tmpfs: shuffle add_to_swap_caches
[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 static int add_to_swap_cache(struct page *page, swp_entry_t entry,
71                                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         error = radix_tree_preload(gfp_mask);
79         if (!error) {
80                 write_lock_irq(&swapper_space.tree_lock);
81                 error = radix_tree_insert(&swapper_space.page_tree,
82                                                 entry.val, page);
83                 if (!error) {
84                         page_cache_get(page);
85                         SetPageSwapCache(page);
86                         set_page_private(page, entry.val);
87                         total_swapcache_pages++;
88                         __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
89                         INC_CACHE_INFO(add_total);
90                 }
91                 write_unlock_irq(&swapper_space.tree_lock);
92                 radix_tree_preload_end();
93         }
94         return error;
95 }
96
97 /*
98  * This must be called only on pages that have
99  * been verified to be in the swap cache.
100  */
101 void __delete_from_swap_cache(struct page *page)
102 {
103         BUG_ON(!PageLocked(page));
104         BUG_ON(!PageSwapCache(page));
105         BUG_ON(PageWriteback(page));
106         BUG_ON(PagePrivate(page));
107
108         radix_tree_delete(&swapper_space.page_tree, page_private(page));
109         set_page_private(page, 0);
110         ClearPageSwapCache(page);
111         total_swapcache_pages--;
112         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
113         INC_CACHE_INFO(del_total);
114 }
115
116 /**
117  * add_to_swap - allocate swap space for a page
118  * @page: page we want to move to swap
119  *
120  * Allocate swap space for the page and add the page to the
121  * swap cache.  Caller needs to hold the page lock. 
122  */
123 int add_to_swap(struct page * page, gfp_t gfp_mask)
124 {
125         swp_entry_t entry;
126         int err;
127
128         BUG_ON(!PageLocked(page));
129
130         for (;;) {
131                 entry = get_swap_page();
132                 if (!entry.val)
133                         return 0;
134
135                 /*
136                  * Radix-tree node allocations from PF_MEMALLOC contexts could
137                  * completely exhaust the page allocator. __GFP_NOMEMALLOC
138                  * stops emergency reserves from being allocated.
139                  *
140                  * TODO: this could cause a theoretical memory reclaim
141                  * deadlock in the swap out path.
142                  */
143                 /*
144                  * Add it to the swap cache and mark it dirty
145                  */
146                 err = add_to_swap_cache(page, entry,
147                                 gfp_mask|__GFP_NOMEMALLOC|__GFP_NOWARN);
148
149                 switch (err) {
150                 case 0:                         /* Success */
151                         SetPageUptodate(page);
152                         SetPageDirty(page);
153                         return 1;
154                 case -EEXIST:
155                         /* Raced with "speculative" read_swap_cache_async */
156                         swap_free(entry);
157                         continue;
158                 default:
159                         /* -ENOMEM radix-tree allocation failure */
160                         swap_free(entry);
161                         return 0;
162                 }
163         }
164 }
165
166 /*
167  * This must be called only on pages that have
168  * been verified to be in the swap cache and locked.
169  * It will never put the page into the free list,
170  * the caller has a reference on the page.
171  */
172 void delete_from_swap_cache(struct page *page)
173 {
174         swp_entry_t entry;
175
176         entry.val = page_private(page);
177
178         write_lock_irq(&swapper_space.tree_lock);
179         __delete_from_swap_cache(page);
180         write_unlock_irq(&swapper_space.tree_lock);
181
182         swap_free(entry);
183         page_cache_release(page);
184 }
185
186 /*
187  * Strange swizzling function only for use by shmem_writepage
188  */
189 int move_to_swap_cache(struct page *page, swp_entry_t entry)
190 {
191         int err = add_to_swap_cache(page, entry, GFP_ATOMIC);
192         if (!err) {
193                 remove_from_page_cache(page);
194                 page_cache_release(page);       /* pagecache ref */
195                 if (!swap_duplicate(entry))
196                         BUG();
197                 SetPageDirty(page);
198         }
199         return err;
200 }
201
202 /*
203  * Strange swizzling function for shmem_getpage (and shmem_unuse)
204  */
205 int move_from_swap_cache(struct page *page, unsigned long index,
206                 struct address_space *mapping)
207 {
208         int err = add_to_page_cache(page, mapping, index, GFP_ATOMIC);
209         if (!err) {
210                 delete_from_swap_cache(page);
211                 /* shift page from clean_pages to dirty_pages list */
212                 ClearPageDirty(page);
213                 set_page_dirty(page);
214         }
215         return err;
216 }
217
218 /* 
219  * If we are the only user, then try to free up the swap cache. 
220  * 
221  * Its ok to check for PageSwapCache without the page lock
222  * here because we are going to recheck again inside 
223  * exclusive_swap_page() _with_ the lock. 
224  *                                      - Marcelo
225  */
226 static inline void free_swap_cache(struct page *page)
227 {
228         if (PageSwapCache(page) && !TestSetPageLocked(page)) {
229                 remove_exclusive_swap_page(page);
230                 unlock_page(page);
231         }
232 }
233
234 /* 
235  * Perform a free_page(), also freeing any swap cache associated with
236  * this page if it is the last user of the page.
237  */
238 void free_page_and_swap_cache(struct page *page)
239 {
240         free_swap_cache(page);
241         page_cache_release(page);
242 }
243
244 /*
245  * Passed an array of pages, drop them all from swapcache and then release
246  * them.  They are removed from the LRU and freed if this is their last use.
247  */
248 void free_pages_and_swap_cache(struct page **pages, int nr)
249 {
250         struct page **pagep = pages;
251
252         lru_add_drain();
253         while (nr) {
254                 int todo = min(nr, PAGEVEC_SIZE);
255                 int i;
256
257                 for (i = 0; i < todo; i++)
258                         free_swap_cache(pagep[i]);
259                 release_pages(pagep, todo, 0);
260                 pagep += todo;
261                 nr -= todo;
262         }
263 }
264
265 /*
266  * Lookup a swap entry in the swap cache. A found page will be returned
267  * unlocked and with its refcount incremented - we rely on the kernel
268  * lock getting page table operations atomic even if we drop the page
269  * lock before returning.
270  */
271 struct page * lookup_swap_cache(swp_entry_t entry)
272 {
273         struct page *page;
274
275         page = find_get_page(&swapper_space, entry.val);
276
277         if (page)
278                 INC_CACHE_INFO(find_success);
279
280         INC_CACHE_INFO(find_total);
281         return page;
282 }
283
284 /* 
285  * Locate a page of swap in physical memory, reserving swap cache space
286  * and reading the disk if it is not already cached.
287  * A failure return means that either the page allocation failed or that
288  * the swap entry is no longer in use.
289  */
290 struct page *read_swap_cache_async(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
291                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
292 {
293         struct page *found_page, *new_page = NULL;
294         int err;
295
296         do {
297                 /*
298                  * First check the swap cache.  Since this is normally
299                  * called after lookup_swap_cache() failed, re-calling
300                  * that would confuse statistics.
301                  */
302                 found_page = find_get_page(&swapper_space, entry.val);
303                 if (found_page)
304                         break;
305
306                 /*
307                  * Get a new page to read into from swap.
308                  */
309                 if (!new_page) {
310                         new_page = alloc_page_vma(gfp_mask, vma, addr);
311                         if (!new_page)
312                                 break;          /* Out of memory */
313                 }
314
315                 /*
316                  * Swap entry may have been freed since our caller observed it.
317                  */
318                 if (!swap_duplicate(entry))
319                         break;
320
321                 /*
322                  * Associate the page with swap entry in the swap cache.
323                  * May fail (-EEXIST) if there is already a page associated
324                  * with this entry in the swap cache: added by a racing
325                  * read_swap_cache_async, or add_to_swap or shmem_writepage
326                  * re-using the just freed swap entry for an existing page.
327                  * May fail (-ENOMEM) if radix-tree node allocation failed.
328                  */
329                 SetPageLocked(new_page);
330                 err = add_to_swap_cache(new_page, entry, gfp_mask & GFP_KERNEL);
331                 if (!err) {
332                         /*
333                          * Initiate read into locked page and return.
334                          */
335                         lru_cache_add_active(new_page);
336                         swap_readpage(NULL, new_page);
337                         return new_page;
338                 }
339                 ClearPageLocked(new_page);
340                 swap_free(entry);
341         } while (err != -ENOMEM);
342
343         if (new_page)
344                 page_cache_release(new_page);
345         return found_page;
346 }
347
348 /**
349  * swapin_readahead - swap in pages in hope we need them soon
350  * @entry: swap entry of this memory
351  * @vma: user vma this address belongs to
352  * @addr: target address for mempolicy
353  *
354  * Returns the struct page for entry and addr, after queueing swapin.
355  *
356  * Primitive swap readahead code. We simply read an aligned block of
357  * (1 << page_cluster) entries in the swap area. This method is chosen
358  * because it doesn't cost us any seek time.  We also make sure to queue
359  * the 'original' request together with the readahead ones...
360  *
361  * This has been extended to use the NUMA policies from the mm triggering
362  * the readahead.
363  *
364  * Caller must hold down_read on the vma->vm_mm if vma is not NULL.
365  */
366 struct page *swapin_readahead(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
367                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
368 {
369         int nr_pages;
370         struct page *page;
371         unsigned long offset;
372         unsigned long end_offset;
373
374         /*
375          * Get starting offset for readaround, and number of pages to read.
376          * Adjust starting address by readbehind (for NUMA interleave case)?
377          * No, it's very unlikely that swap layout would follow vma layout,
378          * more likely that neighbouring swap pages came from the same node:
379          * so use the same "addr" to choose the same node for each swap read.
380          */
381         nr_pages = valid_swaphandles(entry, &offset);
382         for (end_offset = offset + nr_pages; offset < end_offset; offset++) {
383                 /* Ok, do the async read-ahead now */
384                 page = read_swap_cache_async(swp_entry(swp_type(entry), offset),
385                                                 gfp_mask, vma, addr);
386                 if (!page)
387                         break;
388                 page_cache_release(page);
389         }
390         lru_add_drain();        /* Push any new pages onto the LRU now */
391         return read_swap_cache_async(entry, gfp_mask, vma, addr);
392 }