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/admin-guide/sysctl/vm.rst.
  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 #include <linux/local_lock.h>
  39 #include <linux/buffer_head.h>
  40
  41 #include "internal.h"
  42
  43 #define CREATE_TRACE_POINTS
  44 #include <trace/events/pagemap.h>
  45
  46 /* How many pages do we try to swap or page in/out together? */
  47 int page_cluster;
  48
  49 /* Protecting only lru_rotate.pvec which requires disabling interrupts */
  50 struct lru_rotate {
  51         local_lock_t lock;
  52         struct pagevec pvec;
  53 };
  54 static DEFINE_PER_CPU(struct lru_rotate, lru_rotate) = {
  55         .lock = INIT_LOCAL_LOCK(lock),
  56 };
  57
  58 /*
  59  * The following struct pagevec are grouped together because they are protected
  60  * by disabling preemption (and interrupts remain enabled).
  61  */
  62 struct lru_pvecs {
  63         local_lock_t lock;
  64         struct pagevec lru_add;
  65         struct pagevec lru_deactivate_file;
  66         struct pagevec lru_deactivate;
  67         struct pagevec lru_lazyfree;
  68 #ifdef CONFIG_SMP
  69         struct pagevec activate_page;
  70 #endif
  71 };
  72 static DEFINE_PER_CPU(struct lru_pvecs, lru_pvecs) = {
  73         .lock = INIT_LOCAL_LOCK(lock),
  74 };
  75
  76 /*
  77  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
  78  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
  79  */
  80 static void __page_cache_release(struct page *page)
  81 {
  82         if (PageLRU(page)) {
  83                 struct lruvec *lruvec;
  84                 unsigned long flags;
  85
  86                 lruvec = lock_page_lruvec_irqsave(page, &flags);
  87                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
  88                 __clear_page_lru_flags(page);
  89                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
  90         }
  91         __ClearPageWaiters(page);
  92 }
  93
  94 static void __put_single_page(struct page *page)
  95 {
  96         __page_cache_release(page);
  97         mem_cgroup_uncharge(page);
  98         free_unref_page(page, 0);
  99 }
 100
 101 static void __put_compound_page(struct page *page)
 102 {
 103         /*
 104          * __page_cache_release() is supposed to be called for thp, not for
 105          * hugetlb. This is because hugetlb page does never have PageLRU set
 106          * (it's never listed to any LRU lists) and no memcg routines should
 107          * be called for hugetlb (it has a separate hugetlb_cgroup.)
 108          */
 109         if (!PageHuge(page))
 110                 __page_cache_release(page);
 111         destroy_compound_page(page);
 112 }
 113
 114 void __put_page(struct page *page)
 115 {
 116         if (is_zone_device_page(page)) {
 117                 put_dev_pagemap(page->pgmap);
 118
 119                 /*
 120                  * The page belongs to the device that created pgmap. Do
 121                  * not return it to page allocator.
 122                  */
 123                 return;
 124         }
 125
 126         if (unlikely(PageCompound(page)))
 127                 __put_compound_page(page);
 128         else
 129                 __put_single_page(page);
 130 }
 131 EXPORT_SYMBOL(__put_page);
 132
 133 /**
 134  * put_pages_list() - release a list of pages
 135  * @pages: list of pages threaded on page->lru
 136  *
 137  * Release a list of pages which are strung together on page.lru.  Currently
 138  * used by read_cache_pages() and related error recovery code.
 139  */
 140 void put_pages_list(struct list_head *pages)
 141 {
 142         while (!list_empty(pages)) {
 143                 struct page *victim;
 144
 145                 victim = lru_to_page(pages);
 146                 list_del(&victim->lru);
 147                 put_page(victim);
 148         }
 149 }
 150 EXPORT_SYMBOL(put_pages_list);
 151
 152 /*
 153  * get_kernel_pages() - pin kernel pages in memory
 154  * @kiov:       An array of struct kvec structures
 155  * @nr_segs:    number of segments to pin
 156  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
 157  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
 158  *              Should be at least nr_segs long.
 159  *
 160  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
 161  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
 162  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
 163  * with a put_page() call when it is finished with.
 164  */
 165 int get_kernel_pages(const struct kvec *kiov, int nr_segs, int write,
 166                 struct page **pages)
 167 {
 168         int seg;
 169
 170         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
 171                 if (WARN_ON(kiov[seg].iov_len != PAGE_SIZE))
 172                         return seg;
 173
 174                 pages[seg] = kmap_to_page(kiov[seg].iov_base);
 175                 get_page(pages[seg]);
 176         }
 177
 178         return seg;
 179 }
 180 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_pages);
 181
 182 static void pagevec_lru_move_fn(struct pagevec *pvec,
 183         void (*move_fn)(struct page *page, struct lruvec *lruvec))
 184 {
 185         int i;
 186         struct lruvec *lruvec = NULL;
 187         unsigned long flags = 0;
 188
 189         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 190                 struct page *page = pvec->pages[i];
 191
 192                 /* block memcg migration during page moving between lru */
 193                 if (!TestClearPageLRU(page))
 194                         continue;
 195
 196                 lruvec = relock_page_lruvec_irqsave(page, lruvec, &flags);
 197                 (*move_fn)(page, lruvec);
 198
 199                 SetPageLRU(page);
 200         }
 201         if (lruvec)
 202                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 203         release_pages(pvec->pages, pvec->nr);
 204         pagevec_reinit(pvec);
 205 }
 206
 207 static void pagevec_move_tail_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 208 {
 209         if (!PageUnevictable(page)) {
 210                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
 211                 ClearPageActive(page);
 212                 add_page_to_lru_list_tail(page, lruvec);
 213                 __count_vm_events(PGROTATED, thp_nr_pages(page));
 214         }
 215 }
 216
 217 /* return true if pagevec needs to drain */
 218 static bool pagevec_add_and_need_flush(struct pagevec *pvec, struct page *page)
 219 {
 220         bool ret = false;
 221
 222         if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page) ||
 223                         lru_cache_disabled())
 224                 ret = true;
 225
 226         return ret;
 227 }
 228
 229 /*
 230  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
 231  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
 232  * inactive list.
 233  *
 234  * rotate_reclaimable_page() must disable IRQs, to prevent nasty races.
 235  */
 236 void rotate_reclaimable_page(struct page *page)
 237 {
 238         if (!PageLocked(page) && !PageDirty(page) &&
 239             !PageUnevictable(page) && PageLRU(page)) {
 240                 struct pagevec *pvec;
 241                 unsigned long flags;
 242
 243                 get_page(page);
 244                 local_lock_irqsave(&lru_rotate.lock, flags);
 245                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_rotate.pvec);
 246                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
 247                         pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn);
 248                 local_unlock_irqrestore(&lru_rotate.lock, flags);
 249         }
 250 }
 251
 252 void lru_note_cost(struct lruvec *lruvec, bool file, unsigned int nr_pages)
 253 {
 254         do {
 255                 unsigned long lrusize;
 256
 257                 /*
 258                  * Hold lruvec->lru_lock is safe here, since
 259                  * 1) The pinned lruvec in reclaim, or
 260                  * 2) From a pre-LRU page during refault (which also holds the
 261                  *    rcu lock, so would be safe even if the page was on the LRU
 262                  *    and could move simultaneously to a new lruvec).
 263                  */
 264                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
 265                 /* Record cost event */
 266                 if (file)
 267                         lruvec->file_cost += nr_pages;
 268                 else
 269                         lruvec->anon_cost += nr_pages;
 270
 271                 /*
 272                  * Decay previous events
 273                  *
 274                  * Because workloads change over time (and to avoid
 275                  * overflow) we keep these statistics as a floating
 276                  * average, which ends up weighing recent refaults
 277                  * more than old ones.
 278                  */
 279                 lrusize = lruvec_page_state(lruvec, NR_INACTIVE_ANON) +
 280                           lruvec_page_state(lruvec, NR_ACTIVE_ANON) +
 281                           lruvec_page_state(lruvec, NR_INACTIVE_FILE) +
 282                           lruvec_page_state(lruvec, NR_ACTIVE_FILE);
 283
 284                 if (lruvec->file_cost + lruvec->anon_cost > lrusize / 4) {
 285                         lruvec->file_cost /= 2;
 286                         lruvec->anon_cost /= 2;
 287                 }
 288                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
 289         } while ((lruvec = parent_lruvec(lruvec)));
 290 }
 291
 292 void lru_note_cost_page(struct page *page)
 293 {
 294         lru_note_cost(mem_cgroup_page_lruvec(page),
 295                       page_is_file_lru(page), thp_nr_pages(page));
 296 }
 297
 298 static void __activate_page(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 299 {
 300         if (!PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 301                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 302
 303                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
 304                 SetPageActive(page);
 305                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
 306                 trace_mm_lru_activate(page);
 307
 308                 __count_vm_events(PGACTIVATE, nr_pages);
 309                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGACTIVATE,
 310                                      nr_pages);
 311         }
 312 }
 313
 314 #ifdef CONFIG_SMP
 315 static void activate_page_drain(int cpu)
 316 {
 317         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_pvecs.activate_page, cpu);
 318
 319         if (pagevec_count(pvec))
 320                 pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page);
 321 }
 322
 323 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
 324 {
 325         return pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.activate_page, cpu)) != 0;
 326 }
 327
 328 static void activate_page(struct page *page)
 329 {
 330         page = compound_head(page);
 331         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 332                 struct pagevec *pvec;
 333
 334                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
 335                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.activate_page);
 336                 get_page(page);
 337                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
 338                         pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page);
 339                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 340         }
 341 }
 342
 343 #else
 344 static inline void activate_page_drain(int cpu)
 345 {
 346 }
 347
 348 static void activate_page(struct page *page)
 349 {
 350         struct lruvec *lruvec;
 351
 352         page = compound_head(page);
 353         if (TestClearPageLRU(page)) {
 354                 lruvec = lock_page_lruvec_irq(page);
 355                 __activate_page(page, lruvec);
 356                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
 357                 SetPageLRU(page);
 358         }
 359 }
 360 #endif
 361
 362 static void __lru_cache_activate_page(struct page *page)
 363 {
 364         struct pagevec *pvec;
 365         int i;
 366
 367         local_lock(&lru_pvecs.lock);
 368         pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_add);
 369
 370         /*
 371          * Search backwards on the optimistic assumption that the page being
 372          * activated has just been added to this pagevec. Note that only
 373          * the local pagevec is examined as a !PageLRU page could be in the
 374          * process of being released, reclaimed, migrated or on a remote
 375          * pagevec that is currently being drained. Furthermore, marking
 376          * a remote pagevec's page PageActive potentially hits a race where
 377          * a page is marked PageActive just after it is added to the inactive
 378          * list causing accounting errors and BUG_ON checks to trigger.
 379          */
 380         for (i = pagevec_count(pvec) - 1; i >= 0; i--) {
 381                 struct page *pagevec_page = pvec->pages[i];
 382
 383                 if (pagevec_page == page) {
 384                         SetPageActive(page);
 385                         break;
 386                 }
 387         }
 388
 389         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 390 }
 391
 392 /*
 393  * Mark a page as having seen activity.
 394  *
 395  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
 396  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
 397  * active,unreferenced          ->      active,referenced
 398  *
 399  * When a newly allocated page is not yet visible, so safe for non-atomic ops,
 400  * __SetPageReferenced(page) may be substituted for mark_page_accessed(page).
 401  */
 402 void mark_page_accessed(struct page *page)
 403 {
 404         page = compound_head(page);
 405
 406         if (!PageReferenced(page)) {
 407                 SetPageReferenced(page);
 408         } else if (PageUnevictable(page)) {
 409                 /*
 410                  * Unevictable pages are on the "LRU_UNEVICTABLE" list. But,
 411                  * this list is never rotated or maintained, so marking an
 412                  * evictable page accessed has no effect.
 413                  */
 414         } else if (!PageActive(page)) {
 415                 /*
 416                  * If the page is on the LRU, queue it for activation via
 417                  * lru_pvecs.activate_page. Otherwise, assume the page is on a
 418                  * pagevec, mark it active and it'll be moved to the active
 419                  * LRU on the next drain.
 420                  */
 421                 if (PageLRU(page))
 422                         activate_page(page);
 423                 else
 424                         __lru_cache_activate_page(page);
 425                 ClearPageReferenced(page);
 426                 workingset_activation(page);
 427         }
 428         if (page_is_idle(page))
 429                 clear_page_idle(page);
 430 }
 431 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
 432
 433 /**
 434  * lru_cache_add - add a page to a page list
 435  * @page: the page to be added to the LRU.
 436  *
 437  * Queue the page for addition to the LRU via pagevec. The decision on whether
 438  * to add the page to the [in]active [file|anon] list is deferred until the
 439  * pagevec is drained. This gives a chance for the caller of lru_cache_add()
 440  * have the page added to the active list using mark_page_accessed().
 441  */
 442 void lru_cache_add(struct page *page)
 443 {
 444         struct pagevec *pvec;
 445
 446         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page) && PageUnevictable(page), page);
 447         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 448
 449         get_page(page);
 450         local_lock(&lru_pvecs.lock);
 451         pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_add);
 452         if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
 453                 __pagevec_lru_add(pvec);
 454         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 455 }
 456 EXPORT_SYMBOL(lru_cache_add);
 457
 458 /**
 459  * lru_cache_add_inactive_or_unevictable
 460  * @page:  the page to be added to LRU
 461  * @vma:   vma in which page is mapped for determining reclaimability
 462  *
 463  * Place @page on the inactive or unevictable LRU list, depending on its
 464  * evictability.
 465  */
 466 void lru_cache_add_inactive_or_unevictable(struct page *page,
 467                                          struct vm_area_struct *vma)
 468 {
 469         bool unevictable;
 470
 471         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 472
 473         unevictable = (vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) == VM_LOCKED;
 474         if (unlikely(unevictable) && !TestSetPageMlocked(page)) {
 475                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 476                 /*
 477                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_state because this
 478                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
 479                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
 480                  */
 481                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK, nr_pages);
 482                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGMLOCKED, nr_pages);
 483         }
 484         lru_cache_add(page);
 485 }
 486
 487 /*
 488  * If the page can not be invalidated, it is moved to the
 489  * inactive list to speed up its reclaim.  It is moved to the
 490  * head of the list, rather than the tail, to give the flusher
 491  * threads some time to write it out, as this is much more
 492  * effective than the single-page writeout from reclaim.
 493  *
 494  * If the page isn't page_mapped and dirty/writeback, the page
 495  * could reclaim asap using PG_reclaim.
 496  *
 497  * 1. active, mapped page -> none
 498  * 2. active, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 499  * 3. inactive, mapped page -> none
 500  * 4. inactive, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 501  * 5. inactive, clean -> inactive, tail
 502  * 6. Others -> none
 503  *
 504  * In 4, why it moves inactive's head, the VM expects the page would
 505  * be write it out by flusher threads as this is much more effective
 506  * than the single-page writeout from reclaim.
 507  */
 508 static void lru_deactivate_file_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 509 {
 510         bool active = PageActive(page);
 511         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 512
 513         if (PageUnevictable(page))
 514                 return;
 515
 516         /* Some processes are using the page */
 517         if (page_mapped(page))
 518                 return;
 519
 520         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
 521         ClearPageActive(page);
 522         ClearPageReferenced(page);
 523
 524         if (PageWriteback(page) || PageDirty(page)) {
 525                 /*
 526                  * PG_reclaim could be raced with end_page_writeback
 527                  * It can make readahead confusing.  But race window
 528                  * is _really_ small and  it's non-critical problem.
 529                  */
 530                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
 531                 SetPageReclaim(page);
 532         } else {
 533                 /*
 534                  * The page's writeback ends up during pagevec
 535                  * We move that page into tail of inactive.
 536                  */
 537                 add_page_to_lru_list_tail(page, lruvec);
 538                 __count_vm_events(PGROTATED, nr_pages);
 539         }
 540
 541         if (active) {
 542                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_pages);
 543                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
 544                                      nr_pages);
 545         }
 546 }
 547
 548 static void lru_deactivate_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 549 {
 550         if (PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 551                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 552
 553                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
 554                 ClearPageActive(page);
 555                 ClearPageReferenced(page);
 556                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
 557
 558                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_pages);
 559                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
 560                                      nr_pages);
 561         }
 562 }
 563
 564 static void lru_lazyfree_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 565 {
 566         if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 567             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 568                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 569
 570                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
 571                 ClearPageActive(page);
 572                 ClearPageReferenced(page);
 573                 /*
 574                  * Lazyfree pages are clean anonymous pages.  They have
 575                  * PG_swapbacked flag cleared, to distinguish them from normal
 576                  * anonymous pages
 577                  */
 578                 ClearPageSwapBacked(page);
 579                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
 580
 581                 __count_vm_events(PGLAZYFREE, nr_pages);
 582                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGLAZYFREE,
 583                                      nr_pages);
 584         }
 585 }
 586
 587 /*
 588  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
 589  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
 590  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
 591  */
 592 void lru_add_drain_cpu(int cpu)
 593 {
 594         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_add, cpu);
 595
 596         if (pagevec_count(pvec))
 597                 __pagevec_lru_add(pvec);
 598
 599         pvec = &per_cpu(lru_rotate.pvec, cpu);
 600         /* Disabling interrupts below acts as a compiler barrier. */
 601         if (data_race(pagevec_count(pvec))) {
 602                 unsigned long flags;
 603
 604                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
 605                 local_lock_irqsave(&lru_rotate.lock, flags);
 606                 pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn);
 607                 local_unlock_irqrestore(&lru_rotate.lock, flags);
 608         }
 609
 610         pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate_file, cpu);
 611         if (pagevec_count(pvec))
 612                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn);
 613
 614         pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate, cpu);
 615         if (pagevec_count(pvec))
 616                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_fn);
 617
 618         pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_lazyfree, cpu);
 619         if (pagevec_count(pvec))
 620                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn);
 621
 622         activate_page_drain(cpu);
 623         invalidate_bh_lrus_cpu(cpu);
 624 }
 625
 626 /**
 627  * deactivate_file_page - forcefully deactivate a file page
 628  * @page: page to deactivate
 629  *
 630  * This function hints the VM that @page is a good reclaim candidate,
 631  * for example if its invalidation fails due to the page being dirty
 632  * or under writeback.
 633  */
 634 void deactivate_file_page(struct page *page)
 635 {
 636         /*
 637          * In a workload with many unevictable page such as mprotect,
 638          * unevictable page deactivation for accelerating reclaim is pointless.
 639          */
 640         if (PageUnevictable(page))
 641                 return;
 642
 643         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
 644                 struct pagevec *pvec;
 645
 646                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
 647                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_deactivate_file);
 648
 649                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
 650                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn);
 651                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 652         }
 653 }
 654
 655 /*
 656  * deactivate_page - deactivate a page
 657  * @page: page to deactivate
 658  *
 659  * deactivate_page() moves @page to the inactive list if @page was on the active
 660  * list and was not an unevictable page.  This is done to accelerate the reclaim
 661  * of @page.
 662  */
 663 void deactivate_page(struct page *page)
 664 {
 665         if (PageLRU(page) && PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 666                 struct pagevec *pvec;
 667
 668                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
 669                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_deactivate);
 670                 get_page(page);
 671                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
 672                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_fn);
 673                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 674         }
 675 }
 676
 677 /**
 678  * mark_page_lazyfree - make an anon page lazyfree
 679  * @page: page to deactivate
 680  *
 681  * mark_page_lazyfree() moves @page to the inactive file list.
 682  * This is done to accelerate the reclaim of @page.
 683  */
 684 void mark_page_lazyfree(struct page *page)
 685 {
 686         if (PageLRU(page) && PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 687             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 688                 struct pagevec *pvec;
 689
 690                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
 691                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_lazyfree);
 692                 get_page(page);
 693                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
 694                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn);
 695                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 696         }
 697 }
 698
 699 void lru_add_drain(void)
 700 {
 701         local_lock(&lru_pvecs.lock);
 702         lru_add_drain_cpu(smp_processor_id());
 703         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 704 }
 705
 706 void lru_add_drain_cpu_zone(struct zone *zone)
 707 {
 708         local_lock(&lru_pvecs.lock);
 709         lru_add_drain_cpu(smp_processor_id());
 710         drain_local_pages(zone);
 711         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 712 }
 713
 714 #ifdef CONFIG_SMP
 715
 716 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, lru_add_drain_work);
 717
 718 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
 719 {
 720         lru_add_drain();
 721 }
 722
 723 /*
 724  * Doesn't need any cpu hotplug locking because we do rely on per-cpu
 725  * kworkers being shut down before our page_alloc_cpu_dead callback is
 726  * executed on the offlined cpu.
 727  * Calling this function with cpu hotplug locks held can actually lead
 728  * to obscure indirect dependencies via WQ context.
 729  */
 730 inline void __lru_add_drain_all(bool force_all_cpus)
 731 {
 732         /*
 733          * lru_drain_gen - Global pages generation number
 734          *
 735          * (A) Definition: global lru_drain_gen = x implies that all generations
 736          *     0 < n <= x are already *scheduled* for draining.
 737          *
 738          * This is an optimization for the highly-contended use case where a
 739          * user space workload keeps constantly generating a flow of pages for
 740          * each CPU.
 741          */
 742         static unsigned int lru_drain_gen;
 743         static struct cpumask has_work;
 744         static DEFINE_MUTEX(lock);
 745         unsigned cpu, this_gen;
 746
 747         /*
 748          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
 749          * initialized.
 750          */
 751         if (WARN_ON(!mm_percpu_wq))
 752                 return;
 753
 754         /*
 755          * Guarantee pagevec counter stores visible by this CPU are visible to
 756          * other CPUs before loading the current drain generation.
 757          */
 758         smp_mb();
 759
 760         /*
 761          * (B) Locally cache global LRU draining generation number
 762          *
 763          * The read barrier ensures that the counter is loaded before the mutex
 764          * is taken. It pairs with smp_mb() inside the mutex critical section
 765          * at (D).
 766          */
 767         this_gen = smp_load_acquire(&lru_drain_gen);
 768
 769         mutex_lock(&lock);
 770
 771         /*
 772          * (C) Exit the draining operation if a newer generation, from another
 773          * lru_add_drain_all(), was already scheduled for draining. Check (A).
 774          */
 775         if (unlikely(this_gen != lru_drain_gen && !force_all_cpus))
 776                 goto done;
 777
 778         /*
 779          * (D) Increment global generation number
 780          *
 781          * Pairs with smp_load_acquire() at (B), outside of the critical
 782          * section. Use a full memory barrier to guarantee that the new global
 783          * drain generation number is stored before loading pagevec counters.
 784          *
 785          * This pairing must be done here, before the for_each_online_cpu loop
 786          * below which drains the page vectors.
 787          *
 788          * Let x, y, and z represent some system CPU numbers, where x < y < z.
 789          * Assume CPU #z is in the middle of the for_each_online_cpu loop
 790          * below and has already reached CPU #y's per-cpu data. CPU #x comes
 791          * along, adds some pages to its per-cpu vectors, then calls
 792          * lru_add_drain_all().
 793          *
 794          * If the paired barrier is done at any later step, e.g. after the
 795          * loop, CPU #x will just exit at (C) and miss flushing out all of its
 796          * added pages.
 797          */
 798         WRITE_ONCE(lru_drain_gen, lru_drain_gen + 1);
 799         smp_mb();
 800
 801         cpumask_clear(&has_work);
 802         for_each_online_cpu(cpu) {
 803                 struct work_struct *work = &per_cpu(lru_add_drain_work, cpu);
 804
 805                 if (force_all_cpus ||
 806                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_add, cpu)) ||
 807                     data_race(pagevec_count(&per_cpu(lru_rotate.pvec, cpu))) ||
 808                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate_file, cpu)) ||
 809                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate, cpu)) ||
 810                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_lazyfree, cpu)) ||
 811                     need_activate_page_drain(cpu) ||
 812                     has_bh_in_lru(cpu, NULL)) {
 813                         INIT_WORK(work, lru_add_drain_per_cpu);
 814                         queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
 815                         __cpumask_set_cpu(cpu, &has_work);
 816                 }
 817         }
 818
 819         for_each_cpu(cpu, &has_work)
 820                 flush_work(&per_cpu(lru_add_drain_work, cpu));
 821
 822 done:
 823         mutex_unlock(&lock);
 824 }
 825
 826 void lru_add_drain_all(void)
 827 {
 828         __lru_add_drain_all(false);
 829 }
 830 #else
 831 void lru_add_drain_all(void)
 832 {
 833         lru_add_drain();
 834 }
 835 #endif /* CONFIG_SMP */
 836
 837 atomic_t lru_disable_count = ATOMIC_INIT(0);
 838
 839 /*
 840  * lru_cache_disable() needs to be called before we start compiling
 841  * a list of pages to be migrated using isolate_lru_page().
 842  * It drains pages on LRU cache and then disable on all cpus until
 843  * lru_cache_enable is called.
 844  *
 845  * Must be paired with a call to lru_cache_enable().
 846  */
 847 void lru_cache_disable(void)
 848 {
 849         atomic_inc(&lru_disable_count);
 850 #ifdef CONFIG_SMP
 851         /*
 852          * lru_add_drain_all in the force mode will schedule draining on
 853          * all online CPUs so any calls of lru_cache_disabled wrapped by
 854          * local_lock or preemption disabled would be ordered by that.
 855          * The atomic operation doesn't need to have stronger ordering
 856          * requirements because that is enforeced by the scheduling
 857          * guarantees.
 858          */
 859         __lru_add_drain_all(true);
 860 #else
 861         lru_add_drain();
 862 #endif
 863 }
 864
 865 /**
 866  * release_pages - batched put_page()
 867  * @pages: array of pages to release
 868  * @nr: number of pages
 869  *
 870  * Decrement the reference count on all the pages in @pages.  If it
 871  * fell to zero, remove the page from the LRU and free it.
 872  */
 873 void release_pages(struct page **pages, int nr)
 874 {
 875         int i;
 876         LIST_HEAD(pages_to_free);
 877         struct lruvec *lruvec = NULL;
 878         unsigned long flags;
 879         unsigned int lock_batch;
 880
 881         for (i = 0; i < nr; i++) {
 882                 struct page *page = pages[i];
 883
 884                 /*
 885                  * Make sure the IRQ-safe lock-holding time does not get
 886                  * excessive with a continuous string of pages from the
 887                  * same lruvec. The lock is held only if lruvec != NULL.
 888                  */
 889                 if (lruvec && ++lock_batch == SWAP_CLUSTER_MAX) {
 890                         unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 891                         lruvec = NULL;
 892                 }
 893
 894                 page = compound_head(page);
 895                 if (is_huge_zero_page(page))
 896                         continue;
 897
 898                 if (is_zone_device_page(page)) {
 899                         if (lruvec) {
 900                                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 901                                 lruvec = NULL;
 902                         }
 903                         /*
 904                          * ZONE_DEVICE pages that return 'false' from
 905                          * page_is_devmap_managed() do not require special
 906                          * processing, and instead, expect a call to
 907                          * put_page_testzero().
 908                          */
 909                         if (page_is_devmap_managed(page)) {
 910                                 put_devmap_managed_page(page);
 911                                 continue;
 912                         }
 913                         if (put_page_testzero(page))
 914                                 put_dev_pagemap(page->pgmap);
 915                         continue;
 916                 }
 917
 918                 if (!put_page_testzero(page))
 919                         continue;
 920
 921                 if (PageCompound(page)) {
 922                         if (lruvec) {
 923                                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 924                                 lruvec = NULL;
 925                         }
 926                         __put_compound_page(page);
 927                         continue;
 928                 }
 929
 930                 if (PageLRU(page)) {
 931                         struct lruvec *prev_lruvec = lruvec;
 932
 933                         lruvec = relock_page_lruvec_irqsave(page, lruvec,
 934                                                                         &flags);
 935                         if (prev_lruvec != lruvec)
 936                                 lock_batch = 0;
 937
 938                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
 939                         __clear_page_lru_flags(page);
 940                 }
 941
 942                 __ClearPageWaiters(page);
 943
 944                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
 945         }
 946         if (lruvec)
 947                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 948
 949         mem_cgroup_uncharge_list(&pages_to_free);
 950         free_unref_page_list(&pages_to_free);
 951 }
 952 EXPORT_SYMBOL(release_pages);
 953
 954 /*
 955  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
 956  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
 957  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
 958  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
 959  *
 960  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
 961  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
 962  * mutual recursion.
 963  */
 964 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
 965 {
 966         if (!pvec->percpu_pvec_drained) {
 967                 lru_add_drain();
 968                 pvec->percpu_pvec_drained = true;
 969         }
 970         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec));
 971         pagevec_reinit(pvec);
 972 }
 973 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
 974
 975 static void __pagevec_lru_add_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 976 {
 977         int was_unevictable = TestClearPageUnevictable(page);
 978         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 979
 980         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 981
 982         /*
 983          * Page becomes evictable in two ways:
 984          * 1) Within LRU lock [munlock_vma_page() and __munlock_pagevec()].
 985          * 2) Before acquiring LRU lock to put the page to correct LRU and then
 986          *   a) do PageLRU check with lock [check_move_unevictable_pages]
 987          *   b) do PageLRU check before lock [clear_page_mlock]
 988          *
 989          * (1) & (2a) are ok as LRU lock will serialize them. For (2b), we need
 990          * following strict ordering:
 991          *
 992          * #0: __pagevec_lru_add_fn             #1: clear_page_mlock
 993          *
 994          * SetPageLRU()                         TestClearPageMlocked()
 995          * smp_mb() // explicit ordering        // above provides strict
 996          *                                      // ordering
 997          * PageMlocked()                        PageLRU()
 998          *
 999          *
1000          * if '#1' does not observe setting of PG_lru by '#0' and fails
1001          * isolation, the explicit barrier will make sure that page_evictable
1002          * check will put the page in correct LRU. Without smp_mb(), SetPageLRU
1003          * can be reordered after PageMlocked check and can make '#1' to fail
1004          * the isolation of the page whose Mlocked bit is cleared (#0 is also
1005          * looking at the same page) and the evictable page will be stranded
1006          * in an unevictable LRU.
1007          */
1008         SetPageLRU(page);
1009         smp_mb__after_atomic();
1010
1011         if (page_evictable(page)) {
1012                 if (was_unevictable)
1013                         __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, nr_pages);
1014         } else {
1015                 ClearPageActive(page);
1016                 SetPageUnevictable(page);
1017                 if (!was_unevictable)
1018                         __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGCULLED, nr_pages);
1019         }
1020
1021         add_page_to_lru_list(page, lruvec);
1022         trace_mm_lru_insertion(page);
1023 }
1024
1025 /*
1026  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
1027  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
1028  */
1029 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
1030 {
1031         int i;
1032         struct lruvec *lruvec = NULL;
1033         unsigned long flags = 0;
1034
1035         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1036                 struct page *page = pvec->pages[i];
1037
1038                 lruvec = relock_page_lruvec_irqsave(page, lruvec, &flags);
1039                 __pagevec_lru_add_fn(page, lruvec);
1040         }
1041         if (lruvec)
1042                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
1043         release_pages(pvec->pages, pvec->nr);
1044         pagevec_reinit(pvec);
1045 }
1046
1047 /**
1048  * pagevec_remove_exceptionals - pagevec exceptionals pruning
1049  * @pvec:       The pagevec to prune
1050  *
1051  * find_get_entries() fills both pages and XArray value entries (aka
1052  * exceptional entries) into the pagevec.  This function prunes all
1053  * exceptionals from @pvec without leaving holes, so that it can be
1054  * passed on to page-only pagevec operations.
1055  */
1056 void pagevec_remove_exceptionals(struct pagevec *pvec)
1057 {
1058         int i, j;
1059
1060         for (i = 0, j = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1061                 struct page *page = pvec->pages[i];
1062                 if (!xa_is_value(page))
1063                         pvec->pages[j++] = page;
1064         }
1065         pvec->nr = j;
1066 }
1067
1068 /**
1069  * pagevec_lookup_range - gang pagecache lookup
1070  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
1071  * @mapping:    The address_space to search
1072  * @start:      The starting page index
1073  * @end:        The final page index
1074  *
1075  * pagevec_lookup_range() will search for & return a group of up to PAGEVEC_SIZE
1076  * pages in the mapping starting from index @start and upto index @end
1077  * (inclusive).  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
1078  * reference against the pages in @pvec.
1079  *
1080  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1081  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages. We
1082  * also update @start to index the next page for the traversal.
1083  *
1084  * pagevec_lookup_range() returns the number of pages which were found. If this
1085  * number is smaller than PAGEVEC_SIZE, the end of specified range has been
1086  * reached.
1087  */
1088 unsigned pagevec_lookup_range(struct pagevec *pvec,
1089                 struct address_space *mapping, pgoff_t *start, pgoff_t end)
1090 {
1091         pvec->nr = find_get_pages_range(mapping, start, end, PAGEVEC_SIZE,
1092                                         pvec->pages);
1093         return pagevec_count(pvec);
1094 }
1095 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range);
1096
1097 unsigned pagevec_lookup_range_tag(struct pagevec *pvec,
1098                 struct address_space *mapping, pgoff_t *index, pgoff_t end,
1099                 xa_mark_t tag)
1100 {
1101         pvec->nr = find_get_pages_range_tag(mapping, index, end, tag,
1102                                         PAGEVEC_SIZE, pvec->pages);
1103         return pagevec_count(pvec);
1104 }
1105 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range_tag);
1106
1107 /*
1108  * Perform any setup for the swap system
1109  */
1110 void __init swap_setup(void)
1111 {
1112         unsigned long megs = totalram_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1113
1114         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
1115         if (megs < 16)
1116                 page_cluster = 2;
1117         else
1118                 page_cluster = 3;
1119         /*
1120          * Right now other parts of the system means that we
1121          * _really_ don't want to cluster much more
1122          */
1123 }
1124
1125 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
1126 void put_devmap_managed_page(struct page *page)
1127 {
1128         int count;
1129
1130         if (WARN_ON_ONCE(!page_is_devmap_managed(page)))
1131                 return;
1132
1133         count = page_ref_dec_return(page);
1134
1135         /*
1136          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
1137          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
1138          * stable because nobody holds a reference on the page.
1139          */
1140         if (count == 1)
1141                 free_devmap_managed_page(page);
1142         else if (!count)
1143                 __put_page(page);
1144 }
1145 EXPORT_SYMBOL(put_devmap_managed_page);
1146 #endif