mm/swap.c

   1 /*
   2  *  linux/mm/swap.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
   5  */
   6
   7 /*
   8  * This file contains the default values for the operation of the
   9  * Linux VM subsystem. Fine-tuning documentation can be found in
  10  * Documentation/sysctl/vm.txt.
  11  * Started 18.12.91
  12  * Swap aging added 23.2.95, Stephen Tweedie.
  13  * Buffermem limits added 12.3.98, Rik van Riel.
  14  */
  15
  16 #include <linux/mm.h>
  17 #include <linux/sched.h>
  18 #include <linux/kernel_stat.h>
  19 #include <linux/swap.h>
  20 #include <linux/mman.h>
  21 #include <linux/pagemap.h>
  22 #include <linux/pagevec.h>
  23 #include <linux/init.h>
  24 #include <linux/module.h>
  25 #include <linux/mm_inline.h>
  26 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page() */
  27 #include <linux/percpu_counter.h>
  28 #include <linux/percpu.h>
  29 #include <linux/cpu.h>
  30 #include <linux/notifier.h>
  31 #include <linux/backing-dev.h>
  32 #include <linux/memcontrol.h>
  33
  34 #include "internal.h"
  35
  36 /* How many pages do we try to swap or page in/out together? */
  37 int page_cluster;
  38
  39 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec[NR_LRU_LISTS], lru_add_pvecs);
  40 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_rotate_pvecs);
  41
  42 /*
  43  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
  44  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
  45  */
  46 static void __page_cache_release(struct page *page)
  47 {
  48         if (PageLRU(page)) {
  49                 unsigned long flags;
  50                 struct zone *zone = page_zone(page);
  51
  52                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
  53                 VM_BUG_ON(!PageLRU(page));
  54                 __ClearPageLRU(page);
  55                 del_page_from_lru(zone, page);
  56                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
  57         }
  58         free_hot_page(page);
  59 }
  60
  61 static void put_compound_page(struct page *page)
  62 {
  63         page = compound_head(page);
  64         if (put_page_testzero(page)) {
  65                 compound_page_dtor *dtor;
  66
  67                 dtor = get_compound_page_dtor(page);
  68                 (*dtor)(page);
  69         }
  70 }
  71
  72 void put_page(struct page *page)
  73 {
  74         if (unlikely(PageCompound(page)))
  75                 put_compound_page(page);
  76         else if (put_page_testzero(page))
  77                 __page_cache_release(page);
  78 }
  79 EXPORT_SYMBOL(put_page);
  80
  81 /**
  82  * put_pages_list() - release a list of pages
  83  * @pages: list of pages threaded on page->lru
  84  *
  85  * Release a list of pages which are strung together on page.lru.  Currently
  86  * used by read_cache_pages() and related error recovery code.
  87  */
  88 void put_pages_list(struct list_head *pages)
  89 {
  90         while (!list_empty(pages)) {
  91                 struct page *victim;
  92
  93                 victim = list_entry(pages->prev, struct page, lru);
  94                 list_del(&victim->lru);
  95                 page_cache_release(victim);
  96         }
  97 }
  98 EXPORT_SYMBOL(put_pages_list);
  99
 100 /*
 101  * pagevec_move_tail() must be called with IRQ disabled.
 102  * Otherwise this may cause nasty races.
 103  */
 104 static void pagevec_move_tail(struct pagevec *pvec)
 105 {
 106         int i;
 107         int pgmoved = 0;
 108         struct zone *zone = NULL;
 109
 110         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 111                 struct page *page = pvec->pages[i];
 112                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
 113
 114                 if (pagezone != zone) {
 115                         if (zone)
 116                                 spin_unlock(&zone->lru_lock);
 117                         zone = pagezone;
 118                         spin_lock(&zone->lru_lock);
 119                 }
 120                 if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 121                         int lru = page_is_file_cache(page);
 122                         list_move_tail(&page->lru, &zone->lru[lru].list);
 123                         pgmoved++;
 124                 }
 125         }
 126         if (zone)
 127                 spin_unlock(&zone->lru_lock);
 128         __count_vm_events(PGROTATED, pgmoved);
 129         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
 130         pagevec_reinit(pvec);
 131 }
 132
 133 /*
 134  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
 135  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
 136  * inactive list.
 137  */
 138 void  rotate_reclaimable_page(struct page *page)
 139 {
 140         if (!PageLocked(page) && !PageDirty(page) && !PageActive(page) &&
 141             !PageUnevictable(page) && PageLRU(page)) {
 142                 struct pagevec *pvec;
 143                 unsigned long flags;
 144
 145                 page_cache_get(page);
 146                 local_irq_save(flags);
 147                 pvec = &__get_cpu_var(lru_rotate_pvecs);
 148                 if (!pagevec_add(pvec, page))
 149                         pagevec_move_tail(pvec);
 150                 local_irq_restore(flags);
 151         }
 152 }
 153
 154 /*
 155  * FIXME: speed this up?
 156  */
 157 void activate_page(struct page *page)
 158 {
 159         struct zone *zone = page_zone(page);
 160
 161         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 162         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
 163                 int file = page_is_file_cache(page);
 164                 int lru = LRU_BASE + file;
 165                 del_page_from_lru_list(zone, page, lru);
 166
 167                 SetPageActive(page);
 168                 lru += LRU_ACTIVE;
 169                 add_page_to_lru_list(zone, page, lru);
 170                 __count_vm_event(PGACTIVATE);
 171
 172                 zone->recent_rotated[!!file]++;
 173                 zone->recent_scanned[!!file]++;
 174         }
 175         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 176 }
 177
 178 /*
 179  * Mark a page as having seen activity.
 180  *
 181  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
 182  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
 183  * active,unreferenced          ->      active,referenced
 184  */
 185 void mark_page_accessed(struct page *page)
 186 {
 187         if (!PageActive(page) && !PageUnevictable(page) &&
 188                         PageReferenced(page) && PageLRU(page)) {
 189                 activate_page(page);
 190                 ClearPageReferenced(page);
 191         } else if (!PageReferenced(page)) {
 192                 SetPageReferenced(page);
 193         }
 194 }
 195
 196 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
 197
 198 void __lru_cache_add(struct page *page, enum lru_list lru)
 199 {
 200         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvecs)[lru];
 201
 202         page_cache_get(page);
 203         if (!pagevec_add(pvec, page))
 204                 ____pagevec_lru_add(pvec, lru);
 205         put_cpu_var(lru_add_pvecs);
 206 }
 207
 208 /**
 209  * lru_cache_add_lru - add a page to a page list
 210  * @page: the page to be added to the LRU.
 211  * @lru: the LRU list to which the page is added.
 212  */
 213 void lru_cache_add_lru(struct page *page, enum lru_list lru)
 214 {
 215         if (PageActive(page)) {
 216                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 217                 ClearPageActive(page);
 218         } else if (PageUnevictable(page)) {
 219                 VM_BUG_ON(PageActive(page));
 220                 ClearPageUnevictable(page);
 221         }
 222
 223         VM_BUG_ON(PageLRU(page) || PageActive(page) || PageUnevictable(page));
 224         __lru_cache_add(page, lru);
 225 }
 226
 227 /**
 228  * add_page_to_unevictable_list - add a page to the unevictable list
 229  * @page:  the page to be added to the unevictable list
 230  *
 231  * Add page directly to its zone's unevictable list.  To avoid races with
 232  * tasks that might be making the page evictable, through eg. munlock,
 233  * munmap or exit, while it's not on the lru, we want to add the page
 234  * while it's locked or otherwise "invisible" to other tasks.  This is
 235  * difficult to do when using the pagevec cache, so bypass that.
 236  */
 237 void add_page_to_unevictable_list(struct page *page)
 238 {
 239         struct zone *zone = page_zone(page);
 240
 241         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 242         SetPageUnevictable(page);
 243         SetPageLRU(page);
 244         add_page_to_lru_list(zone, page, LRU_UNEVICTABLE);
 245         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 246 }
 247
 248 /*
 249  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
 250  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
 251  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
 252  */
 253 static void drain_cpu_pagevecs(int cpu)
 254 {
 255         struct pagevec *pvecs = per_cpu(lru_add_pvecs, cpu);
 256         struct pagevec *pvec;
 257         int lru;
 258
 259         for_each_lru(lru) {
 260                 pvec = &pvecs[lru - LRU_BASE];
 261                 if (pagevec_count(pvec))
 262                         ____pagevec_lru_add(pvec, lru);
 263         }
 264
 265         pvec = &per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu);
 266         if (pagevec_count(pvec)) {
 267                 unsigned long flags;
 268
 269                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
 270                 local_irq_save(flags);
 271                 pagevec_move_tail(pvec);
 272                 local_irq_restore(flags);
 273         }
 274 }
 275
 276 void lru_add_drain(void)
 277 {
 278         drain_cpu_pagevecs(get_cpu());
 279         put_cpu();
 280 }
 281
 282 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
 283 {
 284         lru_add_drain();
 285 }
 286
 287 /*
 288  * Returns 0 for success
 289  */
 290 int lru_add_drain_all(void)
 291 {
 292         return schedule_on_each_cpu(lru_add_drain_per_cpu);
 293 }
 294
 295 /*
 296  * Batched page_cache_release().  Decrement the reference count on all the
 297  * passed pages.  If it fell to zero then remove the page from the LRU and
 298  * free it.
 299  *
 300  * Avoid taking zone->lru_lock if possible, but if it is taken, retain it
 301  * for the remainder of the operation.
 302  *
 303  * The locking in this function is against shrink_inactive_list(): we recheck
 304  * the page count inside the lock to see whether shrink_inactive_list()
 305  * grabbed the page via the LRU.  If it did, give up: shrink_inactive_list()
 306  * will free it.
 307  */
 308 void release_pages(struct page **pages, int nr, int cold)
 309 {
 310         int i;
 311         struct pagevec pages_to_free;
 312         struct zone *zone = NULL;
 313         unsigned long uninitialized_var(flags);
 314
 315         pagevec_init(&pages_to_free, cold);
 316         for (i = 0; i < nr; i++) {
 317                 struct page *page = pages[i];
 318
 319                 if (unlikely(PageCompound(page))) {
 320                         if (zone) {
 321                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 322                                 zone = NULL;
 323                         }
 324                         put_compound_page(page);
 325                         continue;
 326                 }
 327
 328                 if (!put_page_testzero(page))
 329                         continue;
 330
 331                 if (PageLRU(page)) {
 332                         struct zone *pagezone = page_zone(page);
 333
 334                         if (pagezone != zone) {
 335                                 if (zone)
 336                                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock,
 337                                                                         flags);
 338                                 zone = pagezone;
 339                                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
 340                         }
 341                         VM_BUG_ON(!PageLRU(page));
 342                         __ClearPageLRU(page);
 343                         del_page_from_lru(zone, page);
 344                 }
 345
 346                 if (!pagevec_add(&pages_to_free, page)) {
 347                         if (zone) {
 348                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 349                                 zone = NULL;
 350                         }
 351                         __pagevec_free(&pages_to_free);
 352                         pagevec_reinit(&pages_to_free);
 353                 }
 354         }
 355         if (zone)
 356                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 357
 358         pagevec_free(&pages_to_free);
 359 }
 360
 361 /*
 362  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
 363  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
 364  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
 365  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
 366  *
 367  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
 368  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
 369  * mutual recursion.
 370  */
 371 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
 372 {
 373         lru_add_drain();
 374         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec), pvec->cold);
 375         pagevec_reinit(pvec);
 376 }
 377
 378 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
 379
 380 /*
 381  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
 382  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
 383  */
 384 void ____pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec, enum lru_list lru)
 385 {
 386         int i;
 387         struct zone *zone = NULL;
 388         VM_BUG_ON(is_unevictable_lru(lru));
 389
 390         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 391                 struct page *page = pvec->pages[i];
 392                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
 393                 int file;
 394
 395                 if (pagezone != zone) {
 396                         if (zone)
 397                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 398                         zone = pagezone;
 399                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 400                 }
 401                 VM_BUG_ON(PageActive(page));
 402                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 403                 VM_BUG_ON(PageLRU(page));
 404                 SetPageLRU(page);
 405                 file = is_file_lru(lru);
 406                 zone->recent_scanned[file]++;
 407                 if (is_active_lru(lru)) {
 408                         SetPageActive(page);
 409                         zone->recent_rotated[file]++;
 410                 }
 411                 add_page_to_lru_list(zone, page, lru);
 412         }
 413         if (zone)
 414                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 415         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
 416         pagevec_reinit(pvec);
 417 }
 418
 419 EXPORT_SYMBOL(____pagevec_lru_add);
 420
 421 /*
 422  * Try to drop buffers from the pages in a pagevec
 423  */
 424 void pagevec_strip(struct pagevec *pvec)
 425 {
 426         int i;
 427
 428         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 429                 struct page *page = pvec->pages[i];
 430
 431                 if (PagePrivate(page) && trylock_page(page)) {
 432                         if (PagePrivate(page))
 433                                 try_to_release_page(page, 0);
 434                         unlock_page(page);
 435                 }
 436         }
 437 }
 438
 439 /**
 440  * pagevec_swap_free - try to free swap space from the pages in a pagevec
 441  * @pvec: pagevec with swapcache pages to free the swap space of
 442  *
 443  * The caller needs to hold an extra reference to each page and
 444  * not hold the page lock on the pages.  This function uses a
 445  * trylock on the page lock so it may not always free the swap
 446  * space associated with a page.
 447  */
 448 void pagevec_swap_free(struct pagevec *pvec)
 449 {
 450         int i;
 451
 452         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 453                 struct page *page = pvec->pages[i];
 454
 455                 if (PageSwapCache(page) && trylock_page(page)) {
 456                         try_to_free_swap(page);
 457                         unlock_page(page);
 458                 }
 459         }
 460 }
 461
 462 /**
 463  * pagevec_lookup - gang pagecache lookup
 464  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
 465  * @mapping:    The address_space to search
 466  * @start:      The starting page index
 467  * @nr_pages:   The maximum number of pages
 468  *
 469  * pagevec_lookup() will search for and return a group of up to @nr_pages pages
 470  * in the mapping.  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
 471  * reference against the pages in @pvec.
 472  *
 473  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
 474  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
 475  *
 476  * pagevec_lookup() returns the number of pages which were found.
 477  */
 478 unsigned pagevec_lookup(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
 479                 pgoff_t start, unsigned nr_pages)
 480 {
 481         pvec->nr = find_get_pages(mapping, start, nr_pages, pvec->pages);
 482         return pagevec_count(pvec);
 483 }
 484
 485 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup);
 486
 487 unsigned pagevec_lookup_tag(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
 488                 pgoff_t *index, int tag, unsigned nr_pages)
 489 {
 490         pvec->nr = find_get_pages_tag(mapping, index, tag,
 491                                         nr_pages, pvec->pages);
 492         return pagevec_count(pvec);
 493 }
 494
 495 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_tag);
 496
 497 #ifdef CONFIG_SMP
 498 /*
 499  * We tolerate a little inaccuracy to avoid ping-ponging the counter between
 500  * CPUs
 501  */
 502 #define ACCT_THRESHOLD  max(16, NR_CPUS * 2)
 503
 504 static DEFINE_PER_CPU(long, committed_space);
 505
 506 void vm_acct_memory(long pages)
 507 {
 508         long *local;
 509
 510         preempt_disable();
 511         local = &__get_cpu_var(committed_space);
 512         *local += pages;
 513         if (*local > ACCT_THRESHOLD || *local < -ACCT_THRESHOLD) {
 514                 atomic_long_add(*local, &vm_committed_space);
 515                 *local = 0;
 516         }
 517         preempt_enable();
 518 }
 519
 520 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 521
 522 /* Drop the CPU's cached committed space back into the central pool. */
 523 static int cpu_swap_callback(struct notifier_block *nfb,
 524                              unsigned long action,
 525                              void *hcpu)
 526 {
 527         long *committed;
 528
 529         committed = &per_cpu(committed_space, (long)hcpu);
 530         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
 531                 atomic_long_add(*committed, &vm_committed_space);
 532                 *committed = 0;
 533                 drain_cpu_pagevecs((long)hcpu);
 534         }
 535         return NOTIFY_OK;
 536 }
 537 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 538 #endif /* CONFIG_SMP */
 539
 540 /*
 541  * Perform any setup for the swap system
 542  */
 543 void __init swap_setup(void)
 544 {
 545         unsigned long megs = num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT);
 546
 547 #ifdef CONFIG_SWAP
 548         bdi_init(swapper_space.backing_dev_info);
 549 #endif
 550
 551         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
 552         if (megs < 16)
 553                 page_cluster = 2;
 554         else
 555                 page_cluster = 3;
 556         /*
 557          * Right now other parts of the system means that we
 558          * _really_ don't want to cluster much more
 559          */
 560 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 561         hotcpu_notifier(cpu_swap_callback, 0);
 562 #endif
 563 }