Merge tag 'drm-misc-fixes-2022-07-21' of git://anongit.freedesktop.org/drm/drm-misc...
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / readahead.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * mm/readahead.c - address_space-level file readahead.
4  *
5  * Copyright (C) 2002, Linus Torvalds
6  *
7  * 09Apr2002    Andrew Morton
8  *              Initial version.
9  */
10
11 /**
12  * DOC: Readahead Overview
13  *
14  * Readahead is used to read content into the page cache before it is
15  * explicitly requested by the application.  Readahead only ever
16  * attempts to read folios that are not yet in the page cache.  If a
17  * folio is present but not up-to-date, readahead will not try to read
18  * it. In that case a simple ->read_folio() will be requested.
19  *
20  * Readahead is triggered when an application read request (whether a
21  * system call or a page fault) finds that the requested folio is not in
22  * the page cache, or that it is in the page cache and has the
23  * readahead flag set.  This flag indicates that the folio was read
24  * as part of a previous readahead request and now that it has been
25  * accessed, it is time for the next readahead.
26  *
27  * Each readahead request is partly synchronous read, and partly async
28  * readahead.  This is reflected in the struct file_ra_state which
29  * contains ->size being the total number of pages, and ->async_size
30  * which is the number of pages in the async section.  The readahead
31  * flag will be set on the first folio in this async section to trigger
32  * a subsequent readahead.  Once a series of sequential reads has been
33  * established, there should be no need for a synchronous component and
34  * all readahead request will be fully asynchronous.
35  *
36  * When either of the triggers causes a readahead, three numbers need
37  * to be determined: the start of the region to read, the size of the
38  * region, and the size of the async tail.
39  *
40  * The start of the region is simply the first page address at or after
41  * the accessed address, which is not currently populated in the page
42  * cache.  This is found with a simple search in the page cache.
43  *
44  * The size of the async tail is determined by subtracting the size that
45  * was explicitly requested from the determined request size, unless
46  * this would be less than zero - then zero is used.  NOTE THIS
47  * CALCULATION IS WRONG WHEN THE START OF THE REGION IS NOT THE ACCESSED
48  * PAGE.  ALSO THIS CALCULATION IS NOT USED CONSISTENTLY.
49  *
50  * The size of the region is normally determined from the size of the
51  * previous readahead which loaded the preceding pages.  This may be
52  * discovered from the struct file_ra_state for simple sequential reads,
53  * or from examining the state of the page cache when multiple
54  * sequential reads are interleaved.  Specifically: where the readahead
55  * was triggered by the readahead flag, the size of the previous
56  * readahead is assumed to be the number of pages from the triggering
57  * page to the start of the new readahead.  In these cases, the size of
58  * the previous readahead is scaled, often doubled, for the new
59  * readahead, though see get_next_ra_size() for details.
60  *
61  * If the size of the previous read cannot be determined, the number of
62  * preceding pages in the page cache is used to estimate the size of
63  * a previous read.  This estimate could easily be misled by random
64  * reads being coincidentally adjacent, so it is ignored unless it is
65  * larger than the current request, and it is not scaled up, unless it
66  * is at the start of file.
67  *
68  * In general readahead is accelerated at the start of the file, as
69  * reads from there are often sequential.  There are other minor
70  * adjustments to the readahead size in various special cases and these
71  * are best discovered by reading the code.
72  *
73  * The above calculation, based on the previous readahead size,
74  * determines the size of the readahead, to which any requested read
75  * size may be added.
76  *
77  * Readahead requests are sent to the filesystem using the ->readahead()
78  * address space operation, for which mpage_readahead() is a canonical
79  * implementation.  ->readahead() should normally initiate reads on all
80  * folios, but may fail to read any or all folios without causing an I/O
81  * error.  The page cache reading code will issue a ->read_folio() request
82  * for any folio which ->readahead() did not read, and only an error
83  * from this will be final.
84  *
85  * ->readahead() will generally call readahead_folio() repeatedly to get
86  * each folio from those prepared for readahead.  It may fail to read a
87  * folio by:
88  *
89  * * not calling readahead_folio() sufficiently many times, effectively
90  *   ignoring some folios, as might be appropriate if the path to
91  *   storage is congested.
92  *
93  * * failing to actually submit a read request for a given folio,
94  *   possibly due to insufficient resources, or
95  *
96  * * getting an error during subsequent processing of a request.
97  *
98  * In the last two cases, the folio should be unlocked by the filesystem
99  * to indicate that the read attempt has failed.  In the first case the
100  * folio will be unlocked by the VFS.
101  *
102  * Those folios not in the final ``async_size`` of the request should be
103  * considered to be important and ->readahead() should not fail them due
104  * to congestion or temporary resource unavailability, but should wait
105  * for necessary resources (e.g.  memory or indexing information) to
106  * become available.  Folios in the final ``async_size`` may be
107  * considered less urgent and failure to read them is more acceptable.
108  * In this case it is best to use filemap_remove_folio() to remove the
109  * folios from the page cache as is automatically done for folios that
110  * were not fetched with readahead_folio().  This will allow a
111  * subsequent synchronous readahead request to try them again.  If they
112  * are left in the page cache, then they will be read individually using
113  * ->read_folio() which may be less efficient.
114  */
115
116 #include <linux/blkdev.h>
117 #include <linux/kernel.h>
118 #include <linux/dax.h>
119 #include <linux/gfp.h>
120 #include <linux/export.h>
121 #include <linux/backing-dev.h>
122 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
123 #include <linux/pagevec.h>
124 #include <linux/pagemap.h>
125 #include <linux/syscalls.h>
126 #include <linux/file.h>
127 #include <linux/mm_inline.h>
128 #include <linux/blk-cgroup.h>
129 #include <linux/fadvise.h>
130 #include <linux/sched/mm.h>
131
132 #include "internal.h"
133
134 /*
135  * Initialise a struct file's readahead state.  Assumes that the caller has
136  * memset *ra to zero.
137  */
138 void
139 file_ra_state_init(struct file_ra_state *ra, struct address_space *mapping)
140 {
141         ra->ra_pages = inode_to_bdi(mapping->host)->ra_pages;
142         ra->prev_pos = -1;
143 }
144 EXPORT_SYMBOL_GPL(file_ra_state_init);
145
146 static void read_pages(struct readahead_control *rac)
147 {
148         const struct address_space_operations *aops = rac->mapping->a_ops;
149         struct folio *folio;
150         struct blk_plug plug;
151
152         if (!readahead_count(rac))
153                 return;
154
155         blk_start_plug(&plug);
156
157         if (aops->readahead) {
158                 aops->readahead(rac);
159                 /*
160                  * Clean up the remaining folios.  The sizes in ->ra
161                  * may be used to size the next readahead, so make sure
162                  * they accurately reflect what happened.
163                  */
164                 while ((folio = readahead_folio(rac)) != NULL) {
165                         unsigned long nr = folio_nr_pages(folio);
166
167                         folio_get(folio);
168                         rac->ra->size -= nr;
169                         if (rac->ra->async_size >= nr) {
170                                 rac->ra->async_size -= nr;
171                                 filemap_remove_folio(folio);
172                         }
173                         folio_unlock(folio);
174                         folio_put(folio);
175                 }
176         } else {
177                 while ((folio = readahead_folio(rac)) != NULL)
178                         aops->read_folio(rac->file, folio);
179         }
180
181         blk_finish_plug(&plug);
182
183         BUG_ON(readahead_count(rac));
184 }
185
186 /**
187  * page_cache_ra_unbounded - Start unchecked readahead.
188  * @ractl: Readahead control.
189  * @nr_to_read: The number of pages to read.
190  * @lookahead_size: Where to start the next readahead.
191  *
192  * This function is for filesystems to call when they want to start
193  * readahead beyond a file's stated i_size.  This is almost certainly
194  * not the function you want to call.  Use page_cache_async_readahead()
195  * or page_cache_sync_readahead() instead.
196  *
197  * Context: File is referenced by caller.  Mutexes may be held by caller.
198  * May sleep, but will not reenter filesystem to reclaim memory.
199  */
200 void page_cache_ra_unbounded(struct readahead_control *ractl,
201                 unsigned long nr_to_read, unsigned long lookahead_size)
202 {
203         struct address_space *mapping = ractl->mapping;
204         unsigned long index = readahead_index(ractl);
205         gfp_t gfp_mask = readahead_gfp_mask(mapping);
206         unsigned long i;
207
208         /*
209          * Partway through the readahead operation, we will have added
210          * locked pages to the page cache, but will not yet have submitted
211          * them for I/O.  Adding another page may need to allocate memory,
212          * which can trigger memory reclaim.  Telling the VM we're in
213          * the middle of a filesystem operation will cause it to not
214          * touch file-backed pages, preventing a deadlock.  Most (all?)
215          * filesystems already specify __GFP_NOFS in their mapping's
216          * gfp_mask, but let's be explicit here.
217          */
218         unsigned int nofs = memalloc_nofs_save();
219
220         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
221         /*
222          * Preallocate as many pages as we will need.
223          */
224         for (i = 0; i < nr_to_read; i++) {
225                 struct folio *folio = xa_load(&mapping->i_pages, index + i);
226
227                 if (folio && !xa_is_value(folio)) {
228                         /*
229                          * Page already present?  Kick off the current batch
230                          * of contiguous pages before continuing with the
231                          * next batch.  This page may be the one we would
232                          * have intended to mark as Readahead, but we don't
233                          * have a stable reference to this page, and it's
234                          * not worth getting one just for that.
235                          */
236                         read_pages(ractl);
237                         ractl->_index++;
238                         i = ractl->_index + ractl->_nr_pages - index - 1;
239                         continue;
240                 }
241
242                 folio = filemap_alloc_folio(gfp_mask, 0);
243                 if (!folio)
244                         break;
245                 if (filemap_add_folio(mapping, folio, index + i,
246                                         gfp_mask) < 0) {
247                         folio_put(folio);
248                         read_pages(ractl);
249                         ractl->_index++;
250                         i = ractl->_index + ractl->_nr_pages - index - 1;
251                         continue;
252                 }
253                 if (i == nr_to_read - lookahead_size)
254                         folio_set_readahead(folio);
255                 ractl->_nr_pages++;
256         }
257
258         /*
259          * Now start the IO.  We ignore I/O errors - if the folio is not
260          * uptodate then the caller will launch read_folio again, and
261          * will then handle the error.
262          */
263         read_pages(ractl);
264         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
265         memalloc_nofs_restore(nofs);
266 }
267 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_cache_ra_unbounded);
268
269 /*
270  * do_page_cache_ra() actually reads a chunk of disk.  It allocates
271  * the pages first, then submits them for I/O. This avoids the very bad
272  * behaviour which would occur if page allocations are causing VM writeback.
273  * We really don't want to intermingle reads and writes like that.
274  */
275 static void do_page_cache_ra(struct readahead_control *ractl,
276                 unsigned long nr_to_read, unsigned long lookahead_size)
277 {
278         struct inode *inode = ractl->mapping->host;
279         unsigned long index = readahead_index(ractl);
280         loff_t isize = i_size_read(inode);
281         pgoff_t end_index;      /* The last page we want to read */
282
283         if (isize == 0)
284                 return;
285
286         end_index = (isize - 1) >> PAGE_SHIFT;
287         if (index > end_index)
288                 return;
289         /* Don't read past the page containing the last byte of the file */
290         if (nr_to_read > end_index - index)
291                 nr_to_read = end_index - index + 1;
292
293         page_cache_ra_unbounded(ractl, nr_to_read, lookahead_size);
294 }
295
296 /*
297  * Chunk the readahead into 2 megabyte units, so that we don't pin too much
298  * memory at once.
299  */
300 void force_page_cache_ra(struct readahead_control *ractl,
301                 unsigned long nr_to_read)
302 {
303         struct address_space *mapping = ractl->mapping;
304         struct file_ra_state *ra = ractl->ra;
305         struct backing_dev_info *bdi = inode_to_bdi(mapping->host);
306         unsigned long max_pages, index;
307
308         if (unlikely(!mapping->a_ops->read_folio && !mapping->a_ops->readahead))
309                 return;
310
311         /*
312          * If the request exceeds the readahead window, allow the read to
313          * be up to the optimal hardware IO size
314          */
315         index = readahead_index(ractl);
316         max_pages = max_t(unsigned long, bdi->io_pages, ra->ra_pages);
317         nr_to_read = min_t(unsigned long, nr_to_read, max_pages);
318         while (nr_to_read) {
319                 unsigned long this_chunk = (2 * 1024 * 1024) / PAGE_SIZE;
320
321                 if (this_chunk > nr_to_read)
322                         this_chunk = nr_to_read;
323                 ractl->_index = index;
324                 do_page_cache_ra(ractl, this_chunk, 0);
325
326                 index += this_chunk;
327                 nr_to_read -= this_chunk;
328         }
329 }
330
331 /*
332  * Set the initial window size, round to next power of 2 and square
333  * for small size, x 4 for medium, and x 2 for large
334  * for 128k (32 page) max ra
335  * 1-2 page = 16k, 3-4 page 32k, 5-8 page = 64k, > 8 page = 128k initial
336  */
337 static unsigned long get_init_ra_size(unsigned long size, unsigned long max)
338 {
339         unsigned long newsize = roundup_pow_of_two(size);
340
341         if (newsize <= max / 32)
342                 newsize = newsize * 4;
343         else if (newsize <= max / 4)
344                 newsize = newsize * 2;
345         else
346                 newsize = max;
347
348         return newsize;
349 }
350
351 /*
352  *  Get the previous window size, ramp it up, and
353  *  return it as the new window size.
354  */
355 static unsigned long get_next_ra_size(struct file_ra_state *ra,
356                                       unsigned long max)
357 {
358         unsigned long cur = ra->size;
359
360         if (cur < max / 16)
361                 return 4 * cur;
362         if (cur <= max / 2)
363                 return 2 * cur;
364         return max;
365 }
366
367 /*
368  * On-demand readahead design.
369  *
370  * The fields in struct file_ra_state represent the most-recently-executed
371  * readahead attempt:
372  *
373  *                        |<----- async_size ---------|
374  *     |------------------- size -------------------->|
375  *     |==================#===========================|
376  *     ^start             ^page marked with PG_readahead
377  *
378  * To overlap application thinking time and disk I/O time, we do
379  * `readahead pipelining': Do not wait until the application consumed all
380  * readahead pages and stalled on the missing page at readahead_index;
381  * Instead, submit an asynchronous readahead I/O as soon as there are
382  * only async_size pages left in the readahead window. Normally async_size
383  * will be equal to size, for maximum pipelining.
384  *
385  * In interleaved sequential reads, concurrent streams on the same fd can
386  * be invalidating each other's readahead state. So we flag the new readahead
387  * page at (start+size-async_size) with PG_readahead, and use it as readahead
388  * indicator. The flag won't be set on already cached pages, to avoid the
389  * readahead-for-nothing fuss, saving pointless page cache lookups.
390  *
391  * prev_pos tracks the last visited byte in the _previous_ read request.
392  * It should be maintained by the caller, and will be used for detecting
393  * small random reads. Note that the readahead algorithm checks loosely
394  * for sequential patterns. Hence interleaved reads might be served as
395  * sequential ones.
396  *
397  * There is a special-case: if the first page which the application tries to
398  * read happens to be the first page of the file, it is assumed that a linear
399  * read is about to happen and the window is immediately set to the initial size
400  * based on I/O request size and the max_readahead.
401  *
402  * The code ramps up the readahead size aggressively at first, but slow down as
403  * it approaches max_readhead.
404  */
405
406 /*
407  * Count contiguously cached pages from @index-1 to @index-@max,
408  * this count is a conservative estimation of
409  *      - length of the sequential read sequence, or
410  *      - thrashing threshold in memory tight systems
411  */
412 static pgoff_t count_history_pages(struct address_space *mapping,
413                                    pgoff_t index, unsigned long max)
414 {
415         pgoff_t head;
416
417         rcu_read_lock();
418         head = page_cache_prev_miss(mapping, index - 1, max);
419         rcu_read_unlock();
420
421         return index - 1 - head;
422 }
423
424 /*
425  * page cache context based readahead
426  */
427 static int try_context_readahead(struct address_space *mapping,
428                                  struct file_ra_state *ra,
429                                  pgoff_t index,
430                                  unsigned long req_size,
431                                  unsigned long max)
432 {
433         pgoff_t size;
434
435         size = count_history_pages(mapping, index, max);
436
437         /*
438          * not enough history pages:
439          * it could be a random read
440          */
441         if (size <= req_size)
442                 return 0;
443
444         /*
445          * starts from beginning of file:
446          * it is a strong indication of long-run stream (or whole-file-read)
447          */
448         if (size >= index)
449                 size *= 2;
450
451         ra->start = index;
452         ra->size = min(size + req_size, max);
453         ra->async_size = 1;
454
455         return 1;
456 }
457
458 /*
459  * There are some parts of the kernel which assume that PMD entries
460  * are exactly HPAGE_PMD_ORDER.  Those should be fixed, but until then,
461  * limit the maximum allocation order to PMD size.  I'm not aware of any
462  * assumptions about maximum order if THP are disabled, but 8 seems like
463  * a good order (that's 1MB if you're using 4kB pages)
464  */
465 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
466 #define MAX_PAGECACHE_ORDER     HPAGE_PMD_ORDER
467 #else
468 #define MAX_PAGECACHE_ORDER     8
469 #endif
470
471 static inline int ra_alloc_folio(struct readahead_control *ractl, pgoff_t index,
472                 pgoff_t mark, unsigned int order, gfp_t gfp)
473 {
474         int err;
475         struct folio *folio = filemap_alloc_folio(gfp, order);
476
477         if (!folio)
478                 return -ENOMEM;
479         mark = round_up(mark, 1UL << order);
480         if (index == mark)
481                 folio_set_readahead(folio);
482         err = filemap_add_folio(ractl->mapping, folio, index, gfp);
483         if (err)
484                 folio_put(folio);
485         else
486                 ractl->_nr_pages += 1UL << order;
487         return err;
488 }
489
490 void page_cache_ra_order(struct readahead_control *ractl,
491                 struct file_ra_state *ra, unsigned int new_order)
492 {
493         struct address_space *mapping = ractl->mapping;
494         pgoff_t index = readahead_index(ractl);
495         pgoff_t limit = (i_size_read(mapping->host) - 1) >> PAGE_SHIFT;
496         pgoff_t mark = index + ra->size - ra->async_size;
497         int err = 0;
498         gfp_t gfp = readahead_gfp_mask(mapping);
499
500         if (!mapping_large_folio_support(mapping) || ra->size < 4)
501                 goto fallback;
502
503         limit = min(limit, index + ra->size - 1);
504
505         if (new_order < MAX_PAGECACHE_ORDER) {
506                 new_order += 2;
507                 if (new_order > MAX_PAGECACHE_ORDER)
508                         new_order = MAX_PAGECACHE_ORDER;
509                 while ((1 << new_order) > ra->size)
510                         new_order--;
511         }
512
513         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
514         while (index <= limit) {
515                 unsigned int order = new_order;
516
517                 /* Align with smaller pages if needed */
518                 if (index & ((1UL << order) - 1)) {
519                         order = __ffs(index);
520                         if (order == 1)
521                                 order = 0;
522                 }
523                 /* Don't allocate pages past EOF */
524                 while (index + (1UL << order) - 1 > limit) {
525                         if (--order == 1)
526                                 order = 0;
527                 }
528                 err = ra_alloc_folio(ractl, index, mark, order, gfp);
529                 if (err)
530                         break;
531                 index += 1UL << order;
532         }
533
534         if (index > limit) {
535                 ra->size += index - limit - 1;
536                 ra->async_size += index - limit - 1;
537         }
538
539         read_pages(ractl);
540         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
541
542         /*
543          * If there were already pages in the page cache, then we may have
544          * left some gaps.  Let the regular readahead code take care of this
545          * situation.
546          */
547         if (!err)
548                 return;
549 fallback:
550         do_page_cache_ra(ractl, ra->size, ra->async_size);
551 }
552
553 /*
554  * A minimal readahead algorithm for trivial sequential/random reads.
555  */
556 static void ondemand_readahead(struct readahead_control *ractl,
557                 struct folio *folio, unsigned long req_size)
558 {
559         struct backing_dev_info *bdi = inode_to_bdi(ractl->mapping->host);
560         struct file_ra_state *ra = ractl->ra;
561         unsigned long max_pages = ra->ra_pages;
562         unsigned long add_pages;
563         pgoff_t index = readahead_index(ractl);
564         pgoff_t expected, prev_index;
565         unsigned int order = folio ? folio_order(folio) : 0;
566
567         /*
568          * If the request exceeds the readahead window, allow the read to
569          * be up to the optimal hardware IO size
570          */
571         if (req_size > max_pages && bdi->io_pages > max_pages)
572                 max_pages = min(req_size, bdi->io_pages);
573
574         /*
575          * start of file
576          */
577         if (!index)
578                 goto initial_readahead;
579
580         /*
581          * It's the expected callback index, assume sequential access.
582          * Ramp up sizes, and push forward the readahead window.
583          */
584         expected = round_up(ra->start + ra->size - ra->async_size,
585                         1UL << order);
586         if (index == expected || index == (ra->start + ra->size)) {
587                 ra->start += ra->size;
588                 ra->size = get_next_ra_size(ra, max_pages);
589                 ra->async_size = ra->size;
590                 goto readit;
591         }
592
593         /*
594          * Hit a marked folio without valid readahead state.
595          * E.g. interleaved reads.
596          * Query the pagecache for async_size, which normally equals to
597          * readahead size. Ramp it up and use it as the new readahead size.
598          */
599         if (folio) {
600                 pgoff_t start;
601
602                 rcu_read_lock();
603                 start = page_cache_next_miss(ractl->mapping, index + 1,
604                                 max_pages);
605                 rcu_read_unlock();
606
607                 if (!start || start - index > max_pages)
608                         return;
609
610                 ra->start = start;
611                 ra->size = start - index;       /* old async_size */
612                 ra->size += req_size;
613                 ra->size = get_next_ra_size(ra, max_pages);
614                 ra->async_size = ra->size;
615                 goto readit;
616         }
617
618         /*
619          * oversize read
620          */
621         if (req_size > max_pages)
622                 goto initial_readahead;
623
624         /*
625          * sequential cache miss
626          * trivial case: (index - prev_index) == 1
627          * unaligned reads: (index - prev_index) == 0
628          */
629         prev_index = (unsigned long long)ra->prev_pos >> PAGE_SHIFT;
630         if (index - prev_index <= 1UL)
631                 goto initial_readahead;
632
633         /*
634          * Query the page cache and look for the traces(cached history pages)
635          * that a sequential stream would leave behind.
636          */
637         if (try_context_readahead(ractl->mapping, ra, index, req_size,
638                         max_pages))
639                 goto readit;
640
641         /*
642          * standalone, small random read
643          * Read as is, and do not pollute the readahead state.
644          */
645         do_page_cache_ra(ractl, req_size, 0);
646         return;
647
648 initial_readahead:
649         ra->start = index;
650         ra->size = get_init_ra_size(req_size, max_pages);
651         ra->async_size = ra->size > req_size ? ra->size - req_size : ra->size;
652
653 readit:
654         /*
655          * Will this read hit the readahead marker made by itself?
656          * If so, trigger the readahead marker hit now, and merge
657          * the resulted next readahead window into the current one.
658          * Take care of maximum IO pages as above.
659          */
660         if (index == ra->start && ra->size == ra->async_size) {
661                 add_pages = get_next_ra_size(ra, max_pages);
662                 if (ra->size + add_pages <= max_pages) {
663                         ra->async_size = add_pages;
664                         ra->size += add_pages;
665                 } else {
666                         ra->size = max_pages;
667                         ra->async_size = max_pages >> 1;
668                 }
669         }
670
671         ractl->_index = ra->start;
672         page_cache_ra_order(ractl, ra, order);
673 }
674
675 void page_cache_sync_ra(struct readahead_control *ractl,
676                 unsigned long req_count)
677 {
678         bool do_forced_ra = ractl->file && (ractl->file->f_mode & FMODE_RANDOM);
679
680         /*
681          * Even if readahead is disabled, issue this request as readahead
682          * as we'll need it to satisfy the requested range. The forced
683          * readahead will do the right thing and limit the read to just the
684          * requested range, which we'll set to 1 page for this case.
685          */
686         if (!ractl->ra->ra_pages || blk_cgroup_congested()) {
687                 if (!ractl->file)
688                         return;
689                 req_count = 1;
690                 do_forced_ra = true;
691         }
692
693         /* be dumb */
694         if (do_forced_ra) {
695                 force_page_cache_ra(ractl, req_count);
696                 return;
697         }
698
699         ondemand_readahead(ractl, NULL, req_count);
700 }
701 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_cache_sync_ra);
702
703 void page_cache_async_ra(struct readahead_control *ractl,
704                 struct folio *folio, unsigned long req_count)
705 {
706         /* no readahead */
707         if (!ractl->ra->ra_pages)
708                 return;
709
710         /*
711          * Same bit is used for PG_readahead and PG_reclaim.
712          */
713         if (folio_test_writeback(folio))
714                 return;
715
716         folio_clear_readahead(folio);
717
718         if (blk_cgroup_congested())
719                 return;
720
721         ondemand_readahead(ractl, folio, req_count);
722 }
723 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_cache_async_ra);
724
725 ssize_t ksys_readahead(int fd, loff_t offset, size_t count)
726 {
727         ssize_t ret;
728         struct fd f;
729
730         ret = -EBADF;
731         f = fdget(fd);
732         if (!f.file || !(f.file->f_mode & FMODE_READ))
733                 goto out;
734
735         /*
736          * The readahead() syscall is intended to run only on files
737          * that can execute readahead. If readahead is not possible
738          * on this file, then we must return -EINVAL.
739          */
740         ret = -EINVAL;
741         if (!f.file->f_mapping || !f.file->f_mapping->a_ops ||
742             !S_ISREG(file_inode(f.file)->i_mode))
743                 goto out;
744
745         ret = vfs_fadvise(f.file, offset, count, POSIX_FADV_WILLNEED);
746 out:
747         fdput(f);
748         return ret;
749 }
750
751 SYSCALL_DEFINE3(readahead, int, fd, loff_t, offset, size_t, count)
752 {
753         return ksys_readahead(fd, offset, count);
754 }
755
756 #if defined(CONFIG_COMPAT) && defined(__ARCH_WANT_COMPAT_READAHEAD)
757 COMPAT_SYSCALL_DEFINE4(readahead, int, fd, compat_arg_u64_dual(offset), size_t, count)
758 {
759         return ksys_readahead(fd, compat_arg_u64_glue(offset), count);
760 }
761 #endif
762
763 /**
764  * readahead_expand - Expand a readahead request
765  * @ractl: The request to be expanded
766  * @new_start: The revised start
767  * @new_len: The revised size of the request
768  *
769  * Attempt to expand a readahead request outwards from the current size to the
770  * specified size by inserting locked pages before and after the current window
771  * to increase the size to the new window.  This may involve the insertion of
772  * THPs, in which case the window may get expanded even beyond what was
773  * requested.
774  *
775  * The algorithm will stop if it encounters a conflicting page already in the
776  * pagecache and leave a smaller expansion than requested.
777  *
778  * The caller must check for this by examining the revised @ractl object for a
779  * different expansion than was requested.
780  */
781 void readahead_expand(struct readahead_control *ractl,
782                       loff_t new_start, size_t new_len)
783 {
784         struct address_space *mapping = ractl->mapping;
785         struct file_ra_state *ra = ractl->ra;
786         pgoff_t new_index, new_nr_pages;
787         gfp_t gfp_mask = readahead_gfp_mask(mapping);
788
789         new_index = new_start / PAGE_SIZE;
790
791         /* Expand the leading edge downwards */
792         while (ractl->_index > new_index) {
793                 unsigned long index = ractl->_index - 1;
794                 struct page *page = xa_load(&mapping->i_pages, index);
795
796                 if (page && !xa_is_value(page))
797                         return; /* Page apparently present */
798
799                 page = __page_cache_alloc(gfp_mask);
800                 if (!page)
801                         return;
802                 if (add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp_mask) < 0) {
803                         put_page(page);
804                         return;
805                 }
806
807                 ractl->_nr_pages++;
808                 ractl->_index = page->index;
809         }
810
811         new_len += new_start - readahead_pos(ractl);
812         new_nr_pages = DIV_ROUND_UP(new_len, PAGE_SIZE);
813
814         /* Expand the trailing edge upwards */
815         while (ractl->_nr_pages < new_nr_pages) {
816                 unsigned long index = ractl->_index + ractl->_nr_pages;
817                 struct page *page = xa_load(&mapping->i_pages, index);
818
819                 if (page && !xa_is_value(page))
820                         return; /* Page apparently present */
821
822                 page = __page_cache_alloc(gfp_mask);
823                 if (!page)
824                         return;
825                 if (add_to_page_cache_lru(page, mapping, index, gfp_mask) < 0) {
826                         put_page(page);
827                         return;
828                 }
829                 ractl->_nr_pages++;
830                 if (ra) {
831                         ra->size++;
832                         ra->async_size++;
833                 }
834         }
835 }
836 EXPORT_SYMBOL(readahead_expand);