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