mm/swap.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  linux/mm/swap.c
   4  *
   5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
   6  */
   7
   8 /*
   9  * This file contains the default values for the operation of the
  10  * Linux VM subsystem. Fine-tuning documentation can be found in
  11  * Documentation/sysctl/vm.txt.
  12  * Started 18.12.91
  13  * Swap aging added 23.2.95, Stephen Tweedie.
  14  * Buffermem limits added 12.3.98, Rik van Riel.
  15  */
  16
  17 #include <linux/mm.h>
  18 #include <linux/sched.h>
  19 #include <linux/kernel_stat.h>
  20 #include <linux/swap.h>
  21 #include <linux/mman.h>
  22 #include <linux/pagemap.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/init.h>
  25 #include <linux/export.h>
  26 #include <linux/mm_inline.h>
  27 #include <linux/percpu_counter.h>
  28 #include <linux/memremap.h>
  29 #include <linux/percpu.h>
  30 #include <linux/cpu.h>
  31 #include <linux/notifier.h>
  32 #include <linux/backing-dev.h>
  33 #include <linux/memcontrol.h>
  34 #include <linux/gfp.h>
  35 #include <linux/uio.h>
  36 #include <linux/hugetlb.h>
  37 #include <linux/page_idle.h>
  38
  39 #include "internal.h"
  40
  41 #define CREATE_TRACE_POINTS
  42 #include <trace/events/pagemap.h>
  43
  44 /* How many pages do we try to swap or page in/out together? */
  45 int page_cluster;
  46
  47 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_add_pvec);
  48 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_rotate_pvecs);
  49 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_deactivate_file_pvecs);
  50 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_lazyfree_pvecs);
  51 #ifdef CONFIG_SMP
  52 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, activate_page_pvecs);
  53 #endif
  54
  55 /*
  56  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
  57  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
  58  */
  59 static void __page_cache_release(struct page *page)
  60 {
  61         if (PageLRU(page)) {
  62                 pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
  63                 struct lruvec *lruvec;
  64                 unsigned long flags;
  65
  66                 spin_lock_irqsave(&pgdat->lru_lock, flags);
  67                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
  68                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
  69                 __ClearPageLRU(page);
  70                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
  71                 spin_unlock_irqrestore(&pgdat->lru_lock, flags);
  72         }
  73         __ClearPageWaiters(page);
  74         mem_cgroup_uncharge(page);
  75 }
  76
  77 static void __put_single_page(struct page *page)
  78 {
  79         __page_cache_release(page);
  80         free_unref_page(page);
  81 }
  82
  83 static void __put_compound_page(struct page *page)
  84 {
  85         compound_page_dtor *dtor;
  86
  87         /*
  88          * __page_cache_release() is supposed to be called for thp, not for
  89          * hugetlb. This is because hugetlb page does never have PageLRU set
  90          * (it's never listed to any LRU lists) and no memcg routines should
  91          * be called for hugetlb (it has a separate hugetlb_cgroup.)
  92          */
  93         if (!PageHuge(page))
  94                 __page_cache_release(page);
  95         dtor = get_compound_page_dtor(page);
  96         (*dtor)(page);
  97 }
  98
  99 void __put_page(struct page *page)
 100 {
 101         if (is_zone_device_page(page)) {
 102                 put_dev_pagemap(page->pgmap);
 103
 104                 /*
 105                  * The page belongs to the device that created pgmap. Do
 106                  * not return it to page allocator.
 107                  */
 108                 return;
 109         }
 110
 111         if (unlikely(PageCompound(page)))
 112                 __put_compound_page(page);
 113         else
 114                 __put_single_page(page);
 115 }
 116 EXPORT_SYMBOL(__put_page);
 117
 118 /**
 119  * put_pages_list() - release a list of pages
 120  * @pages: list of pages threaded on page->lru
 121  *
 122  * Release a list of pages which are strung together on page.lru.  Currently
 123  * used by read_cache_pages() and related error recovery code.
 124  */
 125 void put_pages_list(struct list_head *pages)
 126 {
 127         while (!list_empty(pages)) {
 128                 struct page *victim;
 129
 130                 victim = lru_to_page(pages);
 131                 list_del(&victim->lru);
 132                 put_page(victim);
 133         }
 134 }
 135 EXPORT_SYMBOL(put_pages_list);
 136
 137 /*
 138  * get_kernel_pages() - pin kernel pages in memory
 139  * @kiov:       An array of struct kvec structures
 140  * @nr_segs:    number of segments to pin
 141  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
 142  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
 143  *              Should be at least nr_segs long.
 144  *
 145  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
 146  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
 147  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
 148  * with a put_page() call when it is finished with.
 149  */
 150 int get_kernel_pages(const struct kvec *kiov, int nr_segs, int write,
 151                 struct page **pages)
 152 {
 153         int seg;
 154
 155         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
 156                 if (WARN_ON(kiov[seg].iov_len != PAGE_SIZE))
 157                         return seg;
 158
 159                 pages[seg] = kmap_to_page(kiov[seg].iov_base);
 160                 get_page(pages[seg]);
 161         }
 162
 163         return seg;
 164 }
 165 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_pages);
 166
 167 /*
 168  * get_kernel_page() - pin a kernel page in memory
 169  * @start:      starting kernel address
 170  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
 171  * @pages:      array that receives pointer to the page pinned.
 172  *              Must be at least nr_segs long.
 173  *
 174  * Returns 1 if page is pinned. If the page was not pinned, returns
 175  * -errno. The page returned must be released with a put_page() call
 176  * when it is finished with.
 177  */
 178 int get_kernel_page(unsigned long start, int write, struct page **pages)
 179 {
 180         const struct kvec kiov = {
 181                 .iov_base = (void *)start,
 182                 .iov_len = PAGE_SIZE
 183         };
 184
 185         return get_kernel_pages(&kiov, 1, write, pages);
 186 }
 187 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_page);
 188
 189 static void pagevec_lru_move_fn(struct pagevec *pvec,
 190         void (*move_fn)(struct page *page, struct lruvec *lruvec, void *arg),
 191         void *arg)
 192 {
 193         int i;
 194         struct pglist_data *pgdat = NULL;
 195         struct lruvec *lruvec;
 196         unsigned long flags = 0;
 197
 198         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 199                 struct page *page = pvec->pages[i];
 200                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
 201
 202                 if (pagepgdat != pgdat) {
 203                         if (pgdat)
 204                                 spin_unlock_irqrestore(&pgdat->lru_lock, flags);
 205                         pgdat = pagepgdat;
 206                         spin_lock_irqsave(&pgdat->lru_lock, flags);
 207                 }
 208
 209                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
 210                 (*move_fn)(page, lruvec, arg);
 211         }
 212         if (pgdat)
 213                 spin_unlock_irqrestore(&pgdat->lru_lock, flags);
 214         release_pages(pvec->pages, pvec->nr);
 215         pagevec_reinit(pvec);
 216 }
 217
 218 static void pagevec_move_tail_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 219                                  void *arg)
 220 {
 221         int *pgmoved = arg;
 222
 223         if (PageLRU(page) && !PageUnevictable(page)) {
 224                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_lru(page));
 225                 ClearPageActive(page);
 226                 add_page_to_lru_list_tail(page, lruvec, page_lru(page));
 227                 (*pgmoved)++;
 228         }
 229 }
 230
 231 /*
 232  * pagevec_move_tail() must be called with IRQ disabled.
 233  * Otherwise this may cause nasty races.
 234  */
 235 static void pagevec_move_tail(struct pagevec *pvec)
 236 {
 237         int pgmoved = 0;
 238
 239         pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn, &pgmoved);
 240         __count_vm_events(PGROTATED, pgmoved);
 241 }
 242
 243 /*
 244  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
 245  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
 246  * inactive list.
 247  */
 248 void rotate_reclaimable_page(struct page *page)
 249 {
 250         if (!PageLocked(page) && !PageDirty(page) &&
 251             !PageUnevictable(page) && PageLRU(page)) {
 252                 struct pagevec *pvec;
 253                 unsigned long flags;
 254
 255                 get_page(page);
 256                 local_irq_save(flags);
 257                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_rotate_pvecs);
 258                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 259                         pagevec_move_tail(pvec);
 260                 local_irq_restore(flags);
 261         }
 262 }
 263
 264 static void update_page_reclaim_stat(struct lruvec *lruvec,
 265                                      int file, int rotated)
 266 {
 267         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
 268
 269         reclaim_stat->recent_scanned[file]++;
 270         if (rotated)
 271                 reclaim_stat->recent_rotated[file]++;
 272 }
 273
 274 static void __activate_page(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 275                             void *arg)
 276 {
 277         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 278                 int file = page_is_file_cache(page);
 279                 int lru = page_lru_base_type(page);
 280
 281                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
 282                 SetPageActive(page);
 283                 lru += LRU_ACTIVE;
 284                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 285                 trace_mm_lru_activate(page);
 286
 287                 __count_vm_event(PGACTIVATE);
 288                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 1);
 289         }
 290 }
 291
 292 #ifdef CONFIG_SMP
 293 static void activate_page_drain(int cpu)
 294 {
 295         struct pagevec *pvec = &per_cpu(activate_page_pvecs, cpu);
 296
 297         if (pagevec_count(pvec))
 298                 pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page, NULL);
 299 }
 300
 301 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
 302 {
 303         return pagevec_count(&per_cpu(activate_page_pvecs, cpu)) != 0;
 304 }
 305
 306 void activate_page(struct page *page)
 307 {
 308         page = compound_head(page);
 309         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 310                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(activate_page_pvecs);
 311
 312                 get_page(page);
 313                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 314                         pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page, NULL);
 315                 put_cpu_var(activate_page_pvecs);
 316         }
 317 }
 318
 319 #else
 320 static inline void activate_page_drain(int cpu)
 321 {
 322 }
 323
 324 void activate_page(struct page *page)
 325 {
 326         pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
 327
 328         page = compound_head(page);
 329         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
 330         __activate_page(page, mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat), NULL);
 331         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
 332 }
 333 #endif
 334
 335 static void __lru_cache_activate_page(struct page *page)
 336 {
 337         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvec);
 338         int i;
 339
 340         /*
 341          * Search backwards on the optimistic assumption that the page being
 342          * activated has just been added to this pagevec. Note that only
 343          * the local pagevec is examined as a !PageLRU page could be in the
 344          * process of being released, reclaimed, migrated or on a remote
 345          * pagevec that is currently being drained. Furthermore, marking
 346          * a remote pagevec's page PageActive potentially hits a race where
 347          * a page is marked PageActive just after it is added to the inactive
 348          * list causing accounting errors and BUG_ON checks to trigger.
 349          */
 350         for (i = pagevec_count(pvec) - 1; i >= 0; i--) {
 351                 struct page *pagevec_page = pvec->pages[i];
 352
 353                 if (pagevec_page == page) {
 354                         SetPageActive(page);
 355                         break;
 356                 }
 357         }
 358
 359         put_cpu_var(lru_add_pvec);
 360 }
 361
 362 /*
 363  * Mark a page as having seen activity.
 364  *
 365  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
 366  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
 367  * active,unreferenced          ->      active,referenced
 368  *
 369  * When a newly allocated page is not yet visible, so safe for non-atomic ops,
 370  * __SetPageReferenced(page) may be substituted for mark_page_accessed(page).
 371  */
 372 void mark_page_accessed(struct page *page)
 373 {
 374         page = compound_head(page);
 375         if (!PageActive(page) && !PageUnevictable(page) &&
 376                         PageReferenced(page)) {
 377
 378                 /*
 379                  * If the page is on the LRU, queue it for activation via
 380                  * activate_page_pvecs. Otherwise, assume the page is on a
 381                  * pagevec, mark it active and it'll be moved to the active
 382                  * LRU on the next drain.
 383                  */
 384                 if (PageLRU(page))
 385                         activate_page(page);
 386                 else
 387                         __lru_cache_activate_page(page);
 388                 ClearPageReferenced(page);
 389                 if (page_is_file_cache(page))
 390                         workingset_activation(page);
 391         } else if (!PageReferenced(page)) {
 392                 SetPageReferenced(page);
 393         }
 394         if (page_is_idle(page))
 395                 clear_page_idle(page);
 396 }
 397 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
 398
 399 static void __lru_cache_add(struct page *page)
 400 {
 401         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvec);
 402
 403         get_page(page);
 404         if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 405                 __pagevec_lru_add(pvec);
 406         put_cpu_var(lru_add_pvec);
 407 }
 408
 409 /**
 410  * lru_cache_add_anon - add a page to the page lists
 411  * @page: the page to add
 412  */
 413 void lru_cache_add_anon(struct page *page)
 414 {
 415         if (PageActive(page))
 416                 ClearPageActive(page);
 417         __lru_cache_add(page);
 418 }
 419
 420 void lru_cache_add_file(struct page *page)
 421 {
 422         if (PageActive(page))
 423                 ClearPageActive(page);
 424         __lru_cache_add(page);
 425 }
 426 EXPORT_SYMBOL(lru_cache_add_file);
 427
 428 /**
 429  * lru_cache_add - add a page to a page list
 430  * @page: the page to be added to the LRU.
 431  *
 432  * Queue the page for addition to the LRU via pagevec. The decision on whether
 433  * to add the page to the [in]active [file|anon] list is deferred until the
 434  * pagevec is drained. This gives a chance for the caller of lru_cache_add()
 435  * have the page added to the active list using mark_page_accessed().
 436  */
 437 void lru_cache_add(struct page *page)
 438 {
 439         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page) && PageUnevictable(page), page);
 440         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 441         __lru_cache_add(page);
 442 }
 443
 444 /**
 445  * lru_cache_add_active_or_unevictable
 446  * @page:  the page to be added to LRU
 447  * @vma:   vma in which page is mapped for determining reclaimability
 448  *
 449  * Place @page on the active or unevictable LRU list, depending on its
 450  * evictability.  Note that if the page is not evictable, it goes
 451  * directly back onto it's zone's unevictable list, it does NOT use a
 452  * per cpu pagevec.
 453  */
 454 void lru_cache_add_active_or_unevictable(struct page *page,
 455                                          struct vm_area_struct *vma)
 456 {
 457         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 458
 459         if (likely((vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) != VM_LOCKED))
 460                 SetPageActive(page);
 461         else if (!TestSetPageMlocked(page)) {
 462                 /*
 463                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_stat because this
 464                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
 465                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
 466                  */
 467                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
 468                                     hpage_nr_pages(page));
 469                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
 470         }
 471         lru_cache_add(page);
 472 }
 473
 474 /*
 475  * If the page can not be invalidated, it is moved to the
 476  * inactive list to speed up its reclaim.  It is moved to the
 477  * head of the list, rather than the tail, to give the flusher
 478  * threads some time to write it out, as this is much more
 479  * effective than the single-page writeout from reclaim.
 480  *
 481  * If the page isn't page_mapped and dirty/writeback, the page
 482  * could reclaim asap using PG_reclaim.
 483  *
 484  * 1. active, mapped page -> none
 485  * 2. active, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 486  * 3. inactive, mapped page -> none
 487  * 4. inactive, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 488  * 5. inactive, clean -> inactive, tail
 489  * 6. Others -> none
 490  *
 491  * In 4, why it moves inactive's head, the VM expects the page would
 492  * be write it out by flusher threads as this is much more effective
 493  * than the single-page writeout from reclaim.
 494  */
 495 static void lru_deactivate_file_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 496                               void *arg)
 497 {
 498         int lru, file;
 499         bool active;
 500
 501         if (!PageLRU(page))
 502                 return;
 503
 504         if (PageUnevictable(page))
 505                 return;
 506
 507         /* Some processes are using the page */
 508         if (page_mapped(page))
 509                 return;
 510
 511         active = PageActive(page);
 512         file = page_is_file_cache(page);
 513         lru = page_lru_base_type(page);
 514
 515         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru + active);
 516         ClearPageActive(page);
 517         ClearPageReferenced(page);
 518         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 519
 520         if (PageWriteback(page) || PageDirty(page)) {
 521                 /*
 522                  * PG_reclaim could be raced with end_page_writeback
 523                  * It can make readahead confusing.  But race window
 524                  * is _really_ small and  it's non-critical problem.
 525                  */
 526                 SetPageReclaim(page);
 527         } else {
 528                 /*
 529                  * The page's writeback ends up during pagevec
 530                  * We moves tha page into tail of inactive.
 531                  */
 532                 list_move_tail(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
 533                 __count_vm_event(PGROTATED);
 534         }
 535
 536         if (active)
 537                 __count_vm_event(PGDEACTIVATE);
 538         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 0);
 539 }
 540
 541
 542 static void lru_lazyfree_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 543                             void *arg)
 544 {
 545         if (PageLRU(page) && PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 546             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 547                 bool active = PageActive(page);
 548
 549                 del_page_from_lru_list(page, lruvec,
 550                                        LRU_INACTIVE_ANON + active);
 551                 ClearPageActive(page);
 552                 ClearPageReferenced(page);
 553                 /*
 554                  * lazyfree pages are clean anonymous pages. They have
 555                  * SwapBacked flag cleared to distinguish normal anonymous
 556                  * pages
 557                  */
 558                 ClearPageSwapBacked(page);
 559                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
 560
 561                 __count_vm_events(PGLAZYFREE, hpage_nr_pages(page));
 562                 count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREE);
 563                 update_page_reclaim_stat(lruvec, 1, 0);
 564         }
 565 }
 566
 567 /*
 568  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
 569  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
 570  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
 571  */
 572 void lru_add_drain_cpu(int cpu)
 573 {
 574         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_add_pvec, cpu);
 575
 576         if (pagevec_count(pvec))
 577                 __pagevec_lru_add(pvec);
 578
 579         pvec = &per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu);
 580         if (pagevec_count(pvec)) {
 581                 unsigned long flags;
 582
 583                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
 584                 local_irq_save(flags);
 585                 pagevec_move_tail(pvec);
 586                 local_irq_restore(flags);
 587         }
 588
 589         pvec = &per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu);
 590         if (pagevec_count(pvec))
 591                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
 592
 593         pvec = &per_cpu(lru_lazyfree_pvecs, cpu);
 594         if (pagevec_count(pvec))
 595                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn, NULL);
 596
 597         activate_page_drain(cpu);
 598 }
 599
 600 /**
 601  * deactivate_file_page - forcefully deactivate a file page
 602  * @page: page to deactivate
 603  *
 604  * This function hints the VM that @page is a good reclaim candidate,
 605  * for example if its invalidation fails due to the page being dirty
 606  * or under writeback.
 607  */
 608 void deactivate_file_page(struct page *page)
 609 {
 610         /*
 611          * In a workload with many unevictable page such as mprotect,
 612          * unevictable page deactivation for accelerating reclaim is pointless.
 613          */
 614         if (PageUnevictable(page))
 615                 return;
 616
 617         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
 618                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_deactivate_file_pvecs);
 619
 620                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 621                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
 622                 put_cpu_var(lru_deactivate_file_pvecs);
 623         }
 624 }
 625
 626 /**
 627  * mark_page_lazyfree - make an anon page lazyfree
 628  * @page: page to deactivate
 629  *
 630  * mark_page_lazyfree() moves @page to the inactive file list.
 631  * This is done to accelerate the reclaim of @page.
 632  */
 633 void mark_page_lazyfree(struct page *page)
 634 {
 635         if (PageLRU(page) && PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 636             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 637                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_lazyfree_pvecs);
 638
 639                 get_page(page);
 640                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 641                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn, NULL);
 642                 put_cpu_var(lru_lazyfree_pvecs);
 643         }
 644 }
 645
 646 void lru_add_drain(void)
 647 {
 648         lru_add_drain_cpu(get_cpu());
 649         put_cpu();
 650 }
 651
 652 #ifdef CONFIG_SMP
 653
 654 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, lru_add_drain_work);
 655
 656 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
 657 {
 658         lru_add_drain();
 659 }
 660
 661 /*
 662  * Doesn't need any cpu hotplug locking because we do rely on per-cpu
 663  * kworkers being shut down before our page_alloc_cpu_dead callback is
 664  * executed on the offlined cpu.
 665  * Calling this function with cpu hotplug locks held can actually lead
 666  * to obscure indirect dependencies via WQ context.
 667  */
 668 void lru_add_drain_all(void)
 669 {
 670         static DEFINE_MUTEX(lock);
 671         static struct cpumask has_work;
 672         int cpu;
 673
 674         /*
 675          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
 676          * initialized.
 677          */
 678         if (WARN_ON(!mm_percpu_wq))
 679                 return;
 680
 681         mutex_lock(&lock);
 682         cpumask_clear(&has_work);
 683
 684         for_each_online_cpu(cpu) {
 685                 struct work_struct *work = &per_cpu(lru_add_drain_work, cpu);
 686
 687                 if (pagevec_count(&per_cpu(lru_add_pvec, cpu)) ||
 688                     pagevec_count(&per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu)) ||
 689                     pagevec_count(&per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu)) ||
 690                     pagevec_count(&per_cpu(lru_lazyfree_pvecs, cpu)) ||
 691                     need_activate_page_drain(cpu)) {
 692                         INIT_WORK(work, lru_add_drain_per_cpu);
 693                         queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
 694                         cpumask_set_cpu(cpu, &has_work);
 695                 }
 696         }
 697
 698         for_each_cpu(cpu, &has_work)
 699                 flush_work(&per_cpu(lru_add_drain_work, cpu));
 700
 701         mutex_unlock(&lock);
 702 }
 703 #else
 704 void lru_add_drain_all(void)
 705 {
 706         lru_add_drain();
 707 }
 708 #endif
 709
 710 /**
 711  * release_pages - batched put_page()
 712  * @pages: array of pages to release
 713  * @nr: number of pages
 714  *
 715  * Decrement the reference count on all the pages in @pages.  If it
 716  * fell to zero, remove the page from the LRU and free it.
 717  */
 718 void release_pages(struct page **pages, int nr)
 719 {
 720         int i;
 721         LIST_HEAD(pages_to_free);
 722         struct pglist_data *locked_pgdat = NULL;
 723         struct lruvec *lruvec;
 724         unsigned long uninitialized_var(flags);
 725         unsigned int uninitialized_var(lock_batch);
 726
 727         for (i = 0; i < nr; i++) {
 728                 struct page *page = pages[i];
 729
 730                 /*
 731                  * Make sure the IRQ-safe lock-holding time does not get
 732                  * excessive with a continuous string of pages from the
 733                  * same pgdat. The lock is held only if pgdat != NULL.
 734                  */
 735                 if (locked_pgdat && ++lock_batch == SWAP_CLUSTER_MAX) {
 736                         spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 737                         locked_pgdat = NULL;
 738                 }
 739
 740                 if (is_huge_zero_page(page))
 741                         continue;
 742
 743                 /* Device public page can not be huge page */
 744                 if (is_device_public_page(page)) {
 745                         if (locked_pgdat) {
 746                                 spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock,
 747                                                        flags);
 748                                 locked_pgdat = NULL;
 749                         }
 750                         put_devmap_managed_page(page);
 751                         continue;
 752                 }
 753
 754                 page = compound_head(page);
 755                 if (!put_page_testzero(page))
 756                         continue;
 757
 758                 if (PageCompound(page)) {
 759                         if (locked_pgdat) {
 760                                 spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 761                                 locked_pgdat = NULL;
 762                         }
 763                         __put_compound_page(page);
 764                         continue;
 765                 }
 766
 767                 if (PageLRU(page)) {
 768                         struct pglist_data *pgdat = page_pgdat(page);
 769
 770                         if (pgdat != locked_pgdat) {
 771                                 if (locked_pgdat)
 772                                         spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock,
 773                                                                         flags);
 774                                 lock_batch = 0;
 775                                 locked_pgdat = pgdat;
 776                                 spin_lock_irqsave(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 777                         }
 778
 779                         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, locked_pgdat);
 780                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
 781                         __ClearPageLRU(page);
 782                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
 783                 }
 784
 785                 /* Clear Active bit in case of parallel mark_page_accessed */
 786                 __ClearPageActive(page);
 787                 __ClearPageWaiters(page);
 788
 789                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
 790         }
 791         if (locked_pgdat)
 792                 spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 793
 794         mem_cgroup_uncharge_list(&pages_to_free);
 795         free_unref_page_list(&pages_to_free);
 796 }
 797 EXPORT_SYMBOL(release_pages);
 798
 799 /*
 800  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
 801  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
 802  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
 803  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
 804  *
 805  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
 806  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
 807  * mutual recursion.
 808  */
 809 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
 810 {
 811         if (!pvec->percpu_pvec_drained) {
 812                 lru_add_drain();
 813                 pvec->percpu_pvec_drained = true;
 814         }
 815         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec));
 816         pagevec_reinit(pvec);
 817 }
 818 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
 819
 820 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 821 /* used by __split_huge_page_refcount() */
 822 void lru_add_page_tail(struct page *page, struct page *page_tail,
 823                        struct lruvec *lruvec, struct list_head *list)
 824 {
 825         const int file = 0;
 826
 827         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
 828         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page_tail), page);
 829         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page_tail), page);
 830         lockdep_assert_held(&lruvec_pgdat(lruvec)->lru_lock);
 831
 832         if (!list)
 833                 SetPageLRU(page_tail);
 834
 835         if (likely(PageLRU(page)))
 836                 list_add_tail(&page_tail->lru, &page->lru);
 837         else if (list) {
 838                 /* page reclaim is reclaiming a huge page */
 839                 get_page(page_tail);
 840                 list_add_tail(&page_tail->lru, list);
 841         } else {
 842                 struct list_head *list_head;
 843                 /*
 844                  * Head page has not yet been counted, as an hpage,
 845                  * so we must account for each subpage individually.
 846                  *
 847                  * Use the standard add function to put page_tail on the list,
 848                  * but then correct its position so they all end up in order.
 849                  */
 850                 add_page_to_lru_list(page_tail, lruvec, page_lru(page_tail));
 851                 list_head = page_tail->lru.prev;
 852                 list_move_tail(&page_tail->lru, list_head);
 853         }
 854
 855         if (!PageUnevictable(page))
 856                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, PageActive(page_tail));
 857 }
 858 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
 859
 860 static void __pagevec_lru_add_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 861                                  void *arg)
 862 {
 863         enum lru_list lru;
 864         int was_unevictable = TestClearPageUnevictable(page);
 865
 866         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 867
 868         SetPageLRU(page);
 869         /*
 870          * Page becomes evictable in two ways:
 871          * 1) Within LRU lock [munlock_vma_page() and __munlock_pagevec()].
 872          * 2) Before acquiring LRU lock to put the page to correct LRU and then
 873          *   a) do PageLRU check with lock [check_move_unevictable_pages]
 874          *   b) do PageLRU check before lock [clear_page_mlock]
 875          *
 876          * (1) & (2a) are ok as LRU lock will serialize them. For (2b), we need
 877          * following strict ordering:
 878          *
 879          * #0: __pagevec_lru_add_fn             #1: clear_page_mlock
 880          *
 881          * SetPageLRU()                         TestClearPageMlocked()
 882          * smp_mb() // explicit ordering        // above provides strict
 883          *                                      // ordering
 884          * PageMlocked()                        PageLRU()
 885          *
 886          *
 887          * if '#1' does not observe setting of PG_lru by '#0' and fails
 888          * isolation, the explicit barrier will make sure that page_evictable
 889          * check will put the page in correct LRU. Without smp_mb(), SetPageLRU
 890          * can be reordered after PageMlocked check and can make '#1' to fail
 891          * the isolation of the page whose Mlocked bit is cleared (#0 is also
 892          * looking at the same page) and the evictable page will be stranded
 893          * in an unevictable LRU.
 894          */
 895         smp_mb();
 896
 897         if (page_evictable(page)) {
 898                 lru = page_lru(page);
 899                 update_page_reclaim_stat(lruvec, page_is_file_cache(page),
 900                                          PageActive(page));
 901                 if (was_unevictable)
 902                         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
 903         } else {
 904                 lru = LRU_UNEVICTABLE;
 905                 ClearPageActive(page);
 906                 SetPageUnevictable(page);
 907                 if (!was_unevictable)
 908                         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
 909         }
 910
 911         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 912         trace_mm_lru_insertion(page, lru);
 913 }
 914
 915 /*
 916  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
 917  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
 918  */
 919 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
 920 {
 921         pagevec_lru_move_fn(pvec, __pagevec_lru_add_fn, NULL);
 922 }
 923 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_lru_add);
 924
 925 /**
 926  * pagevec_lookup_entries - gang pagecache lookup
 927  * @pvec:       Where the resulting entries are placed
 928  * @mapping:    The address_space to search
 929  * @start:      The starting entry index
 930  * @nr_entries: The maximum number of pages
 931  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @pvec
 932  *
 933  * pagevec_lookup_entries() will search for and return a group of up
 934  * to @nr_pages pages and shadow entries in the mapping.  All
 935  * entries are placed in @pvec.  pagevec_lookup_entries() takes a
 936  * reference against actual pages in @pvec.
 937  *
 938  * The search returns a group of mapping-contiguous entries with
 939  * ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
 940  * not-present entries.
 941  *
 942  * pagevec_lookup_entries() returns the number of entries which were
 943  * found.
 944  */
 945 unsigned pagevec_lookup_entries(struct pagevec *pvec,
 946                                 struct address_space *mapping,
 947                                 pgoff_t start, unsigned nr_entries,
 948                                 pgoff_t *indices)
 949 {
 950         pvec->nr = find_get_entries(mapping, start, nr_entries,
 951                                     pvec->pages, indices);
 952         return pagevec_count(pvec);
 953 }
 954
 955 /**
 956  * pagevec_remove_exceptionals - pagevec exceptionals pruning
 957  * @pvec:       The pagevec to prune
 958  *
 959  * pagevec_lookup_entries() fills both pages and exceptional radix
 960  * tree entries into the pagevec.  This function prunes all
 961  * exceptionals from @pvec without leaving holes, so that it can be
 962  * passed on to page-only pagevec operations.
 963  */
 964 void pagevec_remove_exceptionals(struct pagevec *pvec)
 965 {
 966         int i, j;
 967
 968         for (i = 0, j = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 969                 struct page *page = pvec->pages[i];
 970                 if (!xa_is_value(page))
 971                         pvec->pages[j++] = page;
 972         }
 973         pvec->nr = j;
 974 }
 975
 976 /**
 977  * pagevec_lookup_range - gang pagecache lookup
 978  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
 979  * @mapping:    The address_space to search
 980  * @start:      The starting page index
 981  * @end:        The final page index
 982  *
 983  * pagevec_lookup_range() will search for & return a group of up to PAGEVEC_SIZE
 984  * pages in the mapping starting from index @start and upto index @end
 985  * (inclusive).  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
 986  * reference against the pages in @pvec.
 987  *
 988  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
 989  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages. We
 990  * also update @start to index the next page for the traversal.
 991  *
 992  * pagevec_lookup_range() returns the number of pages which were found. If this
 993  * number is smaller than PAGEVEC_SIZE, the end of specified range has been
 994  * reached.
 995  */
 996 unsigned pagevec_lookup_range(struct pagevec *pvec,
 997                 struct address_space *mapping, pgoff_t *start, pgoff_t end)
 998 {
 999         pvec->nr = find_get_pages_range(mapping, start, end, PAGEVEC_SIZE,
1000                                         pvec->pages);
1001         return pagevec_count(pvec);
1002 }
1003 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range);
1004
1005 unsigned pagevec_lookup_range_tag(struct pagevec *pvec,
1006                 struct address_space *mapping, pgoff_t *index, pgoff_t end,
1007                 xa_mark_t tag)
1008 {
1009         pvec->nr = find_get_pages_range_tag(mapping, index, end, tag,
1010                                         PAGEVEC_SIZE, pvec->pages);
1011         return pagevec_count(pvec);
1012 }
1013 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range_tag);
1014
1015 unsigned pagevec_lookup_range_nr_tag(struct pagevec *pvec,
1016                 struct address_space *mapping, pgoff_t *index, pgoff_t end,
1017                 xa_mark_t tag, unsigned max_pages)
1018 {
1019         pvec->nr = find_get_pages_range_tag(mapping, index, end, tag,
1020                 min_t(unsigned int, max_pages, PAGEVEC_SIZE), pvec->pages);
1021         return pagevec_count(pvec);
1022 }
1023 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range_nr_tag);
1024 /*
1025  * Perform any setup for the swap system
1026  */
1027 void __init swap_setup(void)
1028 {
1029         unsigned long megs = totalram_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1030
1031         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
1032         if (megs < 16)
1033                 page_cluster = 2;
1034         else
1035                 page_cluster = 3;
1036         /*
1037          * Right now other parts of the system means that we
1038          * _really_ don't want to cluster much more
1039          */
1040 }