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 /*
 364  * Mark a page as having seen activity.
 365  *
 366  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
 367  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
 368  * active,unreferenced          ->      active,referenced
 369  *
 370  * When a newly allocated page is not yet visible, so safe for non-atomic ops,
 371  * __SetPageReferenced(page) may be substituted for mark_page_accessed(page).
 372  */
 373 void mark_page_accessed(struct page *page)
 374 {
 375         page = compound_head(page);
 376
 377         if (!PageReferenced(page)) {
 378                 SetPageReferenced(page);
 379         } else if (PageUnevictable(page)) {
 380                 /*
 381                  * Unevictable pages are on the "LRU_UNEVICTABLE" list. But,
 382                  * this list is never rotated or maintained, so marking an
 383                  * evictable page accessed has no effect.
 384                  */
 385         } else if (!PageActive(page)) {
 386                 /*
 387                  * If the page is on the LRU, queue it for activation via
 388                  * activate_page_pvecs. Otherwise, assume the page is on a
 389                  * pagevec, mark it active and it'll be moved to the active
 390                  * LRU on the next drain.
 391                  */
 392                 if (PageLRU(page))
 393                         activate_page(page);
 394                 else
 395                         __lru_cache_activate_page(page);
 396                 ClearPageReferenced(page);
 397                 if (page_is_file_cache(page))
 398                         workingset_activation(page);
 399         }
 400         if (page_is_idle(page))
 401                 clear_page_idle(page);
 402 }
 403 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
 404
 405 static void __lru_cache_add(struct page *page)
 406 {
 407         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvec);
 408
 409         get_page(page);
 410         if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 411                 __pagevec_lru_add(pvec);
 412         put_cpu_var(lru_add_pvec);
 413 }
 414
 415 /**
 416  * lru_cache_add_anon - add a page to the page lists
 417  * @page: the page to add
 418  */
 419 void lru_cache_add_anon(struct page *page)
 420 {
 421         if (PageActive(page))
 422                 ClearPageActive(page);
 423         __lru_cache_add(page);
 424 }
 425
 426 void lru_cache_add_file(struct page *page)
 427 {
 428         if (PageActive(page))
 429                 ClearPageActive(page);
 430         __lru_cache_add(page);
 431 }
 432 EXPORT_SYMBOL(lru_cache_add_file);
 433
 434 /**
 435  * lru_cache_add - add a page to a page list
 436  * @page: the page to be added to the LRU.
 437  *
 438  * Queue the page for addition to the LRU via pagevec. The decision on whether
 439  * to add the page to the [in]active [file|anon] list is deferred until the
 440  * pagevec is drained. This gives a chance for the caller of lru_cache_add()
 441  * have the page added to the active list using mark_page_accessed().
 442  */
 443 void lru_cache_add(struct page *page)
 444 {
 445         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page) && PageUnevictable(page), page);
 446         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 447         __lru_cache_add(page);
 448 }
 449
 450 /**
 451  * lru_cache_add_active_or_unevictable
 452  * @page:  the page to be added to LRU
 453  * @vma:   vma in which page is mapped for determining reclaimability
 454  *
 455  * Place @page on the active or unevictable LRU list, depending on its
 456  * evictability.  Note that if the page is not evictable, it goes
 457  * directly back onto it's zone's unevictable list, it does NOT use a
 458  * per cpu pagevec.
 459  */
 460 void lru_cache_add_active_or_unevictable(struct page *page,
 461                                          struct vm_area_struct *vma)
 462 {
 463         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 464
 465         if (likely((vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) != VM_LOCKED))
 466                 SetPageActive(page);
 467         else if (!TestSetPageMlocked(page)) {
 468                 /*
 469                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_stat because this
 470                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
 471                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
 472                  */
 473                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
 474                                     hpage_nr_pages(page));
 475                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
 476         }
 477         lru_cache_add(page);
 478 }
 479
 480 /*
 481  * If the page can not be invalidated, it is moved to the
 482  * inactive list to speed up its reclaim.  It is moved to the
 483  * head of the list, rather than the tail, to give the flusher
 484  * threads some time to write it out, as this is much more
 485  * effective than the single-page writeout from reclaim.
 486  *
 487  * If the page isn't page_mapped and dirty/writeback, the page
 488  * could reclaim asap using PG_reclaim.
 489  *
 490  * 1. active, mapped page -> none
 491  * 2. active, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 492  * 3. inactive, mapped page -> none
 493  * 4. inactive, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
 494  * 5. inactive, clean -> inactive, tail
 495  * 6. Others -> none
 496  *
 497  * In 4, why it moves inactive's head, the VM expects the page would
 498  * be write it out by flusher threads as this is much more effective
 499  * than the single-page writeout from reclaim.
 500  */
 501 static void lru_deactivate_file_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 502                               void *arg)
 503 {
 504         int lru, file;
 505         bool active;
 506
 507         if (!PageLRU(page))
 508                 return;
 509
 510         if (PageUnevictable(page))
 511                 return;
 512
 513         /* Some processes are using the page */
 514         if (page_mapped(page))
 515                 return;
 516
 517         active = PageActive(page);
 518         file = page_is_file_cache(page);
 519         lru = page_lru_base_type(page);
 520
 521         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru + active);
 522         ClearPageActive(page);
 523         ClearPageReferenced(page);
 524
 525         if (PageWriteback(page) || PageDirty(page)) {
 526                 /*
 527                  * PG_reclaim could be raced with end_page_writeback
 528                  * It can make readahead confusing.  But race window
 529                  * is _really_ small and  it's non-critical problem.
 530                  */
 531                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 532                 SetPageReclaim(page);
 533         } else {
 534                 /*
 535                  * The page's writeback ends up during pagevec
 536                  * We moves tha page into tail of inactive.
 537                  */
 538                 add_page_to_lru_list_tail(page, lruvec, lru);
 539                 __count_vm_event(PGROTATED);
 540         }
 541
 542         if (active)
 543                 __count_vm_event(PGDEACTIVATE);
 544         update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 0);
 545 }
 546
 547 static void lru_deactivate_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 548                             void *arg)
 549 {
 550         if (PageLRU(page) && PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 551                 int file = page_is_file_cache(page);
 552                 int lru = page_lru_base_type(page);
 553
 554                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru + LRU_ACTIVE);
 555                 ClearPageActive(page);
 556                 ClearPageReferenced(page);
 557                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 558
 559                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, hpage_nr_pages(page));
 560                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, 0);
 561         }
 562 }
 563
 564 static void lru_lazyfree_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 565                             void *arg)
 566 {
 567         if (PageLRU(page) && PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 568             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 569                 bool active = PageActive(page);
 570
 571                 del_page_from_lru_list(page, lruvec,
 572                                        LRU_INACTIVE_ANON + active);
 573                 ClearPageActive(page);
 574                 ClearPageReferenced(page);
 575                 /*
 576                  * lazyfree pages are clean anonymous pages. They have
 577                  * SwapBacked flag cleared to distinguish normal anonymous
 578                  * pages
 579                  */
 580                 ClearPageSwapBacked(page);
 581                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
 582
 583                 __count_vm_events(PGLAZYFREE, hpage_nr_pages(page));
 584                 count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREE);
 585                 update_page_reclaim_stat(lruvec, 1, 0);
 586         }
 587 }
 588
 589 /*
 590  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
 591  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
 592  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
 593  */
 594 void lru_add_drain_cpu(int cpu)
 595 {
 596         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_add_pvec, cpu);
 597
 598         if (pagevec_count(pvec))
 599                 __pagevec_lru_add(pvec);
 600
 601         pvec = &per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu);
 602         if (pagevec_count(pvec)) {
 603                 unsigned long flags;
 604
 605                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
 606                 local_irq_save(flags);
 607                 pagevec_move_tail(pvec);
 608                 local_irq_restore(flags);
 609         }
 610
 611         pvec = &per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu);
 612         if (pagevec_count(pvec))
 613                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
 614
 615         pvec = &per_cpu(lru_deactivate_pvecs, cpu);
 616         if (pagevec_count(pvec))
 617                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_fn, NULL);
 618
 619         pvec = &per_cpu(lru_lazyfree_pvecs, cpu);
 620         if (pagevec_count(pvec))
 621                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn, NULL);
 622
 623         activate_page_drain(cpu);
 624 }
 625
 626 /**
 627  * deactivate_file_page - forcefully deactivate a file page
 628  * @page: page to deactivate
 629  *
 630  * This function hints the VM that @page is a good reclaim candidate,
 631  * for example if its invalidation fails due to the page being dirty
 632  * or under writeback.
 633  */
 634 void deactivate_file_page(struct page *page)
 635 {
 636         /*
 637          * In a workload with many unevictable page such as mprotect,
 638          * unevictable page deactivation for accelerating reclaim is pointless.
 639          */
 640         if (PageUnevictable(page))
 641                 return;
 642
 643         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
 644                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_deactivate_file_pvecs);
 645
 646                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 647                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn, NULL);
 648                 put_cpu_var(lru_deactivate_file_pvecs);
 649         }
 650 }
 651
 652 /*
 653  * deactivate_page - deactivate a page
 654  * @page: page to deactivate
 655  *
 656  * deactivate_page() moves @page to the inactive list if @page was on the active
 657  * list and was not an unevictable page.  This is done to accelerate the reclaim
 658  * of @page.
 659  */
 660 void deactivate_page(struct page *page)
 661 {
 662         if (PageLRU(page) && PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 663                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_deactivate_pvecs);
 664
 665                 get_page(page);
 666                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 667                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_fn, NULL);
 668                 put_cpu_var(lru_deactivate_pvecs);
 669         }
 670 }
 671
 672 /**
 673  * mark_page_lazyfree - make an anon page lazyfree
 674  * @page: page to deactivate
 675  *
 676  * mark_page_lazyfree() moves @page to the inactive file list.
 677  * This is done to accelerate the reclaim of @page.
 678  */
 679 void mark_page_lazyfree(struct page *page)
 680 {
 681         if (PageLRU(page) && PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
 682             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
 683                 struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_lazyfree_pvecs);
 684
 685                 get_page(page);
 686                 if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page))
 687                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn, NULL);
 688                 put_cpu_var(lru_lazyfree_pvecs);
 689         }
 690 }
 691
 692 void lru_add_drain(void)
 693 {
 694         lru_add_drain_cpu(get_cpu());
 695         put_cpu();
 696 }
 697
 698 #ifdef CONFIG_SMP
 699
 700 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, lru_add_drain_work);
 701
 702 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
 703 {
 704         lru_add_drain();
 705 }
 706
 707 /*
 708  * Doesn't need any cpu hotplug locking because we do rely on per-cpu
 709  * kworkers being shut down before our page_alloc_cpu_dead callback is
 710  * executed on the offlined cpu.
 711  * Calling this function with cpu hotplug locks held can actually lead
 712  * to obscure indirect dependencies via WQ context.
 713  */
 714 void lru_add_drain_all(void)
 715 {
 716         static seqcount_t seqcount = SEQCNT_ZERO(seqcount);
 717         static DEFINE_MUTEX(lock);
 718         static struct cpumask has_work;
 719         int cpu, seq;
 720
 721         /*
 722          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
 723          * initialized.
 724          */
 725         if (WARN_ON(!mm_percpu_wq))
 726                 return;
 727
 728         seq = raw_read_seqcount_latch(&seqcount);
 729
 730         mutex_lock(&lock);
 731
 732         /*
 733          * Piggyback on drain started and finished while we waited for lock:
 734          * all pages pended at the time of our enter were drained from vectors.
 735          */
 736         if (__read_seqcount_retry(&seqcount, seq))
 737                 goto done;
 738
 739         raw_write_seqcount_latch(&seqcount);
 740
 741         cpumask_clear(&has_work);
 742
 743         for_each_online_cpu(cpu) {
 744                 struct work_struct *work = &per_cpu(lru_add_drain_work, cpu);
 745
 746                 if (pagevec_count(&per_cpu(lru_add_pvec, cpu)) ||
 747                     pagevec_count(&per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu)) ||
 748                     pagevec_count(&per_cpu(lru_deactivate_file_pvecs, cpu)) ||
 749                     pagevec_count(&per_cpu(lru_deactivate_pvecs, cpu)) ||
 750                     pagevec_count(&per_cpu(lru_lazyfree_pvecs, cpu)) ||
 751                     need_activate_page_drain(cpu)) {
 752                         INIT_WORK(work, lru_add_drain_per_cpu);
 753                         queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
 754                         cpumask_set_cpu(cpu, &has_work);
 755                 }
 756         }
 757
 758         for_each_cpu(cpu, &has_work)
 759                 flush_work(&per_cpu(lru_add_drain_work, cpu));
 760
 761 done:
 762         mutex_unlock(&lock);
 763 }
 764 #else
 765 void lru_add_drain_all(void)
 766 {
 767         lru_add_drain();
 768 }
 769 #endif
 770
 771 /**
 772  * release_pages - batched put_page()
 773  * @pages: array of pages to release
 774  * @nr: number of pages
 775  *
 776  * Decrement the reference count on all the pages in @pages.  If it
 777  * fell to zero, remove the page from the LRU and free it.
 778  */
 779 void release_pages(struct page **pages, int nr)
 780 {
 781         int i;
 782         LIST_HEAD(pages_to_free);
 783         struct pglist_data *locked_pgdat = NULL;
 784         struct lruvec *lruvec;
 785         unsigned long uninitialized_var(flags);
 786         unsigned int uninitialized_var(lock_batch);
 787
 788         for (i = 0; i < nr; i++) {
 789                 struct page *page = pages[i];
 790
 791                 /*
 792                  * Make sure the IRQ-safe lock-holding time does not get
 793                  * excessive with a continuous string of pages from the
 794                  * same pgdat. The lock is held only if pgdat != NULL.
 795                  */
 796                 if (locked_pgdat && ++lock_batch == SWAP_CLUSTER_MAX) {
 797                         spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 798                         locked_pgdat = NULL;
 799                 }
 800
 801                 if (is_huge_zero_page(page))
 802                         continue;
 803
 804                 if (is_zone_device_page(page)) {
 805                         if (locked_pgdat) {
 806                                 spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock,
 807                                                        flags);
 808                                 locked_pgdat = NULL;
 809                         }
 810                         /*
 811                          * ZONE_DEVICE pages that return 'false' from
 812                          * put_devmap_managed_page() do not require special
 813                          * processing, and instead, expect a call to
 814                          * put_page_testzero().
 815                          */
 816                         if (page_is_devmap_managed(page)) {
 817                                 put_devmap_managed_page(page);
 818                                 continue;
 819                         }
 820                 }
 821
 822                 page = compound_head(page);
 823                 if (!put_page_testzero(page))
 824                         continue;
 825
 826                 if (PageCompound(page)) {
 827                         if (locked_pgdat) {
 828                                 spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 829                                 locked_pgdat = NULL;
 830                         }
 831                         __put_compound_page(page);
 832                         continue;
 833                 }
 834
 835                 if (PageLRU(page)) {
 836                         struct pglist_data *pgdat = page_pgdat(page);
 837
 838                         if (pgdat != locked_pgdat) {
 839                                 if (locked_pgdat)
 840                                         spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock,
 841                                                                         flags);
 842                                 lock_batch = 0;
 843                                 locked_pgdat = pgdat;
 844                                 spin_lock_irqsave(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 845                         }
 846
 847                         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, locked_pgdat);
 848                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
 849                         __ClearPageLRU(page);
 850                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_off_lru(page));
 851                 }
 852
 853                 /* Clear Active bit in case of parallel mark_page_accessed */
 854                 __ClearPageActive(page);
 855                 __ClearPageWaiters(page);
 856
 857                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
 858         }
 859         if (locked_pgdat)
 860                 spin_unlock_irqrestore(&locked_pgdat->lru_lock, flags);
 861
 862         mem_cgroup_uncharge_list(&pages_to_free);
 863         free_unref_page_list(&pages_to_free);
 864 }
 865 EXPORT_SYMBOL(release_pages);
 866
 867 /*
 868  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
 869  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
 870  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
 871  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
 872  *
 873  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
 874  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
 875  * mutual recursion.
 876  */
 877 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
 878 {
 879         if (!pvec->percpu_pvec_drained) {
 880                 lru_add_drain();
 881                 pvec->percpu_pvec_drained = true;
 882         }
 883         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec));
 884         pagevec_reinit(pvec);
 885 }
 886 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
 887
 888 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 889 /* used by __split_huge_page_refcount() */
 890 void lru_add_page_tail(struct page *page, struct page *page_tail,
 891                        struct lruvec *lruvec, struct list_head *list)
 892 {
 893         const int file = 0;
 894
 895         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
 896         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page_tail), page);
 897         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page_tail), page);
 898         lockdep_assert_held(&lruvec_pgdat(lruvec)->lru_lock);
 899
 900         if (!list)
 901                 SetPageLRU(page_tail);
 902
 903         if (likely(PageLRU(page)))
 904                 list_add_tail(&page_tail->lru, &page->lru);
 905         else if (list) {
 906                 /* page reclaim is reclaiming a huge page */
 907                 get_page(page_tail);
 908                 list_add_tail(&page_tail->lru, list);
 909         } else {
 910                 /*
 911                  * Head page has not yet been counted, as an hpage,
 912                  * so we must account for each subpage individually.
 913                  *
 914                  * Put page_tail on the list at the correct position
 915                  * so they all end up in order.
 916                  */
 917                 add_page_to_lru_list_tail(page_tail, lruvec,
 918                                           page_lru(page_tail));
 919         }
 920
 921         if (!PageUnevictable(page))
 922                 update_page_reclaim_stat(lruvec, file, PageActive(page_tail));
 923 }
 924 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
 925
 926 static void __pagevec_lru_add_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec,
 927                                  void *arg)
 928 {
 929         enum lru_list lru;
 930         int was_unevictable = TestClearPageUnevictable(page);
 931
 932         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 933
 934         /*
 935          * Page becomes evictable in two ways:
 936          * 1) Within LRU lock [munlock_vma_page() and __munlock_pagevec()].
 937          * 2) Before acquiring LRU lock to put the page to correct LRU and then
 938          *   a) do PageLRU check with lock [check_move_unevictable_pages]
 939          *   b) do PageLRU check before lock [clear_page_mlock]
 940          *
 941          * (1) & (2a) are ok as LRU lock will serialize them. For (2b), we need
 942          * following strict ordering:
 943          *
 944          * #0: __pagevec_lru_add_fn             #1: clear_page_mlock
 945          *
 946          * SetPageLRU()                         TestClearPageMlocked()
 947          * smp_mb() // explicit ordering        // above provides strict
 948          *                                      // ordering
 949          * PageMlocked()                        PageLRU()
 950          *
 951          *
 952          * if '#1' does not observe setting of PG_lru by '#0' and fails
 953          * isolation, the explicit barrier will make sure that page_evictable
 954          * check will put the page in correct LRU. Without smp_mb(), SetPageLRU
 955          * can be reordered after PageMlocked check and can make '#1' to fail
 956          * the isolation of the page whose Mlocked bit is cleared (#0 is also
 957          * looking at the same page) and the evictable page will be stranded
 958          * in an unevictable LRU.
 959          */
 960         SetPageLRU(page);
 961         smp_mb__after_atomic();
 962
 963         if (page_evictable(page)) {
 964                 lru = page_lru(page);
 965                 update_page_reclaim_stat(lruvec, page_is_file_cache(page),
 966                                          PageActive(page));
 967                 if (was_unevictable)
 968                         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
 969         } else {
 970                 lru = LRU_UNEVICTABLE;
 971                 ClearPageActive(page);
 972                 SetPageUnevictable(page);
 973                 if (!was_unevictable)
 974                         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
 975         }
 976
 977         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
 978         trace_mm_lru_insertion(page, lru);
 979 }
 980
 981 /*
 982  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
 983  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
 984  */
 985 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
 986 {
 987         pagevec_lru_move_fn(pvec, __pagevec_lru_add_fn, NULL);
 988 }
 989
 990 /**
 991  * pagevec_lookup_entries - gang pagecache lookup
 992  * @pvec:       Where the resulting entries are placed
 993  * @mapping:    The address_space to search
 994  * @start:      The starting entry index
 995  * @nr_entries: The maximum number of pages
 996  * @indices:    The cache indices corresponding to the entries in @pvec
 997  *
 998  * pagevec_lookup_entries() will search for and return a group of up
 999  * to @nr_pages pages and shadow entries in the mapping.  All
1000  * entries are placed in @pvec.  pagevec_lookup_entries() takes a
1001  * reference against actual pages in @pvec.
1002  *
1003  * The search returns a group of mapping-contiguous entries with
1004  * ascending indexes.  There may be holes in the indices due to
1005  * not-present entries.
1006  *
1007  * pagevec_lookup_entries() returns the number of entries which were
1008  * found.
1009  */
1010 unsigned pagevec_lookup_entries(struct pagevec *pvec,
1011                                 struct address_space *mapping,
1012                                 pgoff_t start, unsigned nr_entries,
1013                                 pgoff_t *indices)
1014 {
1015         pvec->nr = find_get_entries(mapping, start, nr_entries,
1016                                     pvec->pages, indices);
1017         return pagevec_count(pvec);
1018 }
1019
1020 /**
1021  * pagevec_remove_exceptionals - pagevec exceptionals pruning
1022  * @pvec:       The pagevec to prune
1023  *
1024  * pagevec_lookup_entries() fills both pages and exceptional radix
1025  * tree entries into the pagevec.  This function prunes all
1026  * exceptionals from @pvec without leaving holes, so that it can be
1027  * passed on to page-only pagevec operations.
1028  */
1029 void pagevec_remove_exceptionals(struct pagevec *pvec)
1030 {
1031         int i, j;
1032
1033         for (i = 0, j = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1034                 struct page *page = pvec->pages[i];
1035                 if (!xa_is_value(page))
1036                         pvec->pages[j++] = page;
1037         }
1038         pvec->nr = j;
1039 }
1040
1041 /**
1042  * pagevec_lookup_range - gang pagecache lookup
1043  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
1044  * @mapping:    The address_space to search
1045  * @start:      The starting page index
1046  * @end:        The final page index
1047  *
1048  * pagevec_lookup_range() will search for & return a group of up to PAGEVEC_SIZE
1049  * pages in the mapping starting from index @start and upto index @end
1050  * (inclusive).  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
1051  * reference against the pages in @pvec.
1052  *
1053  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1054  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages. We
1055  * also update @start to index the next page for the traversal.
1056  *
1057  * pagevec_lookup_range() returns the number of pages which were found. If this
1058  * number is smaller than PAGEVEC_SIZE, the end of specified range has been
1059  * reached.
1060  */
1061 unsigned pagevec_lookup_range(struct pagevec *pvec,
1062                 struct address_space *mapping, pgoff_t *start, pgoff_t end)
1063 {
1064         pvec->nr = find_get_pages_range(mapping, start, end, PAGEVEC_SIZE,
1065                                         pvec->pages);
1066         return pagevec_count(pvec);
1067 }
1068 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range);
1069
1070 unsigned pagevec_lookup_range_tag(struct pagevec *pvec,
1071                 struct address_space *mapping, pgoff_t *index, pgoff_t end,
1072                 xa_mark_t tag)
1073 {
1074         pvec->nr = find_get_pages_range_tag(mapping, index, end, tag,
1075                                         PAGEVEC_SIZE, pvec->pages);
1076         return pagevec_count(pvec);
1077 }
1078 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range_tag);
1079
1080 unsigned pagevec_lookup_range_nr_tag(struct pagevec *pvec,
1081                 struct address_space *mapping, pgoff_t *index, pgoff_t end,
1082                 xa_mark_t tag, unsigned max_pages)
1083 {
1084         pvec->nr = find_get_pages_range_tag(mapping, index, end, tag,
1085                 min_t(unsigned int, max_pages, PAGEVEC_SIZE), pvec->pages);
1086         return pagevec_count(pvec);
1087 }
1088 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range_nr_tag);
1089 /*
1090  * Perform any setup for the swap system
1091  */
1092 void __init swap_setup(void)
1093 {
1094         unsigned long megs = totalram_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1095
1096         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
1097         if (megs < 16)
1098                 page_cluster = 2;
1099         else
1100                 page_cluster = 3;
1101         /*
1102          * Right now other parts of the system means that we
1103          * _really_ don't want to cluster much more
1104          */
1105 }
1106
1107 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
1108 void put_devmap_managed_page(struct page *page)
1109 {
1110         int count;
1111
1112         if (WARN_ON_ONCE(!page_is_devmap_managed(page)))
1113                 return;
1114
1115         count = page_ref_dec_return(page);
1116
1117         /*
1118          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
1119          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
1120          * stable because nobody holds a reference on the page.
1121          */
1122         if (count == 1)
1123                 free_devmap_managed_page(page);
1124         else if (!count)
1125                 __put_page(page);
1126 }
1127 EXPORT_SYMBOL(put_devmap_managed_page);
1128 #endif