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
  40 #include "internal.h"
  41
  42 #define CREATE_TRACE_POINTS
  43 #include <trace/events/pagemap.h>
  44
  45 /* How many pages do we try to swap or page in/out together? */
  46 int page_cluster;
  47
  48 /* Protecting only lru_rotate.pvec which requires disabling interrupts */
  49 struct lru_rotate {
  50         local_lock_t lock;
  51         struct pagevec pvec;
  52 };
  53 static DEFINE_PER_CPU(struct lru_rotate, lru_rotate) = {
  54         .lock = INIT_LOCAL_LOCK(lock),
  55 };
  56
  57 /*
  58  * The following struct pagevec are grouped together because they are protected
  59  * by disabling preemption (and interrupts remain enabled).
  60  */
  61 struct lru_pvecs {
  62         local_lock_t lock;
  63         struct pagevec lru_add;
  64         struct pagevec lru_deactivate_file;
  65         struct pagevec lru_deactivate;
  66         struct pagevec lru_lazyfree;
  67 #ifdef CONFIG_SMP
  68         struct pagevec activate_page;
  69 #endif
  70 };
  71 static DEFINE_PER_CPU(struct lru_pvecs, lru_pvecs) = {
  72         .lock = INIT_LOCAL_LOCK(lock),
  73 };
  74
  75 /*
  76  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
  77  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
  78  */
  79 static void __page_cache_release(struct page *page)
  80 {
  81         if (PageLRU(page)) {
  82                 struct lruvec *lruvec;
  83                 unsigned long flags;
  84
  85                 lruvec = lock_page_lruvec_irqsave(page, &flags);
  86                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
  87                 __ClearPageLRU(page);
  88                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(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, page_lru(page));
 233                 ClearPageActive(page);
 234                 add_page_to_lru_list_tail(page, lruvec, page_lru(page));
 235                 __count_vm_events(PGROTATED, thp_nr_pages(page));
 236         }
 237 }
 238
 239 /*
 240  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
 241  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
 242  * inactive list.
 243  *
 244  * rotate_reclaimable_page() must disable IRQs, to prevent nasty races.
 245  */
 246 void rotate_reclaimable_page(struct page *page)
 247 {
 248         if (!PageLocked(page) && !PageDirty(page) &&
 249             !PageUnevictable(page) && PageLRU(page)) {
 250                 struct pagevec *pvec;
 251                 unsigned long flags;
 252
 253                 get_page(page);
 254                 local_lock_irqsave(&lru_rotate.lock, flags);
 255                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_rotate.pvec);
 256                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 257                         pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn);
 258                 local_unlock_irqrestore(&lru_rotate.lock, flags);
 259         }
 260 }
 261
 262 void lru_note_cost(struct lruvec *lruvec, bool file, unsigned int nr_pages)
 263 {
 264         do {
 265                 unsigned long lrusize;
 266
 267                 /*
 268                  * Hold lruvec->lru_lock is safe here, since
 269                  * 1) The pinned lruvec in reclaim, or
 270                  * 2) From a pre-LRU page during refault (which also holds the
 271                  *    rcu lock, so would be safe even if the page was on the LRU
 272                  *    and could move simultaneously to a new lruvec).
 273                  */
 274                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
 275                 /* Record cost event */
 276                 if (file)
 277                         lruvec->file_cost += nr_pages;
 278                 else
 279                         lruvec->anon_cost += nr_pages;
 280
 281                 /*
 282                  * Decay previous events
 283                  *
 284                  * Because workloads change over time (and to avoid
 285                  * overflow) we keep these statistics as a floating
 286                  * average, which ends up weighing recent refaults
 287                  * more than old ones.
 288                  */
 289                 lrusize = lruvec_page_state(lruvec, NR_INACTIVE_ANON) +
 290                           lruvec_page_state(lruvec, NR_ACTIVE_ANON) +
 291                           lruvec_page_state(lruvec, NR_INACTIVE_FILE) +
 292                           lruvec_page_state(lruvec, NR_ACTIVE_FILE);
 293
 294                 if (lruvec->file_cost + lruvec->anon_cost > lrusize / 4) {
 295                         lruvec->file_cost /= 2;
 296                         lruvec->anon_cost /= 2;
 297                 }
 298                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
 299         } while ((lruvec = parent_lruvec(lruvec)));
 300 }
 301
 302 void lru_note_cost_page(struct page *page)
 303 {
 304         lru_note_cost(mem_cgroup_page_lruvec(page, page_pgdat(page)),
 305                       page_is_file_lru(page), thp_nr_pages(page));
 306 }
 307
 308 static void __activate_page(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 309 {
 310         if (!PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 311                 int lru = page_lru_base_type(page);
 312                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 313
 314                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
 315                 SetPageActive(page);
 316                 lru += LRU_ACTIVE;
 317                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 318                 trace_mm_lru_activate(page);
 319
 320                 __count_vm_events(PGACTIVATE, nr_pages);
 321                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGACTIVATE,
 322                                      nr_pages);
 323         }
 324 }
 325
 326 #ifdef CONFIG_SMP
 327 static void activate_page_drain(int cpu)
 328 {
 329         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_pvecs.activate_page, cpu);
 330
 331         if (pagevec_count(pvec))
 332                 pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page);
 333 }
 334
 335 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
 336 {
 337         return pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.activate_page, cpu)) != 0;
 338 }
 339
 340 static void activate_page(struct page *page)
 341 {
 342         page = compound_head(page);
 343         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 344                 struct pagevec *pvec;
 345
 346                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
 347                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.activate_page);
 348                 get_page(page);
 349                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 350                         pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page);
 351                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 352         }
 353 }
 354
 355 #else
 356 static inline void activate_page_drain(int cpu)
 357 {
 358 }
 359
 360 static void activate_page(struct page *page)
 361 {
 362         struct lruvec *lruvec;
 363
 364         page = compound_head(page);
 365         if (TestClearPageLRU(page)) {
 366                 lruvec = lock_page_lruvec_irq(page);
 367                 __activate_page(page, lruvec);
 368                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
 369                 SetPageLRU(page);
 370         }
 371 }
 372 #endif
 373
 374 static void __lru_cache_activate_page(struct page *page)
 375 {
 376         struct pagevec *pvec;
 377         int i;
 378
 379         local_lock(&lru_pvecs.lock);
 380         pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_add);
 381
 382         /*
 383          * Search backwards on the optimistic assumption that the page being
 384          * activated has just been added to this pagevec. Note that only
 385          * the local pagevec is examined as a !PageLRU page could be in the
 386          * process of being released, reclaimed, migrated or on a remote
 387          * pagevec that is currently being drained. Furthermore, marking
 388          * a remote pagevec's page PageActive potentially hits a race where
 389          * a page is marked PageActive just after it is added to the inactive
 390          * list causing accounting errors and BUG_ON checks to trigger.
 391          */
 392         for (i = pagevec_count(pvec) - 1; i >= 0; i--) {
 393                 struct page *pagevec_page = pvec->pages[i];
 394
 395                 if (pagevec_page == page) {
 396                         SetPageActive(page);
 397                         break;
 398                 }
 399         }
 400
 401         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 402 }
 403
 404 /*
 405  * Mark a page as having seen activity.
 406  *
 407  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
 408  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
 409  * active,unreferenced          ->      active,referenced
 410  *
 411  * When a newly allocated page is not yet visible, so safe for non-atomic ops,
 412  * __SetPageReferenced(page) may be substituted for mark_page_accessed(page).
 413  */
 414 void mark_page_accessed(struct page *page)
 415 {
 416         page = compound_head(page);
 417
 418         if (!PageReferenced(page)) {
 419                 SetPageReferenced(page);
 420         } else if (PageUnevictable(page)) {
 421                 /*
 422                  * Unevictable pages are on the "LRU_UNEVICTABLE" list. But,
 423                  * this list is never rotated or maintained, so marking an
 424                  * evictable page accessed has no effect.
 425                  */
 426         } else if (!PageActive(page)) {
 427                 /*
 428                  * If the page is on the LRU, queue it for activation via
 429                  * lru_pvecs.activate_page. Otherwise, assume the page is on a
 430                  * pagevec, mark it active and it'll be moved to the active
 431                  * LRU on the next drain.
 432                  */
 433                 if (PageLRU(page))
 434                         activate_page(page);
 435                 else
 436                         __lru_cache_activate_page(page);
 437                 ClearPageReferenced(page);
 438                 workingset_activation(page);
 439         }
 440         if (page_is_idle(page))
 441                 clear_page_idle(page);
 442 }
 443 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
 444
 445 /**
 446  * lru_cache_add - add a page to a page list
 447  * @page: the page to be added to the LRU.
 448  *
 449  * Queue the page for addition to the LRU via pagevec. The decision on whether
 450  * to add the page to the [in]active [file|anon] list is deferred until the
 451  * pagevec is drained. This gives a chance for the caller of lru_cache_add()
 452  * have the page added to the active list using mark_page_accessed().
 453  */
 454 void lru_cache_add(struct page *page)
 455 {
 456         struct pagevec *pvec;
 457
 458         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page) && PageUnevictable(page), page);
 459         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 460
 461         get_page(page);
 462         local_lock(&lru_pvecs.lock);
 463         pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_add);
 464         if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 465                 __pagevec_lru_add(pvec);
 466         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 467 }
 468 EXPORT_SYMBOL(lru_cache_add);
 469
 470 /**
 471  * lru_cache_add_inactive_or_unevictable
 472  * @page:  the page to be added to LRU
 473  * @vma:   vma in which page is mapped for determining reclaimability
 474  *
 475  * Place @page on the inactive or unevictable LRU list, depending on its
 476  * evictability.
 477  */
 478 void lru_cache_add_inactive_or_unevictable(struct page *page,
 479                                          struct vm_area_struct *vma)
 480 {
 481         bool unevictable;
 482
 483         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 484
 485         unevictable = (vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) == VM_LOCKED;
 486         if (unlikely(unevictable) && !TestSetPageMlocked(page)) {
 487                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 488                 /*
 489                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_stat because this
 490                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
 491                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
 492                  */
 493                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK, nr_pages);
 494                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGMLOCKED, nr_pages);
 495         }
 496         lru_cache_add(page);
 497 }
 498
 499 /*
 500  * If the page can not be invalidated, it is moved to the
 501  * inactive list to speed up its reclaim.  It is moved to the
 502  * head of the list, rather than the tail, to give the flusher
 503  * threads some time to write it out, as this is much more
 504  * effective than the single-page writeout from reclaim.
 505  *
 506  * If the page isn't page_mapped and dirty/writeback, the page
 507  * could reclaim asap using PG_reclaim.
 508  *
 509  * 1. active, mapped page -> none
 510  * 2. active, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 511  * 3. inactive, mapped page -> none
 512  * 4. inactive, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 513  * 5. inactive, clean -> inactive, tail
 514  * 6. Others -> none
 515  *
 516  * In 4, why it moves inactive's head, the VM expects the page would
 517  * be write it out by flusher threads as this is much more effective
 518  * than the single-page writeout from reclaim.
 519  */
 520 static void lru_deactivate_file_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 521 {
 522         int lru;
 523         bool active;
 524         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 525
 526         if (PageUnevictable(page))
 527                 return;
 528
 529         /* Some processes are using the page */
 530         if (page_mapped(page))
 531                 return;
 532
 533         active = PageActive(page);
 534         lru = page_lru_base_type(page);
 535
 536         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru + active);
 537         ClearPageActive(page);
 538         ClearPageReferenced(page);
 539
 540         if (PageWriteback(page) || PageDirty(page)) {
 541                 /*
 542                  * PG_reclaim could be raced with end_page_writeback
 543                  * It can make readahead confusing.  But race window
 544                  * is _really_ small and  it's non-critical problem.
 545                  */
 546                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 547                 SetPageReclaim(page);
 548         } else {
 549                 /*
 550                  * The page's writeback ends up during pagevec
 551                  * We moves tha page into tail of inactive.
 552                  */
 553                 add_page_to_lru_list_tail(page, lruvec, lru);
 554                 __count_vm_events(PGROTATED, nr_pages);
 555         }
 556
 557         if (active) {
 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_deactivate_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 565 {
 566         if (PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 567                 int lru = page_lru_base_type(page);
 568                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 569
 570                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru + LRU_ACTIVE);
 571                 ClearPageActive(page);
 572                 ClearPageReferenced(page);
 573                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 574
 575                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_pages);
 576                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
 577                                      nr_pages);
 578         }
 579 }
 580
 581 static void lru_lazyfree_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 582 {
 583         if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 584             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 585                 bool active = PageActive(page);
 586                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 587
 588                 del_page_from_lru_list(page, lruvec,
 589                                        LRU_INACTIVE_ANON + active);
 590                 ClearPageActive(page);
 591                 ClearPageReferenced(page);
 592                 /*
 593                  * Lazyfree pages are clean anonymous pages.  They have
 594                  * PG_swapbacked flag cleared, to distinguish them from normal
 595                  * anonymous pages
 596                  */
 597                 ClearPageSwapBacked(page);
 598                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
 599
 600                 __count_vm_events(PGLAZYFREE, nr_pages);
 601                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGLAZYFREE,
 602                                      nr_pages);
 603         }
 604 }
 605
 606 /*
 607  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
 608  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
 609  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
 610  */
 611 void lru_add_drain_cpu(int cpu)
 612 {
 613         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_add, cpu);
 614
 615         if (pagevec_count(pvec))
 616                 __pagevec_lru_add(pvec);
 617
 618         pvec = &per_cpu(lru_rotate.pvec, cpu);
 619         /* Disabling interrupts below acts as a compiler barrier. */
 620         if (data_race(pagevec_count(pvec))) {
 621                 unsigned long flags;
 622
 623                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
 624                 local_lock_irqsave(&lru_rotate.lock, flags);
 625                 pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn);
 626                 local_unlock_irqrestore(&lru_rotate.lock, flags);
 627         }
 628
 629         pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate_file, cpu);
 630         if (pagevec_count(pvec))
 631                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn);
 632
 633         pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate, cpu);
 634         if (pagevec_count(pvec))
 635                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_fn);
 636
 637         pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_lazyfree, cpu);
 638         if (pagevec_count(pvec))
 639                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn);
 640
 641         activate_page_drain(cpu);
 642 }
 643
 644 /**
 645  * deactivate_file_page - forcefully deactivate a file page
 646  * @page: page to deactivate
 647  *
 648  * This function hints the VM that @page is a good reclaim candidate,
 649  * for example if its invalidation fails due to the page being dirty
 650  * or under writeback.
 651  */
 652 void deactivate_file_page(struct page *page)
 653 {
 654         /*
 655          * In a workload with many unevictable page such as mprotect,
 656          * unevictable page deactivation for accelerating reclaim is pointless.
 657          */
 658         if (PageUnevictable(page))
 659                 return;
 660
 661         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
 662                 struct pagevec *pvec;
 663
 664                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
 665                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_deactivate_file);
 666
 667                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 668                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn);
 669                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 670         }
 671 }
 672
 673 /*
 674  * deactivate_page - deactivate a page
 675  * @page: page to deactivate
 676  *
 677  * deactivate_page() moves @page to the inactive list if @page was on the active
 678  * list and was not an unevictable page.  This is done to accelerate the reclaim
 679  * of @page.
 680  */
 681 void deactivate_page(struct page *page)
 682 {
 683         if (PageLRU(page) && PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 684                 struct pagevec *pvec;
 685
 686                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
 687                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_deactivate);
 688                 get_page(page);
 689                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 690                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_fn);
 691                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 692         }
 693 }
 694
 695 /**
 696  * mark_page_lazyfree - make an anon page lazyfree
 697  * @page: page to deactivate
 698  *
 699  * mark_page_lazyfree() moves @page to the inactive file list.
 700  * This is done to accelerate the reclaim of @page.
 701  */
 702 void mark_page_lazyfree(struct page *page)
 703 {
 704         if (PageLRU(page) && PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 705             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 706                 struct pagevec *pvec;
 707
 708                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
 709                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_lazyfree);
 710                 get_page(page);
 711                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 712                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn);
 713                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 714         }
 715 }
 716
 717 void lru_add_drain(void)
 718 {
 719         local_lock(&lru_pvecs.lock);
 720         lru_add_drain_cpu(smp_processor_id());
 721         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 722 }
 723
 724 void lru_add_drain_cpu_zone(struct zone *zone)
 725 {
 726         local_lock(&lru_pvecs.lock);
 727         lru_add_drain_cpu(smp_processor_id());
 728         drain_local_pages(zone);
 729         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
 730 }
 731
 732 #ifdef CONFIG_SMP
 733
 734 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, lru_add_drain_work);
 735
 736 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
 737 {
 738         lru_add_drain();
 739 }
 740
 741 /*
 742  * Doesn't need any cpu hotplug locking because we do rely on per-cpu
 743  * kworkers being shut down before our page_alloc_cpu_dead callback is
 744  * executed on the offlined cpu.
 745  * Calling this function with cpu hotplug locks held can actually lead
 746  * to obscure indirect dependencies via WQ context.
 747  */
 748 void lru_add_drain_all(void)
 749 {
 750         /*
 751          * lru_drain_gen - Global pages generation number
 752          *
 753          * (A) Definition: global lru_drain_gen = x implies that all generations
 754          *     0 < n <= x are already *scheduled* for draining.
 755          *
 756          * This is an optimization for the highly-contended use case where a
 757          * user space workload keeps constantly generating a flow of pages for
 758          * each CPU.
 759          */
 760         static unsigned int lru_drain_gen;
 761         static struct cpumask has_work;
 762         static DEFINE_MUTEX(lock);
 763         unsigned cpu, this_gen;
 764
 765         /*
 766          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
 767          * initialized.
 768          */
 769         if (WARN_ON(!mm_percpu_wq))
 770                 return;
 771
 772         /*
 773          * Guarantee pagevec counter stores visible by this CPU are visible to
 774          * other CPUs before loading the current drain generation.
 775          */
 776         smp_mb();
 777
 778         /*
 779          * (B) Locally cache global LRU draining generation number
 780          *
 781          * The read barrier ensures that the counter is loaded before the mutex
 782          * is taken. It pairs with smp_mb() inside the mutex critical section
 783          * at (D).
 784          */
 785         this_gen = smp_load_acquire(&lru_drain_gen);
 786
 787         mutex_lock(&lock);
 788
 789         /*
 790          * (C) Exit the draining operation if a newer generation, from another
 791          * lru_add_drain_all(), was already scheduled for draining. Check (A).
 792          */
 793         if (unlikely(this_gen != lru_drain_gen))
 794                 goto done;
 795
 796         /*
 797          * (D) Increment global generation number
 798          *
 799          * Pairs with smp_load_acquire() at (B), outside of the critical
 800          * section. Use a full memory barrier to guarantee that the new global
 801          * drain generation number is stored before loading pagevec counters.
 802          *
 803          * This pairing must be done here, before the for_each_online_cpu loop
 804          * below which drains the page vectors.
 805          *
 806          * Let x, y, and z represent some system CPU numbers, where x < y < z.
 807          * Assume CPU #z is is in the middle of the for_each_online_cpu loop
 808          * below and has already reached CPU #y's per-cpu data. CPU #x comes
 809          * along, adds some pages to its per-cpu vectors, then calls
 810          * lru_add_drain_all().
 811          *
 812          * If the paired barrier is done at any later step, e.g. after the
 813          * loop, CPU #x will just exit at (C) and miss flushing out all of its
 814          * added pages.
 815          */
 816         WRITE_ONCE(lru_drain_gen, lru_drain_gen + 1);
 817         smp_mb();
 818
 819         cpumask_clear(&has_work);
 820         for_each_online_cpu(cpu) {
 821                 struct work_struct *work = &per_cpu(lru_add_drain_work, cpu);
 822
 823                 if (pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_add, cpu)) ||
 824                     data_race(pagevec_count(&per_cpu(lru_rotate.pvec, cpu))) ||
 825                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate_file, cpu)) ||
 826                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate, cpu)) ||
 827                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_lazyfree, cpu)) ||
 828                     need_activate_page_drain(cpu)) {
 829                         INIT_WORK(work, lru_add_drain_per_cpu);
 830                         queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
 831                         __cpumask_set_cpu(cpu, &has_work);
 832                 }
 833         }
 834
 835         for_each_cpu(cpu, &has_work)
 836                 flush_work(&per_cpu(lru_add_drain_work, cpu));
 837
 838 done:
 839         mutex_unlock(&lock);
 840 }
 841 #else
 842 void lru_add_drain_all(void)
 843 {
 844         lru_add_drain();
 845 }
 846 #endif /* CONFIG_SMP */
 847
 848 /**
 849  * release_pages - batched put_page()
 850  * @pages: array of pages to release
 851  * @nr: number of pages
 852  *
 853  * Decrement the reference count on all the pages in @pages.  If it
 854  * fell to zero, remove the page from the LRU and free it.
 855  */
 856 void release_pages(struct page **pages, int nr)
 857 {
 858         int i;
 859         LIST_HEAD(pages_to_free);
 860         struct lruvec *lruvec = NULL;
 861         unsigned long flags;
 862         unsigned int lock_batch;
 863
 864         for (i = 0; i < nr; i++) {
 865                 struct page *page = pages[i];
 866
 867                 /*
 868                  * Make sure the IRQ-safe lock-holding time does not get
 869                  * excessive with a continuous string of pages from the
 870                  * same lruvec. The lock is held only if lruvec != NULL.
 871                  */
 872                 if (lruvec && ++lock_batch == SWAP_CLUSTER_MAX) {
 873                         unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 874                         lruvec = NULL;
 875                 }
 876
 877                 page = compound_head(page);
 878                 if (is_huge_zero_page(page))
 879                         continue;
 880
 881                 if (is_zone_device_page(page)) {
 882                         if (lruvec) {
 883                                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 884                                 lruvec = NULL;
 885                         }
 886                         /*
 887                          * ZONE_DEVICE pages that return 'false' from
 888                          * page_is_devmap_managed() do not require special
 889                          * processing, and instead, expect a call to
 890                          * put_page_testzero().
 891                          */
 892                         if (page_is_devmap_managed(page)) {
 893                                 put_devmap_managed_page(page);
 894                                 continue;
 895                         }
 896                         if (put_page_testzero(page))
 897                                 put_dev_pagemap(page->pgmap);
 898                         continue;
 899                 }
 900
 901                 if (!put_page_testzero(page))
 902                         continue;
 903
 904                 if (PageCompound(page)) {
 905                         if (lruvec) {
 906                                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 907                                 lruvec = NULL;
 908                         }
 909                         __put_compound_page(page);
 910                         continue;
 911                 }
 912
 913                 if (PageLRU(page)) {
 914                         struct lruvec *prev_lruvec = lruvec;
 915
 916                         lruvec = relock_page_lruvec_irqsave(page, lruvec,
 917                                                                         &flags);
 918                         if (prev_lruvec != lruvec)
 919                                 lock_batch = 0;
 920
 921                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
 922                         __ClearPageLRU(page);
 923                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
 924                 }
 925
 926                 __ClearPageWaiters(page);
 927
 928                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
 929         }
 930         if (lruvec)
 931                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
 932
 933         mem_cgroup_uncharge_list(&pages_to_free);
 934         free_unref_page_list(&pages_to_free);
 935 }
 936 EXPORT_SYMBOL(release_pages);
 937
 938 /*
 939  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
 940  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
 941  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
 942  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
 943  *
 944  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
 945  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
 946  * mutual recursion.
 947  */
 948 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
 949 {
 950         if (!pvec->percpu_pvec_drained) {
 951                 lru_add_drain();
 952                 pvec->percpu_pvec_drained = true;
 953         }
 954         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec));
 955         pagevec_reinit(pvec);
 956 }
 957 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
 958
 959 static void __pagevec_lru_add_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
 960 {
 961         enum lru_list lru;
 962         int was_unevictable = TestClearPageUnevictable(page);
 963         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
 964
 965         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 966
 967         /*
 968          * Page becomes evictable in two ways:
 969          * 1) Within LRU lock [munlock_vma_page() and __munlock_pagevec()].
 970          * 2) Before acquiring LRU lock to put the page to correct LRU and then
 971          *   a) do PageLRU check with lock [check_move_unevictable_pages]
 972          *   b) do PageLRU check before lock [clear_page_mlock]
 973          *
 974          * (1) & (2a) are ok as LRU lock will serialize them. For (2b), we need
 975          * following strict ordering:
 976          *
 977          * #0: __pagevec_lru_add_fn             #1: clear_page_mlock
 978          *
 979          * SetPageLRU()                         TestClearPageMlocked()
 980          * smp_mb() // explicit ordering        // above provides strict
 981          *                                      // ordering
 982          * PageMlocked()                        PageLRU()
 983          *
 984          *
 985          * if '#1' does not observe setting of PG_lru by '#0' and fails
 986          * isolation, the explicit barrier will make sure that page_evictable
 987          * check will put the page in correct LRU. Without smp_mb(), SetPageLRU
 988          * can be reordered after PageMlocked check and can make '#1' to fail
 989          * the isolation of the page whose Mlocked bit is cleared (#0 is also
 990          * looking at the same page) and the evictable page will be stranded
 991          * in an unevictable LRU.
 992          */
 993         SetPageLRU(page);
 994         smp_mb__after_atomic();
 995
 996         if (page_evictable(page)) {
 997                 lru = page_lru(page);
 998                 if (was_unevictable)
 999                         __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, nr_pages);
1000         } else {
1001                 lru = LRU_UNEVICTABLE;
1002                 ClearPageActive(page);
1003                 SetPageUnevictable(page);
1004                 if (!was_unevictable)
1005                         __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGCULLED, nr_pages);
1006         }
1007
1008         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1009         trace_mm_lru_insertion(page, lru);
1010 }
1011
1012 /*
1013  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
1014  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
1015  */
1016 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
1017 {
1018         int i;
1019         struct lruvec *lruvec = NULL;
1020         unsigned long flags = 0;
1021
1022         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1023                 struct page *page = pvec->pages[i];
1024
1025                 lruvec = relock_page_lruvec_irqsave(page, lruvec, &flags);
1026                 __pagevec_lru_add_fn(page, lruvec);
1027         }
1028         if (lruvec)
1029                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
1030         release_pages(pvec->pages, pvec->nr);
1031         pagevec_reinit(pvec);
1032 }
1033
1034 /**
1035  * pagevec_lookup_entries - gang pagecache lookup
1036  * @pvec:       Where the resulting entries are placed
1037  * @mapping:    The address_space to search
1038  * @start:      The starting entry index
1039  * @nr_entries: The maximum number of pages
1040  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @pvec
1041  *
1042  * pagevec_lookup_entries() will search for and return a group of up
1043  * to @nr_pages pages and shadow entries in the mapping.  All
1044  * entries are placed in @pvec.  pagevec_lookup_entries() takes a
1045  * reference against actual pages in @pvec.
1046  *
1047  * The search returns a group of mapping-contiguous entries with
1048  * ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1049  * not-present entries.
1050  *
1051  * Only one subpage of a Transparent Huge Page is returned in one call:
1052  * allowing truncate_inode_pages_range() to evict the whole THP without
1053  * cycling through a pagevec of extra references.
1054  *
1055  * pagevec_lookup_entries() returns the number of entries which were
1056  * found.
1057  */
1058 unsigned pagevec_lookup_entries(struct pagevec *pvec,
1059                                 struct address_space *mapping,
1060                                 pgoff_t start, unsigned nr_entries,
1061                                 pgoff_t *indices)
1062 {
1063         pvec->nr = find_get_entries(mapping, start, nr_entries,
1064                                     pvec->pages, indices);
1065         return pagevec_count(pvec);
1066 }
1067
1068 /**
1069  * pagevec_remove_exceptionals - pagevec exceptionals pruning
1070  * @pvec:       The pagevec to prune
1071  *
1072  * pagevec_lookup_entries() fills both pages and exceptional radix
1073  * tree entries into the pagevec.  This function prunes all
1074  * exceptionals from @pvec without leaving holes, so that it can be
1075  * passed on to page-only pagevec operations.
1076  */
1077 void pagevec_remove_exceptionals(struct pagevec *pvec)
1078 {
1079         int i, j;
1080
1081         for (i = 0, j = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1082                 struct page *page = pvec->pages[i];
1083                 if (!xa_is_value(page))
1084                         pvec->pages[j++] = page;
1085         }
1086         pvec->nr = j;
1087 }
1088
1089 /**
1090  * pagevec_lookup_range - gang pagecache lookup
1091  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
1092  * @mapping:    The address_space to search
1093  * @start:      The starting page index
1094  * @end:        The final page index
1095  *
1096  * pagevec_lookup_range() will search for & return a group of up to PAGEVEC_SIZE
1097  * pages in the mapping starting from index @start and upto index @end
1098  * (inclusive).  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
1099  * reference against the pages in @pvec.
1100  *
1101  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1102  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages. We
1103  * also update @start to index the next page for the traversal.
1104  *
1105  * pagevec_lookup_range() returns the number of pages which were found. If this
1106  * number is smaller than PAGEVEC_SIZE, the end of specified range has been
1107  * reached.
1108  */
1109 unsigned pagevec_lookup_range(struct pagevec *pvec,
1110                 struct address_space *mapping, pgoff_t *start, pgoff_t end)
1111 {
1112         pvec->nr = find_get_pages_range(mapping, start, end, PAGEVEC_SIZE,
1113                                         pvec->pages);
1114         return pagevec_count(pvec);
1115 }
1116 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range);
1117
1118 unsigned pagevec_lookup_range_tag(struct pagevec *pvec,
1119                 struct address_space *mapping, pgoff_t *index, pgoff_t end,
1120                 xa_mark_t tag)
1121 {
1122         pvec->nr = find_get_pages_range_tag(mapping, index, end, tag,
1123                                         PAGEVEC_SIZE, pvec->pages);
1124         return pagevec_count(pvec);
1125 }
1126 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range_tag);
1127
1128 /*
1129  * Perform any setup for the swap system
1130  */
1131 void __init swap_setup(void)
1132 {
1133         unsigned long megs = totalram_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1134
1135         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
1136         if (megs < 16)
1137                 page_cluster = 2;
1138         else
1139                 page_cluster = 3;
1140         /*
1141          * Right now other parts of the system means that we
1142          * _really_ don't want to cluster much more
1143          */
1144 }
1145
1146 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
1147 void put_devmap_managed_page(struct page *page)
1148 {
1149         int count;
1150
1151         if (WARN_ON_ONCE(!page_is_devmap_managed(page)))
1152                 return;
1153
1154         count = page_ref_dec_return(page);
1155
1156         /*
1157          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
1158          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
1159          * stable because nobody holds a reference on the page.
1160          */
1161         if (count == 1)
1162                 free_devmap_managed_page(page);
1163         else if (!count)
1164                 __put_page(page);
1165 }
1166 EXPORT_SYMBOL(put_devmap_managed_page);
1167 #endif