memcg: synchronized LRU
[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 #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 }