mm/swap_state.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  *  linux/mm/swap_state.c
   4  *
   5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
   6  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
   7  *
   8  *  Rewritten to use page cache, (C) 1998 Stephen Tweedie
   9  */
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/gfp.h>
  12 #include <linux/kernel_stat.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/swapops.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/pagemap.h>
  17 #include <linux/backing-dev.h>
  18 #include <linux/blkdev.h>
  19 #include <linux/pagevec.h>
  20 #include <linux/migrate.h>
  21 #include <linux/vmalloc.h>
  22 #include <linux/swap_slots.h>
  23 #include <linux/huge_mm.h>
  24 #include <linux/shmem_fs.h>
  25 #include "internal.h"
  26
  27 /*
  28  * swapper_space is a fiction, retained to simplify the path through
  29  * vmscan's shrink_page_list.
  30  */
  31 static const struct address_space_operations swap_aops = {
  32         .writepage      = swap_writepage,
  33         .set_page_dirty = swap_set_page_dirty,
  34 #ifdef CONFIG_MIGRATION
  35         .migratepage    = migrate_page,
  36 #endif
  37 };
  38
  39 struct address_space *swapper_spaces[MAX_SWAPFILES] __read_mostly;
  40 static unsigned int nr_swapper_spaces[MAX_SWAPFILES] __read_mostly;
  41 static bool enable_vma_readahead __read_mostly = true;
  42
  43 #define SWAP_RA_WIN_SHIFT       (PAGE_SHIFT / 2)
  44 #define SWAP_RA_HITS_MASK       ((1UL << SWAP_RA_WIN_SHIFT) - 1)
  45 #define SWAP_RA_HITS_MAX        SWAP_RA_HITS_MASK
  46 #define SWAP_RA_WIN_MASK        (~PAGE_MASK & ~SWAP_RA_HITS_MASK)
  47
  48 #define SWAP_RA_HITS(v)         ((v) & SWAP_RA_HITS_MASK)
  49 #define SWAP_RA_WIN(v)          (((v) & SWAP_RA_WIN_MASK) >> SWAP_RA_WIN_SHIFT)
  50 #define SWAP_RA_ADDR(v)         ((v) & PAGE_MASK)
  51
  52 #define SWAP_RA_VAL(addr, win, hits)                            \
  53         (((addr) & PAGE_MASK) |                                 \
  54          (((win) << SWAP_RA_WIN_SHIFT) & SWAP_RA_WIN_MASK) |    \
  55          ((hits) & SWAP_RA_HITS_MASK))
  56
  57 /* Initial readahead hits is 4 to start up with a small window */
  58 #define GET_SWAP_RA_VAL(vma)                                    \
  59         (atomic_long_read(&(vma)->swap_readahead_info) ? : 4)
  60
  61 #define INC_CACHE_INFO(x)       data_race(swap_cache_info.x++)
  62 #define ADD_CACHE_INFO(x, nr)   data_race(swap_cache_info.x += (nr))
  63
  64 static struct {
  65         unsigned long add_total;
  66         unsigned long del_total;
  67         unsigned long find_success;
  68         unsigned long find_total;
  69 } swap_cache_info;
  70
  71 static atomic_t swapin_readahead_hits = ATOMIC_INIT(4);
  72
  73 void show_swap_cache_info(void)
  74 {
  75         printk("%lu pages in swap cache\n", total_swapcache_pages());
  76         printk("Swap cache stats: add %lu, delete %lu, find %lu/%lu\n",
  77                 swap_cache_info.add_total, swap_cache_info.del_total,
  78                 swap_cache_info.find_success, swap_cache_info.find_total);
  79         printk("Free swap  = %ldkB\n",
  80                 get_nr_swap_pages() << (PAGE_SHIFT - 10));
  81         printk("Total swap = %lukB\n", total_swap_pages << (PAGE_SHIFT - 10));
  82 }
  83
  84 void *get_shadow_from_swap_cache(swp_entry_t entry)
  85 {
  86         struct address_space *address_space = swap_address_space(entry);
  87         pgoff_t idx = swp_offset(entry);
  88         struct page *page;
  89
  90         page = xa_load(&address_space->i_pages, idx);
  91         if (xa_is_value(page))
  92                 return page;
  93         return NULL;
  94 }
  95
  96 /*
  97  * add_to_swap_cache resembles add_to_page_cache_locked on swapper_space,
  98  * but sets SwapCache flag and private instead of mapping and index.
  99  */
 100 int add_to_swap_cache(struct page *page, swp_entry_t entry,
 101                         gfp_t gfp, void **shadowp)
 102 {
 103         struct address_space *address_space = swap_address_space(entry);
 104         pgoff_t idx = swp_offset(entry);
 105         XA_STATE_ORDER(xas, &address_space->i_pages, idx, compound_order(page));
 106         unsigned long i, nr = thp_nr_pages(page);
 107         void *old;
 108
 109         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
 110         VM_BUG_ON_PAGE(PageSwapCache(page), page);
 111         VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapBacked(page), page);
 112
 113         page_ref_add(page, nr);
 114         SetPageSwapCache(page);
 115
 116         do {
 117                 unsigned long nr_shadows = 0;
 118
 119                 xas_lock_irq(&xas);
 120                 xas_create_range(&xas);
 121                 if (xas_error(&xas))
 122                         goto unlock;
 123                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 124                         VM_BUG_ON_PAGE(xas.xa_index != idx + i, page);
 125                         old = xas_load(&xas);
 126                         if (xa_is_value(old)) {
 127                                 nr_shadows++;
 128                                 if (shadowp)
 129                                         *shadowp = old;
 130                         }
 131                         set_page_private(page + i, entry.val + i);
 132                         xas_store(&xas, page);
 133                         xas_next(&xas);
 134                 }
 135                 address_space->nrpages += nr;
 136                 __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FILE_PAGES, nr);
 137                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_SWAPCACHE, nr);
 138                 ADD_CACHE_INFO(add_total, nr);
 139 unlock:
 140                 xas_unlock_irq(&xas);
 141         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
 142
 143         if (!xas_error(&xas))
 144                 return 0;
 145
 146         ClearPageSwapCache(page);
 147         page_ref_sub(page, nr);
 148         return xas_error(&xas);
 149 }
 150
 151 /*
 152  * This must be called only on pages that have
 153  * been verified to be in the swap cache.
 154  */
 155 void __delete_from_swap_cache(struct page *page,
 156                         swp_entry_t entry, void *shadow)
 157 {
 158         struct address_space *address_space = swap_address_space(entry);
 159         int i, nr = thp_nr_pages(page);
 160         pgoff_t idx = swp_offset(entry);
 161         XA_STATE(xas, &address_space->i_pages, idx);
 162
 163         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
 164         VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapCache(page), page);
 165         VM_BUG_ON_PAGE(PageWriteback(page), page);
 166
 167         for (i = 0; i < nr; i++) {
 168                 void *entry = xas_store(&xas, shadow);
 169                 VM_BUG_ON_PAGE(entry != page, entry);
 170                 set_page_private(page + i, 0);
 171                 xas_next(&xas);
 172         }
 173         ClearPageSwapCache(page);
 174         address_space->nrpages -= nr;
 175         __mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_FILE_PAGES, -nr);
 176         __mod_lruvec_page_state(page, NR_SWAPCACHE, -nr);
 177         ADD_CACHE_INFO(del_total, nr);
 178 }
 179
 180 /**
 181  * add_to_swap - allocate swap space for a page
 182  * @page: page we want to move to swap
 183  *
 184  * Allocate swap space for the page and add the page to the
 185  * swap cache.  Caller needs to hold the page lock.
 186  */
 187 int add_to_swap(struct page *page)
 188 {
 189         swp_entry_t entry;
 190         int err;
 191
 192         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
 193         VM_BUG_ON_PAGE(!PageUptodate(page), page);
 194
 195         entry = get_swap_page(page);
 196         if (!entry.val)
 197                 return 0;
 198
 199         /*
 200          * XArray node allocations from PF_MEMALLOC contexts could
 201          * completely exhaust the page allocator. __GFP_NOMEMALLOC
 202          * stops emergency reserves from being allocated.
 203          *
 204          * TODO: this could cause a theoretical memory reclaim
 205          * deadlock in the swap out path.
 206          */
 207         /*
 208          * Add it to the swap cache.
 209          */
 210         err = add_to_swap_cache(page, entry,
 211                         __GFP_HIGH|__GFP_NOMEMALLOC|__GFP_NOWARN, NULL);
 212         if (err)
 213                 /*
 214                  * add_to_swap_cache() doesn't return -EEXIST, so we can safely
 215                  * clear SWAP_HAS_CACHE flag.
 216                  */
 217                 goto fail;
 218         /*
 219          * Normally the page will be dirtied in unmap because its pte should be
 220          * dirty. A special case is MADV_FREE page. The page's pte could have
 221          * dirty bit cleared but the page's SwapBacked bit is still set because
 222          * clearing the dirty bit and SwapBacked bit has no lock protected. For
 223          * such page, unmap will not set dirty bit for it, so page reclaim will
 224          * not write the page out. This can cause data corruption when the page
 225          * is swap in later. Always setting the dirty bit for the page solves
 226          * the problem.
 227          */
 228         set_page_dirty(page);
 229
 230         return 1;
 231
 232 fail:
 233         put_swap_page(page, entry);
 234         return 0;
 235 }
 236
 237 /*
 238  * This must be called only on pages that have
 239  * been verified to be in the swap cache and locked.
 240  * It will never put the page into the free list,
 241  * the caller has a reference on the page.
 242  */
 243 void delete_from_swap_cache(struct page *page)
 244 {
 245         swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
 246         struct address_space *address_space = swap_address_space(entry);
 247
 248         xa_lock_irq(&address_space->i_pages);
 249         __delete_from_swap_cache(page, entry, NULL);
 250         xa_unlock_irq(&address_space->i_pages);
 251
 252         put_swap_page(page, entry);
 253         page_ref_sub(page, thp_nr_pages(page));
 254 }
 255
 256 void clear_shadow_from_swap_cache(int type, unsigned long begin,
 257                                 unsigned long end)
 258 {
 259         unsigned long curr = begin;
 260         void *old;
 261
 262         for (;;) {
 263                 unsigned long nr_shadows = 0;
 264                 swp_entry_t entry = swp_entry(type, curr);
 265                 struct address_space *address_space = swap_address_space(entry);
 266                 XA_STATE(xas, &address_space->i_pages, curr);
 267
 268                 xa_lock_irq(&address_space->i_pages);
 269                 xas_for_each(&xas, old, end) {
 270                         if (!xa_is_value(old))
 271                                 continue;
 272                         xas_store(&xas, NULL);
 273                         nr_shadows++;
 274                 }
 275                 xa_unlock_irq(&address_space->i_pages);
 276
 277                 /* search the next swapcache until we meet end */
 278                 curr >>= SWAP_ADDRESS_SPACE_SHIFT;
 279                 curr++;
 280                 curr <<= SWAP_ADDRESS_SPACE_SHIFT;
 281                 if (curr > end)
 282                         break;
 283         }
 284 }
 285
 286 /*
 287  * If we are the only user, then try to free up the swap cache.
 288  *
 289  * Its ok to check for PageSwapCache without the page lock
 290  * here because we are going to recheck again inside
 291  * try_to_free_swap() _with_ the lock.
 292  *                                      - Marcelo
 293  */
 294 static inline void free_swap_cache(struct page *page)
 295 {
 296         if (PageSwapCache(page) && !page_mapped(page) && trylock_page(page)) {
 297                 try_to_free_swap(page);
 298                 unlock_page(page);
 299         }
 300 }
 301
 302 /*
 303  * Perform a free_page(), also freeing any swap cache associated with
 304  * this page if it is the last user of the page.
 305  */
 306 void free_page_and_swap_cache(struct page *page)
 307 {
 308         free_swap_cache(page);
 309         if (!is_huge_zero_page(page))
 310                 put_page(page);
 311 }
 312
 313 /*
 314  * Passed an array of pages, drop them all from swapcache and then release
 315  * them.  They are removed from the LRU and freed if this is their last use.
 316  */
 317 void free_pages_and_swap_cache(struct page **pages, int nr)
 318 {
 319         struct page **pagep = pages;
 320         int i;
 321
 322         lru_add_drain();
 323         for (i = 0; i < nr; i++)
 324                 free_swap_cache(pagep[i]);
 325         release_pages(pagep, nr);
 326 }
 327
 328 static inline bool swap_use_vma_readahead(void)
 329 {
 330         return READ_ONCE(enable_vma_readahead) && !atomic_read(&nr_rotate_swap);
 331 }
 332
 333 /*
 334  * Lookup a swap entry in the swap cache. A found page will be returned
 335  * unlocked and with its refcount incremented - we rely on the kernel
 336  * lock getting page table operations atomic even if we drop the page
 337  * lock before returning.
 338  */
 339 struct page *lookup_swap_cache(swp_entry_t entry, struct vm_area_struct *vma,
 340                                unsigned long addr)
 341 {
 342         struct page *page;
 343         struct swap_info_struct *si;
 344
 345         si = get_swap_device(entry);
 346         if (!si)
 347                 return NULL;
 348         page = find_get_page(swap_address_space(entry), swp_offset(entry));
 349         put_swap_device(si);
 350
 351         INC_CACHE_INFO(find_total);
 352         if (page) {
 353                 bool vma_ra = swap_use_vma_readahead();
 354                 bool readahead;
 355
 356                 INC_CACHE_INFO(find_success);
 357                 /*
 358                  * At the moment, we don't support PG_readahead for anon THP
 359                  * so let's bail out rather than confusing the readahead stat.
 360                  */
 361                 if (unlikely(PageTransCompound(page)))
 362                         return page;
 363
 364                 readahead = TestClearPageReadahead(page);
 365                 if (vma && vma_ra) {
 366                         unsigned long ra_val;
 367                         int win, hits;
 368
 369                         ra_val = GET_SWAP_RA_VAL(vma);
 370                         win = SWAP_RA_WIN(ra_val);
 371                         hits = SWAP_RA_HITS(ra_val);
 372                         if (readahead)
 373                                 hits = min_t(int, hits + 1, SWAP_RA_HITS_MAX);
 374                         atomic_long_set(&vma->swap_readahead_info,
 375                                         SWAP_RA_VAL(addr, win, hits));
 376                 }
 377
 378                 if (readahead) {
 379                         count_vm_event(SWAP_RA_HIT);
 380                         if (!vma || !vma_ra)
 381                                 atomic_inc(&swapin_readahead_hits);
 382                 }
 383         }
 384
 385         return page;
 386 }
 387
 388 /**
 389  * find_get_incore_page - Find and get a page from the page or swap caches.
 390  * @mapping: The address_space to search.
 391  * @index: The page cache index.
 392  *
 393  * This differs from find_get_page() in that it will also look for the
 394  * page in the swap cache.
 395  *
 396  * Return: The found page or %NULL.
 397  */
 398 struct page *find_get_incore_page(struct address_space *mapping, pgoff_t index)
 399 {
 400         swp_entry_t swp;
 401         struct swap_info_struct *si;
 402         struct page *page = pagecache_get_page(mapping, index,
 403                                                 FGP_ENTRY | FGP_HEAD, 0);
 404
 405         if (!page)
 406                 return page;
 407         if (!xa_is_value(page))
 408                 return find_subpage(page, index);
 409         if (!shmem_mapping(mapping))
 410                 return NULL;
 411
 412         swp = radix_to_swp_entry(page);
 413         /* Prevent swapoff from happening to us */
 414         si = get_swap_device(swp);
 415         if (!si)
 416                 return NULL;
 417         page = find_get_page(swap_address_space(swp), swp_offset(swp));
 418         put_swap_device(si);
 419         return page;
 420 }
 421
 422 struct page *__read_swap_cache_async(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
 423                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 424                         bool *new_page_allocated)
 425 {
 426         struct swap_info_struct *si;
 427         struct page *page;
 428         void *shadow = NULL;
 429
 430         *new_page_allocated = false;
 431
 432         for (;;) {
 433                 int err;
 434                 /*
 435                  * First check the swap cache.  Since this is normally
 436                  * called after lookup_swap_cache() failed, re-calling
 437                  * that would confuse statistics.
 438                  */
 439                 si = get_swap_device(entry);
 440                 if (!si)
 441                         return NULL;
 442                 page = find_get_page(swap_address_space(entry),
 443                                      swp_offset(entry));
 444                 put_swap_device(si);
 445                 if (page)
 446                         return page;
 447
 448                 /*
 449                  * Just skip read ahead for unused swap slot.
 450                  * During swap_off when swap_slot_cache is disabled,
 451                  * we have to handle the race between putting
 452                  * swap entry in swap cache and marking swap slot
 453                  * as SWAP_HAS_CACHE.  That's done in later part of code or
 454                  * else swap_off will be aborted if we return NULL.
 455                  */
 456                 if (!__swp_swapcount(entry) && swap_slot_cache_enabled)
 457                         return NULL;
 458
 459                 /*
 460                  * Get a new page to read into from swap.  Allocate it now,
 461                  * before marking swap_map SWAP_HAS_CACHE, when -EEXIST will
 462                  * cause any racers to loop around until we add it to cache.
 463                  */
 464                 page = alloc_page_vma(gfp_mask, vma, addr);
 465                 if (!page)
 466                         return NULL;
 467
 468                 /*
 469                  * Swap entry may have been freed since our caller observed it.
 470                  */
 471                 err = swapcache_prepare(entry);
 472                 if (!err)
 473                         break;
 474
 475                 put_page(page);
 476                 if (err != -EEXIST)
 477                         return NULL;
 478
 479                 /*
 480                  * We might race against __delete_from_swap_cache(), and
 481                  * stumble across a swap_map entry whose SWAP_HAS_CACHE
 482                  * has not yet been cleared.  Or race against another
 483                  * __read_swap_cache_async(), which has set SWAP_HAS_CACHE
 484                  * in swap_map, but not yet added its page to swap cache.
 485                  */
 486                 cond_resched();
 487         }
 488
 489         /*
 490          * The swap entry is ours to swap in. Prepare the new page.
 491          */
 492
 493         __SetPageLocked(page);
 494         __SetPageSwapBacked(page);
 495
 496         if (mem_cgroup_swapin_charge_page(page, NULL, gfp_mask, entry))
 497                 goto fail_unlock;
 498
 499         /* May fail (-ENOMEM) if XArray node allocation failed. */
 500         if (add_to_swap_cache(page, entry, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, &shadow))
 501                 goto fail_unlock;
 502
 503         mem_cgroup_swapin_uncharge_swap(entry);
 504
 505         if (shadow)
 506                 workingset_refault(page, shadow);
 507
 508         /* Caller will initiate read into locked page */
 509         lru_cache_add(page);
 510         *new_page_allocated = true;
 511         return page;
 512
 513 fail_unlock:
 514         put_swap_page(page, entry);
 515         unlock_page(page);
 516         put_page(page);
 517         return NULL;
 518 }
 519
 520 /*
 521  * Locate a page of swap in physical memory, reserving swap cache space
 522  * and reading the disk if it is not already cached.
 523  * A failure return means that either the page allocation failed or that
 524  * the swap entry is no longer in use.
 525  */
 526 struct page *read_swap_cache_async(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
 527                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, bool do_poll)
 528 {
 529         bool page_was_allocated;
 530         struct page *retpage = __read_swap_cache_async(entry, gfp_mask,
 531                         vma, addr, &page_was_allocated);
 532
 533         if (page_was_allocated)
 534                 swap_readpage(retpage, do_poll);
 535
 536         return retpage;
 537 }
 538
 539 static unsigned int __swapin_nr_pages(unsigned long prev_offset,
 540                                       unsigned long offset,
 541                                       int hits,
 542                                       int max_pages,
 543                                       int prev_win)
 544 {
 545         unsigned int pages, last_ra;
 546
 547         /*
 548          * This heuristic has been found to work well on both sequential and
 549          * random loads, swapping to hard disk or to SSD: please don't ask
 550          * what the "+ 2" means, it just happens to work well, that's all.
 551          */
 552         pages = hits + 2;
 553         if (pages == 2) {
 554                 /*
 555                  * We can have no readahead hits to judge by: but must not get
 556                  * stuck here forever, so check for an adjacent offset instead
 557                  * (and don't even bother to check whether swap type is same).
 558                  */
 559                 if (offset != prev_offset + 1 && offset != prev_offset - 1)
 560                         pages = 1;
 561         } else {
 562                 unsigned int roundup = 4;
 563                 while (roundup < pages)
 564                         roundup <<= 1;
 565                 pages = roundup;
 566         }
 567
 568         if (pages > max_pages)
 569                 pages = max_pages;
 570
 571         /* Don't shrink readahead too fast */
 572         last_ra = prev_win / 2;
 573         if (pages < last_ra)
 574                 pages = last_ra;
 575
 576         return pages;
 577 }
 578
 579 static unsigned long swapin_nr_pages(unsigned long offset)
 580 {
 581         static unsigned long prev_offset;
 582         unsigned int hits, pages, max_pages;
 583         static atomic_t last_readahead_pages;
 584
 585         max_pages = 1 << READ_ONCE(page_cluster);
 586         if (max_pages <= 1)
 587                 return 1;
 588
 589         hits = atomic_xchg(&swapin_readahead_hits, 0);
 590         pages = __swapin_nr_pages(READ_ONCE(prev_offset), offset, hits,
 591                                   max_pages,
 592                                   atomic_read(&last_readahead_pages));
 593         if (!hits)
 594                 WRITE_ONCE(prev_offset, offset);
 595         atomic_set(&last_readahead_pages, pages);
 596
 597         return pages;
 598 }
 599
 600 /**
 601  * swap_cluster_readahead - swap in pages in hope we need them soon
 602  * @entry: swap entry of this memory
 603  * @gfp_mask: memory allocation flags
 604  * @vmf: fault information
 605  *
 606  * Returns the struct page for entry and addr, after queueing swapin.
 607  *
 608  * Primitive swap readahead code. We simply read an aligned block of
 609  * (1 << page_cluster) entries in the swap area. This method is chosen
 610  * because it doesn't cost us any seek time.  We also make sure to queue
 611  * the 'original' request together with the readahead ones...
 612  *
 613  * This has been extended to use the NUMA policies from the mm triggering
 614  * the readahead.
 615  *
 616  * Caller must hold read mmap_lock if vmf->vma is not NULL.
 617  */
 618 struct page *swap_cluster_readahead(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
 619                                 struct vm_fault *vmf)
 620 {
 621         struct page *page;
 622         unsigned long entry_offset = swp_offset(entry);
 623         unsigned long offset = entry_offset;
 624         unsigned long start_offset, end_offset;
 625         unsigned long mask;
 626         struct swap_info_struct *si = swp_swap_info(entry);
 627         struct blk_plug plug;
 628         bool do_poll = true, page_allocated;
 629         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 630         unsigned long addr = vmf->address;
 631
 632         mask = swapin_nr_pages(offset) - 1;
 633         if (!mask)
 634                 goto skip;
 635
 636         /* Test swap type to make sure the dereference is safe */
 637         if (likely(si->flags & (SWP_BLKDEV | SWP_FS_OPS))) {
 638                 struct inode *inode = si->swap_file->f_mapping->host;
 639                 if (inode_read_congested(inode))
 640                         goto skip;
 641         }
 642
 643         do_poll = false;
 644         /* Read a page_cluster sized and aligned cluster around offset. */
 645         start_offset = offset & ~mask;
 646         end_offset = offset | mask;
 647         if (!start_offset)      /* First page is swap header. */
 648                 start_offset++;
 649         if (end_offset >= si->max)
 650                 end_offset = si->max - 1;
 651
 652         blk_start_plug(&plug);
 653         for (offset = start_offset; offset <= end_offset ; offset++) {
 654                 /* Ok, do the async read-ahead now */
 655                 page = __read_swap_cache_async(
 656                         swp_entry(swp_type(entry), offset),
 657                         gfp_mask, vma, addr, &page_allocated);
 658                 if (!page)
 659                         continue;
 660                 if (page_allocated) {
 661                         swap_readpage(page, false);
 662                         if (offset != entry_offset) {
 663                                 SetPageReadahead(page);
 664                                 count_vm_event(SWAP_RA);
 665                         }
 666                 }
 667                 put_page(page);
 668         }
 669         blk_finish_plug(&plug);
 670
 671         lru_add_drain();        /* Push any new pages onto the LRU now */
 672 skip:
 673         return read_swap_cache_async(entry, gfp_mask, vma, addr, do_poll);
 674 }
 675
 676 int init_swap_address_space(unsigned int type, unsigned long nr_pages)
 677 {
 678         struct address_space *spaces, *space;
 679         unsigned int i, nr;
 680
 681         nr = DIV_ROUND_UP(nr_pages, SWAP_ADDRESS_SPACE_PAGES);
 682         spaces = kvcalloc(nr, sizeof(struct address_space), GFP_KERNEL);
 683         if (!spaces)
 684                 return -ENOMEM;
 685         for (i = 0; i < nr; i++) {
 686                 space = spaces + i;
 687                 xa_init_flags(&space->i_pages, XA_FLAGS_LOCK_IRQ);
 688                 atomic_set(&space->i_mmap_writable, 0);
 689                 space->a_ops = &swap_aops;
 690                 /* swap cache doesn't use writeback related tags */
 691                 mapping_set_no_writeback_tags(space);
 692         }
 693         nr_swapper_spaces[type] = nr;
 694         swapper_spaces[type] = spaces;
 695
 696         return 0;
 697 }
 698
 699 void exit_swap_address_space(unsigned int type)
 700 {
 701         kvfree(swapper_spaces[type]);
 702         nr_swapper_spaces[type] = 0;
 703         swapper_spaces[type] = NULL;
 704 }
 705
 706 static inline void swap_ra_clamp_pfn(struct vm_area_struct *vma,
 707                                      unsigned long faddr,
 708                                      unsigned long lpfn,
 709                                      unsigned long rpfn,
 710                                      unsigned long *start,
 711                                      unsigned long *end)
 712 {
 713         *start = max3(lpfn, PFN_DOWN(vma->vm_start),
 714                       PFN_DOWN(faddr & PMD_MASK));
 715         *end = min3(rpfn, PFN_DOWN(vma->vm_end),
 716                     PFN_DOWN((faddr & PMD_MASK) + PMD_SIZE));
 717 }
 718
 719 static void swap_ra_info(struct vm_fault *vmf,
 720                         struct vma_swap_readahead *ra_info)
 721 {
 722         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 723         unsigned long ra_val;
 724         swp_entry_t entry;
 725         unsigned long faddr, pfn, fpfn;
 726         unsigned long start, end;
 727         pte_t *pte, *orig_pte;
 728         unsigned int max_win, hits, prev_win, win, left;
 729 #ifndef CONFIG_64BIT
 730         pte_t *tpte;
 731 #endif
 732
 733         max_win = 1 << min_t(unsigned int, READ_ONCE(page_cluster),
 734                              SWAP_RA_ORDER_CEILING);
 735         if (max_win == 1) {
 736                 ra_info->win = 1;
 737                 return;
 738         }
 739
 740         faddr = vmf->address;
 741         orig_pte = pte = pte_offset_map(vmf->pmd, faddr);
 742         entry = pte_to_swp_entry(*pte);
 743         if ((unlikely(non_swap_entry(entry)))) {
 744                 pte_unmap(orig_pte);
 745                 return;
 746         }
 747
 748         fpfn = PFN_DOWN(faddr);
 749         ra_val = GET_SWAP_RA_VAL(vma);
 750         pfn = PFN_DOWN(SWAP_RA_ADDR(ra_val));
 751         prev_win = SWAP_RA_WIN(ra_val);
 752         hits = SWAP_RA_HITS(ra_val);
 753         ra_info->win = win = __swapin_nr_pages(pfn, fpfn, hits,
 754                                                max_win, prev_win);
 755         atomic_long_set(&vma->swap_readahead_info,
 756                         SWAP_RA_VAL(faddr, win, 0));
 757
 758         if (win == 1) {
 759                 pte_unmap(orig_pte);
 760                 return;
 761         }
 762
 763         /* Copy the PTEs because the page table may be unmapped */
 764         if (fpfn == pfn + 1)
 765                 swap_ra_clamp_pfn(vma, faddr, fpfn, fpfn + win, &start, &end);
 766         else if (pfn == fpfn + 1)
 767                 swap_ra_clamp_pfn(vma, faddr, fpfn - win + 1, fpfn + 1,
 768                                   &start, &end);
 769         else {
 770                 left = (win - 1) / 2;
 771                 swap_ra_clamp_pfn(vma, faddr, fpfn - left, fpfn + win - left,
 772                                   &start, &end);
 773         }
 774         ra_info->nr_pte = end - start;
 775         ra_info->offset = fpfn - start;
 776         pte -= ra_info->offset;
 777 #ifdef CONFIG_64BIT
 778         ra_info->ptes = pte;
 779 #else
 780         tpte = ra_info->ptes;
 781         for (pfn = start; pfn != end; pfn++)
 782                 *tpte++ = *pte++;
 783 #endif
 784         pte_unmap(orig_pte);
 785 }
 786
 787 /**
 788  * swap_vma_readahead - swap in pages in hope we need them soon
 789  * @fentry: swap entry of this memory
 790  * @gfp_mask: memory allocation flags
 791  * @vmf: fault information
 792  *
 793  * Returns the struct page for entry and addr, after queueing swapin.
 794  *
 795  * Primitive swap readahead code. We simply read in a few pages whose
 796  * virtual addresses are around the fault address in the same vma.
 797  *
 798  * Caller must hold read mmap_lock if vmf->vma is not NULL.
 799  *
 800  */
 801 static struct page *swap_vma_readahead(swp_entry_t fentry, gfp_t gfp_mask,
 802                                        struct vm_fault *vmf)
 803 {
 804         struct blk_plug plug;
 805         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
 806         struct page *page;
 807         pte_t *pte, pentry;
 808         swp_entry_t entry;
 809         unsigned int i;
 810         bool page_allocated;
 811         struct vma_swap_readahead ra_info = {
 812                 .win = 1,
 813         };
 814
 815         swap_ra_info(vmf, &ra_info);
 816         if (ra_info.win == 1)
 817                 goto skip;
 818
 819         blk_start_plug(&plug);
 820         for (i = 0, pte = ra_info.ptes; i < ra_info.nr_pte;
 821              i++, pte++) {
 822                 pentry = *pte;
 823                 if (pte_none(pentry))
 824                         continue;
 825                 if (pte_present(pentry))
 826                         continue;
 827                 entry = pte_to_swp_entry(pentry);
 828                 if (unlikely(non_swap_entry(entry)))
 829                         continue;
 830                 page = __read_swap_cache_async(entry, gfp_mask, vma,
 831                                                vmf->address, &page_allocated);
 832                 if (!page)
 833                         continue;
 834                 if (page_allocated) {
 835                         swap_readpage(page, false);
 836                         if (i != ra_info.offset) {
 837                                 SetPageReadahead(page);
 838                                 count_vm_event(SWAP_RA);
 839                         }
 840                 }
 841                 put_page(page);
 842         }
 843         blk_finish_plug(&plug);
 844         lru_add_drain();
 845 skip:
 846         return read_swap_cache_async(fentry, gfp_mask, vma, vmf->address,
 847                                      ra_info.win == 1);
 848 }
 849
 850 /**
 851  * swapin_readahead - swap in pages in hope we need them soon
 852  * @entry: swap entry of this memory
 853  * @gfp_mask: memory allocation flags
 854  * @vmf: fault information
 855  *
 856  * Returns the struct page for entry and addr, after queueing swapin.
 857  *
 858  * It's a main entry function for swap readahead. By the configuration,
 859  * it will read ahead blocks by cluster-based(ie, physical disk based)
 860  * or vma-based(ie, virtual address based on faulty address) readahead.
 861  */
 862 struct page *swapin_readahead(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
 863                                 struct vm_fault *vmf)
 864 {
 865         return swap_use_vma_readahead() ?
 866                         swap_vma_readahead(entry, gfp_mask, vmf) :
 867                         swap_cluster_readahead(entry, gfp_mask, vmf);
 868 }
 869
 870 #ifdef CONFIG_SYSFS
 871 static ssize_t vma_ra_enabled_show(struct kobject *kobj,
 872                                      struct kobj_attribute *attr, char *buf)
 873 {
 874         return sysfs_emit(buf, "%s\n",
 875                           enable_vma_readahead ? "true" : "false");
 876 }
 877 static ssize_t vma_ra_enabled_store(struct kobject *kobj,
 878                                       struct kobj_attribute *attr,
 879                                       const char *buf, size_t count)
 880 {
 881         if (!strncmp(buf, "true", 4) || !strncmp(buf, "1", 1))
 882                 enable_vma_readahead = true;
 883         else if (!strncmp(buf, "false", 5) || !strncmp(buf, "0", 1))
 884                 enable_vma_readahead = false;
 885         else
 886                 return -EINVAL;
 887
 888         return count;
 889 }
 890 static struct kobj_attribute vma_ra_enabled_attr =
 891         __ATTR(vma_ra_enabled, 0644, vma_ra_enabled_show,
 892                vma_ra_enabled_store);
 893
 894 static struct attribute *swap_attrs[] = {
 895         &vma_ra_enabled_attr.attr,
 896         NULL,
 897 };
 898
 899 static const struct attribute_group swap_attr_group = {
 900         .attrs = swap_attrs,
 901 };
 902
 903 static int __init swap_init_sysfs(void)
 904 {
 905         int err;
 906         struct kobject *swap_kobj;
 907
 908         swap_kobj = kobject_create_and_add("swap", mm_kobj);
 909         if (!swap_kobj) {
 910                 pr_err("failed to create swap kobject\n");
 911                 return -ENOMEM;
 912         }
 913         err = sysfs_create_group(swap_kobj, &swap_attr_group);
 914         if (err) {
 915                 pr_err("failed to register swap group\n");
 916                 goto delete_obj;
 917         }
 918         return 0;
 919
 920 delete_obj:
 921         kobject_put(swap_kobj);
 922         return err;
 923 }
 924 subsys_initcall(swap_init_sysfs);
 925 #endif