76247424dea185d92997032d7c848dc5a550482a
[linux-2.6.git] / 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 static void put_compound_page(struct page *page)
38 {
39         page = (struct page *)page_private(page);
40         if (put_page_testzero(page)) {
41                 void (*dtor)(struct page *page);
42
43                 dtor = (void (*)(struct page *))page[1].mapping;
44                 (*dtor)(page);
45         }
46 }
47
48 void put_page(struct page *page)
49 {
50         if (unlikely(PageCompound(page)))
51                 put_compound_page(page);
52         else if (put_page_testzero(page))
53                 __page_cache_release(page);
54 }
55 EXPORT_SYMBOL(put_page);
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;
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         zone = page_zone(page);
87         spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
88         if (PageLRU(page) && !PageActive(page)) {
89                 list_del(&page->lru);
90                 list_add_tail(&page->lru, &zone->inactive_list);
91                 inc_page_state(pgrotated);
92         }
93         if (!test_clear_page_writeback(page))
94                 BUG();
95         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
96         return 0;
97 }
98
99 /*
100  * FIXME: speed this up?
101  */
102 void fastcall activate_page(struct page *page)
103 {
104         struct zone *zone = page_zone(page);
105
106         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
107         if (PageLRU(page) && !PageActive(page)) {
108                 del_page_from_inactive_list(zone, page);
109                 SetPageActive(page);
110                 add_page_to_active_list(zone, page);
111                 inc_page_state(pgactivate);
112         }
113         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
114 }
115
116 /*
117  * Mark a page as having seen activity.
118  *
119  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
120  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
121  * active,unreferenced          ->      active,referenced
122  */
123 void fastcall mark_page_accessed(struct page *page)
124 {
125         if (!PageActive(page) && PageReferenced(page) && PageLRU(page)) {
126                 activate_page(page);
127                 ClearPageReferenced(page);
128         } else if (!PageReferenced(page)) {
129                 SetPageReferenced(page);
130         }
131 }
132
133 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
134
135 /**
136  * lru_cache_add: add a page to the page lists
137  * @page: the page to add
138  */
139 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_add_pvecs) = { 0, };
140 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_add_active_pvecs) = { 0, };
141
142 void fastcall lru_cache_add(struct page *page)
143 {
144         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvecs);
145
146         page_cache_get(page);
147         if (!pagevec_add(pvec, page))
148                 __pagevec_lru_add(pvec);
149         put_cpu_var(lru_add_pvecs);
150 }
151
152 void fastcall lru_cache_add_active(struct page *page)
153 {
154         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_active_pvecs);
155
156         page_cache_get(page);
157         if (!pagevec_add(pvec, page))
158                 __pagevec_lru_add_active(pvec);
159         put_cpu_var(lru_add_active_pvecs);
160 }
161
162 static void __lru_add_drain(int cpu)
163 {
164         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_add_pvecs, cpu);
165
166         /* CPU is dead, so no locking needed. */
167         if (pagevec_count(pvec))
168                 __pagevec_lru_add(pvec);
169         pvec = &per_cpu(lru_add_active_pvecs, cpu);
170         if (pagevec_count(pvec))
171                 __pagevec_lru_add_active(pvec);
172 }
173
174 void lru_add_drain(void)
175 {
176         __lru_add_drain(get_cpu());
177         put_cpu();
178 }
179
180 #ifdef CONFIG_NUMA
181 static void lru_add_drain_per_cpu(void *dummy)
182 {
183         lru_add_drain();
184 }
185
186 /*
187  * Returns 0 for success
188  */
189 int lru_add_drain_all(void)
190 {
191         return schedule_on_each_cpu(lru_add_drain_per_cpu, NULL);
192 }
193
194 #else
195
196 /*
197  * Returns 0 for success
198  */
199 int lru_add_drain_all(void)
200 {
201         lru_add_drain();
202         return 0;
203 }
204 #endif
205
206 /*
207  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
208  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
209  */
210 void fastcall __page_cache_release(struct page *page)
211 {
212         unsigned long flags;
213         struct zone *zone = page_zone(page);
214
215         spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
216         if (TestClearPageLRU(page))
217                 del_page_from_lru(zone, page);
218         if (page_count(page) != 0)
219                 page = NULL;
220         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
221         if (page)
222                 free_hot_page(page);
223 }
224
225 EXPORT_SYMBOL(__page_cache_release);
226
227 /*
228  * Batched page_cache_release().  Decrement the reference count on all the
229  * passed pages.  If it fell to zero then remove the page from the LRU and
230  * free it.
231  *
232  * Avoid taking zone->lru_lock if possible, but if it is taken, retain it
233  * for the remainder of the operation.
234  *
235  * The locking in this function is against shrink_cache(): we recheck the
236  * page count inside the lock to see whether shrink_cache grabbed the page
237  * via the LRU.  If it did, give up: shrink_cache will free it.
238  */
239 void release_pages(struct page **pages, int nr, int cold)
240 {
241         int i;
242         struct pagevec pages_to_free;
243         struct zone *zone = NULL;
244
245         pagevec_init(&pages_to_free, cold);
246         for (i = 0; i < nr; i++) {
247                 struct page *page = pages[i];
248                 struct zone *pagezone;
249
250                 if (unlikely(PageCompound(page))) {
251                         if (zone) {
252                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
253                                 zone = NULL;
254                         }
255                         put_compound_page(page);
256                         continue;
257                 }
258
259                 if (!put_page_testzero(page))
260                         continue;
261
262                 pagezone = page_zone(page);
263                 if (pagezone != zone) {
264                         if (zone)
265                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
266                         zone = pagezone;
267                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
268                 }
269                 if (TestClearPageLRU(page))
270                         del_page_from_lru(zone, page);
271                 if (page_count(page) == 0) {
272                         if (!pagevec_add(&pages_to_free, page)) {
273                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
274                                 __pagevec_free(&pages_to_free);
275                                 pagevec_reinit(&pages_to_free);
276                                 zone = NULL;    /* No lock is held */
277                         }
278                 }
279         }
280         if (zone)
281                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
282
283         pagevec_free(&pages_to_free);
284 }
285
286 /*
287  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
288  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
289  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
290  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
291  *
292  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
293  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
294  * mutual recursion.
295  */
296 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
297 {
298         lru_add_drain();
299         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec), pvec->cold);
300         pagevec_reinit(pvec);
301 }
302
303 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
304
305 /*
306  * pagevec_release() for pages which are known to not be on the LRU
307  *
308  * This function reinitialises the caller's pagevec.
309  */
310 void __pagevec_release_nonlru(struct pagevec *pvec)
311 {
312         int i;
313         struct pagevec pages_to_free;
314
315         pagevec_init(&pages_to_free, pvec->cold);
316         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
317                 struct page *page = pvec->pages[i];
318
319                 BUG_ON(PageLRU(page));
320                 if (put_page_testzero(page))
321                         pagevec_add(&pages_to_free, page);
322         }
323         pagevec_free(&pages_to_free);
324         pagevec_reinit(pvec);
325 }
326
327 /*
328  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
329  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
330  */
331 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
332 {
333         int i;
334         struct zone *zone = NULL;
335
336         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
337                 struct page *page = pvec->pages[i];
338                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
339
340                 if (pagezone != zone) {
341                         if (zone)
342                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
343                         zone = pagezone;
344                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
345                 }
346                 if (TestSetPageLRU(page))
347                         BUG();
348                 add_page_to_inactive_list(zone, page);
349         }
350         if (zone)
351                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
352         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
353         pagevec_reinit(pvec);
354 }
355
356 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_lru_add);
357
358 void __pagevec_lru_add_active(struct pagevec *pvec)
359 {
360         int i;
361         struct zone *zone = NULL;
362
363         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
364                 struct page *page = pvec->pages[i];
365                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
366
367                 if (pagezone != zone) {
368                         if (zone)
369                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
370                         zone = pagezone;
371                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
372                 }
373                 if (TestSetPageLRU(page))
374                         BUG();
375                 if (TestSetPageActive(page))
376                         BUG();
377                 add_page_to_active_list(zone, page);
378         }
379         if (zone)
380                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
381         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
382         pagevec_reinit(pvec);
383 }
384
385 /*
386  * Try to drop buffers from the pages in a pagevec
387  */
388 void pagevec_strip(struct pagevec *pvec)
389 {
390         int i;
391
392         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
393                 struct page *page = pvec->pages[i];
394
395                 if (PagePrivate(page) && !TestSetPageLocked(page)) {
396                         try_to_release_page(page, 0);
397                         unlock_page(page);
398                 }
399         }
400 }
401
402 /**
403  * pagevec_lookup - gang pagecache lookup
404  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
405  * @mapping:    The address_space to search
406  * @start:      The starting page index
407  * @nr_pages:   The maximum number of pages
408  *
409  * pagevec_lookup() will search for and return a group of up to @nr_pages pages
410  * in the mapping.  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
411  * reference against the pages in @pvec.
412  *
413  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
414  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
415  *
416  * pagevec_lookup() returns the number of pages which were found.
417  */
418 unsigned pagevec_lookup(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
419                 pgoff_t start, unsigned nr_pages)
420 {
421         pvec->nr = find_get_pages(mapping, start, nr_pages, pvec->pages);
422         return pagevec_count(pvec);
423 }
424
425 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup);
426
427 unsigned pagevec_lookup_tag(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
428                 pgoff_t *index, int tag, unsigned nr_pages)
429 {
430         pvec->nr = find_get_pages_tag(mapping, index, tag,
431                                         nr_pages, pvec->pages);
432         return pagevec_count(pvec);
433 }
434
435 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_tag);
436
437 #ifdef CONFIG_SMP
438 /*
439  * We tolerate a little inaccuracy to avoid ping-ponging the counter between
440  * CPUs
441  */
442 #define ACCT_THRESHOLD  max(16, NR_CPUS * 2)
443
444 static DEFINE_PER_CPU(long, committed_space) = 0;
445
446 void vm_acct_memory(long pages)
447 {
448         long *local;
449
450         preempt_disable();
451         local = &__get_cpu_var(committed_space);
452         *local += pages;
453         if (*local > ACCT_THRESHOLD || *local < -ACCT_THRESHOLD) {
454                 atomic_add(*local, &vm_committed_space);
455                 *local = 0;
456         }
457         preempt_enable();
458 }
459
460 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
461
462 /* Drop the CPU's cached committed space back into the central pool. */
463 static int cpu_swap_callback(struct notifier_block *nfb,
464                              unsigned long action,
465                              void *hcpu)
466 {
467         long *committed;
468
469         committed = &per_cpu(committed_space, (long)hcpu);
470         if (action == CPU_DEAD) {
471                 atomic_add(*committed, &vm_committed_space);
472                 *committed = 0;
473                 __lru_add_drain((long)hcpu);
474         }
475         return NOTIFY_OK;
476 }
477 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
478 #endif /* CONFIG_SMP */
479
480 #ifdef CONFIG_SMP
481 void percpu_counter_mod(struct percpu_counter *fbc, long amount)
482 {
483         long count;
484         long *pcount;
485         int cpu = get_cpu();
486
487         pcount = per_cpu_ptr(fbc->counters, cpu);
488         count = *pcount + amount;
489         if (count >= FBC_BATCH || count <= -FBC_BATCH) {
490                 spin_lock(&fbc->lock);
491                 fbc->count += count;
492                 spin_unlock(&fbc->lock);
493                 count = 0;
494         }
495         *pcount = count;
496         put_cpu();
497 }
498 EXPORT_SYMBOL(percpu_counter_mod);
499 #endif
500
501 /*
502  * Perform any setup for the swap system
503  */
504 void __init swap_setup(void)
505 {
506         unsigned long megs = num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT);
507
508         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
509         if (megs < 16)
510                 page_cluster = 2;
511         else
512                 page_cluster = 3;
513         /*
514          * Right now other parts of the system means that we
515          * _really_ don't want to cluster much more
516          */
517         hotcpu_notifier(cpu_swap_callback, 0);
518 }