vmscan: split LRU lists into anon & file sets
[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)) {
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             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)) {
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, true);
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) && PageReferenced(page) && PageLRU(page)) {
187                 activate_page(page);
188                 ClearPageReferenced(page);
189         } else if (!PageReferenced(page)) {
190                 SetPageReferenced(page);
191         }
192 }
193
194 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
195
196 void __lru_cache_add(struct page *page, enum lru_list lru)
197 {
198         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvecs)[lru];
199
200         page_cache_get(page);
201         if (!pagevec_add(pvec, page))
202                 ____pagevec_lru_add(pvec, lru);
203         put_cpu_var(lru_add_pvecs);
204 }
205
206 /**
207  * lru_cache_add_lru - add a page to a page list
208  * @page: the page to be added to the LRU.
209  * @lru: the LRU list to which the page is added.
210  */
211 void lru_cache_add_lru(struct page *page, enum lru_list lru)
212 {
213         if (PageActive(page)) {
214                 ClearPageActive(page);
215         }
216
217         VM_BUG_ON(PageLRU(page) || PageActive(page));
218         __lru_cache_add(page, lru);
219 }
220
221 /*
222  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
223  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
224  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
225  */
226 static void drain_cpu_pagevecs(int cpu)
227 {
228         struct pagevec *pvecs = per_cpu(lru_add_pvecs, cpu);
229         struct pagevec *pvec;
230         int lru;
231
232         for_each_lru(lru) {
233                 pvec = &pvecs[lru - LRU_BASE];
234                 if (pagevec_count(pvec))
235                         ____pagevec_lru_add(pvec, lru);
236         }
237
238         pvec = &per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu);
239         if (pagevec_count(pvec)) {
240                 unsigned long flags;
241
242                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
243                 local_irq_save(flags);
244                 pagevec_move_tail(pvec);
245                 local_irq_restore(flags);
246         }
247 }
248
249 void lru_add_drain(void)
250 {
251         drain_cpu_pagevecs(get_cpu());
252         put_cpu();
253 }
254
255 #ifdef CONFIG_NUMA
256 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
257 {
258         lru_add_drain();
259 }
260
261 /*
262  * Returns 0 for success
263  */
264 int lru_add_drain_all(void)
265 {
266         return schedule_on_each_cpu(lru_add_drain_per_cpu);
267 }
268
269 #else
270
271 /*
272  * Returns 0 for success
273  */
274 int lru_add_drain_all(void)
275 {
276         lru_add_drain();
277         return 0;
278 }
279 #endif
280
281 /*
282  * Batched page_cache_release().  Decrement the reference count on all the
283  * passed pages.  If it fell to zero then remove the page from the LRU and
284  * free it.
285  *
286  * Avoid taking zone->lru_lock if possible, but if it is taken, retain it
287  * for the remainder of the operation.
288  *
289  * The locking in this function is against shrink_inactive_list(): we recheck
290  * the page count inside the lock to see whether shrink_inactive_list()
291  * grabbed the page via the LRU.  If it did, give up: shrink_inactive_list()
292  * will free it.
293  */
294 void release_pages(struct page **pages, int nr, int cold)
295 {
296         int i;
297         struct pagevec pages_to_free;
298         struct zone *zone = NULL;
299         unsigned long uninitialized_var(flags);
300
301         pagevec_init(&pages_to_free, cold);
302         for (i = 0; i < nr; i++) {
303                 struct page *page = pages[i];
304
305                 if (unlikely(PageCompound(page))) {
306                         if (zone) {
307                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
308                                 zone = NULL;
309                         }
310                         put_compound_page(page);
311                         continue;
312                 }
313
314                 if (!put_page_testzero(page))
315                         continue;
316
317                 if (PageLRU(page)) {
318                         struct zone *pagezone = page_zone(page);
319                         if (pagezone != zone) {
320                                 if (zone)
321                                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock,
322                                                                         flags);
323                                 zone = pagezone;
324                                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
325                         }
326                         VM_BUG_ON(!PageLRU(page));
327                         __ClearPageLRU(page);
328                         del_page_from_lru(zone, page);
329                 }
330
331                 if (!pagevec_add(&pages_to_free, page)) {
332                         if (zone) {
333                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
334                                 zone = NULL;
335                         }
336                         __pagevec_free(&pages_to_free);
337                         pagevec_reinit(&pages_to_free);
338                 }
339         }
340         if (zone)
341                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
342
343         pagevec_free(&pages_to_free);
344 }
345
346 /*
347  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
348  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
349  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
350  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
351  *
352  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
353  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
354  * mutual recursion.
355  */
356 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
357 {
358         lru_add_drain();
359         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec), pvec->cold);
360         pagevec_reinit(pvec);
361 }
362
363 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
364
365 /*
366  * pagevec_release() for pages which are known to not be on the LRU
367  *
368  * This function reinitialises the caller's pagevec.
369  */
370 void __pagevec_release_nonlru(struct pagevec *pvec)
371 {
372         int i;
373         struct pagevec pages_to_free;
374
375         pagevec_init(&pages_to_free, pvec->cold);
376         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
377                 struct page *page = pvec->pages[i];
378
379                 VM_BUG_ON(PageLRU(page));
380                 if (put_page_testzero(page))
381                         pagevec_add(&pages_to_free, page);
382         }
383         pagevec_free(&pages_to_free);
384         pagevec_reinit(pvec);
385 }
386
387 /*
388  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
389  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
390  */
391 void ____pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec, enum lru_list lru)
392 {
393         int i;
394         struct zone *zone = NULL;
395
396         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
397                 struct page *page = pvec->pages[i];
398                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
399
400                 if (pagezone != zone) {
401                         if (zone)
402                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
403                         zone = pagezone;
404                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
405                 }
406                 VM_BUG_ON(PageLRU(page));
407                 SetPageLRU(page);
408                 if (is_active_lru(lru))
409                         SetPageActive(page);
410                 add_page_to_lru_list(zone, page, lru);
411         }
412         if (zone)
413                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
414         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
415         pagevec_reinit(pvec);
416 }
417
418 EXPORT_SYMBOL(____pagevec_lru_add);
419
420 /*
421  * Try to drop buffers from the pages in a pagevec
422  */
423 void pagevec_strip(struct pagevec *pvec)
424 {
425         int i;
426
427         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
428                 struct page *page = pvec->pages[i];
429
430                 if (PagePrivate(page) && trylock_page(page)) {
431                         if (PagePrivate(page))
432                                 try_to_release_page(page, 0);
433                         unlock_page(page);
434                 }
435         }
436 }
437
438 /**
439  * pagevec_swap_free - try to free swap space from the pages in a pagevec
440  * @pvec: pagevec with swapcache pages to free the swap space of
441  *
442  * The caller needs to hold an extra reference to each page and
443  * not hold the page lock on the pages.  This function uses a
444  * trylock on the page lock so it may not always free the swap
445  * space associated with a page.
446  */
447 void pagevec_swap_free(struct pagevec *pvec)
448 {
449         int i;
450
451         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
452                 struct page *page = pvec->pages[i];
453
454                 if (PageSwapCache(page) && trylock_page(page)) {
455                         if (PageSwapCache(page))
456                                 remove_exclusive_swap_page_ref(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 }