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 opereation 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/module.h>
  28 #include <linux/percpu_counter.h>
  29 #include <linux/percpu.h>
  30 #include <linux/cpu.h>
  31 #include <linux/notifier.h>
  32 #include <linux/init.h>
  33
  34 /* How many pages do we try to swap or page in/out together? */
  35 int page_cluster;
  36
  37 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
  38
  39 void put_page(struct page *page)
  40 {
  41         if (unlikely(PageCompound(page))) {
  42                 page = (struct page *)page->private;
  43                 if (put_page_testzero(page)) {
  44                         void (*dtor)(struct page *page);
  45
  46                         dtor = (void (*)(struct page *))page[1].mapping;
  47                         (*dtor)(page);
  48                 }
  49                 return;
  50         }
  51         if (!PageReserved(page) && put_page_testzero(page))
  52                 __page_cache_release(page);
  53 }
  54 EXPORT_SYMBOL(put_page);
  55 #endif
  56
  57 /*
  58  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
  59  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
  60  * inactive list.  The page still has PageWriteback set, which will pin it.
  61  *
  62  * We don't expect many pages to come through here, so don't bother batching
  63  * things up.
  64  *
  65  * To avoid placing the page at the tail of the LRU while PG_writeback is still
  66  * set, this function will clear PG_writeback before performing the page
  67  * motion.  Do that inside the lru lock because once PG_writeback is cleared
  68  * we may not touch the page.
  69  *
  70  * Returns zero if it cleared PG_writeback.
  71  */
  72 int rotate_reclaimable_page(struct page *page)
  73 {
  74         struct zone *zone = page_zone(page);
  75         unsigned long flags;
  76
  77         if (PageLocked(page))
  78                 return 1;
  79         if (PageDirty(page))
  80                 return 1;
  81         if (PageActive(page))
  82                 return 1;
  83         if (!PageLRU(page))
  84                 return 1;
  85
  86         spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
  87         if (PageLRU(page) && !PageActive(page)) {
  88                 list_del(&page->lru);
  89                 list_add_tail(&page->lru, &zone->inactive_list);
  90                 inc_page_state(pgrotated);
  91         }
  92         if (!test_clear_page_writeback(page))
  93                 BUG();
  94         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
  95         return 0;
  96 }
  97
  98 /*
  99  * FIXME: speed this up?
 100  */
 101 void fastcall activate_page(struct page *page)
 102 {
 103         struct zone *zone = page_zone(page);
 104
 105         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 106         if (PageLRU(page) && !PageActive(page)) {
 107                 del_page_from_inactive_list(zone, page);
 108                 SetPageActive(page);
 109                 add_page_to_active_list(zone, page);
 110                 inc_page_state(pgactivate);
 111         }
 112         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 113 }
 114
 115 /*
 116  * Mark a page as having seen activity.
 117  *
 118  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
 119  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
 120  * active,unreferenced          ->      active,referenced
 121  */
 122 void fastcall mark_page_accessed(struct page *page)
 123 {
 124         if (!PageActive(page) && PageReferenced(page) && PageLRU(page)) {
 125                 activate_page(page);
 126                 ClearPageReferenced(page);
 127         } else if (!PageReferenced(page)) {
 128                 SetPageReferenced(page);
 129         }
 130 }
 131
 132 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
 133
 134 /**
 135  * lru_cache_add: add a page to the page lists
 136  * @page: the page to add
 137  */
 138 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_add_pvecs) = { 0, };
 139 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_add_active_pvecs) = { 0, };
 140
 141 void fastcall lru_cache_add(struct page *page)
 142 {
 143         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvecs);
 144
 145         page_cache_get(page);
 146         if (!pagevec_add(pvec, page))
 147                 __pagevec_lru_add(pvec);
 148         put_cpu_var(lru_add_pvecs);
 149 }
 150
 151 void fastcall lru_cache_add_active(struct page *page)
 152 {
 153         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_active_pvecs);
 154
 155         page_cache_get(page);
 156         if (!pagevec_add(pvec, page))
 157                 __pagevec_lru_add_active(pvec);
 158         put_cpu_var(lru_add_active_pvecs);
 159 }
 160
 161 void lru_add_drain(void)
 162 {
 163         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvecs);
 164
 165         if (pagevec_count(pvec))
 166                 __pagevec_lru_add(pvec);
 167         pvec = &__get_cpu_var(lru_add_active_pvecs);
 168         if (pagevec_count(pvec))
 169                 __pagevec_lru_add_active(pvec);
 170         put_cpu_var(lru_add_pvecs);
 171 }
 172
 173 /*
 174  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
 175  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
 176  */
 177 void fastcall __page_cache_release(struct page *page)
 178 {
 179         unsigned long flags;
 180         struct zone *zone = page_zone(page);
 181
 182         spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
 183         if (TestClearPageLRU(page))
 184                 del_page_from_lru(zone, page);
 185         if (page_count(page) != 0)
 186                 page = NULL;
 187         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 188         if (page)
 189                 free_hot_page(page);
 190 }
 191
 192 EXPORT_SYMBOL(__page_cache_release);
 193
 194 /*
 195  * Batched page_cache_release().  Decrement the reference count on all the
 196  * passed pages.  If it fell to zero then remove the page from the LRU and
 197  * free it.
 198  *
 199  * Avoid taking zone->lru_lock if possible, but if it is taken, retain it
 200  * for the remainder of the operation.
 201  *
 202  * The locking in this function is against shrink_cache(): we recheck the
 203  * page count inside the lock to see whether shrink_cache grabbed the page
 204  * via the LRU.  If it did, give up: shrink_cache will free it.
 205  */
 206 void release_pages(struct page **pages, int nr, int cold)
 207 {
 208         int i;
 209         struct pagevec pages_to_free;
 210         struct zone *zone = NULL;
 211
 212         pagevec_init(&pages_to_free, cold);
 213         for (i = 0; i < nr; i++) {
 214                 struct page *page = pages[i];
 215                 struct zone *pagezone;
 216
 217                 if (PageReserved(page) || !put_page_testzero(page))
 218                         continue;
 219
 220                 pagezone = page_zone(page);
 221                 if (pagezone != zone) {
 222                         if (zone)
 223                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 224                         zone = pagezone;
 225                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 226                 }
 227                 if (TestClearPageLRU(page))
 228                         del_page_from_lru(zone, page);
 229                 if (page_count(page) == 0) {
 230                         if (!pagevec_add(&pages_to_free, page)) {
 231                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 232                                 __pagevec_free(&pages_to_free);
 233                                 pagevec_reinit(&pages_to_free);
 234                                 zone = NULL;    /* No lock is held */
 235                         }
 236                 }
 237         }
 238         if (zone)
 239                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 240
 241         pagevec_free(&pages_to_free);
 242 }
 243
 244 /*
 245  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
 246  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
 247  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
 248  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
 249  *
 250  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
 251  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
 252  * mutual recursion.
 253  */
 254 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
 255 {
 256         lru_add_drain();
 257         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec), pvec->cold);
 258         pagevec_reinit(pvec);
 259 }
 260
 261 /*
 262  * pagevec_release() for pages which are known to not be on the LRU
 263  *
 264  * This function reinitialises the caller's pagevec.
 265  */
 266 void __pagevec_release_nonlru(struct pagevec *pvec)
 267 {
 268         int i;
 269         struct pagevec pages_to_free;
 270
 271         pagevec_init(&pages_to_free, pvec->cold);
 272         pages_to_free.cold = pvec->cold;
 273         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 274                 struct page *page = pvec->pages[i];
 275
 276                 BUG_ON(PageLRU(page));
 277                 if (put_page_testzero(page))
 278                         pagevec_add(&pages_to_free, page);
 279         }
 280         pagevec_free(&pages_to_free);
 281         pagevec_reinit(pvec);
 282 }
 283
 284 /*
 285  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
 286  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
 287  */
 288 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
 289 {
 290         int i;
 291         struct zone *zone = NULL;
 292
 293         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 294                 struct page *page = pvec->pages[i];
 295                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
 296
 297                 if (pagezone != zone) {
 298                         if (zone)
 299                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 300                         zone = pagezone;
 301                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 302                 }
 303                 if (TestSetPageLRU(page))
 304                         BUG();
 305                 add_page_to_inactive_list(zone, page);
 306         }
 307         if (zone)
 308                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 309         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
 310         pagevec_reinit(pvec);
 311 }
 312
 313 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_lru_add);
 314
 315 void __pagevec_lru_add_active(struct pagevec *pvec)
 316 {
 317         int i;
 318         struct zone *zone = NULL;
 319
 320         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 321                 struct page *page = pvec->pages[i];
 322                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
 323
 324                 if (pagezone != zone) {
 325                         if (zone)
 326                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 327                         zone = pagezone;
 328                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 329                 }
 330                 if (TestSetPageLRU(page))
 331                         BUG();
 332                 if (TestSetPageActive(page))
 333                         BUG();
 334                 add_page_to_active_list(zone, page);
 335         }
 336         if (zone)
 337                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 338         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
 339         pagevec_reinit(pvec);
 340 }
 341
 342 /*
 343  * Try to drop buffers from the pages in a pagevec
 344  */
 345 void pagevec_strip(struct pagevec *pvec)
 346 {
 347         int i;
 348
 349         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 350                 struct page *page = pvec->pages[i];
 351
 352                 if (PagePrivate(page) && !TestSetPageLocked(page)) {
 353                         try_to_release_page(page, 0);
 354                         unlock_page(page);
 355                 }
 356         }
 357 }
 358
 359 /**
 360  * pagevec_lookup - gang pagecache lookup
 361  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
 362  * @mapping:    The address_space to search
 363  * @start:      The starting page index
 364  * @nr_pages:   The maximum number of pages
 365  *
 366  * pagevec_lookup() will search for and return a group of up to @nr_pages pages
 367  * in the mapping.  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
 368  * reference against the pages in @pvec.
 369  *
 370  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
 371  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
 372  *
 373  * pagevec_lookup() returns the number of pages which were found.
 374  */
 375 unsigned pagevec_lookup(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
 376                 pgoff_t start, unsigned nr_pages)
 377 {
 378         pvec->nr = find_get_pages(mapping, start, nr_pages, pvec->pages);
 379         return pagevec_count(pvec);
 380 }
 381
 382 unsigned pagevec_lookup_tag(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
 383                 pgoff_t *index, int tag, unsigned nr_pages)
 384 {
 385         pvec->nr = find_get_pages_tag(mapping, index, tag,
 386                                         nr_pages, pvec->pages);
 387         return pagevec_count(pvec);
 388 }
 389
 390
 391 #ifdef CONFIG_SMP
 392 /*
 393  * We tolerate a little inaccuracy to avoid ping-ponging the counter between
 394  * CPUs
 395  */
 396 #define ACCT_THRESHOLD  max(16, NR_CPUS * 2)
 397
 398 static DEFINE_PER_CPU(long, committed_space) = 0;
 399
 400 void vm_acct_memory(long pages)
 401 {
 402         long *local;
 403
 404         preempt_disable();
 405         local = &__get_cpu_var(committed_space);
 406         *local += pages;
 407         if (*local > ACCT_THRESHOLD || *local < -ACCT_THRESHOLD) {
 408                 atomic_add(*local, &vm_committed_space);
 409                 *local = 0;
 410         }
 411         preempt_enable();
 412 }
 413 EXPORT_SYMBOL(vm_acct_memory);
 414
 415 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 416 static void lru_drain_cache(unsigned int cpu)
 417 {
 418         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_add_pvecs, cpu);
 419
 420         /* CPU is dead, so no locking needed. */
 421         if (pagevec_count(pvec))
 422                 __pagevec_lru_add(pvec);
 423         pvec = &per_cpu(lru_add_active_pvecs, cpu);
 424         if (pagevec_count(pvec))
 425                 __pagevec_lru_add_active(pvec);
 426 }
 427
 428 /* Drop the CPU's cached committed space back into the central pool. */
 429 static int cpu_swap_callback(struct notifier_block *nfb,
 430                              unsigned long action,
 431                              void *hcpu)
 432 {
 433         long *committed;
 434
 435         committed = &per_cpu(committed_space, (long)hcpu);
 436         if (action == CPU_DEAD) {
 437                 atomic_add(*committed, &vm_committed_space);
 438                 *committed = 0;
 439                 lru_drain_cache((long)hcpu);
 440         }
 441         return NOTIFY_OK;
 442 }
 443 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 444 #endif /* CONFIG_SMP */
 445
 446 #ifdef CONFIG_SMP
 447 void percpu_counter_mod(struct percpu_counter *fbc, long amount)
 448 {
 449         long count;
 450         long *pcount;
 451         int cpu = get_cpu();
 452
 453         pcount = per_cpu_ptr(fbc->counters, cpu);
 454         count = *pcount + amount;
 455         if (count >= FBC_BATCH || count <= -FBC_BATCH) {
 456                 spin_lock(&fbc->lock);
 457                 fbc->count += count;
 458                 spin_unlock(&fbc->lock);
 459                 count = 0;
 460         }
 461         *pcount = count;
 462         put_cpu();
 463 }
 464 EXPORT_SYMBOL(percpu_counter_mod);
 465 #endif
 466
 467 /*
 468  * Perform any setup for the swap system
 469  */
 470 void __init swap_setup(void)
 471 {
 472         unsigned long megs = num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT);
 473
 474         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
 475         if (megs < 16)
 476                 page_cluster = 2;
 477         else
 478                 page_cluster = 3;
 479         /*
 480          * Right now other parts of the system means that we
 481          * _really_ don't want to cluster much more
 482          */
 483         hotcpu_notifier(cpu_swap_callback, 0);
 484 }