932                  * excessive with a continuous string of pages from the
933                  * same zone. The lock is held only if zone != NULL.
934                  */
935                 if (zone && ++lock_batch == SWAP_CLUSTER_MAX) {
936                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
937                         zone = NULL;
938                 }
939
940                 if (!put_page_testzero(page))
941                         continue;
942
943                 if (PageLRU(page)) {
944                         struct zone *pagezone = page_zone(page);
945
946                         if (pagezone != zone) {
947                                 if (zone)
948                                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock,
949                                                                         flags);
950                                 lock_batch = 0;
951                                 zone = pagezone;
952                                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
953                         }
954
955                         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone);
956                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
957                         __ClearPageLRU(page);
958                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
959                 }
960
961                 /* Clear Active bit in case of parallel mark_page_accessed */
962                 __ClearPageActive(page);
963
964                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
965         }
966         if (zone)
967                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
968
969         mem_cgroup_uncharge_list(&pages_to_free);
970         free_hot_cold_page_list(&pages_to_free, cold);
971 }
972 EXPORT_SYMBOL(release_pages);
973
974 /*
975  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
976  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
977  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
978  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
979  *
980  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
981  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
982  * mutual recursion.
983  */
984 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
985 {
986         lru_add_drain();
987         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec), pvec->cold);
988         pagevec_reinit(pvec);
989 }
990 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
991
992 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
993 /* used by __split_huge_page_refcount() */
994 void lru_add_page_tail(struct page *page, struct page *page_tail,
995                        struct lruvec *lruvec, struct list_head *list)
996 {
997         const int file = 0;
998
999         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
1000         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page_tail), page);
1001         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page_tail), page);
1002         VM_BUG_ON(NR_CPUS != 1 &&
1003                   !spin_is_locked(&lruvec_zone(lruvec)->lru_lock));
1004
1005         if (!list)
1006                 SetPageLRU(page_tail);
1007
1008         if (likely(PageLRU(page)))
1009                 list_add_tail(&page_tail->lru, &page->lru);
1010         else if (list) {
1011                 /* page reclaim is reclaiming a huge page */
1012                 get_page(page_tail);
1013                 list_add_tail(&page_tail->lru, list);
1014         } else {
1015                 struct list_head *list_head;
1016                 /*
1017                  * Head page has not yet been counted, as an hpage,
1018                  * so we must account for each subpage individually.
1019                  *
1020                  * Use the standard add function to put page_tail on the list,
1021                  * but then correct its position so they all end up in order.
1022                  */
1023                 add_page_to_lru_list(page_tail, lruvec, page_lru(page_tail));
1024                 list_head = page_tail->lru.prev;
1025                 list_move_tail(&page_tail->lru, list_head);
1026         }
1027
1028         if (!PageUnevictable(page))
1029                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, PageActive(page_tail));
1030 }
1031 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1032
1033 static void __pagevec_lru_add_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
1034                                  void *arg)
1035 {
1036         int file = page_is_file_cache(page);
1037         int active = PageActive(page);
1038         enum lru_list lru = page_lru(page);
1039
1040         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1041
1042         SetPageLRU(page);
1043         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1044         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, active);
1045         trace_mm_lru_insertion(page, lru);
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
1050  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
1051  */
1052 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
1053 {
1054         pagevec_lru_move_fn(pvec, __pagevec_lru_add_fn, NULL);
1055 }
1056 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_lru_add);
1057
1058 /**
1059  * pagevec_lookup_entries - gang pagecache lookup
1060  * @pvec:       Where the resulting entries are placed
1061  * @mapping:    The address_space to search
1062  * @start:      The starting entry index
1063  * @nr_entries: The maximum number of entries
1064  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @pvec
1065  *
1066  * pagevec_lookup_entries() will search for and return a group of up
1067  * to @nr_entries pages and shadow entries in the mapping.  All
1068  * entries are placed in @pvec.  pagevec_lookup_entries() takes a
1069  * reference against actual pages in @pvec.
1070  *
1071  * The search returns a group of mapping-contiguous entries with
1072  * ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1073  * not-present entries.
1074  *
1075  * pagevec_lookup_entries() returns the number of entries which were
1076  * found.
1077  */
1078 unsigned pagevec_lookup_entries(struct pagevec *pvec,
1079                                 struct address_space *mapping,
1080                                 pgoff_t start, unsigned nr_pages,
1081                                 pgoff_t *indices)
1082 {
1083         pvec->nr = find_get_entries(mapping, start, nr_pages,
1084                                     pvec->pages, indices);
1085         return pagevec_count(pvec);
1086 }
1087
1088 /**
1089  * pagevec_remove_exceptionals - pagevec exceptionals pruning
1090  * @pvec:       The pagevec to prune
1091  *
1092  * pagevec_lookup_entries() fills both pages and exceptional radix
1093  * tree entries into the pagevec.  This function prunes all
1094  * exceptionals from @pvec without leaving holes, so that it can be
1095  * passed on to page-only pagevec operations.
1096  */
1097 void pagevec_remove_exceptionals(struct pagevec *pvec)
1098 {
1099         int i, j;
1100
1101         for (i = 0, j = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1102                 struct page *page = pvec->pages[i];
1103                 if (!radix_tree_exceptional_entry(page))
1104                         pvec->pages[j++] = page;
1105         }
1106         pvec->nr = j;
1107 }
1108
1109 /**
1110  * pagevec_lookup - gang pagecache lookup
1111  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
1112  * @mapping:    The address_space to search
1113  * @start:      The starting page index
1114  * @nr_pages:   The maximum number of pages
1115  *
1116  * pagevec_lookup() will search for and return a group of up to @nr_pages pages
1117  * in the mapping.  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
1118  * reference against the pages in @pvec.
1119  *
1120  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1121  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
1122  *
1123  * pagevec_lookup() returns the number of pages which were found.
1124  */
1125 unsigned pagevec_lookup(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
1126                 pgoff_t start, unsigned nr_pages)
1127 {
1128         pvec->nr = find_get_pages(mapping, start, nr_pages, pvec->pages);
1129         return pagevec_count(pvec);
1130 }
1131 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup);
1132
1133 unsigned pagevec_lookup_tag(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
1134                 pgoff_t *index, int tag, unsigned nr_pages)
1135 {
1136         pvec->nr = find_get_pages_tag(mapping, index, tag,
1137                                         nr_pages, pvec->pages);
1138         return pagevec_count(pvec);
1139 }
1140 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_tag);
1141
1142 /*
1143  * Perform any setup for the swap system
1144  */
1145 void __init swap_setup(void)
1146 {
1147         unsigned long megs = totalram_pages >> (20 - PAGE_SHIFT);
1148 #ifdef CONFIG_SWAP
1149         int i;
1150
1151         for (i = 0; i < MAX_SWAPFILES; i++)
1152                 spin_lock_init(&swapper_spaces[i].tree_lock);
1153 #endif
1154
1155         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
1156         if (megs < 16)
1157                 page_cluster = 2;
1158         else
1159                 page_cluster = 3;
1160         /*
1161          * Right now other parts of the system means that we
1162          * _really_ don't want to cluster much more
1163          */
1164 }