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