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