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