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