OSDN Git Service

1841c24682f8f12fbad984830f111fa8cdfb20cb
[tomoyo/tomoyo-test1.git] / mm / swap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/swap.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  */
7
8 /*
9  * This file contains the default values for the operation of the
10  * Linux VM subsystem. Fine-tuning documentation can be found in
11  * Documentation/admin-guide/sysctl/vm.rst.
12  * Started 18.12.91
13  * Swap aging added 23.2.95, Stephen Tweedie.
14  * Buffermem limits added 12.3.98, Rik van Riel.
15  */
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/mman.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/pagevec.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/export.h>
26 #include <linux/mm_inline.h>
27 #include <linux/percpu_counter.h>
28 #include <linux/memremap.h>
29 #include <linux/percpu.h>
30 #include <linux/cpu.h>
31 #include <linux/notifier.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/memcontrol.h>
34 #include <linux/gfp.h>
35 #include <linux/uio.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/page_idle.h>
38 #include <linux/local_lock.h>
39 #include <linux/buffer_head.h>
40
41 #include "internal.h"
42
43 #define CREATE_TRACE_POINTS
44 #include <trace/events/pagemap.h>
45
46 /* How many pages do we try to swap or page in/out together? */
47 int page_cluster;
48
49 /* Protecting only lru_rotate.pvec which requires disabling interrupts */
50 struct lru_rotate {
51         local_lock_t lock;
52         struct pagevec pvec;
53 };
54 static DEFINE_PER_CPU(struct lru_rotate, lru_rotate) = {
55         .lock = INIT_LOCAL_LOCK(lock),
56 };
57
58 /*
59  * The following struct pagevec are grouped together because they are protected
60  * by disabling preemption (and interrupts remain enabled).
61  */
62 struct lru_pvecs {
63         local_lock_t lock;
64         struct pagevec lru_add;
65         struct pagevec lru_deactivate_file;
66         struct pagevec lru_deactivate;
67         struct pagevec lru_lazyfree;
68 #ifdef CONFIG_SMP
69         struct pagevec activate_page;
70 #endif
71 };
72 static DEFINE_PER_CPU(struct lru_pvecs, lru_pvecs) = {
73         .lock = INIT_LOCAL_LOCK(lock),
74 };
75
76 /*
77  * This path almost never happens for VM activity - pages are normally
78  * freed via pagevecs.  But it gets used by networking.
79  */
80 static void __page_cache_release(struct page *page)
81 {
82         if (PageLRU(page)) {
83                 struct folio *folio = page_folio(page);
84                 struct lruvec *lruvec;
85                 unsigned long flags;
86
87                 lruvec = folio_lruvec_lock_irqsave(folio, &flags);
88                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
89                 __clear_page_lru_flags(page);
90                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
91         }
92         __ClearPageWaiters(page);
93 }
94
95 static void __put_single_page(struct page *page)
96 {
97         __page_cache_release(page);
98         mem_cgroup_uncharge(page_folio(page));
99         free_unref_page(page, 0);
100 }
101
102 static void __put_compound_page(struct page *page)
103 {
104         /*
105          * __page_cache_release() is supposed to be called for thp, not for
106          * hugetlb. This is because hugetlb page does never have PageLRU set
107          * (it's never listed to any LRU lists) and no memcg routines should
108          * be called for hugetlb (it has a separate hugetlb_cgroup.)
109          */
110         if (!PageHuge(page))
111                 __page_cache_release(page);
112         destroy_compound_page(page);
113 }
114
115 void __put_page(struct page *page)
116 {
117         if (is_zone_device_page(page)) {
118                 put_dev_pagemap(page->pgmap);
119
120                 /*
121                  * The page belongs to the device that created pgmap. Do
122                  * not return it to page allocator.
123                  */
124                 return;
125         }
126
127         if (unlikely(PageCompound(page)))
128                 __put_compound_page(page);
129         else
130                 __put_single_page(page);
131 }
132 EXPORT_SYMBOL(__put_page);
133
134 /**
135  * put_pages_list() - release a list of pages
136  * @pages: list of pages threaded on page->lru
137  *
138  * Release a list of pages which are strung together on page.lru.
139  */
140 void put_pages_list(struct list_head *pages)
141 {
142         struct page *page, *next;
143
144         list_for_each_entry_safe(page, next, pages, lru) {
145                 if (!put_page_testzero(page)) {
146                         list_del(&page->lru);
147                         continue;
148                 }
149                 if (PageHead(page)) {
150                         list_del(&page->lru);
151                         __put_compound_page(page);
152                         continue;
153                 }
154                 /* Cannot be PageLRU because it's passed to us using the lru */
155                 __ClearPageWaiters(page);
156         }
157
158         free_unref_page_list(pages);
159 }
160 EXPORT_SYMBOL(put_pages_list);
161
162 /*
163  * get_kernel_pages() - pin kernel pages in memory
164  * @kiov:       An array of struct kvec structures
165  * @nr_segs:    number of segments to pin
166  * @write:      pinning for read/write, currently ignored
167  * @pages:      array that receives pointers to the pages pinned.
168  *              Should be at least nr_segs long.
169  *
170  * Returns number of pages pinned. This may be fewer than the number
171  * requested. If nr_pages is 0 or negative, returns 0. If no pages
172  * were pinned, returns -errno. Each page returned must be released
173  * with a put_page() call when it is finished with.
174  */
175 int get_kernel_pages(const struct kvec *kiov, int nr_segs, int write,
176                 struct page **pages)
177 {
178         int seg;
179
180         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
181                 if (WARN_ON(kiov[seg].iov_len != PAGE_SIZE))
182                         return seg;
183
184                 pages[seg] = kmap_to_page(kiov[seg].iov_base);
185                 get_page(pages[seg]);
186         }
187
188         return seg;
189 }
190 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_kernel_pages);
191
192 static void pagevec_lru_move_fn(struct pagevec *pvec,
193         void (*move_fn)(struct page *page, struct lruvec *lruvec))
194 {
195         int i;
196         struct lruvec *lruvec = NULL;
197         unsigned long flags = 0;
198
199         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
200                 struct page *page = pvec->pages[i];
201                 struct folio *folio = page_folio(page);
202
203                 /* block memcg migration during page moving between lru */
204                 if (!TestClearPageLRU(page))
205                         continue;
206
207                 lruvec = folio_lruvec_relock_irqsave(folio, lruvec, &flags);
208                 (*move_fn)(page, lruvec);
209
210                 SetPageLRU(page);
211         }
212         if (lruvec)
213                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
214         release_pages(pvec->pages, pvec->nr);
215         pagevec_reinit(pvec);
216 }
217
218 static void pagevec_move_tail_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
219 {
220         struct folio *folio = page_folio(page);
221
222         if (!folio_test_unevictable(folio)) {
223                 lruvec_del_folio(lruvec, folio);
224                 folio_clear_active(folio);
225                 lruvec_add_folio_tail(lruvec, folio);
226                 __count_vm_events(PGROTATED, folio_nr_pages(folio));
227         }
228 }
229
230 /* return true if pagevec needs to drain */
231 static bool pagevec_add_and_need_flush(struct pagevec *pvec, struct page *page)
232 {
233         bool ret = false;
234
235         if (!pagevec_add(pvec, page) || PageCompound(page) ||
236                         lru_cache_disabled())
237                 ret = true;
238
239         return ret;
240 }
241
242 /*
243  * Writeback is about to end against a folio which has been marked for
244  * immediate reclaim.  If it still appears to be reclaimable, move it
245  * to the tail of the inactive list.
246  *
247  * folio_rotate_reclaimable() must disable IRQs, to prevent nasty races.
248  */
249 void folio_rotate_reclaimable(struct folio *folio)
250 {
251         if (!folio_test_locked(folio) && !folio_test_dirty(folio) &&
252             !folio_test_unevictable(folio) && folio_test_lru(folio)) {
253                 struct pagevec *pvec;
254                 unsigned long flags;
255
256                 folio_get(folio);
257                 local_lock_irqsave(&lru_rotate.lock, flags);
258                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_rotate.pvec);
259                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, &folio->page))
260                         pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn);
261                 local_unlock_irqrestore(&lru_rotate.lock, flags);
262         }
263 }
264
265 void lru_note_cost(struct lruvec *lruvec, bool file, unsigned int nr_pages)
266 {
267         do {
268                 unsigned long lrusize;
269
270                 /*
271                  * Hold lruvec->lru_lock is safe here, since
272                  * 1) The pinned lruvec in reclaim, or
273                  * 2) From a pre-LRU page during refault (which also holds the
274                  *    rcu lock, so would be safe even if the page was on the LRU
275                  *    and could move simultaneously to a new lruvec).
276                  */
277                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
278                 /* Record cost event */
279                 if (file)
280                         lruvec->file_cost += nr_pages;
281                 else
282                         lruvec->anon_cost += nr_pages;
283
284                 /*
285                  * Decay previous events
286                  *
287                  * Because workloads change over time (and to avoid
288                  * overflow) we keep these statistics as a floating
289                  * average, which ends up weighing recent refaults
290                  * more than old ones.
291                  */
292                 lrusize = lruvec_page_state(lruvec, NR_INACTIVE_ANON) +
293                           lruvec_page_state(lruvec, NR_ACTIVE_ANON) +
294                           lruvec_page_state(lruvec, NR_INACTIVE_FILE) +
295                           lruvec_page_state(lruvec, NR_ACTIVE_FILE);
296
297                 if (lruvec->file_cost + lruvec->anon_cost > lrusize / 4) {
298                         lruvec->file_cost /= 2;
299                         lruvec->anon_cost /= 2;
300                 }
301                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
302         } while ((lruvec = parent_lruvec(lruvec)));
303 }
304
305 void lru_note_cost_folio(struct folio *folio)
306 {
307         lru_note_cost(folio_lruvec(folio), folio_is_file_lru(folio),
308                         folio_nr_pages(folio));
309 }
310
311 static void __folio_activate(struct folio *folio, struct lruvec *lruvec)
312 {
313         if (!folio_test_active(folio) && !folio_test_unevictable(folio)) {
314                 long nr_pages = folio_nr_pages(folio);
315
316                 lruvec_del_folio(lruvec, folio);
317                 folio_set_active(folio);
318                 lruvec_add_folio(lruvec, folio);
319                 trace_mm_lru_activate(folio);
320
321                 __count_vm_events(PGACTIVATE, nr_pages);
322                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGACTIVATE,
323                                      nr_pages);
324         }
325 }
326
327 #ifdef CONFIG_SMP
328 static void __activate_page(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
329 {
330         return __folio_activate(page_folio(page), lruvec);
331 }
332
333 static void activate_page_drain(int cpu)
334 {
335         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_pvecs.activate_page, cpu);
336
337         if (pagevec_count(pvec))
338                 pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page);
339 }
340
341 static bool need_activate_page_drain(int cpu)
342 {
343         return pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.activate_page, cpu)) != 0;
344 }
345
346 static void folio_activate(struct folio *folio)
347 {
348         if (folio_test_lru(folio) && !folio_test_active(folio) &&
349             !folio_test_unevictable(folio)) {
350                 struct pagevec *pvec;
351
352                 folio_get(folio);
353                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
354                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.activate_page);
355                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, &folio->page))
356                         pagevec_lru_move_fn(pvec, __activate_page);
357                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
358         }
359 }
360
361 #else
362 static inline void activate_page_drain(int cpu)
363 {
364 }
365
366 static void folio_activate(struct folio *folio)
367 {
368         struct lruvec *lruvec;
369
370         if (folio_test_clear_lru(folio)) {
371                 lruvec = folio_lruvec_lock_irq(folio);
372                 __folio_activate(folio, lruvec);
373                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
374                 folio_set_lru(folio);
375         }
376 }
377 #endif
378
379 static void __lru_cache_activate_folio(struct folio *folio)
380 {
381         struct pagevec *pvec;
382         int i;
383
384         local_lock(&lru_pvecs.lock);
385         pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_add);
386
387         /*
388          * Search backwards on the optimistic assumption that the page being
389          * activated has just been added to this pagevec. Note that only
390          * the local pagevec is examined as a !PageLRU page could be in the
391          * process of being released, reclaimed, migrated or on a remote
392          * pagevec that is currently being drained. Furthermore, marking
393          * a remote pagevec's page PageActive potentially hits a race where
394          * a page is marked PageActive just after it is added to the inactive
395          * list causing accounting errors and BUG_ON checks to trigger.
396          */
397         for (i = pagevec_count(pvec) - 1; i >= 0; i--) {
398                 struct page *pagevec_page = pvec->pages[i];
399
400                 if (pagevec_page == &folio->page) {
401                         folio_set_active(folio);
402                         break;
403                 }
404         }
405
406         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
407 }
408
409 /*
410  * Mark a page as having seen activity.
411  *
412  * inactive,unreferenced        ->      inactive,referenced
413  * inactive,referenced          ->      active,unreferenced
414  * active,unreferenced          ->      active,referenced
415  *
416  * When a newly allocated page is not yet visible, so safe for non-atomic ops,
417  * __SetPageReferenced(page) may be substituted for mark_page_accessed(page).
418  */
419 void folio_mark_accessed(struct folio *folio)
420 {
421         if (!folio_test_referenced(folio)) {
422                 folio_set_referenced(folio);
423         } else if (folio_test_unevictable(folio)) {
424                 /*
425                  * Unevictable pages are on the "LRU_UNEVICTABLE" list. But,
426                  * this list is never rotated or maintained, so marking an
427                  * evictable page accessed has no effect.
428                  */
429         } else if (!folio_test_active(folio)) {
430                 /*
431                  * If the page is on the LRU, queue it for activation via
432                  * lru_pvecs.activate_page. Otherwise, assume the page is on a
433                  * pagevec, mark it active and it'll be moved to the active
434                  * LRU on the next drain.
435                  */
436                 if (folio_test_lru(folio))
437                         folio_activate(folio);
438                 else
439                         __lru_cache_activate_folio(folio);
440                 folio_clear_referenced(folio);
441                 workingset_activation(folio);
442         }
443         if (folio_test_idle(folio))
444                 folio_clear_idle(folio);
445 }
446 EXPORT_SYMBOL(folio_mark_accessed);
447
448 /**
449  * folio_add_lru - Add a folio to an LRU list.
450  * @folio: The folio to be added to the LRU.
451  *
452  * Queue the folio for addition to the LRU. The decision on whether
453  * to add the page to the [in]active [file|anon] list is deferred until the
454  * pagevec is drained. This gives a chance for the caller of folio_add_lru()
455  * have the folio added to the active list using folio_mark_accessed().
456  */
457 void folio_add_lru(struct folio *folio)
458 {
459         struct pagevec *pvec;
460
461         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio) && folio_test_unevictable(folio), folio);
462         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
463
464         folio_get(folio);
465         local_lock(&lru_pvecs.lock);
466         pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_add);
467         if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, &folio->page))
468                 __pagevec_lru_add(pvec);
469         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
470 }
471 EXPORT_SYMBOL(folio_add_lru);
472
473 /**
474  * lru_cache_add_inactive_or_unevictable
475  * @page:  the page to be added to LRU
476  * @vma:   vma in which page is mapped for determining reclaimability
477  *
478  * Place @page on the inactive or unevictable LRU list, depending on its
479  * evictability.
480  */
481 void lru_cache_add_inactive_or_unevictable(struct page *page,
482                                          struct vm_area_struct *vma)
483 {
484         bool unevictable;
485
486         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
487
488         unevictable = (vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL)) == VM_LOCKED;
489         if (unlikely(unevictable) && !TestSetPageMlocked(page)) {
490                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
491                 /*
492                  * We use the irq-unsafe __mod_zone_page_state because this
493                  * counter is not modified from interrupt context, and the pte
494                  * lock is held(spinlock), which implies preemption disabled.
495                  */
496                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK, nr_pages);
497                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGMLOCKED, nr_pages);
498         }
499         lru_cache_add(page);
500 }
501
502 /*
503  * If the page can not be invalidated, it is moved to the
504  * inactive list to speed up its reclaim.  It is moved to the
505  * head of the list, rather than the tail, to give the flusher
506  * threads some time to write it out, as this is much more
507  * effective than the single-page writeout from reclaim.
508  *
509  * If the page isn't page_mapped and dirty/writeback, the page
510  * could reclaim asap using PG_reclaim.
511  *
512  * 1. active, mapped page -> none
513  * 2. active, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
514  * 3. inactive, mapped page -> none
515  * 4. inactive, dirty/writeback page -> inactive, head, PG_reclaim
516  * 5. inactive, clean -> inactive, tail
517  * 6. Others -> none
518  *
519  * In 4, why it moves inactive's head, the VM expects the page would
520  * be write it out by flusher threads as this is much more effective
521  * than the single-page writeout from reclaim.
522  */
523 static void lru_deactivate_file_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
524 {
525         bool active = PageActive(page);
526         int nr_pages = thp_nr_pages(page);
527
528         if (PageUnevictable(page))
529                 return;
530
531         /* Some processes are using the page */
532         if (page_mapped(page))
533                 return;
534
535         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
536         ClearPageActive(page);
537         ClearPageReferenced(page);
538
539         if (PageWriteback(page) || PageDirty(page)) {
540                 /*
541                  * PG_reclaim could be raced with end_page_writeback
542                  * It can make readahead confusing.  But race window
543                  * is _really_ small and  it's non-critical problem.
544                  */
545                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
546                 SetPageReclaim(page);
547         } else {
548                 /*
549                  * The page's writeback ends up during pagevec
550                  * We move that page into tail of inactive.
551                  */
552                 add_page_to_lru_list_tail(page, lruvec);
553                 __count_vm_events(PGROTATED, nr_pages);
554         }
555
556         if (active) {
557                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_pages);
558                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
559                                      nr_pages);
560         }
561 }
562
563 static void lru_deactivate_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
564 {
565         if (PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
566                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
567
568                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
569                 ClearPageActive(page);
570                 ClearPageReferenced(page);
571                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
572
573                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_pages);
574                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
575                                      nr_pages);
576         }
577 }
578
579 static void lru_lazyfree_fn(struct page *page, struct lruvec *lruvec)
580 {
581         if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
582             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
583                 int nr_pages = thp_nr_pages(page);
584
585                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
586                 ClearPageActive(page);
587                 ClearPageReferenced(page);
588                 /*
589                  * Lazyfree pages are clean anonymous pages.  They have
590                  * PG_swapbacked flag cleared, to distinguish them from normal
591                  * anonymous pages
592                  */
593                 ClearPageSwapBacked(page);
594                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
595
596                 __count_vm_events(PGLAZYFREE, nr_pages);
597                 __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGLAZYFREE,
598                                      nr_pages);
599         }
600 }
601
602 /*
603  * Drain pages out of the cpu's pagevecs.
604  * Either "cpu" is the current CPU, and preemption has already been
605  * disabled; or "cpu" is being hot-unplugged, and is already dead.
606  */
607 void lru_add_drain_cpu(int cpu)
608 {
609         struct pagevec *pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_add, cpu);
610
611         if (pagevec_count(pvec))
612                 __pagevec_lru_add(pvec);
613
614         pvec = &per_cpu(lru_rotate.pvec, cpu);
615         /* Disabling interrupts below acts as a compiler barrier. */
616         if (data_race(pagevec_count(pvec))) {
617                 unsigned long flags;
618
619                 /* No harm done if a racing interrupt already did this */
620                 local_lock_irqsave(&lru_rotate.lock, flags);
621                 pagevec_lru_move_fn(pvec, pagevec_move_tail_fn);
622                 local_unlock_irqrestore(&lru_rotate.lock, flags);
623         }
624
625         pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate_file, cpu);
626         if (pagevec_count(pvec))
627                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn);
628
629         pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate, cpu);
630         if (pagevec_count(pvec))
631                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_fn);
632
633         pvec = &per_cpu(lru_pvecs.lru_lazyfree, cpu);
634         if (pagevec_count(pvec))
635                 pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn);
636
637         activate_page_drain(cpu);
638 }
639
640 /**
641  * deactivate_file_page - forcefully deactivate a file page
642  * @page: page to deactivate
643  *
644  * This function hints the VM that @page is a good reclaim candidate,
645  * for example if its invalidation fails due to the page being dirty
646  * or under writeback.
647  */
648 void deactivate_file_page(struct page *page)
649 {
650         /*
651          * In a workload with many unevictable page such as mprotect,
652          * unevictable page deactivation for accelerating reclaim is pointless.
653          */
654         if (PageUnevictable(page))
655                 return;
656
657         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
658                 struct pagevec *pvec;
659
660                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
661                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_deactivate_file);
662
663                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
664                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_file_fn);
665                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
666         }
667 }
668
669 /*
670  * deactivate_page - deactivate a page
671  * @page: page to deactivate
672  *
673  * deactivate_page() moves @page to the inactive list if @page was on the active
674  * list and was not an unevictable page.  This is done to accelerate the reclaim
675  * of @page.
676  */
677 void deactivate_page(struct page *page)
678 {
679         if (PageLRU(page) && PageActive(page) && !PageUnevictable(page)) {
680                 struct pagevec *pvec;
681
682                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
683                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_deactivate);
684                 get_page(page);
685                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
686                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_deactivate_fn);
687                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
688         }
689 }
690
691 /**
692  * mark_page_lazyfree - make an anon page lazyfree
693  * @page: page to deactivate
694  *
695  * mark_page_lazyfree() moves @page to the inactive file list.
696  * This is done to accelerate the reclaim of @page.
697  */
698 void mark_page_lazyfree(struct page *page)
699 {
700         if (PageLRU(page) && PageAnon(page) && PageSwapBacked(page) &&
701             !PageSwapCache(page) && !PageUnevictable(page)) {
702                 struct pagevec *pvec;
703
704                 local_lock(&lru_pvecs.lock);
705                 pvec = this_cpu_ptr(&lru_pvecs.lru_lazyfree);
706                 get_page(page);
707                 if (pagevec_add_and_need_flush(pvec, page))
708                         pagevec_lru_move_fn(pvec, lru_lazyfree_fn);
709                 local_unlock(&lru_pvecs.lock);
710         }
711 }
712
713 void lru_add_drain(void)
714 {
715         local_lock(&lru_pvecs.lock);
716         lru_add_drain_cpu(smp_processor_id());
717         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
718 }
719
720 /*
721  * It's called from per-cpu workqueue context in SMP case so
722  * lru_add_drain_cpu and invalidate_bh_lrus_cpu should run on
723  * the same cpu. It shouldn't be a problem in !SMP case since
724  * the core is only one and the locks will disable preemption.
725  */
726 static void lru_add_and_bh_lrus_drain(void)
727 {
728         local_lock(&lru_pvecs.lock);
729         lru_add_drain_cpu(smp_processor_id());
730         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
731         invalidate_bh_lrus_cpu();
732 }
733
734 void lru_add_drain_cpu_zone(struct zone *zone)
735 {
736         local_lock(&lru_pvecs.lock);
737         lru_add_drain_cpu(smp_processor_id());
738         drain_local_pages(zone);
739         local_unlock(&lru_pvecs.lock);
740 }
741
742 #ifdef CONFIG_SMP
743
744 static DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, lru_add_drain_work);
745
746 static void lru_add_drain_per_cpu(struct work_struct *dummy)
747 {
748         lru_add_and_bh_lrus_drain();
749 }
750
751 /*
752  * Doesn't need any cpu hotplug locking because we do rely on per-cpu
753  * kworkers being shut down before our page_alloc_cpu_dead callback is
754  * executed on the offlined cpu.
755  * Calling this function with cpu hotplug locks held can actually lead
756  * to obscure indirect dependencies via WQ context.
757  */
758 inline void __lru_add_drain_all(bool force_all_cpus)
759 {
760         /*
761          * lru_drain_gen - Global pages generation number
762          *
763          * (A) Definition: global lru_drain_gen = x implies that all generations
764          *     0 < n <= x are already *scheduled* for draining.
765          *
766          * This is an optimization for the highly-contended use case where a
767          * user space workload keeps constantly generating a flow of pages for
768          * each CPU.
769          */
770         static unsigned int lru_drain_gen;
771         static struct cpumask has_work;
772         static DEFINE_MUTEX(lock);
773         unsigned cpu, this_gen;
774
775         /*
776          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
777          * initialized.
778          */
779         if (WARN_ON(!mm_percpu_wq))
780                 return;
781
782         /*
783          * Guarantee pagevec counter stores visible by this CPU are visible to
784          * other CPUs before loading the current drain generation.
785          */
786         smp_mb();
787
788         /*
789          * (B) Locally cache global LRU draining generation number
790          *
791          * The read barrier ensures that the counter is loaded before the mutex
792          * is taken. It pairs with smp_mb() inside the mutex critical section
793          * at (D).
794          */
795         this_gen = smp_load_acquire(&lru_drain_gen);
796
797         mutex_lock(&lock);
798
799         /*
800          * (C) Exit the draining operation if a newer generation, from another
801          * lru_add_drain_all(), was already scheduled for draining. Check (A).
802          */
803         if (unlikely(this_gen != lru_drain_gen && !force_all_cpus))
804                 goto done;
805
806         /*
807          * (D) Increment global generation number
808          *
809          * Pairs with smp_load_acquire() at (B), outside of the critical
810          * section. Use a full memory barrier to guarantee that the new global
811          * drain generation number is stored before loading pagevec counters.
812          *
813          * This pairing must be done here, before the for_each_online_cpu loop
814          * below which drains the page vectors.
815          *
816          * Let x, y, and z represent some system CPU numbers, where x < y < z.
817          * Assume CPU #z is in the middle of the for_each_online_cpu loop
818          * below and has already reached CPU #y's per-cpu data. CPU #x comes
819          * along, adds some pages to its per-cpu vectors, then calls
820          * lru_add_drain_all().
821          *
822          * If the paired barrier is done at any later step, e.g. after the
823          * loop, CPU #x will just exit at (C) and miss flushing out all of its
824          * added pages.
825          */
826         WRITE_ONCE(lru_drain_gen, lru_drain_gen + 1);
827         smp_mb();
828
829         cpumask_clear(&has_work);
830         for_each_online_cpu(cpu) {
831                 struct work_struct *work = &per_cpu(lru_add_drain_work, cpu);
832
833                 if (force_all_cpus ||
834                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_add, cpu)) ||
835                     data_race(pagevec_count(&per_cpu(lru_rotate.pvec, cpu))) ||
836                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate_file, cpu)) ||
837                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_deactivate, cpu)) ||
838                     pagevec_count(&per_cpu(lru_pvecs.lru_lazyfree, cpu)) ||
839                     need_activate_page_drain(cpu) ||
840                     has_bh_in_lru(cpu, NULL)) {
841                         INIT_WORK(work, lru_add_drain_per_cpu);
842                         queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
843                         __cpumask_set_cpu(cpu, &has_work);
844                 }
845         }
846
847         for_each_cpu(cpu, &has_work)
848                 flush_work(&per_cpu(lru_add_drain_work, cpu));
849
850 done:
851         mutex_unlock(&lock);
852 }
853
854 void lru_add_drain_all(void)
855 {
856         __lru_add_drain_all(false);
857 }
858 #else
859 void lru_add_drain_all(void)
860 {
861         lru_add_drain();
862 }
863 #endif /* CONFIG_SMP */
864
865 atomic_t lru_disable_count = ATOMIC_INIT(0);
866
867 /*
868  * lru_cache_disable() needs to be called before we start compiling
869  * a list of pages to be migrated using isolate_lru_page().
870  * It drains pages on LRU cache and then disable on all cpus until
871  * lru_cache_enable is called.
872  *
873  * Must be paired with a call to lru_cache_enable().
874  */
875 void lru_cache_disable(void)
876 {
877         atomic_inc(&lru_disable_count);
878 #ifdef CONFIG_SMP
879         /*
880          * lru_add_drain_all in the force mode will schedule draining on
881          * all online CPUs so any calls of lru_cache_disabled wrapped by
882          * local_lock or preemption disabled would be ordered by that.
883          * The atomic operation doesn't need to have stronger ordering
884          * requirements because that is enforeced by the scheduling
885          * guarantees.
886          */
887         __lru_add_drain_all(true);
888 #else
889         lru_add_and_bh_lrus_drain();
890 #endif
891 }
892
893 /**
894  * release_pages - batched put_page()
895  * @pages: array of pages to release
896  * @nr: number of pages
897  *
898  * Decrement the reference count on all the pages in @pages.  If it
899  * fell to zero, remove the page from the LRU and free it.
900  */
901 void release_pages(struct page **pages, int nr)
902 {
903         int i;
904         LIST_HEAD(pages_to_free);
905         struct lruvec *lruvec = NULL;
906         unsigned long flags = 0;
907         unsigned int lock_batch;
908
909         for (i = 0; i < nr; i++) {
910                 struct page *page = pages[i];
911                 struct folio *folio = page_folio(page);
912
913                 /*
914                  * Make sure the IRQ-safe lock-holding time does not get
915                  * excessive with a continuous string of pages from the
916                  * same lruvec. The lock is held only if lruvec != NULL.
917                  */
918                 if (lruvec && ++lock_batch == SWAP_CLUSTER_MAX) {
919                         unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
920                         lruvec = NULL;
921                 }
922
923                 page = &folio->page;
924                 if (is_huge_zero_page(page))
925                         continue;
926
927                 if (is_zone_device_page(page)) {
928                         if (lruvec) {
929                                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
930                                 lruvec = NULL;
931                         }
932                         /*
933                          * ZONE_DEVICE pages that return 'false' from
934                          * page_is_devmap_managed() do not require special
935                          * processing, and instead, expect a call to
936                          * put_page_testzero().
937                          */
938                         if (page_is_devmap_managed(page)) {
939                                 put_devmap_managed_page(page);
940                                 continue;
941                         }
942                         if (put_page_testzero(page))
943                                 put_dev_pagemap(page->pgmap);
944                         continue;
945                 }
946
947                 if (!put_page_testzero(page))
948                         continue;
949
950                 if (PageCompound(page)) {
951                         if (lruvec) {
952                                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
953                                 lruvec = NULL;
954                         }
955                         __put_compound_page(page);
956                         continue;
957                 }
958
959                 if (PageLRU(page)) {
960                         struct lruvec *prev_lruvec = lruvec;
961
962                         lruvec = folio_lruvec_relock_irqsave(folio, lruvec,
963                                                                         &flags);
964                         if (prev_lruvec != lruvec)
965                                 lock_batch = 0;
966
967                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
968                         __clear_page_lru_flags(page);
969                 }
970
971                 __ClearPageWaiters(page);
972
973                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
974         }
975         if (lruvec)
976                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
977
978         mem_cgroup_uncharge_list(&pages_to_free);
979         free_unref_page_list(&pages_to_free);
980 }
981 EXPORT_SYMBOL(release_pages);
982
983 /*
984  * The pages which we're about to release may be in the deferred lru-addition
985  * queues.  That would prevent them from really being freed right now.  That's
986  * OK from a correctness point of view but is inefficient - those pages may be
987  * cache-warm and we want to give them back to the page allocator ASAP.
988  *
989  * So __pagevec_release() will drain those queues here.  __pagevec_lru_add()
990  * and __pagevec_lru_add_active() call release_pages() directly to avoid
991  * mutual recursion.
992  */
993 void __pagevec_release(struct pagevec *pvec)
994 {
995         if (!pvec->percpu_pvec_drained) {
996                 lru_add_drain();
997                 pvec->percpu_pvec_drained = true;
998         }
999         release_pages(pvec->pages, pagevec_count(pvec));
1000         pagevec_reinit(pvec);
1001 }
1002 EXPORT_SYMBOL(__pagevec_release);
1003
1004 static void __pagevec_lru_add_fn(struct folio *folio, struct lruvec *lruvec)
1005 {
1006         int was_unevictable = folio_test_clear_unevictable(folio);
1007         long nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1008
1009         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
1010
1011         /*
1012          * A folio becomes evictable in two ways:
1013          * 1) Within LRU lock [munlock_vma_page() and __munlock_pagevec()].
1014          * 2) Before acquiring LRU lock to put the folio on the correct LRU
1015          *    and then
1016          *   a) do PageLRU check with lock [check_move_unevictable_pages]
1017          *   b) do PageLRU check before lock [clear_page_mlock]
1018          *
1019          * (1) & (2a) are ok as LRU lock will serialize them. For (2b), we need
1020          * following strict ordering:
1021          *
1022          * #0: __pagevec_lru_add_fn             #1: clear_page_mlock
1023          *
1024          * folio_set_lru()                      folio_test_clear_mlocked()
1025          * smp_mb() // explicit ordering        // above provides strict
1026          *                                      // ordering
1027          * folio_test_mlocked()                 folio_test_lru()
1028          *
1029          *
1030          * if '#1' does not observe setting of PG_lru by '#0' and
1031          * fails isolation, the explicit barrier will make sure that
1032          * folio_evictable check will put the folio on the correct
1033          * LRU. Without smp_mb(), folio_set_lru() can be reordered
1034          * after folio_test_mlocked() check and can make '#1' fail the
1035          * isolation of the folio whose mlocked bit is cleared (#0 is
1036          * also looking at the same folio) and the evictable folio will
1037          * be stranded on an unevictable LRU.
1038          */
1039         folio_set_lru(folio);
1040         smp_mb__after_atomic();
1041
1042         if (folio_evictable(folio)) {
1043                 if (was_unevictable)
1044                         __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, nr_pages);
1045         } else {
1046                 folio_clear_active(folio);
1047                 folio_set_unevictable(folio);
1048                 if (!was_unevictable)
1049                         __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGCULLED, nr_pages);
1050         }
1051
1052         lruvec_add_folio(lruvec, folio);
1053         trace_mm_lru_insertion(folio);
1054 }
1055
1056 /*
1057  * Add the passed pages to the LRU, then drop the caller's refcount
1058  * on them.  Reinitialises the caller's pagevec.
1059  */
1060 void __pagevec_lru_add(struct pagevec *pvec)
1061 {
1062         int i;
1063         struct lruvec *lruvec = NULL;
1064         unsigned long flags = 0;
1065
1066         for (i = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1067                 struct folio *folio = page_folio(pvec->pages[i]);
1068
1069                 lruvec = folio_lruvec_relock_irqsave(folio, lruvec, &flags);
1070                 __pagevec_lru_add_fn(folio, lruvec);
1071         }
1072         if (lruvec)
1073                 unlock_page_lruvec_irqrestore(lruvec, flags);
1074         release_pages(pvec->pages, pvec->nr);
1075         pagevec_reinit(pvec);
1076 }
1077
1078 /**
1079  * pagevec_remove_exceptionals - pagevec exceptionals pruning
1080  * @pvec:       The pagevec to prune
1081  *
1082  * find_get_entries() fills both pages and XArray value entries (aka
1083  * exceptional entries) into the pagevec.  This function prunes all
1084  * exceptionals from @pvec without leaving holes, so that it can be
1085  * passed on to page-only pagevec operations.
1086  */
1087 void pagevec_remove_exceptionals(struct pagevec *pvec)
1088 {
1089         int i, j;
1090
1091         for (i = 0, j = 0; i < pagevec_count(pvec); i++) {
1092                 struct page *page = pvec->pages[i];
1093                 if (!xa_is_value(page))
1094                         pvec->pages[j++] = page;
1095         }
1096         pvec->nr = j;
1097 }
1098
1099 /**
1100  * pagevec_lookup_range - gang pagecache lookup
1101  * @pvec:       Where the resulting pages are placed
1102  * @mapping:    The address_space to search
1103  * @start:      The starting page index
1104  * @end:        The final page index
1105  *
1106  * pagevec_lookup_range() will search for & return a group of up to PAGEVEC_SIZE
1107  * pages in the mapping starting from index @start and upto index @end
1108  * (inclusive).  The pages are placed in @pvec.  pagevec_lookup() takes a
1109  * reference against the pages in @pvec.
1110  *
1111  * The search returns a group of mapping-contiguous pages with ascending
1112  * indexes.  There may be holes in the indices due to not-present pages. We
1113  * also update @start to index the next page for the traversal.
1114  *
1115  * pagevec_lookup_range() returns the number of pages which were found. If this
1116  * number is smaller than PAGEVEC_SIZE, the end of specified range has been
1117  * reached.
1118  */
1119 unsigned pagevec_lookup_range(struct pagevec *pvec,
1120                 struct address_space *mapping, pgoff_t *start, pgoff_t end)
1121 {
1122         pvec->nr = find_get_pages_range(mapping, start, end, PAGEVEC_SIZE,
1123                                         pvec->pages);
1124         return pagevec_count(pvec);
1125 }
1126 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range);
1127
1128 unsigned pagevec_lookup_range_tag(struct pagevec *pvec,
1129                 struct address_space *mapping, pgoff_t *index, pgoff_t end,
1130                 xa_mark_t tag)
1131 {
1132         pvec->nr = find_get_pages_range_tag(mapping, index, end, tag,
1133                                         PAGEVEC_SIZE, pvec->pages);
1134         return pagevec_count(pvec);
1135 }
1136 EXPORT_SYMBOL(pagevec_lookup_range_tag);
1137
1138 /*
1139  * Perform any setup for the swap system
1140  */
1141 void __init swap_setup(void)
1142 {
1143         unsigned long megs = totalram_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1144
1145         /* Use a smaller cluster for small-memory machines */
1146         if (megs < 16)
1147                 page_cluster = 2;
1148         else
1149                 page_cluster = 3;
1150         /*
1151          * Right now other parts of the system means that we
1152          * _really_ don't want to cluster much more
1153          */
1154 }
1155
1156 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
1157 void put_devmap_managed_page(struct page *page)
1158 {
1159         int count;
1160
1161         if (WARN_ON_ONCE(!page_is_devmap_managed(page)))
1162                 return;
1163
1164         count = page_ref_dec_return(page);
1165
1166         /*
1167          * devmap page refcounts are 1-based, rather than 0-based: if
1168          * refcount is 1, then the page is free and the refcount is
1169          * stable because nobody holds a reference on the page.
1170          */
1171         if (count == 1)
1172                 free_devmap_managed_page(page);
1173         else if (!count)
1174                 __put_page(page);
1175 }
1176 EXPORT_SYMBOL(put_devmap_managed_page);
1177 #endif