Unevictable LRU Infrastructure
[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 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 /* How many pages do we try to swap or page in/out together? */
35 int page_cluster;
36
37 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec[NR_LRU_LISTS], lru_add_pvecs);
38 static DEFINE_PER_CPU(struct pagevec, lru_rotate_pvecs);
39
40 /*
41  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
42  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
43  */
44 static void __page_cache_release(struct page *page)
45 {
46         if (PageLRU(page)) {
47                 unsigned long flags;
48                 struct zone *zone = page_zone(page);
49
50                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
51                 VM_BUG_ON(!PageLRU(page));
52                 __ClearPageLRU(page);
53                 del_page_from_lru(zone, page);
54                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
55         }
56         free_hot_page(page);
57 }
58
59 static void put_compound_page(struct page *page)
60 {
61         page = compound_head(page);
62         if (put_page_testzero(page)) {
63                 compound_page_dtor *dtor;
64
65                 dtor = get_compound_page_dtor(page);
66                 (*dtor)(page);
67         }
68 }
69
70 void put_page(struct page *page)
71 {
72         if (unlikely(PageCompound(page)))
73                 put_compound_page(page);
74         else if (put_page_testzero(page))
75                 __page_cache_release(page);
76 }
77 EXPORT_SYMBOL(put_page);
78
79 /**
80  * put_pages_list() - release a list of pages
81  * @pages: list of pages threaded on page->lru
82  *
83  * Release a list of pages which are strung together on page.lru.  Currently
84  * used by read_cache_pages() and related error recovery code.
85  */
86 void put_pages_list(struct list_head *pages)
87 {
88         while (!list_empty(pages)) {
89                 struct page *victim;
90
91                 victim = list_entry(pages->prev, struct page, lru);
92                 list_del(&victim->lru);
93                 page_cache_release(victim);
94         }
95 }
96 EXPORT_SYMBOL(put_pages_list);
97
98 /*
99  * pagevec_move_tail() must be called with IRQ disabled.
100  * Otherwise this may cause nasty races.
101  */
102 static void pagevec_move_tail(struct pagevec *pvec)
103 {
104         int i;
105         int pgmoved = 0;
106         struct zone *zone = NULL;
107
108         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
109                 struct page *page = pvec->pages[i];
110                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
111
112                 if (pagezone != zone) {
113                         if (zone)
114                                 spin_unlock(&zone->lru_lock);
115                         zone = pagezone;
116                         spin_lock(&zone->lru_lock);
117                 }
118                 if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
119                         int lru = page_is_file_cache(page);
120                         list_move_tail(&page->lru, &zone->lru[lru].list);
121                         pgmoved++;
122                 }
123         }
124         if (zone)
125                 spin_unlock(&zone->lru_lock);
126         __count_vm_events(PGROTATED, pgmoved);
127         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
128         pagevec_reinit(pvec);
129 }
130
131 /*
132  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
133  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
134  * inactive list.
135  */
136 void  rotate_reclaimable_page(struct page *page)
137 {
138         if (!PageLocked(page) && !PageDirty(page) && !PageActive(page) &&
139             !PageUnevictable(page) && PageLRU(page)) {
140                 struct pagevec *pvec;
141                 unsigned long flags;
142
143                 page_cache_get(page);
144                 local_irq_save(flags);
145                 pvec = &__get_cpu_var(lru_rotate_pvecs);
146                 if (!pagevec_add(pvec, page))
147                         pagevec_move_tail(pvec);
148                 local_irq_restore(flags);
149         }
150 }
151
152 /*
153  * FIXME: speed this up?
154  */
155 void activate_page(struct page *page)
156 {
157         struct zone *zone = page_zone(page);
158
159         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
160         if (PageLRU(page) && !PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
161                 int file = page_is_file_cache(page);
162                 int lru = LRU_BASE + file;
163                 del_page_from_lru_list(zone, page, lru);
164
165                 SetPageActive(page);
166                 lru += LRU_ACTIVE;
167                 add_page_to_lru_list(zone, page, lru);
168                 __count_vm_event(PGACTIVATE);
169                 mem_cgroup_move_lists(page, lru);
170
171                 zone->recent_rotated[!!file]++;
172                 zone->recent_scanned[!!file]++;
173         }
174         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
175 }
176
177 /*
178  * Mark a page as having seen activity.
179  *
180  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
181  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
182  * active,unreferenced          ->      active,referenced
183  */
184 void mark_page_accessed(struct page *page)
185 {
186         if (!PageActive(page) && !PageUnevictable(page) &&
187                         PageReferenced(page) && PageLRU(page)) {
188                 activate_page(page);
189                 ClearPageReferenced(page);
190         } else if (!PageReferenced(page)) {
191                 SetPageReferenced(page);
192         }
193 }
194
195 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
196
197 void __lru_cache_add(struct page *page, enum lru_list lru)
198 {
199         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvecs)[lru];
200
201         page_cache_get(page);
202         if (!pagevec_add(pvec, page))
203                 ____pagevec_lru_add(pvec, lru);
204         put_cpu_var(lru_add_pvecs);
205 }
206
207 /**
208  * lru_cache_add_lru - add a page to a page list
209  * @page: the page to be added to the LRU.
210  * @lru: the LRU list to which the page is added.
211  */
212 void lru_cache_add_lru(struct page *page, enum lru_list lru)
213 {
214         if (PageActive(page)) {
215                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
216                 ClearPageActive(page);
217         } else if (PageUnevictable(page)) {
218                 VM_BUG_ON(PageActive(page));
219                 ClearPageUnevictable(page);
220         }
221
222         VM_BUG_ON(PageLRU(page) || PageActive(page) || PageUnevictable(page));
223         __lru_cache_add(page, lru);
224 }
225
226 /**
227  * add_page_to_unevictable_list - add a page to the unevictable list
228  * @page:  the page to be added to the unevictable list
229  *
230  * Add page directly to its zone's unevictable list.  To avoid races with
231  * tasks that might be making the page evictable, through eg. munlock,
232  * munmap or exit, while it's not on the lru, we want to add the page
233  * while it's locked or otherwise "invisible" to other tasks.  This is
234  * difficult to do when using the pagevec cache, so bypass that.
235  */
236 void add_page_to_unevictable_list(struct page *page)
237 {
238         struct zone *zone = page_zone(page);
239
240         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
241         SetPageUnevictable(page);
242         SetPageLRU(page);
243         add_page_to_lru_list(zone, page, LRU_UNEVICTABLE);
244         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
245 }
246
247 /*
248  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
249  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
250  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
251  */
252 static void drain_cpu_pagevecs(int cpu)
253 {
254         struct pagevec *pvecs = per_cpu(lru_add_pvecs, cpu);
255         struct pagevec *pvec;
256         int lru;
257
258         for_each_lru(lru) {
259                 pvec = &pvecs[lru - LRU_BASE];
260                 if (pagevec_count(pvec))
261                         ____pagevec_lru_add(pvec, lru);
262         }
263
264         pvec = &per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu);
265         if (pagevec_count(pvec)) {
266                 unsigned long flags;
267
268                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
269                 local_irq_save(flags);
270                 pagevec_move_tail(pvec);
271                 local_irq_restore(flags);
272         }
273 }
274
275 void lru_add_drain(void)
276 {
277         drain_cpu_pagevecs(get_cpu());
278         put_cpu();
279 }
280
281 #ifdef CONFIG_NUMA
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 #else
296
297 /*
298  * Returns 0 for success
299  */
300 int lru_add_drain_all(void)
301 {
302         lru_add_drain();
303         return 0;
304 }
305 #endif
306
307 /*
308  * Batched page_cache_release().  Decrement the reference count on all the
309  * passed pages.  If it fell to zero then remove the page from the LRU and
310  * free it.
311  *
312  * Avoid taking zone->lru_lock if possible, but if it is taken, retain it
313  * for the remainder of the operation.
314  *
315  * The locking in this function is against shrink_inactive_list(): we recheck
316  * the page count inside the lock to see whether shrink_inactive_list()
317  * grabbed the page via the LRU.  If it did, give up: shrink_inactive_list()
318  * will free it.
319  */
320 void release_pages(struct page **pages, int nr, int cold)
321 {
322         int i;
323         struct pagevec pages_to_free;
324         struct zone *zone = NULL;
325         unsigned long uninitialized_var(flags);
326
327         pagevec_init(&pages_to_free, cold);
328         for (i = 0; i < nr; i++) {
329                 struct page *page = pages[i];
330
331                 if (unlikely(PageCompound(page))) {
332                         if (zone) {
333                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
334                                 zone = NULL;
335                         }
336                         put_compound_page(page);
337                         continue;
338                 }
339
340                 if (!put_page_testzero(page))
341                         continue;
342
343                 if (PageLRU(page)) {
344                         struct zone *pagezone = page_zone(page);
345
346                         if (pagezone != zone) {
347                                 if (zone)
348                                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock,
349                                                                         flags);
350                                 zone = pagezone;
351                                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
352                         }
353                         VM_BUG_ON(!PageLRU(page));
354                         __ClearPageLRU(page);
355                         del_page_from_lru(zone, page);
356                 }
357
358                 if (!pagevec_add(&pages_to_free, page)) {
359                         if (zone) {
360                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
361                                 zone = NULL;
362                         }
363                         __pagevec_free(&pages_to_free);
364                         pagevec_reinit(&pages_to_free);
365                 }
366         }
367         if (zone)
368                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
369
370         pagevec_free(&pages_to_free);
371 }
372
373 /*
374  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
375  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
376  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
377  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
378  *
379  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
380  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
381  * mutual recursion.
382  */
383 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
384 {
385         lru_add_drain();
386         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec), pvec->cold);
387         pagevec_reinit(pvec);
388 }
389
390 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
391
392 /*
393  * pagevec_release() for pages which are known to not be on the LRU
394  *
395  * This function reinitialises the caller's pagevec.
396  */
397 void __pagevec_release_nonlru(struct pagevec *pvec)
398 {
399         int i;
400         struct pagevec pages_to_free;
401
402         pagevec_init(&pages_to_free, pvec->cold);
403         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
404                 struct page *page = pvec->pages[i];
405
406                 VM_BUG_ON(PageLRU(page));
407                 if (put_page_testzero(page))
408                         pagevec_add(&pages_to_free, page);
409         }
410         pagevec_free(&pages_to_free);
411         pagevec_reinit(pvec);
412 }
413
414 /*
415  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
416  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
417  */
418 void ____pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec, enum lru_list lru)
419 {
420         int i;
421         struct zone *zone = NULL;
422         VM_BUG_ON(is_unevictable_lru(lru));
423
424         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
425                 struct page *page = pvec->pages[i];
426                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
427
428                 if (pagezone != zone) {
429                         if (zone)
430                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
431                         zone = pagezone;
432                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
433                 }
434                 VM_BUG_ON(PageActive(page));
435                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
436                 VM_BUG_ON(PageLRU(page));
437                 SetPageLRU(page);
438                 if (is_active_lru(lru))
439                         SetPageActive(page);
440                 add_page_to_lru_list(zone, page, lru);
441         }
442         if (zone)
443                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
444         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
445         pagevec_reinit(pvec);
446 }
447
448 EXPORT_SYMBOL(____pagevec_lru_add);
449
450 /*
451  * Try to drop buffers from the pages in a pagevec
452  */
453 void pagevec_strip(struct pagevec *pvec)
454 {
455         int i;
456
457         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
458                 struct page *page = pvec->pages[i];
459
460                 if (PagePrivate(page) && trylock_page(page)) {
461                         if (PagePrivate(page))
462                                 try_to_release_page(page, 0);
463                         unlock_page(page);
464                 }
465         }
466 }
467
468 /**
469  * pagevec_swap_free - try to free swap space from the pages in a pagevec
470  * @pvec: pagevec with swapcache pages to free the swap space of
471  *
472  * The caller needs to hold an extra reference to each page and
473  * not hold the page lock on the pages.  This function uses a
474  * trylock on the page lock so it may not always free the swap
475  * space associated with a page.
476  */
477 void pagevec_swap_free(struct pagevec *pvec)
478 {
479         int i;
480
481         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
482                 struct page *page = pvec->pages[i];
483
484                 if (PageSwapCache(page) && trylock_page(page)) {
485                         if (PageSwapCache(page))
486                                 remove_exclusive_swap_page_ref(page);
487                         unlock_page(page);
488                 }
489         }
490 }
491
492 /**
493  * pagevec_lookup - gang pagecache lookup
494  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
495  * @mapping:    The address_space to search
496  * @start:      The starting page index
497  * @nr_pages:   The maximum number of pages
498  *
499  * pagevec_lookup() will search for and return a group of up to @nr_pages pages
500  * in the mapping.  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
501  * reference against the pages in @pvec.
502  *
503  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
504  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
505  *
506  * pagevec_lookup() returns the number of pages which were found.
507  */
508 unsigned pagevec_lookup(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
509                 pgoff_t start, unsigned nr_pages)
510 {
511         pvec->nr = find_get_pages(mapping, start, nr_pages, pvec->pages);
512         return pagevec_count(pvec);
513 }
514
515 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup);
516
517 unsigned pagevec_lookup_tag(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
518                 pgoff_t *index, int tag, unsigned nr_pages)
519 {
520         pvec->nr = find_get_pages_tag(mapping, index, tag,
521                                         nr_pages, pvec->pages);
522         return pagevec_count(pvec);
523 }
524
525 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_tag);
526
527 #ifdef CONFIG_SMP
528 /*
529  * We tolerate a little inaccuracy to avoid ping-ponging the counter between
530  * CPUs
531  */
532 #define ACCT_THRESHOLD  max(16, NR_CPUS * 2)
533
534 static DEFINE_PER_CPU(long, committed_space);
535
536 void vm_acct_memory(long pages)
537 {
538         long *local;
539
540         preempt_disable();
541         local = &__get_cpu_var(committed_space);
542         *local += pages;
543         if (*local > ACCT_THRESHOLD || *local < -ACCT_THRESHOLD) {
544                 atomic_long_add(*local, &vm_committed_space);
545                 *local = 0;
546         }
547         preempt_enable();
548 }
549
550 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
551
552 /* Drop the CPU's cached committed space back into the central pool. */
553 static int cpu_swap_callback(struct notifier_block *nfb,
554                              unsigned long action,
555                              void *hcpu)
556 {
557         long *committed;
558
559         committed = &per_cpu(committed_space, (long)hcpu);
560         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
561                 atomic_long_add(*committed, &vm_committed_space);
562                 *committed = 0;
563                 drain_cpu_pagevecs((long)hcpu);
564         }
565         return NOTIFY_OK;
566 }
567 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
568 #endif /* CONFIG_SMP */
569
570 /*
571  * Perform any setup for the swap system
572  */
573 void __init swap_setup(void)
574 {
575         unsigned long megs = num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT);
576
577 #ifdef CONFIG_SWAP
578         bdi_init(swapper_space.backing_dev_info);
579 #endif
580
581         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
582         if (megs < 16)
583                 page_cluster = 2;
584         else
585                 page_cluster = 3;
586         /*
587          * Right now other parts of the system means that we
588          * _really_ don't want to cluster much more
589          */
590 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
591         hotcpu_notifier(cpu_swap_callback, 0);
592 #endif
593 }