Merge branch 'core-fixes-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6.git] / mm / swap_state.c
1 /*
2  *  linux/mm/swap_state.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
6  *
7  *  Rewritten to use page cache, (C) 1998 Stephen Tweedie
8  */
9 #include <linux/module.h>
10 #include <linux/mm.h>
11 #include <linux/kernel_stat.h>
12 #include <linux/swap.h>
13 #include <linux/swapops.h>
14 #include <linux/init.h>
15 #include <linux/pagemap.h>
16 #include <linux/buffer_head.h>
17 #include <linux/backing-dev.h>
18 #include <linux/pagevec.h>
19 #include <linux/migrate.h>
20
21 #include <asm/pgtable.h>
22
23 /*
24  * swapper_space is a fiction, retained to simplify the path through
25  * vmscan's shrink_page_list, to make sync_page look nicer, and to allow
26  * future use of radix_tree tags in the swap cache.
27  */
28 static const struct address_space_operations swap_aops = {
29         .writepage      = swap_writepage,
30         .sync_page      = block_sync_page,
31         .set_page_dirty = __set_page_dirty_nobuffers,
32         .migratepage    = migrate_page,
33 };
34
35 static struct backing_dev_info swap_backing_dev_info = {
36         .capabilities   = BDI_CAP_NO_ACCT_AND_WRITEBACK | BDI_CAP_SWAP_BACKED,
37         .unplug_io_fn   = swap_unplug_io_fn,
38 };
39
40 struct address_space swapper_space = {
41         .page_tree      = RADIX_TREE_INIT(GFP_ATOMIC|__GFP_NOWARN),
42         .tree_lock      = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(swapper_space.tree_lock),
43         .a_ops          = &swap_aops,
44         .i_mmap_nonlinear = LIST_HEAD_INIT(swapper_space.i_mmap_nonlinear),
45         .backing_dev_info = &swap_backing_dev_info,
46 };
47
48 #define INC_CACHE_INFO(x)       do { swap_cache_info.x++; } while (0)
49
50 static struct {
51         unsigned long add_total;
52         unsigned long del_total;
53         unsigned long find_success;
54         unsigned long find_total;
55 } swap_cache_info;
56
57 void show_swap_cache_info(void)
58 {
59         printk("%lu pages in swap cache\n", total_swapcache_pages);
60         printk("Swap cache stats: add %lu, delete %lu, find %lu/%lu\n",
61                 swap_cache_info.add_total, swap_cache_info.del_total,
62                 swap_cache_info.find_success, swap_cache_info.find_total);
63         printk("Free swap  = %ldkB\n", nr_swap_pages << (PAGE_SHIFT - 10));
64         printk("Total swap = %lukB\n", total_swap_pages << (PAGE_SHIFT - 10));
65 }
66
67 /*
68  * add_to_swap_cache resembles add_to_page_cache_locked on swapper_space,
69  * but sets SwapCache flag and private instead of mapping and index.
70  */
71 int add_to_swap_cache(struct page *page, swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask)
72 {
73         int error;
74
75         BUG_ON(!PageLocked(page));
76         BUG_ON(PageSwapCache(page));
77         BUG_ON(PagePrivate(page));
78         BUG_ON(!PageSwapBacked(page));
79         error = radix_tree_preload(gfp_mask);
80         if (!error) {
81                 page_cache_get(page);
82                 SetPageSwapCache(page);
83                 set_page_private(page, entry.val);
84
85                 spin_lock_irq(&swapper_space.tree_lock);
86                 error = radix_tree_insert(&swapper_space.page_tree,
87                                                 entry.val, page);
88                 if (likely(!error)) {
89                         total_swapcache_pages++;
90                         __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
91                         INC_CACHE_INFO(add_total);
92                 }
93                 spin_unlock_irq(&swapper_space.tree_lock);
94                 radix_tree_preload_end();
95
96                 if (unlikely(error)) {
97                         set_page_private(page, 0UL);
98                         ClearPageSwapCache(page);
99                         page_cache_release(page);
100                 }
101         }
102         return error;
103 }
104
105 /*
106  * This must be called only on pages that have
107  * been verified to be in the swap cache.
108  */
109 void __delete_from_swap_cache(struct page *page)
110 {
111         BUG_ON(!PageLocked(page));
112         BUG_ON(!PageSwapCache(page));
113         BUG_ON(PageWriteback(page));
114         BUG_ON(PagePrivate(page));
115
116         radix_tree_delete(&swapper_space.page_tree, page_private(page));
117         set_page_private(page, 0);
118         ClearPageSwapCache(page);
119         total_swapcache_pages--;
120         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
121         INC_CACHE_INFO(del_total);
122 }
123
124 /**
125  * add_to_swap - allocate swap space for a page
126  * @page: page we want to move to swap
127  * @gfp_mask: memory allocation flags
128  *
129  * Allocate swap space for the page and add the page to the
130  * swap cache.  Caller needs to hold the page lock. 
131  */
132 int add_to_swap(struct page * page, gfp_t gfp_mask)
133 {
134         swp_entry_t entry;
135         int err;
136
137         BUG_ON(!PageLocked(page));
138         BUG_ON(!PageUptodate(page));
139
140         for (;;) {
141                 entry = get_swap_page();
142                 if (!entry.val)
143                         return 0;
144
145                 /*
146                  * Radix-tree node allocations from PF_MEMALLOC contexts could
147                  * completely exhaust the page allocator. __GFP_NOMEMALLOC
148                  * stops emergency reserves from being allocated.
149                  *
150                  * TODO: this could cause a theoretical memory reclaim
151                  * deadlock in the swap out path.
152                  */
153                 /*
154                  * Add it to the swap cache and mark it dirty
155                  */
156                 err = add_to_swap_cache(page, entry,
157                                 gfp_mask|__GFP_NOMEMALLOC|__GFP_NOWARN);
158
159                 switch (err) {
160                 case 0:                         /* Success */
161                         SetPageDirty(page);
162                         return 1;
163                 case -EEXIST:
164                         /* Raced with "speculative" read_swap_cache_async */
165                         swap_free(entry);
166                         continue;
167                 default:
168                         /* -ENOMEM radix-tree allocation failure */
169                         swap_free(entry);
170                         return 0;
171                 }
172         }
173 }
174
175 /*
176  * This must be called only on pages that have
177  * been verified to be in the swap cache and locked.
178  * It will never put the page into the free list,
179  * the caller has a reference on the page.
180  */
181 void delete_from_swap_cache(struct page *page)
182 {
183         swp_entry_t entry;
184
185         entry.val = page_private(page);
186
187         spin_lock_irq(&swapper_space.tree_lock);
188         __delete_from_swap_cache(page);
189         spin_unlock_irq(&swapper_space.tree_lock);
190
191         swap_free(entry);
192         page_cache_release(page);
193 }
194
195 /* 
196  * If we are the only user, then try to free up the swap cache. 
197  * 
198  * Its ok to check for PageSwapCache without the page lock
199  * here because we are going to recheck again inside 
200  * exclusive_swap_page() _with_ the lock. 
201  *                                      - Marcelo
202  */
203 static inline void free_swap_cache(struct page *page)
204 {
205         if (PageSwapCache(page) && trylock_page(page)) {
206                 remove_exclusive_swap_page(page);
207                 unlock_page(page);
208         }
209 }
210
211 /* 
212  * Perform a free_page(), also freeing any swap cache associated with
213  * this page if it is the last user of the page.
214  */
215 void free_page_and_swap_cache(struct page *page)
216 {
217         free_swap_cache(page);
218         page_cache_release(page);
219 }
220
221 /*
222  * Passed an array of pages, drop them all from swapcache and then release
223  * them.  They are removed from the LRU and freed if this is their last use.
224  */
225 void free_pages_and_swap_cache(struct page **pages, int nr)
226 {
227         struct page **pagep = pages;
228
229         lru_add_drain();
230         while (nr) {
231                 int todo = min(nr, PAGEVEC_SIZE);
232                 int i;
233
234                 for (i = 0; i < todo; i++)
235                         free_swap_cache(pagep[i]);
236                 release_pages(pagep, todo, 0);
237                 pagep += todo;
238                 nr -= todo;
239         }
240 }
241
242 /*
243  * Lookup a swap entry in the swap cache. A found page will be returned
244  * unlocked and with its refcount incremented - we rely on the kernel
245  * lock getting page table operations atomic even if we drop the page
246  * lock before returning.
247  */
248 struct page * lookup_swap_cache(swp_entry_t entry)
249 {
250         struct page *page;
251
252         page = find_get_page(&swapper_space, entry.val);
253
254         if (page)
255                 INC_CACHE_INFO(find_success);
256
257         INC_CACHE_INFO(find_total);
258         return page;
259 }
260
261 /* 
262  * Locate a page of swap in physical memory, reserving swap cache space
263  * and reading the disk if it is not already cached.
264  * A failure return means that either the page allocation failed or that
265  * the swap entry is no longer in use.
266  */
267 struct page *read_swap_cache_async(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
268                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
269 {
270         struct page *found_page, *new_page = NULL;
271         int err;
272
273         do {
274                 /*
275                  * First check the swap cache.  Since this is normally
276                  * called after lookup_swap_cache() failed, re-calling
277                  * that would confuse statistics.
278                  */
279                 found_page = find_get_page(&swapper_space, entry.val);
280                 if (found_page)
281                         break;
282
283                 /*
284                  * Get a new page to read into from swap.
285                  */
286                 if (!new_page) {
287                         new_page = alloc_page_vma(gfp_mask, vma, addr);
288                         if (!new_page)
289                                 break;          /* Out of memory */
290                 }
291
292                 /*
293                  * Swap entry may have been freed since our caller observed it.
294                  */
295                 if (!swap_duplicate(entry))
296                         break;
297
298                 /*
299                  * Associate the page with swap entry in the swap cache.
300                  * May fail (-EEXIST) if there is already a page associated
301                  * with this entry in the swap cache: added by a racing
302                  * read_swap_cache_async, or add_to_swap or shmem_writepage
303                  * re-using the just freed swap entry for an existing page.
304                  * May fail (-ENOMEM) if radix-tree node allocation failed.
305                  */
306                 __set_page_locked(new_page);
307                 SetPageSwapBacked(new_page);
308                 err = add_to_swap_cache(new_page, entry, gfp_mask & GFP_KERNEL);
309                 if (likely(!err)) {
310                         /*
311                          * Initiate read into locked page and return.
312                          */
313                         lru_cache_add_anon(new_page);
314                         swap_readpage(NULL, new_page);
315                         return new_page;
316                 }
317                 ClearPageSwapBacked(new_page);
318                 __clear_page_locked(new_page);
319                 swap_free(entry);
320         } while (err != -ENOMEM);
321
322         if (new_page)
323                 page_cache_release(new_page);
324         return found_page;
325 }
326
327 /**
328  * swapin_readahead - swap in pages in hope we need them soon
329  * @entry: swap entry of this memory
330  * @gfp_mask: memory allocation flags
331  * @vma: user vma this address belongs to
332  * @addr: target address for mempolicy
333  *
334  * Returns the struct page for entry and addr, after queueing swapin.
335  *
336  * Primitive swap readahead code. We simply read an aligned block of
337  * (1 << page_cluster) entries in the swap area. This method is chosen
338  * because it doesn't cost us any seek time.  We also make sure to queue
339  * the 'original' request together with the readahead ones...
340  *
341  * This has been extended to use the NUMA policies from the mm triggering
342  * the readahead.
343  *
344  * Caller must hold down_read on the vma->vm_mm if vma is not NULL.
345  */
346 struct page *swapin_readahead(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
347                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
348 {
349         int nr_pages;
350         struct page *page;
351         unsigned long offset;
352         unsigned long end_offset;
353
354         /*
355          * Get starting offset for readaround, and number of pages to read.
356          * Adjust starting address by readbehind (for NUMA interleave case)?
357          * No, it's very unlikely that swap layout would follow vma layout,
358          * more likely that neighbouring swap pages came from the same node:
359          * so use the same "addr" to choose the same node for each swap read.
360          */
361         nr_pages = valid_swaphandles(entry, &offset);
362         for (end_offset = offset + nr_pages; offset < end_offset; offset++) {
363                 /* Ok, do the async read-ahead now */
364                 page = read_swap_cache_async(swp_entry(swp_type(entry), offset),
365                                                 gfp_mask, vma, addr);
366                 if (!page)
367                         break;
368                 page_cache_release(page);
369         }
370         lru_add_drain();        /* Push any new pages onto the LRU now */
371         return read_swap_cache_async(entry, gfp_mask, vma, addr);
372 }