swap: use an array for the LRU pagevecs
[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                         list_move_tail(&page->lru, &zone->lru[LRU_INACTIVE].list);
120                         pgmoved++;
121                 }
122         }
123         if (zone)
124                 spin_unlock(&zone->lru_lock);
125         __count_vm_events(PGROTATED, pgmoved);
126         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
127         pagevec_reinit(pvec);
128 }
129
130 /*
131  * Writeback is about to end against a page which has been marked for immediate
132  * reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it to the tail of the
133  * inactive list.
134  */
135 void  rotate_reclaimable_page(struct page *page)
136 {
137         if (!PageLocked(page) && !PageDirty(page) && !PageActive(page) &&
138             PageLRU(page)) {
139                 struct pagevec *pvec;
140                 unsigned long flags;
141
142                 page_cache_get(page);
143                 local_irq_save(flags);
144                 pvec = &__get_cpu_var(lru_rotate_pvecs);
145                 if (!pagevec_add(pvec, page))
146                         pagevec_move_tail(pvec);
147                 local_irq_restore(flags);
148         }
149 }
150
151 /*
152  * FIXME: speed this up?
153  */
154 void activate_page(struct page *page)
155 {
156         struct zone *zone = page_zone(page);
157
158         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
159         if (PageLRU(page) && !PageActive(page)) {
160                 del_page_from_inactive_list(zone, page);
161                 SetPageActive(page);
162                 add_page_to_active_list(zone, page);
163                 __count_vm_event(PGACTIVATE);
164                 mem_cgroup_move_lists(page, true);
165         }
166         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
167 }
168
169 /*
170  * Mark a page as having seen activity.
171  *
172  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
173  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
174  * active,unreferenced          ->      active,referenced
175  */
176 void mark_page_accessed(struct page *page)
177 {
178         if (!PageActive(page) && PageReferenced(page) && PageLRU(page)) {
179                 activate_page(page);
180                 ClearPageReferenced(page);
181         } else if (!PageReferenced(page)) {
182                 SetPageReferenced(page);
183         }
184 }
185
186 EXPORT_SYMBOL(mark_page_accessed);
187
188 void __lru_cache_add(struct page *page, enum lru_list lru)
189 {
190         struct pagevec *pvec = &get_cpu_var(lru_add_pvecs)[lru];
191
192         page_cache_get(page);
193         if (!pagevec_add(pvec, page))
194                 ____pagevec_lru_add(pvec, lru);
195         put_cpu_var(lru_add_pvecs);
196 }
197
198 /**
199  * lru_cache_add_lru - add a page to a page list
200  * @page: the page to be added to the LRU.
201  * @lru: the LRU list to which the page is added.
202  */
203 void lru_cache_add_lru(struct page *page, enum lru_list lru)
204 {
205         if (PageActive(page)) {
206                 ClearPageActive(page);
207         }
208
209         VM_BUG_ON(PageLRU(page) || PageActive(page));
210         __lru_cache_add(page, lru);
211 }
212
213 /*
214  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
215  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
216  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
217  */
218 static void drain_cpu_pagevecs(int cpu)
219 {
220         struct pagevec *pvecs = per_cpu(lru_add_pvecs, cpu);
221         struct pagevec *pvec;
222         int lru;
223
224         for_each_lru(lru) {
225                 pvec = &pvecs[lru - LRU_BASE];
226                 if (pagevec_count(pvec))
227                         ____pagevec_lru_add(pvec, lru);
228         }
229
230         pvec = &per_cpu(lru_rotate_pvecs, cpu);
231         if (pagevec_count(pvec)) {
232                 unsigned long flags;
233
234                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
235                 local_irq_save(flags);
236                 pagevec_move_tail(pvec);
237                 local_irq_restore(flags);
238         }
239 }
240
241 void lru_add_drain(void)
242 {
243         drain_cpu_pagevecs(get_cpu());
244         put_cpu();
245 }
246
247 #ifdef CONFIG_NUMA
248 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
249 {
250         lru_add_drain();
251 }
252
253 /*
254  * Returns 0 for success
255  */
256 int lru_add_drain_all(void)
257 {
258         return schedule_on_each_cpu(lru_add_drain_per_cpu);
259 }
260
261 #else
262
263 /*
264  * Returns 0 for success
265  */
266 int lru_add_drain_all(void)
267 {
268         lru_add_drain();
269         return 0;
270 }
271 #endif
272
273 /*
274  * Batched page_cache_release().  Decrement the reference count on all the
275  * passed pages.  If it fell to zero then remove the page from the LRU and
276  * free it.
277  *
278  * Avoid taking zone->lru_lock if possible, but if it is taken, retain it
279  * for the remainder of the operation.
280  *
281  * The locking in this function is against shrink_inactive_list(): we recheck
282  * the page count inside the lock to see whether shrink_inactive_list()
283  * grabbed the page via the LRU.  If it did, give up: shrink_inactive_list()
284  * will free it.
285  */
286 void release_pages(struct page **pages, int nr, int cold)
287 {
288         int i;
289         struct pagevec pages_to_free;
290         struct zone *zone = NULL;
291         unsigned long uninitialized_var(flags);
292
293         pagevec_init(&pages_to_free, cold);
294         for (i = 0; i < nr; i++) {
295                 struct page *page = pages[i];
296
297                 if (unlikely(PageCompound(page))) {
298                         if (zone) {
299                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
300                                 zone = NULL;
301                         }
302                         put_compound_page(page);
303                         continue;
304                 }
305
306                 if (!put_page_testzero(page))
307                         continue;
308
309                 if (PageLRU(page)) {
310                         struct zone *pagezone = page_zone(page);
311                         if (pagezone != zone) {
312                                 if (zone)
313                                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock,
314                                                                         flags);
315                                 zone = pagezone;
316                                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
317                         }
318                         VM_BUG_ON(!PageLRU(page));
319                         __ClearPageLRU(page);
320                         del_page_from_lru(zone, page);
321                 }
322
323                 if (!pagevec_add(&pages_to_free, page)) {
324                         if (zone) {
325                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
326                                 zone = NULL;
327                         }
328                         __pagevec_free(&pages_to_free);
329                         pagevec_reinit(&pages_to_free);
330                 }
331         }
332         if (zone)
333                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
334
335         pagevec_free(&pages_to_free);
336 }
337
338 /*
339  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
340  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
341  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
342  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
343  *
344  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
345  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
346  * mutual recursion.
347  */
348 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
349 {
350         lru_add_drain();
351         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec), pvec->cold);
352         pagevec_reinit(pvec);
353 }
354
355 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
356
357 /*
358  * pagevec_release() for pages which are known to not be on the LRU
359  *
360  * This function reinitialises the caller's pagevec.
361  */
362 void __pagevec_release_nonlru(struct pagevec *pvec)
363 {
364         int i;
365         struct pagevec pages_to_free;
366
367         pagevec_init(&pages_to_free, pvec->cold);
368         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
369                 struct page *page = pvec->pages[i];
370
371                 VM_BUG_ON(PageLRU(page));
372                 if (put_page_testzero(page))
373                         pagevec_add(&pages_to_free, page);
374         }
375         pagevec_free(&pages_to_free);
376         pagevec_reinit(pvec);
377 }
378
379 /*
380  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
381  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
382  */
383 void ____pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec, enum lru_list lru)
384 {
385         int i;
386         struct zone *zone = NULL;
387
388         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
389                 struct page *page = pvec->pages[i];
390                 struct zone *pagezone = page_zone(page);
391
392                 if (pagezone != zone) {
393                         if (zone)
394                                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
395                         zone = pagezone;
396                         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
397                 }
398                 VM_BUG_ON(PageLRU(page));
399                 SetPageLRU(page);
400                 if (is_active_lru(lru))
401                         SetPageActive(page);
402                 add_page_to_lru_list(zone, page, lru);
403         }
404         if (zone)
405                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
406         release_pages(pvec->pages, pvec->nr, pvec->cold);
407         pagevec_reinit(pvec);
408 }
409
410 EXPORT_SYMBOL(____pagevec_lru_add);
411
412 /*
413  * Try to drop buffers from the pages in a pagevec
414  */
415 void pagevec_strip(struct pagevec *pvec)
416 {
417         int i;
418
419         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
420                 struct page *page = pvec->pages[i];
421
422                 if (PagePrivate(page) && trylock_page(page)) {
423                         if (PagePrivate(page))
424                                 try_to_release_page(page, 0);
425                         unlock_page(page);
426                 }
427         }
428 }
429
430 /**
431  * pagevec_lookup - gang pagecache lookup
432  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
433  * @mapping:    The address_space to search
434  * @start:      The starting page index
435  * @nr_pages:   The maximum number of pages
436  *
437  * pagevec_lookup() will search for and return a group of up to @nr_pages pages
438  * in the mapping.  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
439  * reference against the pages in @pvec.
440  *
441  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
442  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages.
443  *
444  * pagevec_lookup() returns the number of pages which were found.
445  */
446 unsigned pagevec_lookup(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
447                 pgoff_t start, unsigned nr_pages)
448 {
449         pvec->nr = find_get_pages(mapping, start, nr_pages, pvec->pages);
450         return pagevec_count(pvec);
451 }
452
453 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup);
454
455 unsigned pagevec_lookup_tag(struct pagevec *pvec, struct address_space *mapping,
456                 pgoff_t *index, int tag, unsigned nr_pages)
457 {
458         pvec->nr = find_get_pages_tag(mapping, index, tag,
459                                         nr_pages, pvec->pages);
460         return pagevec_count(pvec);
461 }
462
463 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_tag);
464
465 #ifdef CONFIG_SMP
466 /*
467  * We tolerate a little inaccuracy to avoid ping-ponging the counter between
468  * CPUs
469  */
470 #define ACCT_THRESHOLD  max(16, NR_CPUS * 2)
471
472 static DEFINE_PER_CPU(long, committed_space);
473
474 void vm_acct_memory(long pages)
475 {
476         long *local;
477
478         preempt_disable();
479         local = &__get_cpu_var(committed_space);
480         *local += pages;
481         if (*local > ACCT_THRESHOLD || *local < -ACCT_THRESHOLD) {
482                 atomic_long_add(*local, &vm_committed_space);
483                 *local = 0;
484         }
485         preempt_enable();
486 }
487
488 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
489
490 /* Drop the CPU's cached committed space back into the central pool. */
491 static int cpu_swap_callback(struct notifier_block *nfb,
492                              unsigned long action,
493                              void *hcpu)
494 {
495         long *committed;
496
497         committed = &per_cpu(committed_space, (long)hcpu);
498         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
499                 atomic_long_add(*committed, &vm_committed_space);
500                 *committed = 0;
501                 drain_cpu_pagevecs((long)hcpu);
502         }
503         return NOTIFY_OK;
504 }
505 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
506 #endif /* CONFIG_SMP */
507
508 /*
509  * Perform any setup for the swap system
510  */
511 void __init swap_setup(void)
512 {
513         unsigned long megs = num_physpages >> (20 - PAGE_SHIFT);
514
515 #ifdef CONFIG_SWAP
516         bdi_init(swapper_space.backing_dev_info);
517 #endif
518
519         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
520         if (megs < 16)
521                 page_cluster = 2;
522         else
523                 page_cluster = 3;
524         /*
525          * Right now other parts of the system means that we
526          * _really_ don't want to cluster much more
527          */
528 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
529         hotcpu_notifier(cpu_swap_callback, 0);
530 #endif
531 }