Branch data Line data Source code
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/mm.h>
10 : : #include <linux/gfp.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/backing-dev.h>
17 : : #include <linux/blkdev.h>
18 : : #include <linux/pagevec.h>
19 : : #include <linux/migrate.h>
20 : : #include <linux/page_cgroup.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.
27 : : */
28 : : static const struct address_space_operations swap_aops = {
29 : : .writepage = swap_writepage,
30 : : .set_page_dirty = swap_set_page_dirty,
31 : : .migratepage = migrate_page,
32 : : };
33 : :
34 : : static struct backing_dev_info swap_backing_dev_info = {
35 : : .name = "swap",
36 : : .capabilities = BDI_CAP_NO_ACCT_AND_WRITEBACK | BDI_CAP_SWAP_BACKED,
37 : : };
38 : :
39 : : struct address_space swapper_spaces[MAX_SWAPFILES] = {
40 : : [0 ... MAX_SWAPFILES - 1] = {
41 : : .page_tree = RADIX_TREE_INIT(GFP_ATOMIC|__GFP_NOWARN),
42 : : .a_ops = &swap_aops,
43 : : .backing_dev_info = &swap_backing_dev_info,
44 : : }
45 : : };
46 : :
47 : : #define INC_CACHE_INFO(x) do { swap_cache_info.x++; } while (0)
48 : :
49 : : static struct {
50 : : unsigned long add_total;
51 : : unsigned long del_total;
52 : : unsigned long find_success;
53 : : unsigned long find_total;
54 : : } swap_cache_info;
55 : :
56 : 0 : unsigned long total_swapcache_pages(void)
57 : : {
58 : : int i;
59 : : unsigned long ret = 0;
60 : :
61 [ + + ][ + + ]: 36518 : for (i = 0; i < MAX_SWAPFILES; i++)
62 : 35340 : ret += swapper_spaces[i].nrpages;
63 : 1174 : return ret;
64 : : }
65 : :
66 : : static atomic_t swapin_readahead_hits = ATOMIC_INIT(4);
67 : :
68 : 4 : void show_swap_cache_info(void)
69 : : {
70 : 4 : printk("%lu pages in swap cache\n", total_swapcache_pages());
71 : 4 : printk("Swap cache stats: add %lu, delete %lu, find %lu/%lu\n",
72 : : swap_cache_info.add_total, swap_cache_info.del_total,
73 : : swap_cache_info.find_success, swap_cache_info.find_total);
74 : 4 : printk("Free swap = %ldkB\n",
75 : : get_nr_swap_pages() << (PAGE_SHIFT - 10));
76 : 4 : printk("Total swap = %lukB\n", total_swap_pages << (PAGE_SHIFT - 10));
77 : 4 : }
78 : :
79 : : /*
80 : : * __add_to_swap_cache resembles add_to_page_cache_locked on swapper_space,
81 : : * but sets SwapCache flag and private instead of mapping and index.
82 : : */
83 : 0 : int __add_to_swap_cache(struct page *page, swp_entry_t entry)
84 : : {
85 : : int error;
86 : : struct address_space *address_space;
87 : :
88 : : VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
89 : : VM_BUG_ON_PAGE(PageSwapCache(page), page);
90 : : VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
91 : :
92 : : page_cache_get(page);
93 : : SetPageSwapCache(page);
94 : 0 : set_page_private(page, entry.val);
95 : :
96 : 0 : address_space = swap_address_space(entry);
97 : : spin_lock_irq(&address_space->tree_lock);
98 : 0 : error = radix_tree_insert(&address_space->page_tree,
99 : : entry.val, page);
100 [ # # ]: 0 : if (likely(!error)) {
101 : 0 : address_space->nrpages++;
102 : 0 : __inc_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
103 : 0 : INC_CACHE_INFO(add_total);
104 : : }
105 : : spin_unlock_irq(&address_space->tree_lock);
106 : :
107 [ # # ]: 0 : if (unlikely(error)) {
108 : : /*
109 : : * Only the context which have set SWAP_HAS_CACHE flag
110 : : * would call add_to_swap_cache().
111 : : * So add_to_swap_cache() doesn't returns -EEXIST.
112 : : */
113 : : VM_BUG_ON(error == -EEXIST);
114 : 0 : set_page_private(page, 0UL);
115 : : ClearPageSwapCache(page);
116 : 0 : page_cache_release(page);
117 : : }
118 : :
119 : 0 : return error;
120 : : }
121 : :
122 : :
123 : 0 : int add_to_swap_cache(struct page *page, swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask)
124 : : {
125 : : int error;
126 : :
127 : 0 : error = radix_tree_maybe_preload(gfp_mask);
128 [ # # ]: 0 : if (!error) {
129 : 0 : error = __add_to_swap_cache(page, entry);
130 : : radix_tree_preload_end();
131 : : }
132 : 0 : return error;
133 : : }
134 : :
135 : : /*
136 : : * This must be called only on pages that have
137 : : * been verified to be in the swap cache.
138 : : */
139 : 0 : void __delete_from_swap_cache(struct page *page)
140 : : {
141 : : swp_entry_t entry;
142 : : struct address_space *address_space;
143 : :
144 : : VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
145 : : VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapCache(page), page);
146 : : VM_BUG_ON_PAGE(PageWriteback(page), page);
147 : :
148 : 0 : entry.val = page_private(page);
149 : 0 : address_space = swap_address_space(entry);
150 : 0 : radix_tree_delete(&address_space->page_tree, page_private(page));
151 : 0 : set_page_private(page, 0);
152 : : ClearPageSwapCache(page);
153 : 0 : address_space->nrpages--;
154 : 0 : __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
155 : 0 : INC_CACHE_INFO(del_total);
156 : 0 : }
157 : :
158 : : /**
159 : : * add_to_swap - allocate swap space for a page
160 : : * @page: page we want to move to swap
161 : : *
162 : : * Allocate swap space for the page and add the page to the
163 : : * swap cache. Caller needs to hold the page lock.
164 : : */
165 : 0 : int add_to_swap(struct page *page, struct list_head *list)
166 : : {
167 : : swp_entry_t entry;
168 : : int err;
169 : :
170 : : VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
171 : : VM_BUG_ON_PAGE(!PageUptodate(page), page);
172 : :
173 : 0 : entry = get_swap_page();
174 [ # # ]: 0 : if (!entry.val)
175 : : return 0;
176 : :
177 : : if (unlikely(PageTransHuge(page)))
178 : : if (unlikely(split_huge_page_to_list(page, list))) {
179 : : swapcache_free(entry, NULL);
180 : : return 0;
181 : : }
182 : :
183 : : /*
184 : : * Radix-tree node allocations from PF_MEMALLOC contexts could
185 : : * completely exhaust the page allocator. __GFP_NOMEMALLOC
186 : : * stops emergency reserves from being allocated.
187 : : *
188 : : * TODO: this could cause a theoretical memory reclaim
189 : : * deadlock in the swap out path.
190 : : */
191 : : /*
192 : : * Add it to the swap cache and mark it dirty
193 : : */
194 : 0 : err = add_to_swap_cache(page, entry,
195 : : __GFP_HIGH|__GFP_NOMEMALLOC|__GFP_NOWARN);
196 : :
197 [ # # ]: 0 : if (!err) { /* Success */
198 : : SetPageDirty(page);
199 : 0 : return 1;
200 : : } else { /* -ENOMEM radix-tree allocation failure */
201 : : /*
202 : : * add_to_swap_cache() doesn't return -EEXIST, so we can safely
203 : : * clear SWAP_HAS_CACHE flag.
204 : : */
205 : 0 : swapcache_free(entry, NULL);
206 : 0 : return 0;
207 : : }
208 : : }
209 : :
210 : : /*
211 : : * This must be called only on pages that have
212 : : * been verified to be in the swap cache and locked.
213 : : * It will never put the page into the free list,
214 : : * the caller has a reference on the page.
215 : : */
216 : 0 : void delete_from_swap_cache(struct page *page)
217 : : {
218 : : swp_entry_t entry;
219 : : struct address_space *address_space;
220 : :
221 : 0 : entry.val = page_private(page);
222 : :
223 : 0 : address_space = swap_address_space(entry);
224 : : spin_lock_irq(&address_space->tree_lock);
225 : 0 : __delete_from_swap_cache(page);
226 : : spin_unlock_irq(&address_space->tree_lock);
227 : :
228 : 0 : swapcache_free(entry, page);
229 : 0 : page_cache_release(page);
230 : 0 : }
231 : :
232 : : /*
233 : : * If we are the only user, then try to free up the swap cache.
234 : : *
235 : : * Its ok to check for PageSwapCache without the page lock
236 : : * here because we are going to recheck again inside
237 : : * try_to_free_swap() _with_ the lock.
238 : : * - Marcelo
239 : : */
240 : : static inline void free_swap_cache(struct page *page)
241 : : {
242 [ - + ]: 65166283 : if (PageSwapCache(page) && !page_mapped(page) && trylock_page(page)) {
[ # # # # ]
[ # # ]
[ # # # # ]
243 : 0 : try_to_free_swap(page);
244 : 0 : unlock_page(page);
245 : : }
246 : : }
247 : :
248 : : /*
249 : : * Perform a free_page(), also freeing any swap cache associated with
250 : : * this page if it is the last user of the page.
251 : : */
252 : 0 : void free_page_and_swap_cache(struct page *page)
253 : : {
254 : : free_swap_cache(page);
255 : 0 : page_cache_release(page);
256 : 0 : }
257 : :
258 : : /*
259 : : * Passed an array of pages, drop them all from swapcache and then release
260 : : * them. They are removed from the LRU and freed if this is their last use.
261 : : */
262 : 0 : void free_pages_and_swap_cache(struct page **pages, int nr)
263 : : {
264 : : struct page **pagep = pages;
265 : :
266 : 1579157 : lru_add_drain();
267 [ + + ]: 8119333 : while (nr) {
268 : 4961029 : int todo = min(nr, PAGEVEC_SIZE);
269 : : int i;
270 : :
271 [ + + ]: 70127299 : for (i = 0; i < todo; i++)
272 : 65166283 : free_swap_cache(pagep[i]);
273 : 4961016 : release_pages(pagep, todo, 0);
274 : 4961002 : pagep += todo;
275 : 4961002 : nr -= todo;
276 : : }
277 : 1579147 : }
278 : :
279 : : /*
280 : : * Lookup a swap entry in the swap cache. A found page will be returned
281 : : * unlocked and with its refcount incremented - we rely on the kernel
282 : : * lock getting page table operations atomic even if we drop the page
283 : : * lock before returning.
284 : : */
285 : 0 : struct page * lookup_swap_cache(swp_entry_t entry)
286 : : {
287 : : struct page *page;
288 : :
289 : 0 : page = find_get_page(swap_address_space(entry), entry.val);
290 : :
291 [ # # ]: 0 : if (page) {
292 : 0 : INC_CACHE_INFO(find_success);
293 [ # # ]: 0 : if (TestClearPageReadahead(page))
294 : : atomic_inc(&swapin_readahead_hits);
295 : : }
296 : :
297 : 0 : INC_CACHE_INFO(find_total);
298 : 0 : return page;
299 : : }
300 : :
301 : : /*
302 : : * Locate a page of swap in physical memory, reserving swap cache space
303 : : * and reading the disk if it is not already cached.
304 : : * A failure return means that either the page allocation failed or that
305 : : * the swap entry is no longer in use.
306 : : */
307 : 0 : struct page *read_swap_cache_async(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
308 : : struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
309 : : {
310 : : struct page *found_page, *new_page = NULL;
311 : : int err;
312 : :
313 : : do {
314 : : /*
315 : : * First check the swap cache. Since this is normally
316 : : * called after lookup_swap_cache() failed, re-calling
317 : : * that would confuse statistics.
318 : : */
319 : 0 : found_page = find_get_page(swap_address_space(entry),
320 : : entry.val);
321 [ # # ]: 0 : if (found_page)
322 : : break;
323 : :
324 : : /*
325 : : * Get a new page to read into from swap.
326 : : */
327 [ # # ]: 0 : if (!new_page) {
328 : : new_page = alloc_page_vma(gfp_mask, vma, addr);
329 [ # # ]: 0 : if (!new_page)
330 : : break; /* Out of memory */
331 : : }
332 : :
333 : : /*
334 : : * call radix_tree_preload() while we can wait.
335 : : */
336 : 0 : err = radix_tree_maybe_preload(gfp_mask & GFP_KERNEL);
337 [ # # ]: 0 : if (err)
338 : : break;
339 : :
340 : : /*
341 : : * Swap entry may have been freed since our caller observed it.
342 : : */
343 : 0 : err = swapcache_prepare(entry);
344 [ # # ]: 0 : if (err == -EEXIST) {
345 : : radix_tree_preload_end();
346 : : /*
347 : : * We might race against get_swap_page() and stumble
348 : : * across a SWAP_HAS_CACHE swap_map entry whose page
349 : : * has not been brought into the swapcache yet, while
350 : : * the other end is scheduled away waiting on discard
351 : : * I/O completion at scan_swap_map().
352 : : *
353 : : * In order to avoid turning this transitory state
354 : : * into a permanent loop around this -EEXIST case
355 : : * if !CONFIG_PREEMPT and the I/O completion happens
356 : : * to be waiting on the CPU waitqueue where we are now
357 : : * busy looping, we just conditionally invoke the
358 : : * scheduler here, if there are some more important
359 : : * tasks to run.
360 : : */
361 : 0 : cond_resched();
362 : 0 : continue;
363 : : }
364 [ # # ]: 0 : if (err) { /* swp entry is obsolete ? */
365 : : radix_tree_preload_end();
366 : : break;
367 : : }
368 : :
369 : : /* May fail (-ENOMEM) if radix-tree node allocation failed. */
370 : : __set_page_locked(new_page);
371 : : SetPageSwapBacked(new_page);
372 : 0 : err = __add_to_swap_cache(new_page, entry);
373 [ # # ]: 0 : if (likely(!err)) {
374 : : radix_tree_preload_end();
375 : : /*
376 : : * Initiate read into locked page and return.
377 : : */
378 : : lru_cache_add_anon(new_page);
379 : 0 : swap_readpage(new_page);
380 : 0 : return new_page;
381 : : }
382 : : radix_tree_preload_end();
383 : : ClearPageSwapBacked(new_page);
384 : : __clear_page_locked(new_page);
385 : : /*
386 : : * add_to_swap_cache() doesn't return -EEXIST, so we can safely
387 : : * clear SWAP_HAS_CACHE flag.
388 : : */
389 : 0 : swapcache_free(entry, NULL);
390 [ # # ]: 0 : } while (err != -ENOMEM);
391 : :
392 [ # # ]: 0 : if (new_page)
393 : 0 : page_cache_release(new_page);
394 : 0 : return found_page;
395 : : }
396 : :
397 : 0 : static unsigned long swapin_nr_pages(unsigned long offset)
398 : : {
399 : : static unsigned long prev_offset;
400 : : unsigned int pages, max_pages, last_ra;
401 : : static atomic_t last_readahead_pages;
402 : :
403 : 0 : max_pages = 1 << ACCESS_ONCE(page_cluster);
404 [ # # ]: 0 : if (max_pages <= 1)
405 : : return 1;
406 : :
407 : : /*
408 : : * This heuristic has been found to work well on both sequential and
409 : : * random loads, swapping to hard disk or to SSD: please don't ask
410 : : * what the "+ 2" means, it just happens to work well, that's all.
411 : : */
412 : 0 : pages = atomic_xchg(&swapin_readahead_hits, 0) + 2;
413 [ # # ]: 0 : if (pages == 2) {
414 : : /*
415 : : * We can have no readahead hits to judge by: but must not get
416 : : * stuck here forever, so check for an adjacent offset instead
417 : : * (and don't even bother to check whether swap type is same).
418 : : */
419 [ # # ][ # # ]: 0 : if (offset != prev_offset + 1 && offset != prev_offset - 1)
420 : : pages = 1;
421 : 0 : prev_offset = offset;
422 : : } else {
423 : : unsigned int roundup = 4;
424 [ # # ]: 0 : while (roundup < pages)
425 : 0 : roundup <<= 1;
426 : : pages = roundup;
427 : : }
428 : :
429 [ # # ]: 0 : if (pages > max_pages)
430 : : pages = max_pages;
431 : :
432 : : /* Don't shrink readahead too fast */
433 : 0 : last_ra = atomic_read(&last_readahead_pages) / 2;
434 [ # # ]: 0 : if (pages < last_ra)
435 : : pages = last_ra;
436 : 0 : atomic_set(&last_readahead_pages, pages);
437 : :
438 : 0 : return pages;
439 : : }
440 : :
441 : : /**
442 : : * swapin_readahead - swap in pages in hope we need them soon
443 : : * @entry: swap entry of this memory
444 : : * @gfp_mask: memory allocation flags
445 : : * @vma: user vma this address belongs to
446 : : * @addr: target address for mempolicy
447 : : *
448 : : * Returns the struct page for entry and addr, after queueing swapin.
449 : : *
450 : : * Primitive swap readahead code. We simply read an aligned block of
451 : : * (1 << page_cluster) entries in the swap area. This method is chosen
452 : : * because it doesn't cost us any seek time. We also make sure to queue
453 : : * the 'original' request together with the readahead ones...
454 : : *
455 : : * This has been extended to use the NUMA policies from the mm triggering
456 : : * the readahead.
457 : : *
458 : : * Caller must hold down_read on the vma->vm_mm if vma is not NULL.
459 : : */
460 : 0 : struct page *swapin_readahead(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
461 : : struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
462 : : {
463 : : struct page *page;
464 : : unsigned long entry_offset = swp_offset(entry);
465 : : unsigned long offset = entry_offset;
466 : : unsigned long start_offset, end_offset;
467 : : unsigned long mask;
468 : : struct blk_plug plug;
469 : :
470 : 0 : mask = swapin_nr_pages(offset) - 1;
471 [ # # ]: 0 : if (!mask)
472 : : goto skip;
473 : :
474 : : /* Read a page_cluster sized and aligned cluster around offset. */
475 : 0 : start_offset = offset & ~mask;
476 : 0 : end_offset = offset | mask;
477 [ # # ]: 0 : if (!start_offset) /* First page is swap header. */
478 : 0 : start_offset++;
479 : :
480 : 0 : blk_start_plug(&plug);
481 [ # # ]: 0 : for (offset = start_offset; offset <= end_offset ; offset++) {
482 : : /* Ok, do the async read-ahead now */
483 : 0 : page = read_swap_cache_async(swp_entry(swp_type(entry), offset),
484 : : gfp_mask, vma, addr);
485 [ # # ]: 0 : if (!page)
486 : 0 : continue;
487 [ # # ]: 0 : if (offset != entry_offset)
488 : : SetPageReadahead(page);
489 : 0 : page_cache_release(page);
490 : : }
491 : 0 : blk_finish_plug(&plug);
492 : :
493 : 0 : lru_add_drain(); /* Push any new pages onto the LRU now */
494 : : skip:
495 : 0 : return read_swap_cache_async(entry, gfp_mask, vma, addr);
496 : : }
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