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);
  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 /*
 183  * get_kernel_page() - pin a kernel page in memory
 184  * @start:      starting kernel address
 185  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
 186  * @pages:      array that receives pointer to the page pinned.
 187  *              Must be at least nr_segs long.
 188  *
 189  * Returns 1 if page is pinned. If the page was not pinned, returns
 190  * -errno. The page returned must be released with a put_page() call
 191  * when it is finished with.
 192  */
 193 int get_kernel_page(unsigned long start, int write, struct page **pages)
 194 {
 195         const struct kvec kiov = {
 196                 .iov_base = (void *)start,
 197                 .iov_len = PAGE_SIZE
 198         };
 199
 200         return get_kernel_pages(&kiov, 1, write, pages);
 201 }
 202 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_page);
 203
 204 static void pagevec_lru_move_fn(struct pagevec *pvec,
 205         void (*move_fn)(struct page *page, struct lruvec *lruvec))
 206 {
 207         int i;
 208         struct lruvec *lruvec = NULL;
 209         unsigned long flags = 0;
 210
 211         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 212                 struct page *page = pvec->pages[i];
 213
 214                 /* block memcg migration during page moving between lru */
 215                 if (!TestClearPageLRU(page))
 216                         continue;
 217
 218                 lruvec = relock_page_lruvec_irqsave(page, lruvec, &flags);
 219                 (*move_fn)(page, lruvec);
 220
 221                 SetPageLRU(page);
 222         }
 223         if (lruvec)
 224                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 225         release_pages(pvec->pages, pvec->nr);
 226         pagevec_reinit(pvec);
 227 }
 228
 229 static void pagevec_move_tail_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 230 {
 231         if (!PageUnevictable(page)) {
 232                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
 233                 ClearPageActive(page);
 234                 add_page_to_lru_list_tail(page, lruvec);
 235                 __count_vm_events(PGROTATED, thp_nr_pages(page));
 236         }
 237 }
 238
 239 /* return true if pagevec needs to drain */
 240 static bool pagevec_add_and_need_flush(struct pagevec *pvec, struct page *page)
 241 {
 242         bool ret = false;
 243
 244         if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page) ||
 245                         lru_cache_disabled())
 246                 ret = true;
 247
 248         return ret;
 249 }
 250
 251 /*
 252  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
 253  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
 254  * inactive list.
 255  *
 256  * rotate_reclaimable_page() must disable IRQs, to prevent nasty races.
 257  */
 258 void rotate_reclaimable_page(struct page *page)
 259 {
 260         if (!PageLocked(page) && !PageDirty(page) &&
 261             !PageUnevictable(page) && PageLRU(page)) {
 262                 struct pagevec *pvec;
 263                 unsigned long flags;
 264
 265                 get_page(page);
 266                 local_lock_irqsave(&lru_rotate.lock, flags);
 267                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_rotate.pvec);
 268                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
 269                         pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn);
 270                 local_unlock_irqrestore(&lru_rotate.lock, flags);
 271         }
 272 }
 273
 274 void lru_note_cost(struct lruvec *lruvec, bool file, unsigned int nr_pages)
 275 {
 276         do {
 277                 unsigned long lrusize;
 278
 279                 /*
 280                  * Hold lruvec->lru_lock is safe here, since
 281                  * 1) The pinned lruvec in reclaim, or
 282                  * 2) From a pre-LRU page during refault (which also holds the
 283                  *    rcu lock, so would be safe even if the page was on the LRU
 284                  *    and could move simultaneously to a new lruvec).
 285                  */
 286                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
 287                 /* Record cost event */
 288                 if (file)
 289                         lruvec->file_cost += nr_pages;
 290                 else
 291                         lruvec->anon_cost += nr_pages;
 292
 293                 /*
 294                  * Decay previous events
 295                  *
 296                  * Because workloads change over time (and to avoid
 297                  * overflow) we keep these statistics as a floating
 298                  * average, which ends up weighing recent refaults
 299                  * more than old ones.
 300                  */
 301                 lrusize = lruvec_page_state(lruvec, NR_INACTIVE_ANON) +
 302                           lruvec_page_state(lruvec, NR_ACTIVE_ANON) +
 303                           lruvec_page_state(lruvec, NR_INACTIVE_FILE) +
 304                           lruvec_page_state(lruvec, NR_ACTIVE_FILE);
 305
 306                 if (lruvec->file_cost + lruvec->anon_cost > lrusize / 4) {
 307                         lruvec->file_cost /= 2;
 308                         lruvec->anon_cost /= 2;
 309                 }
 310                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
 311         } while ((lruvec = parent_lruvec(lruvec)));
 312 }
 313
 314 void lru_note_cost_page(struct page *page)
 315 {
 316         lru_note_cost(mem_cgroup_page_lruvec(page, page_pgdat(page)),
 317                       page_is_file_lru(page), thp_nr_pages(page));
 318 }
 319
 320 static void __activate_page(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 321 {
 322         if (!PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 323                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 324
 325                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
 326                 SetPageActive(page);
 327                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
 328                 trace_mm_lru_activate(page);
 329
 330                 __count_vm_events(PGACTIVATE, nr_pages);
 331                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGACTIVATE,
 332                                      nr_pages);
 333         }
 334 }
 335
 336 #ifdef CONFIG_SMP
 337 static void activate_page_drain(int cpu)
 338 {
 339         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_pvecs.activate_page, cpu);
 340
 341         if (pagevec_count(pvec))
 342                 pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page);
 343 }
 344
 345 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
 346 {
 347         return pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.activate_page, cpu)) != 0;
 348 }
 349
 350 static void activate_page(struct page *page)
 351 {
 352         page = compound_head(page);
 353         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 354                 struct pagevec *pvec;
 355
 356                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
 357                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.activate_page);
 358                 get_page(page);
 359                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
 360                         pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page);
 361                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 362         }
 363 }
 364
 365 #else
 366 static inline void activate_page_drain(int cpu)
 367 {
 368 }
 369
 370 static void activate_page(struct page *page)
 371 {
 372         struct lruvec *lruvec;
 373
 374         page = compound_head(page);
 375         if (TestClearPageLRU(page)) {
 376                 lruvec = lock_page_lruvec_irq(page);
 377                 __activate_page(page, lruvec);
 378                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
 379                 SetPageLRU(page);
 380         }
 381 }
 382 #endif
 383
 384 static void __lru_cache_activate_page(struct page *page)
 385 {
 386         struct pagevec *pvec;
 387         int i;
 388
 389         local_lock(&lru_pvecs.lock);
 390         pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_add);
 391
 392         /*
 393          * Search backwards on the optimistic assumption that the page being
 394          * activated has just been added to this pagevec. Note that only
 395          * the local pagevec is examined as a !PageLRU page could be in the
 396          * process of being released, reclaimed, migrated or on a remote
 397          * pagevec that is currently being drained. Furthermore, marking
 398          * a remote pagevec's page PageActive potentially hits a race where
 399          * a page is marked PageActive just after it is added to the inactive
 400          * list causing accounting errors and BUG_ON checks to trigger.
 401          */
 402         for (i = pagevec_count(pvec) - 1; i >= 0; i--) {
 403                 struct page *pagevec_page = pvec->pages[i];
 404
 405                 if (pagevec_page == page) {
 406                         SetPageActive(page);
 407                         break;
 408                 }
 409         }
 410
 411         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 412 }
 413
 414 /*
 415  * Mark a page as having seen activity.
 416  *
 417  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
 418  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
 419  * active,unreferenced          ->      active,referenced
 420  *
 421  * When a newly allocated page is not yet visible, so safe for non-atomic ops,
 422  * __SetPageReferenced(page) may be substituted for mark_page_accessed(page).
 423  */
 424 void mark_page_accessed(struct page *page)
 425 {
 426         page = compound_head(page);
 427
 428         if (!PageReferenced(page)) {
 429                 SetPageReferenced(page);
 430         } else if (PageUnevictable(page)) {
 431                 /*
 432                  * Unevictable pages are on the "LRU_UNEVICTABLE" list. But,
 433                  * this list is never rotated or maintained, so marking an
 434                  * evictable page accessed has no effect.
 435                  */
 436         } else if (!PageActive(page)) {
 437                 /*
 438                  * If the page is on the LRU, queue it for activation via
 439                  * lru_pvecs.activate_page. Otherwise, assume the page is on a
 440                  * pagevec, mark it active and it'll be moved to the active
 441                  * LRU on the next drain.
 442                  */
 443                 if (PageLRU(page))
 444                         activate_page(page);
 445                 else
 446                         __lru_cache_activate_page(page);
 447                 ClearPageReferenced(page);
 448                 workingset_activation(page);
 449         }
 450         if (page_is_idle(page))
 451                 clear_page_idle(page);
 452 }
 453 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
 454
 455 /**
 456  * lru_cache_add - add a page to a page list
 457  * @page: the page to be added to the LRU.
 458  *
 459  * Queue the page for addition to the LRU via pagevec. The decision on whether
 460  * to add the page to the [in]active [file|anon] list is deferred until the
 461  * pagevec is drained. This gives a chance for the caller of lru_cache_add()
 462  * have the page added to the active list using mark_page_accessed().
 463  */
 464 void lru_cache_add(struct page *page)
 465 {
 466         struct pagevec *pvec;
 467
 468         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page) && PageUnevictable(page), page);
 469         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 470
 471         get_page(page);
 472         local_lock(&lru_pvecs.lock);
 473         pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_add);
 474         if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
 475                 __pagevec_lru_add(pvec);
 476         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 477 }
 478 EXPORT_SYMBOL(lru_cache_add);
 479
 480 /**
 481  * lru_cache_add_inactive_or_unevictable
 482  * @page:  the page to be added to LRU
 483  * @vma:   vma in which page is mapped for determining reclaimability
 484  *
 485  * Place @page on the inactive or unevictable LRU list, depending on its
 486  * evictability.
 487  */
 488 void lru_cache_add_inactive_or_unevictable(struct page *page,
 489                                          struct vm_area_struct *vma)
 490 {
 491         bool unevictable;
 492
 493         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 494
 495         unevictable = (vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) == VM_LOCKED;
 496         if (unlikely(unevictable) && !TestSetPageMlocked(page)) {
 497                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 498                 /*
 499                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_state because this
 500                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
 501                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
 502                  */
 503                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK, nr_pages);
 504                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGMLOCKED, nr_pages);
 505         }
 506         lru_cache_add(page);
 507 }
 508
 509 /*
 510  * If the page can not be invalidated, it is moved to the
 511  * inactive list to speed up its reclaim.  It is moved to the
 512  * head of the list, rather than the tail, to give the flusher
 513  * threads some time to write it out, as this is much more
 514  * effective than the single-page writeout from reclaim.
 515  *
 516  * If the page isn't page_mapped and dirty/writeback, the page
 517  * could reclaim asap using PG_reclaim.
 518  *
 519  * 1. active, mapped page -> none
 520  * 2. active, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 521  * 3. inactive, mapped page -> none
 522  * 4. inactive, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 523  * 5. inactive, clean -> inactive, tail
 524  * 6. Others -> none
 525  *
 526  * In 4, why it moves inactive's head, the VM expects the page would
 527  * be write it out by flusher threads as this is much more effective
 528  * than the single-page writeout from reclaim.
 529  */
 530 static void lru_deactivate_file_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 531 {
 532         bool active = PageActive(page);
 533         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 534
 535         if (PageUnevictable(page))
 536                 return;
 537
 538         /* Some processes are using the page */
 539         if (page_mapped(page))
 540                 return;
 541
 542         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
 543         ClearPageActive(page);
 544         ClearPageReferenced(page);
 545
 546         if (PageWriteback(page) || PageDirty(page)) {
 547                 /*
 548                  * PG_reclaim could be raced with end_page_writeback
 549                  * It can make readahead confusing.  But race window
 550                  * is _really_ small and  it's non-critical problem.
 551                  */
 552                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
 553                 SetPageReclaim(page);
 554         } else {
 555                 /*
 556                  * The page's writeback ends up during pagevec
 557                  * We moves tha page into tail of inactive.
 558                  */
 559                 add_page_to_lru_list_tail(page, lruvec);
 560                 __count_vm_events(PGROTATED, nr_pages);
 561         }
 562
 563         if (active) {
 564                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_pages);
 565                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
 566                                      nr_pages);
 567         }
 568 }
 569
 570 static void lru_deactivate_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 571 {
 572         if (PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 573                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 574
 575                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
 576                 ClearPageActive(page);
 577                 ClearPageReferenced(page);
 578                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
 579
 580                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_pages);
 581                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
 582                                      nr_pages);
 583         }
 584 }
 585
 586 static void lru_lazyfree_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 587 {
 588         if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 589             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 590                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 591
 592                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
 593                 ClearPageActive(page);
 594                 ClearPageReferenced(page);
 595                 /*
 596                  * Lazyfree pages are clean anonymous pages.  They have
 597                  * PG_swapbacked flag cleared, to distinguish them from normal
 598                  * anonymous pages
 599                  */
 600                 ClearPageSwapBacked(page);
 601                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
 602
 603                 __count_vm_events(PGLAZYFREE, nr_pages);
 604                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGLAZYFREE,
 605                                      nr_pages);
 606         }
 607 }
 608
 609 /*
 610  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
 611  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
 612  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
 613  */
 614 void lru_add_drain_cpu(int cpu)
 615 {
 616         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_add, cpu);
 617
 618         if (pagevec_count(pvec))
 619                 __pagevec_lru_add(pvec);
 620
 621         pvec = &per_cpu(lru_rotate.pvec, cpu);
 622         /* Disabling interrupts below acts as a compiler barrier. */
 623         if (data_race(pagevec_count(pvec))) {
 624                 unsigned long flags;
 625
 626                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
 627                 local_lock_irqsave(&lru_rotate.lock, flags);
 628                 pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn);
 629                 local_unlock_irqrestore(&lru_rotate.lock, flags);
 630         }
 631
 632         pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate_file, cpu);
 633         if (pagevec_count(pvec))
 634                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn);
 635
 636         pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate, cpu);
 637         if (pagevec_count(pvec))
 638                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_fn);
 639
 640         pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_lazyfree, cpu);
 641         if (pagevec_count(pvec))
 642                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn);
 643
 644         activate_page_drain(cpu);
 645         invalidate_bh_lrus_cpu(cpu);
 646 }
 647
 648 /**
 649  * deactivate_file_page - forcefully deactivate a file page
 650  * @page: page to deactivate
 651  *
 652  * This function hints the VM that @page is a good reclaim candidate,
 653  * for example if its invalidation fails due to the page being dirty
 654  * or under writeback.
 655  */
 656 void deactivate_file_page(struct page *page)
 657 {
 658         /*
 659          * In a workload with many unevictable page such as mprotect,
 660          * unevictable page deactivation for accelerating reclaim is pointless.
 661          */
 662         if (PageUnevictable(page))
 663                 return;
 664
 665         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
 666                 struct pagevec *pvec;
 667
 668                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
 669                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_deactivate_file);
 670
 671                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
 672                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn);
 673                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 674         }
 675 }
 676
 677 /*
 678  * deactivate_page - deactivate a page
 679  * @page: page to deactivate
 680  *
 681  * deactivate_page() moves @page to the inactive list if @page was on the active
 682  * list and was not an unevictable page.  This is done to accelerate the reclaim
 683  * of @page.
 684  */
 685 void deactivate_page(struct page *page)
 686 {
 687         if (PageLRU(page) && PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 688                 struct pagevec *pvec;
 689
 690                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
 691                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_deactivate);
 692                 get_page(page);
 693                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
 694                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_fn);
 695                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 696         }
 697 }
 698
 699 /**
 700  * mark_page_lazyfree - make an anon page lazyfree
 701  * @page: page to deactivate
 702  *
 703  * mark_page_lazyfree() moves @page to the inactive file list.
 704  * This is done to accelerate the reclaim of @page.
 705  */
 706 void mark_page_lazyfree(struct page *page)
 707 {
 708         if (PageLRU(page) && PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 709             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 710                 struct pagevec *pvec;
 711
 712                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
 713                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_lazyfree);
 714                 get_page(page);
 715                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
 716                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn);
 717                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 718         }
 719 }
 720
 721 void lru_add_drain(void)
 722 {
 723         local_lock(&lru_pvecs.lock);
 724         lru_add_drain_cpu(smp_processor_id());
 725         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 726 }
 727
 728 void lru_add_drain_cpu_zone(struct zone *zone)
 729 {
 730         local_lock(&lru_pvecs.lock);
 731         lru_add_drain_cpu(smp_processor_id());
 732         drain_local_pages(zone);
 733         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 734 }
 735
 736 #ifdef CONFIG_SMP
 737
 738 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, lru_add_drain_work);
 739
 740 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
 741 {
 742         lru_add_drain();
 743 }
 744
 745 /*
 746  * Doesn't need any cpu hotplug locking because we do rely on per-cpu
 747  * kworkers being shut down before our page_alloc_cpu_dead callback is
 748  * executed on the offlined cpu.
 749  * Calling this function with cpu hotplug locks held can actually lead
 750  * to obscure indirect dependencies via WQ context.
 751  */
 752 inline void __lru_add_drain_all(bool force_all_cpus)
 753 {
 754         /*
 755          * lru_drain_gen - Global pages generation number
 756          *
 757          * (A) Definition: global lru_drain_gen = x implies that all generations
 758          *     0 < n <= x are already *scheduled* for draining.
 759          *
 760          * This is an optimization for the highly-contended use case where a
 761          * user space workload keeps constantly generating a flow of pages for
 762          * each CPU.
 763          */
 764         static unsigned int lru_drain_gen;
 765         static struct cpumask has_work;
 766         static DEFINE_MUTEX(lock);
 767         unsigned cpu, this_gen;
 768
 769         /*
 770          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
 771          * initialized.
 772          */
 773         if (WARN_ON(!mm_percpu_wq))
 774                 return;
 775
 776         /*
 777          * Guarantee pagevec counter stores visible by this CPU are visible to
 778          * other CPUs before loading the current drain generation.
 779          */
 780         smp_mb();
 781
 782         /*
 783          * (B) Locally cache global LRU draining generation number
 784          *
 785          * The read barrier ensures that the counter is loaded before the mutex
 786          * is taken. It pairs with smp_mb() inside the mutex critical section
 787          * at (D).
 788          */
 789         this_gen = smp_load_acquire(&lru_drain_gen);
 790
 791         mutex_lock(&lock);
 792
 793         /*
 794          * (C) Exit the draining operation if a newer generation, from another
 795          * lru_add_drain_all(), was already scheduled for draining. Check (A).
 796          */
 797         if (unlikely(this_gen != lru_drain_gen && !force_all_cpus))
 798                 goto done;
 799
 800         /*
 801          * (D) Increment global generation number
 802          *
 803          * Pairs with smp_load_acquire() at (B), outside of the critical
 804          * section. Use a full memory barrier to guarantee that the new global
 805          * drain generation number is stored before loading pagevec counters.
 806          *
 807          * This pairing must be done here, before the for_each_online_cpu loop
 808          * below which drains the page vectors.
 809          *
 810          * Let x, y, and z represent some system CPU numbers, where x < y < z.
 811          * Assume CPU #z is in the middle of the for_each_online_cpu loop
 812          * below and has already reached CPU #y's per-cpu data. CPU #x comes
 813          * along, adds some pages to its per-cpu vectors, then calls
 814          * lru_add_drain_all().
 815          *
 816          * If the paired barrier is done at any later step, e.g. after the
 817          * loop, CPU #x will just exit at (C) and miss flushing out all of its
 818          * added pages.
 819          */
 820         WRITE_ONCE(lru_drain_gen, lru_drain_gen + 1);
 821         smp_mb();
 822
 823         cpumask_clear(&has_work);
 824         for_each_online_cpu(cpu) {
 825                 struct work_struct *work = &per_cpu(lru_add_drain_work, cpu);
 826
 827                 if (force_all_cpus ||
 828                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_add, cpu)) ||
 829                     data_race(pagevec_count(&per_cpu(lru_rotate.pvec, cpu))) ||
 830                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate_file, cpu)) ||
 831                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate, cpu)) ||
 832                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_lazyfree, cpu)) ||
 833                     need_activate_page_drain(cpu) ||
 834                     has_bh_in_lru(cpu, NULL)) {
 835                         INIT_WORK(work, lru_add_drain_per_cpu);
 836                         queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
 837                         __cpumask_set_cpu(cpu, &has_work);
 838                 }
 839         }
 840
 841         for_each_cpu(cpu, &has_work)
 842                 flush_work(&per_cpu(lru_add_drain_work, cpu));
 843
 844 done:
 845         mutex_unlock(&lock);
 846 }
 847
 848 void lru_add_drain_all(void)
 849 {
 850         __lru_add_drain_all(false);
 851 }
 852 #else
 853 void lru_add_drain_all(void)
 854 {
 855         lru_add_drain();
 856 }
 857 #endif /* CONFIG_SMP */
 858
 859 atomic_t lru_disable_count = ATOMIC_INIT(0);
 860
 861 /*
 862  * lru_cache_disable() needs to be called before we start compiling
 863  * a list of pages to be migrated using isolate_lru_page().
 864  * It drains pages on LRU cache and then disable on all cpus until
 865  * lru_cache_enable is called.
 866  *
 867  * Must be paired with a call to lru_cache_enable().
 868  */
 869 void lru_cache_disable(void)
 870 {
 871         atomic_inc(&lru_disable_count);
 872 #ifdef CONFIG_SMP
 873         /*
 874          * lru_add_drain_all in the force mode will schedule draining on
 875          * all online CPUs so any calls of lru_cache_disabled wrapped by
 876          * local_lock or preemption disabled would be ordered by that.
 877          * The atomic operation doesn't need to have stronger ordering
 878          * requirements because that is enforeced by the scheduling
 879          * guarantees.
 880          */
 881         __lru_add_drain_all(true);
 882 #else
 883         lru_add_drain();
 884 #endif
 885 }
 886
 887 /**
 888  * release_pages - batched put_page()
 889  * @pages: array of pages to release
 890  * @nr: number of pages
 891  *
 892  * Decrement the reference count on all the pages in @pages.  If it
 893  * fell to zero, remove the page from the LRU and free it.
 894  */
 895 void release_pages(struct page **pages, int nr)
 896 {
 897         int i;
 898         LIST_HEAD(pages_to_free);
 899         struct lruvec *lruvec = NULL;
 900         unsigned long flags;
 901         unsigned int lock_batch;
 902
 903         for (i = 0; i < nr; i++) {
 904                 struct page *page = pages[i];
 905
 906                 /*
 907                  * Make sure the IRQ-safe lock-holding time does not get
 908                  * excessive with a continuous string of pages from the
 909                  * same lruvec. The lock is held only if lruvec != NULL.
 910                  */
 911                 if (lruvec && ++lock_batch == SWAP_CLUSTER_MAX) {
 912                         unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 913                         lruvec = NULL;
 914                 }
 915
 916                 page = compound_head(page);
 917                 if (is_huge_zero_page(page))
 918                         continue;
 919
 920                 if (is_zone_device_page(page)) {
 921                         if (lruvec) {
 922                                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 923                                 lruvec = NULL;
 924                         }
 925                         /*
 926                          * ZONE_DEVICE pages that return 'false' from
 927                          * page_is_devmap_managed() do not require special
 928                          * processing, and instead, expect a call to
 929                          * put_page_testzero().
 930                          */
 931                         if (page_is_devmap_managed(page)) {
 932                                 put_devmap_managed_page(page);
 933                                 continue;
 934                         }
 935                         if (put_page_testzero(page))
 936                                 put_dev_pagemap(page->pgmap);
 937                         continue;
 938                 }
 939
 940                 if (!put_page_testzero(page))
 941                         continue;
 942
 943                 if (PageCompound(page)) {
 944                         if (lruvec) {
 945                                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 946                                 lruvec = NULL;
 947                         }
 948                         __put_compound_page(page);
 949                         continue;
 950                 }
 951
 952                 if (PageLRU(page)) {
 953                         struct lruvec *prev_lruvec = lruvec;
 954
 955                         lruvec = relock_page_lruvec_irqsave(page, lruvec,
 956                                                                         &flags);
 957                         if (prev_lruvec != lruvec)
 958                                 lock_batch = 0;
 959
 960                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
 961                         __clear_page_lru_flags(page);
 962                 }
 963
 964                 __ClearPageWaiters(page);
 965
 966                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
 967         }
 968         if (lruvec)
 969                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 970
 971         mem_cgroup_uncharge_list(&pages_to_free);
 972         free_unref_page_list(&pages_to_free);
 973 }
 974 EXPORT_SYMBOL(release_pages);
 975
 976 /*
 977  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
 978  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
 979  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
 980  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
 981  *
 982  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
 983  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
 984  * mutual recursion.
 985  */
 986 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
 987 {
 988         if (!pvec->percpu_pvec_drained) {
 989                 lru_add_drain();
 990                 pvec->percpu_pvec_drained = true;
 991         }
 992         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec));
 993         pagevec_reinit(pvec);
 994 }
 995 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
 996
 997 static void __pagevec_lru_add_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 998 {
 999         int was_unevictable = TestClearPageUnevictable(page);
1000         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
1001
1002         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1003
1004         /*
1005          * Page becomes evictable in two ways:
1006          * 1) Within LRU lock [munlock_vma_page() and __munlock_pagevec()].
1007          * 2) Before acquiring LRU lock to put the page to correct LRU and then
1008          *   a) do PageLRU check with lock [check_move_unevictable_pages]
1009          *   b) do PageLRU check before lock [clear_page_mlock]
1010          *
1011          * (1) & (2a) are ok as LRU lock will serialize them. For (2b), we need
1012          * following strict ordering:
1013          *
1014          * #0: __pagevec_lru_add_fn             #1: clear_page_mlock
1015          *
1016          * SetPageLRU()                         TestClearPageMlocked()
1017          * smp_mb() // explicit ordering        // above provides strict
1018          *                                      // ordering
1019          * PageMlocked()                        PageLRU()
1020          *
1021          *
1022          * if '#1' does not observe setting of PG_lru by '#0' and fails
1023          * isolation, the explicit barrier will make sure that page_evictable
1024          * check will put the page in correct LRU. Without smp_mb(), SetPageLRU
1025          * can be reordered after PageMlocked check and can make '#1' to fail
1026          * the isolation of the page whose Mlocked bit is cleared (#0 is also
1027          * looking at the same page) and the evictable page will be stranded
1028          * in an unevictable LRU.
1029          */
1030         SetPageLRU(page);
1031         smp_mb__after_atomic();
1032
1033         if (page_evictable(page)) {
1034                 if (was_unevictable)
1035                         __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, nr_pages);
1036         } else {
1037                 ClearPageActive(page);
1038                 SetPageUnevictable(page);
1039                 if (!was_unevictable)
1040                         __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGCULLED, nr_pages);
1041         }
1042
1043         add_page_to_lru_list(page, lruvec);
1044         trace_mm_lru_insertion(page);
1045 }
1046
1047 /*
1048  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
1049  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
1050  */
1051 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
1052 {
1053         int i;
1054         struct lruvec *lruvec = NULL;
1055         unsigned long flags = 0;
1056
1057         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1058                 struct page *page = pvec->pages[i];
1059
1060                 lruvec = relock_page_lruvec_irqsave(page, lruvec, &flags);
1061                 __pagevec_lru_add_fn(page, lruvec);
1062         }
1063         if (lruvec)
1064                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
1065         release_pages(pvec->pages, pvec->nr);
1066         pagevec_reinit(pvec);
1067 }
1068
1069 /**
1070  * pagevec_remove_exceptionals - pagevec exceptionals pruning
1071  * @pvec:       The pagevec to prune
1072  *
1073  * find_get_entries() fills both pages and XArray value entries (aka
1074  * exceptional entries) into the pagevec.  This function prunes all
1075  * exceptionals from @pvec without leaving holes, so that it can be
1076  * passed on to page-only pagevec operations.
1077  */
1078 void pagevec_remove_exceptionals(struct pagevec *pvec)
1079 {
1080         int i, j;
1081
1082         for (i = 0, j = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1083                 struct page *page = pvec->pages[i];
1084                 if (!xa_is_value(page))
1085                         pvec->pages[j++] = page;
1086         }
1087         pvec->nr = j;
1088 }
1089
1090 /**
1091  * pagevec_lookup_range - gang pagecache lookup
1092  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
1093  * @mapping:    The address_space to search
1094  * @start:      The starting page index
1095  * @end:        The final page index
1096  *
1097  * pagevec_lookup_range() will search for & return a group of up to PAGEVEC_SIZE
1098  * pages in the mapping starting from index @start and upto index @end
1099  * (inclusive).  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
1100  * reference against the pages in @pvec.
1101  *
1102  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1103  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages. We
1104  * also update @start to index the next page for the traversal.
1105  *
1106  * pagevec_lookup_range() returns the number of pages which were found. If this
1107  * number is smaller than PAGEVEC_SIZE, the end of specified range has been
1108  * reached.
1109  */
1110 unsigned pagevec_lookup_range(struct pagevec *pvec,
1111                 struct address_space *mapping, pgoff_t *start, pgoff_t end)
1112 {
1113         pvec->nr = find_get_pages_range(mapping, start, end, PAGEVEC_SIZE,
1114                                         pvec->pages);
1115         return pagevec_count(pvec);
1116 }
1117 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range);
1118
1119 unsigned pagevec_lookup_range_tag(struct pagevec *pvec,
1120                 struct address_space *mapping, pgoff_t *index, pgoff_t end,
1121                 xa_mark_t tag)
1122 {
1123         pvec->nr = find_get_pages_range_tag(mapping, index, end, tag,
1124                                         PAGEVEC_SIZE, pvec->pages);
1125         return pagevec_count(pvec);
1126 }
1127 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range_tag);
1128
1129 /*
1130  * Perform any setup for the swap system
1131  */
1132 void __init swap_setup(void)
1133 {
1134         unsigned long megs = totalram_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1135
1136         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
1137         if (megs < 16)
1138                 page_cluster = 2;
1139         else
1140                 page_cluster = 3;
1141         /*
1142          * Right now other parts of the system means that we
1143          * _really_ don't want to cluster much more
1144          */
1145 }
1146
1147 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
1148 void put_devmap_managed_page(struct page *page)
1149 {
1150         int count;
1151
1152         if (WARN_ON_ONCE(!page_is_devmap_managed(page)))
1153                 return;
1154
1155         count = page_ref_dec_return(page);
1156
1157         /*
1158          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
1159          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
1160          * stable because nobody holds a reference on the page.
1161          */
1162         if (count == 1)
1163                 free_devmap_managed_page(page);
1164         else if (!count)
1165                 __put_page(page);
1166 }
1167 EXPORT_SYMBOL(put_devmap_managed_page);
1168 #endif