tmpfs: move swap swizzling into shmem
[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_DIRTY | BDI_CAP_NO_WRITEBACK,
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      = __RW_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("Swap cache: add %lu, delete %lu, find %lu/%lu\n",
60                 swap_cache_info.add_total, swap_cache_info.del_total,
61                 swap_cache_info.find_success, swap_cache_info.find_total);
62         printk("Free swap  = %lukB\n", nr_swap_pages << (PAGE_SHIFT - 10));
63         printk("Total swap = %lukB\n", total_swap_pages << (PAGE_SHIFT - 10));
64 }
65
66 /*
67  * add_to_swap_cache resembles add_to_page_cache on swapper_space,
68  * but sets SwapCache flag and private instead of mapping and index.
69  */
70 int add_to_swap_cache(struct page *page, swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask)
71 {
72         int error;
73
74         BUG_ON(!PageLocked(page));
75         BUG_ON(PageSwapCache(page));
76         BUG_ON(PagePrivate(page));
77         error = radix_tree_preload(gfp_mask);
78         if (!error) {
79                 write_lock_irq(&swapper_space.tree_lock);
80                 error = radix_tree_insert(&swapper_space.page_tree,
81                                                 entry.val, page);
82                 if (!error) {
83                         page_cache_get(page);
84                         SetPageSwapCache(page);
85                         set_page_private(page, entry.val);
86                         total_swapcache_pages++;
87                         __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
88                         INC_CACHE_INFO(add_total);
89                 }
90                 write_unlock_irq(&swapper_space.tree_lock);
91                 radix_tree_preload_end();
92         }
93         return error;
94 }
95
96 /*
97  * This must be called only on pages that have
98  * been verified to be in the swap cache.
99  */
100 void __delete_from_swap_cache(struct page *page)
101 {
102         BUG_ON(!PageLocked(page));
103         BUG_ON(!PageSwapCache(page));
104         BUG_ON(PageWriteback(page));
105         BUG_ON(PagePrivate(page));
106
107         radix_tree_delete(&swapper_space.page_tree, page_private(page));
108         set_page_private(page, 0);
109         ClearPageSwapCache(page);
110         total_swapcache_pages--;
111         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
112         INC_CACHE_INFO(del_total);
113 }
114
115 /**
116  * add_to_swap - allocate swap space for a page
117  * @page: page we want to move to swap
118  *
119  * Allocate swap space for the page and add the page to the
120  * swap cache.  Caller needs to hold the page lock. 
121  */
122 int add_to_swap(struct page * page, gfp_t gfp_mask)
123 {
124         swp_entry_t entry;
125         int err;
126
127         BUG_ON(!PageLocked(page));
128
129         for (;;) {
130                 entry = get_swap_page();
131                 if (!entry.val)
132                         return 0;
133
134                 /*
135                  * Radix-tree node allocations from PF_MEMALLOC contexts could
136                  * completely exhaust the page allocator. __GFP_NOMEMALLOC
137                  * stops emergency reserves from being allocated.
138                  *
139                  * TODO: this could cause a theoretical memory reclaim
140                  * deadlock in the swap out path.
141                  */
142                 /*
143                  * Add it to the swap cache and mark it dirty
144                  */
145                 err = add_to_swap_cache(page, entry,
146                                 gfp_mask|__GFP_NOMEMALLOC|__GFP_NOWARN);
147
148                 switch (err) {
149                 case 0:                         /* Success */
150                         SetPageUptodate(page);
151                         SetPageDirty(page);
152                         return 1;
153                 case -EEXIST:
154                         /* Raced with "speculative" read_swap_cache_async */
155                         swap_free(entry);
156                         continue;
157                 default:
158                         /* -ENOMEM radix-tree allocation failure */
159                         swap_free(entry);
160                         return 0;
161                 }
162         }
163 }
164
165 /*
166  * This must be called only on pages that have
167  * been verified to be in the swap cache and locked.
168  * It will never put the page into the free list,
169  * the caller has a reference on the page.
170  */
171 void delete_from_swap_cache(struct page *page)
172 {
173         swp_entry_t entry;
174
175         entry.val = page_private(page);
176
177         write_lock_irq(&swapper_space.tree_lock);
178         __delete_from_swap_cache(page);
179         write_unlock_irq(&swapper_space.tree_lock);
180
181         swap_free(entry);
182         page_cache_release(page);
183 }
184
185 /* 
186  * If we are the only user, then try to free up the swap cache. 
187  * 
188  * Its ok to check for PageSwapCache without the page lock
189  * here because we are going to recheck again inside 
190  * exclusive_swap_page() _with_ the lock. 
191  *                                      - Marcelo
192  */
193 static inline void free_swap_cache(struct page *page)
194 {
195         if (PageSwapCache(page) && !TestSetPageLocked(page)) {
196                 remove_exclusive_swap_page(page);
197                 unlock_page(page);
198         }
199 }
200
201 /* 
202  * Perform a free_page(), also freeing any swap cache associated with
203  * this page if it is the last user of the page.
204  */
205 void free_page_and_swap_cache(struct page *page)
206 {
207         free_swap_cache(page);
208         page_cache_release(page);
209 }
210
211 /*
212  * Passed an array of pages, drop them all from swapcache and then release
213  * them.  They are removed from the LRU and freed if this is their last use.
214  */
215 void free_pages_and_swap_cache(struct page **pages, int nr)
216 {
217         struct page **pagep = pages;
218
219         lru_add_drain();
220         while (nr) {
221                 int todo = min(nr, PAGEVEC_SIZE);
222                 int i;
223
224                 for (i = 0; i < todo; i++)
225                         free_swap_cache(pagep[i]);
226                 release_pages(pagep, todo, 0);
227                 pagep += todo;
228                 nr -= todo;
229         }
230 }
231
232 /*
233  * Lookup a swap entry in the swap cache. A found page will be returned
234  * unlocked and with its refcount incremented - we rely on the kernel
235  * lock getting page table operations atomic even if we drop the page
236  * lock before returning.
237  */
238 struct page * lookup_swap_cache(swp_entry_t entry)
239 {
240         struct page *page;
241
242         page = find_get_page(&swapper_space, entry.val);
243
244         if (page)
245                 INC_CACHE_INFO(find_success);
246
247         INC_CACHE_INFO(find_total);
248         return page;
249 }
250
251 /* 
252  * Locate a page of swap in physical memory, reserving swap cache space
253  * and reading the disk if it is not already cached.
254  * A failure return means that either the page allocation failed or that
255  * the swap entry is no longer in use.
256  */
257 struct page *read_swap_cache_async(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
258                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
259 {
260         struct page *found_page, *new_page = NULL;
261         int err;
262
263         do {
264                 /*
265                  * First check the swap cache.  Since this is normally
266                  * called after lookup_swap_cache() failed, re-calling
267                  * that would confuse statistics.
268                  */
269                 found_page = find_get_page(&swapper_space, entry.val);
270                 if (found_page)
271                         break;
272
273                 /*
274                  * Get a new page to read into from swap.
275                  */
276                 if (!new_page) {
277                         new_page = alloc_page_vma(gfp_mask, vma, addr);
278                         if (!new_page)
279                                 break;          /* Out of memory */
280                 }
281
282                 /*
283                  * Swap entry may have been freed since our caller observed it.
284                  */
285                 if (!swap_duplicate(entry))
286                         break;
287
288                 /*
289                  * Associate the page with swap entry in the swap cache.
290                  * May fail (-EEXIST) if there is already a page associated
291                  * with this entry in the swap cache: added by a racing
292                  * read_swap_cache_async, or add_to_swap or shmem_writepage
293                  * re-using the just freed swap entry for an existing page.
294                  * May fail (-ENOMEM) if radix-tree node allocation failed.
295                  */
296                 SetPageLocked(new_page);
297                 err = add_to_swap_cache(new_page, entry, gfp_mask & GFP_KERNEL);
298                 if (!err) {
299                         /*
300                          * Initiate read into locked page and return.
301                          */
302                         lru_cache_add_active(new_page);
303                         swap_readpage(NULL, new_page);
304                         return new_page;
305                 }
306                 ClearPageLocked(new_page);
307                 swap_free(entry);
308         } while (err != -ENOMEM);
309
310         if (new_page)
311                 page_cache_release(new_page);
312         return found_page;
313 }
314
315 /**
316  * swapin_readahead - swap in pages in hope we need them soon
317  * @entry: swap entry of this memory
318  * @vma: user vma this address belongs to
319  * @addr: target address for mempolicy
320  *
321  * Returns the struct page for entry and addr, after queueing swapin.
322  *
323  * Primitive swap readahead code. We simply read an aligned block of
324  * (1 << page_cluster) entries in the swap area. This method is chosen
325  * because it doesn't cost us any seek time.  We also make sure to queue
326  * the 'original' request together with the readahead ones...
327  *
328  * This has been extended to use the NUMA policies from the mm triggering
329  * the readahead.
330  *
331  * Caller must hold down_read on the vma->vm_mm if vma is not NULL.
332  */
333 struct page *swapin_readahead(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
334                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
335 {
336         int nr_pages;
337         struct page *page;
338         unsigned long offset;
339         unsigned long end_offset;
340
341         /*
342          * Get starting offset for readaround, and number of pages to read.
343          * Adjust starting address by readbehind (for NUMA interleave case)?
344          * No, it's very unlikely that swap layout would follow vma layout,
345          * more likely that neighbouring swap pages came from the same node:
346          * so use the same "addr" to choose the same node for each swap read.
347          */
348         nr_pages = valid_swaphandles(entry, &offset);
349         for (end_offset = offset + nr_pages; offset < end_offset; offset++) {
350                 /* Ok, do the async read-ahead now */
351                 page = read_swap_cache_async(swp_entry(swp_type(entry), offset),
352                                                 gfp_mask, vma, addr);
353                 if (!page)
354                         break;
355                 page_cache_release(page);
356         }
357         lru_add_drain();        /* Push any new pages onto the LRU now */
358         return read_swap_cache_async(entry, gfp_mask, vma, addr);
359 }