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 #include <linux/ckrm_mem_inline.h>
  34
  35 /* How many pages do we try to swap or page in/out together? */
  36 int page_cluster;
  37
  38 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
  39
  40 void put_page(struct page *page)
  41 {
  42         if (unlikely(PageCompound(page))) {
  43                 page = (struct page *)page->private;
  44                 if (put_page_testzero(page)) {
  45                         void (*dtor)(struct page *page);
  46
  47                         dtor = (void (*)(struct page *))page[1].mapping;
  48                         (*dtor)(page);
  49                 }
  50                 return;
  51         }
  52         if (!PageReserved(page) && put_page_testzero(page))
  53                 __page_cache_release(page);
  54 }
  55 EXPORT_SYMBOL(put_page);
  56 #endif
  57
  58 /*
  59  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
  60  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
  61  * inactive list.  The page still has PageWriteback set, which will pin it.
  62  *
  63  * We don't expect many pages to come through here, so don't bother batching
  64  * things up.
  65  *
  66  * To avoid placing the page at the tail of the LRU while PG_writeback is still
  67  * set, this function will clear PG_writeback before performing the page
  68  * motion.  Do that inside the lru lock because once PG_writeback is cleared
  69  * we may not touch the page.
  70  *
  71  * Returns zero if it cleared PG_writeback.
  72  */
  73 int rotate_reclaimable_page(struct page *page)
  74 {
  75 #ifdef CONFIG_CKRM_RES_MEM
  76         struct ckrm_zone *ckrm_zone = page_ckrmzone(page);
  77         struct zone *zone = ckrm_zone->zone;
  78 #else
  79         struct zone *zone = page_zone(page);
  80 #endif
  81         unsigned long flags;
  82
  83         if (PageLocked(page))
  84                 return 1;
  85         if (PageDirty(page))
  86                 return 1;
  87         if (PageActive(page))
  88                 return 1;
  89         if (!PageLRU(page))
  90                 return 1;
  91
  92         spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
  93         if (PageLRU(page) && !PageActive(page)) {
  94                 list_del(&page->lru);
  95 #ifdef CONFIG_CKRM_RES_MEM
  96                 list_add_tail(&page->lru, &ckrm_zone->inactive_list);
  97 #else
  98                 list_add_tail(&page->lru, &zone->inactive_list);
  99 #endif
 100                 inc_page_state(pgrotated);
 101         }
 102         if (!test_clear_page_writeback(page))
 103                 BUG();
 104         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 105         return 0;
 106 }
 107
 108 /*
 109  * FIXME: speed this up?
 110  */
 111 void fastcall activate_page(struct page *page)
 112 {
 113         struct zone *zone = page_zone(page);
 114
 115         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 116         if (PageLRU(page) && !PageActive(page)) {
 117                 del_page_from_inactive_list(zone, page);
 118                 SetPageActive(page);
 119                 add_page_to_active_list(zone, page);
 120                 inc_page_state(pgactivate);
 121         }
 122         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 123 }
 124
 125 /*
 126  * Mark a page as having seen activity.
 127  *
 128  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
 129  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
 130  * active,unreferenced          ->      active,referenced
 131  */
 132 void fastcall mark_page_accessed(struct page *page)
 133 {
 134         if (!PageActive(page) && PageReferenced(page) && PageLRU(page)) {
 135                 activate_page(page);
 136                 ClearPageReferenced(page);
 137         } else if (!PageReferenced(page)) {
 138                 SetPageReferenced(page);
 139         }
 140 }
 141
 142 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
 143
 144 /**
 145  * lru_cache_add: add a page to the page lists
 146  * @page: the page to add
 147  */
 148 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_add_pvecs) = { 0, };
 149 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_add_active_pvecs) = { 0, };
 150
 151 void fastcall lru_cache_add(struct page *page)
 152 {
 153         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvecs);
 154
 155         page_cache_get(page);
 156         if (!pagevec_add(pvec, page))
 157                 __pagevec_lru_add(pvec);
 158         put_cpu_var(lru_add_pvecs);
 159 }
 160
 161 void fastcall lru_cache_add_active(struct page *page)
 162 {
 163         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_active_pvecs);
 164
 165         page_cache_get(page);
 166         if (!pagevec_add(pvec, page))
 167                 __pagevec_lru_add_active(pvec);
 168         put_cpu_var(lru_add_active_pvecs);
 169 }
 170
 171 void lru_add_drain(void)
 172 {
 173         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvecs);
 174
 175         if (pagevec_count(pvec))
 176                 __pagevec_lru_add(pvec);
 177         pvec = &__get_cpu_var(lru_add_active_pvecs);
 178         if (pagevec_count(pvec))
 179                 __pagevec_lru_add_active(pvec);
 180         put_cpu_var(lru_add_pvecs);
 181 }
 182
 183 /*
 184  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
 185  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
 186  */
 187 void fastcall __page_cache_release(struct page *page)
 188 {
 189         unsigned long flags;
 190         struct zone *zone = page_zone(page);
 191
 192         spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
 193         if (TestClearPageLRU(page))
 194                 del_page_from_lru(zone, page);
 195         if (page_count(page) != 0)
 196                 page = NULL;
 197         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
 198         if (page)
 199                 free_hot_page(page);
 200 }
 201
 202 EXPORT_SYMBOL(__page_cache_release);
 203
 204 /*
 205  * Batched page_cache_release().  Decrement the reference count on all the
 206  * passed pages.  If it fell to zero then remove the page from the LRU and
 207  * free it.
 208  *
 209  * Avoid taking zone->lru_lock if possible, but if it is taken, retain it
 210  * for the remainder of the operation.
 211  *
 212  * The locking in this function is against shrink_cache(): we recheck the
 213  * page count inside the lock to see whether shrink_cache grabbed the page
 214  * via the LRU.  If it did, give up: shrink_cache will free it.
 215  */
 216 void release_pages(struct page **pages, int nr, int cold)
 217 {
 218         int i;
 219         struct pagevec pages_to_free;
 220         struct zone *zone = NULL;
 221
 222         pagevec_init(&pages_to_free, cold);
 223         for (i = 0; i < nr; i++) {
 224                 struct page *page = pages[i];
 225                 struct zone *pagezone;
 226
 227                 if (PageReserved(page) || !put_page_testzero(page))
 228                         continue;
 229
 230                 pagezone = page_zone(page);
 231                 if (pagezone != zone) {
 232                         if (zone)
 233                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 234                         zone = pagezone;
 235                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 236                 }
 237                 if (TestClearPageLRU(page))
 238                         del_page_from_lru(zone, page);
 239                 if (page_count(page) == 0) {
 240                         if (!pagevec_add(&pages_to_free, page)) {
 241                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 242                                 __pagevec_free(&pages_to_free);
 243                                 pagevec_reinit(&pages_to_free);
 244                                 zone = NULL;    /* No lock is held */
 245                         }
 246                 }
 247         }
 248         if (zone)
 249                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 250
 251         pagevec_free(&pages_to_free);
 252 }
 253
 254 /*
 255  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
 256  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
 257  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
 258  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
 259  *
 260  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
 261  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
 262  * mutual recursion.
 263  */
 264 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
 265 {
 266         lru_add_drain();
 267         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec), pvec->cold);
 268         pagevec_reinit(pvec);
 269 }
 270
 271 /*
 272  * pagevec_release() for pages which are known to not be on the LRU
 273  *
 274  * This function reinitialises the caller's pagevec.
 275  */
 276 void __pagevec_release_nonlru(struct pagevec *pvec)
 277 {
 278         int i;
 279         struct pagevec pages_to_free;
 280
 281         pagevec_init(&pages_to_free, pvec->cold);
 282         pages_to_free.cold = pvec->cold;
 283         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 284                 struct page *page = pvec->pages[i];
 285
 286                 BUG_ON(PageLRU(page));
 287                 if (put_page_testzero(page))
 288                         pagevec_add(&pages_to_free, page);
 289         }
 290         pagevec_free(&pages_to_free);
 291         pagevec_reinit(pvec);
 292 }
 293
 294 /*
 295  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
 296  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
 297  */
 298 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
 299 {
 300         int i;
 301         struct zone *zone = NULL;
 302
 303         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 304                 struct page *page = pvec->pages[i];
 305                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
 306
 307                 if (pagezone != zone) {
 308                         if (zone)
 309                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 310                         zone = pagezone;
 311                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 312                 }
 313                 if (TestSetPageLRU(page))
 314                         BUG();
 315                 add_page_to_inactive_list(zone, page);
 316         }
 317         if (zone)
 318                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 319         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
 320         pagevec_reinit(pvec);
 321 }
 322
 323 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_lru_add);
 324
 325 void __pagevec_lru_add_active(struct pagevec *pvec)
 326 {
 327         int i;
 328         struct zone *zone = NULL;
 329
 330         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 331                 struct page *page = pvec->pages[i];
 332                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
 333
 334                 if (pagezone != zone) {
 335                         if (zone)
 336                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 337                         zone = pagezone;
 338                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 339                 }
 340                 if (TestSetPageLRU(page))
 341                         BUG();
 342                 if (TestSetPageActive(page))
 343                         BUG();
 344                 add_page_to_active_list(zone, page);
 345         }
 346         if (zone)
 347                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 348         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
 349         pagevec_reinit(pvec);
 350 }
 351
 352 /*
 353  * Try to drop buffers from the pages in a pagevec
 354  */
 355 void pagevec_strip(struct pagevec *pvec)
 356 {
 357         int i;
 358
 359         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
 360                 struct page *page = pvec->pages[i];
 361
 362                 if (PagePrivate(page) && !TestSetPageLocked(page)) {
 363                         try_to_release_page(page, 0);
 364                         unlock_page(page);
 365                 }
 366         }
 367 }
 368
 369 /**
 370  * pagevec_lookup - gang pagecache lookup
 371  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
 372  * @mapping:    The address_space to search
 373  * @start:      The starting page index
 374  * @nr_pages:   The maximum number of pages
 375  *
 376  * pagevec_lookup() will search for and return a group of up to @nr_pages pages
 377  * in the mapping.  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
 378  * reference against the pages in @pvec.
 379  *
 380  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
 381  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
 382  *
 383  * pagevec_lookup() returns the number of pages which were found.
 384  */
 385 unsigned pagevec_lookup(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
 386                 pgoff_t start, unsigned nr_pages)
 387 {
 388         pvec->nr = find_get_pages(mapping, start, nr_pages, pvec->pages);
 389         return pagevec_count(pvec);
 390 }
 391
 392 unsigned pagevec_lookup_tag(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
 393                 pgoff_t *index, int tag, unsigned nr_pages)
 394 {
 395         pvec->nr = find_get_pages_tag(mapping, index, tag,
 396                                         nr_pages, pvec->pages);
 397         return pagevec_count(pvec);
 398 }
 399
 400
 401 #ifdef CONFIG_SMP
 402 /*
 403  * We tolerate a little inaccuracy to avoid ping-ponging the counter between
 404  * CPUs
 405  */
 406 #define ACCT_THRESHOLD  max(16, NR_CPUS * 2)
 407
 408 static DEFINE_PER_CPU(long, committed_space) = 0;
 409
 410 void vm_acct_memory(long pages)
 411 {
 412         long *local;
 413
 414         preempt_disable();
 415         local = &__get_cpu_var(committed_space);
 416         *local += pages;
 417         if (*local > ACCT_THRESHOLD || *local < -ACCT_THRESHOLD) {
 418                 atomic_add(*local, &vm_committed_space);
 419                 *local = 0;
 420         }
 421         preempt_enable();
 422 }
 423 EXPORT_SYMBOL(vm_acct_memory);
 424
 425 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 426 static void lru_drain_cache(unsigned int cpu)
 427 {
 428         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_add_pvecs, cpu);
 429
 430         /* CPU is dead, so no locking needed. */
 431         if (pagevec_count(pvec))
 432                 __pagevec_lru_add(pvec);
 433         pvec = &per_cpu(lru_add_active_pvecs, cpu);
 434         if (pagevec_count(pvec))
 435                 __pagevec_lru_add_active(pvec);
 436 }
 437
 438 /* Drop the CPU's cached committed space back into the central pool. */
 439 static int cpu_swap_callback(struct notifier_block *nfb,
 440                              unsigned long action,
 441                              void *hcpu)
 442 {
 443         long *committed;
 444
 445         committed = &per_cpu(committed_space, (long)hcpu);
 446         if (action == CPU_DEAD) {
 447                 atomic_add(*committed, &vm_committed_space);
 448                 *committed = 0;
 449                 lru_drain_cache((long)hcpu);
 450         }
 451         return NOTIFY_OK;
 452 }
 453 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 454 #endif /* CONFIG_SMP */
 455
 456 #ifdef CONFIG_SMP
 457 void percpu_counter_mod(struct percpu_counter *fbc, long amount)
 458 {
 459         long count;
 460         long *pcount;
 461         int cpu = get_cpu();
 462
 463         pcount = per_cpu_ptr(fbc->counters, cpu);
 464         count = *pcount + amount;
 465         if (count >= FBC_BATCH || count <= -FBC_BATCH) {
 466                 spin_lock(&fbc->lock);
 467                 fbc->count += count;
 468                 spin_unlock(&fbc->lock);
 469                 count = 0;
 470         }
 471         *pcount = count;
 472         put_cpu();
 473 }
 474 EXPORT_SYMBOL(percpu_counter_mod);
 475 #endif
 476
 477 /*
 478  * Perform any setup for the swap system
 479  */
 480 void __init swap_setup(void)
 481 {
 482         unsigned long megs = num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT);
 483
 484         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
 485         if (megs < 16)
 486                 page_cluster = 2;
 487         else
 488                 page_cluster = 3;
 489         /*
 490          * Right now other parts of the system means that we
 491          * _really_ don't want to cluster much more
 492          */
 493         hotcpu_notifier(cpu_swap_callback, 0);
 494 }