Merge branch kvm-arm64/pgtable-fixes-6.4 into kvmarm-master/fixes
[platform/kernel/linux-starfive.git] / 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 #include "swap.h"
27
28 /*
29  * swapper_space is a fiction, retained to simplify the path through
30  * vmscan's shrink_page_list.
31  */
32 static const struct address_space_operations swap_aops = {
33         .writepage      = swap_writepage,
34         .dirty_folio    = noop_dirty_folio,
35 #ifdef CONFIG_MIGRATION
36         .migrate_folio  = migrate_folio,
37 #endif
38 };
39
40 struct address_space *swapper_spaces[MAX_SWAPFILES] __read_mostly;
41 static unsigned int nr_swapper_spaces[MAX_SWAPFILES] __read_mostly;
42 static bool enable_vma_readahead __read_mostly = true;
43
44 #define SWAP_RA_WIN_SHIFT       (PAGE_SHIFT / 2)
45 #define SWAP_RA_HITS_MASK       ((1UL << SWAP_RA_WIN_SHIFT) - 1)
46 #define SWAP_RA_HITS_MAX        SWAP_RA_HITS_MASK
47 #define SWAP_RA_WIN_MASK        (~PAGE_MASK & ~SWAP_RA_HITS_MASK)
48
49 #define SWAP_RA_HITS(v)         ((v) & SWAP_RA_HITS_MASK)
50 #define SWAP_RA_WIN(v)          (((v) & SWAP_RA_WIN_MASK) >> SWAP_RA_WIN_SHIFT)
51 #define SWAP_RA_ADDR(v)         ((v) & PAGE_MASK)
52
53 #define SWAP_RA_VAL(addr, win, hits)                            \
54         (((addr) & PAGE_MASK) |                                 \
55          (((win) << SWAP_RA_WIN_SHIFT) & SWAP_RA_WIN_MASK) |    \
56          ((hits) & SWAP_RA_HITS_MASK))
57
58 /* Initial readahead hits is 4 to start up with a small window */
59 #define GET_SWAP_RA_VAL(vma)                                    \
60         (atomic_long_read(&(vma)->swap_readahead_info) ? : 4)
61
62 static atomic_t swapin_readahead_hits = ATOMIC_INIT(4);
63
64 void show_swap_cache_info(void)
65 {
66         printk("%lu pages in swap cache\n", total_swapcache_pages());
67         printk("Free swap  = %ldkB\n",
68                 get_nr_swap_pages() << (PAGE_SHIFT - 10));
69         printk("Total swap = %lukB\n", total_swap_pages << (PAGE_SHIFT - 10));
70 }
71
72 void *get_shadow_from_swap_cache(swp_entry_t entry)
73 {
74         struct address_space *address_space = swap_address_space(entry);
75         pgoff_t idx = swp_offset(entry);
76         struct page *page;
77
78         page = xa_load(&address_space->i_pages, idx);
79         if (xa_is_value(page))
80                 return page;
81         return NULL;
82 }
83
84 /*
85  * add_to_swap_cache resembles filemap_add_folio on swapper_space,
86  * but sets SwapCache flag and private instead of mapping and index.
87  */
88 int add_to_swap_cache(struct folio *folio, swp_entry_t entry,
89                         gfp_t gfp, void **shadowp)
90 {
91         struct address_space *address_space = swap_address_space(entry);
92         pgoff_t idx = swp_offset(entry);
93         XA_STATE_ORDER(xas, &address_space->i_pages, idx, folio_order(folio));
94         unsigned long i, nr = folio_nr_pages(folio);
95         void *old;
96
97         xas_set_update(&xas, workingset_update_node);
98
99         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
100         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_swapcache(folio), folio);
101         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_swapbacked(folio), folio);
102
103         folio_ref_add(folio, nr);
104         folio_set_swapcache(folio);
105
106         do {
107                 xas_lock_irq(&xas);
108                 xas_create_range(&xas);
109                 if (xas_error(&xas))
110                         goto unlock;
111                 for (i = 0; i < nr; i++) {
112                         VM_BUG_ON_FOLIO(xas.xa_index != idx + i, folio);
113                         old = xas_load(&xas);
114                         if (xa_is_value(old)) {
115                                 if (shadowp)
116                                         *shadowp = old;
117                         }
118                         set_page_private(folio_page(folio, i), entry.val + i);
119                         xas_store(&xas, folio);
120                         xas_next(&xas);
121                 }
122                 address_space->nrpages += nr;
123                 __node_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, nr);
124                 __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SWAPCACHE, nr);
125 unlock:
126                 xas_unlock_irq(&xas);
127         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
128
129         if (!xas_error(&xas))
130                 return 0;
131
132         folio_clear_swapcache(folio);
133         folio_ref_sub(folio, nr);
134         return xas_error(&xas);
135 }
136
137 /*
138  * This must be called only on folios that have
139  * been verified to be in the swap cache.
140  */
141 void __delete_from_swap_cache(struct folio *folio,
142                         swp_entry_t entry, void *shadow)
143 {
144         struct address_space *address_space = swap_address_space(entry);
145         int i;
146         long nr = folio_nr_pages(folio);
147         pgoff_t idx = swp_offset(entry);
148         XA_STATE(xas, &address_space->i_pages, idx);
149
150         xas_set_update(&xas, workingset_update_node);
151
152         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
153         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_swapcache(folio), folio);
154         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_writeback(folio), folio);
155
156         for (i = 0; i < nr; i++) {
157                 void *entry = xas_store(&xas, shadow);
158                 VM_BUG_ON_PAGE(entry != folio, entry);
159                 set_page_private(folio_page(folio, i), 0);
160                 xas_next(&xas);
161         }
162         folio_clear_swapcache(folio);
163         address_space->nrpages -= nr;
164         __node_stat_mod_folio(folio, NR_FILE_PAGES, -nr);
165         __lruvec_stat_mod_folio(folio, NR_SWAPCACHE, -nr);
166 }
167
168 /**
169  * add_to_swap - allocate swap space for a folio
170  * @folio: folio we want to move to swap
171  *
172  * Allocate swap space for the folio and add the folio to the
173  * swap cache.
174  *
175  * Context: Caller needs to hold the folio lock.
176  * Return: Whether the folio was added to the swap cache.
177  */
178 bool add_to_swap(struct folio *folio)
179 {
180         swp_entry_t entry;
181         int err;
182
183         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
184         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_uptodate(folio), folio);
185
186         entry = folio_alloc_swap(folio);
187         if (!entry.val)
188                 return false;
189
190         /*
191          * XArray node allocations from PF_MEMALLOC contexts could
192          * completely exhaust the page allocator. __GFP_NOMEMALLOC
193          * stops emergency reserves from being allocated.
194          *
195          * TODO: this could cause a theoretical memory reclaim
196          * deadlock in the swap out path.
197          */
198         /*
199          * Add it to the swap cache.
200          */
201         err = add_to_swap_cache(folio, entry,
202                         __GFP_HIGH|__GFP_NOMEMALLOC|__GFP_NOWARN, NULL);
203         if (err)
204                 /*
205                  * add_to_swap_cache() doesn't return -EEXIST, so we can safely
206                  * clear SWAP_HAS_CACHE flag.
207                  */
208                 goto fail;
209         /*
210          * Normally the folio will be dirtied in unmap because its
211          * pte should be dirty. A special case is MADV_FREE page. The
212          * page's pte could have dirty bit cleared but the folio's
213          * SwapBacked flag is still set because clearing the dirty bit
214          * and SwapBacked flag has no lock protected. For such folio,
215          * unmap will not set dirty bit for it, so folio reclaim will
216          * not write the folio out. This can cause data corruption when
217          * the folio is swapped in later. Always setting the dirty flag
218          * for the folio solves the problem.
219          */
220         folio_mark_dirty(folio);
221
222         return true;
223
224 fail:
225         put_swap_folio(folio, entry);
226         return false;
227 }
228
229 /*
230  * This must be called only on folios that have
231  * been verified to be in the swap cache and locked.
232  * It will never put the folio into the free list,
233  * the caller has a reference on the folio.
234  */
235 void delete_from_swap_cache(struct folio *folio)
236 {
237         swp_entry_t entry = folio_swap_entry(folio);
238         struct address_space *address_space = swap_address_space(entry);
239
240         xa_lock_irq(&address_space->i_pages);
241         __delete_from_swap_cache(folio, entry, NULL);
242         xa_unlock_irq(&address_space->i_pages);
243
244         put_swap_folio(folio, entry);
245         folio_ref_sub(folio, folio_nr_pages(folio));
246 }
247
248 void clear_shadow_from_swap_cache(int type, unsigned long begin,
249                                 unsigned long end)
250 {
251         unsigned long curr = begin;
252         void *old;
253
254         for (;;) {
255                 swp_entry_t entry = swp_entry(type, curr);
256                 struct address_space *address_space = swap_address_space(entry);
257                 XA_STATE(xas, &address_space->i_pages, curr);
258
259                 xas_set_update(&xas, workingset_update_node);
260
261                 xa_lock_irq(&address_space->i_pages);
262                 xas_for_each(&xas, old, end) {
263                         if (!xa_is_value(old))
264                                 continue;
265                         xas_store(&xas, NULL);
266                 }
267                 xa_unlock_irq(&address_space->i_pages);
268
269                 /* search the next swapcache until we meet end */
270                 curr >>= SWAP_ADDRESS_SPACE_SHIFT;
271                 curr++;
272                 curr <<= SWAP_ADDRESS_SPACE_SHIFT;
273                 if (curr > end)
274                         break;
275         }
276 }
277
278 /* 
279  * If we are the only user, then try to free up the swap cache. 
280  * 
281  * Its ok to check the swapcache flag without the folio lock
282  * here because we are going to recheck again inside
283  * folio_free_swap() _with_ the lock.
284  *                                      - Marcelo
285  */
286 void free_swap_cache(struct page *page)
287 {
288         struct folio *folio = page_folio(page);
289
290         if (folio_test_swapcache(folio) && !folio_mapped(folio) &&
291             folio_trylock(folio)) {
292                 folio_free_swap(folio);
293                 folio_unlock(folio);
294         }
295 }
296
297 /* 
298  * Perform a free_page(), also freeing any swap cache associated with
299  * this page if it is the last user of the page.
300  */
301 void free_page_and_swap_cache(struct page *page)
302 {
303         free_swap_cache(page);
304         if (!is_huge_zero_page(page))
305                 put_page(page);
306 }
307
308 /*
309  * Passed an array of pages, drop them all from swapcache and then release
310  * them.  They are removed from the LRU and freed if this is their last use.
311  */
312 void free_pages_and_swap_cache(struct encoded_page **pages, int nr)
313 {
314         lru_add_drain();
315         for (int i = 0; i < nr; i++)
316                 free_swap_cache(encoded_page_ptr(pages[i]));
317         release_pages(pages, nr);
318 }
319
320 static inline bool swap_use_vma_readahead(void)
321 {
322         return READ_ONCE(enable_vma_readahead) && !atomic_read(&nr_rotate_swap);
323 }
324
325 /*
326  * Lookup a swap entry in the swap cache. A found folio will be returned
327  * unlocked and with its refcount incremented - we rely on the kernel
328  * lock getting page table operations atomic even if we drop the folio
329  * lock before returning.
330  *
331  * Caller must lock the swap device or hold a reference to keep it valid.
332  */
333 struct folio *swap_cache_get_folio(swp_entry_t entry,
334                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
335 {
336         struct folio *folio;
337
338         folio = filemap_get_folio(swap_address_space(entry), swp_offset(entry));
339         if (!IS_ERR(folio)) {
340                 bool vma_ra = swap_use_vma_readahead();
341                 bool readahead;
342
343                 /*
344                  * At the moment, we don't support PG_readahead for anon THP
345                  * so let's bail out rather than confusing the readahead stat.
346                  */
347                 if (unlikely(folio_test_large(folio)))
348                         return folio;
349
350                 readahead = folio_test_clear_readahead(folio);
351                 if (vma && vma_ra) {
352                         unsigned long ra_val;
353                         int win, hits;
354
355                         ra_val = GET_SWAP_RA_VAL(vma);
356                         win = SWAP_RA_WIN(ra_val);
357                         hits = SWAP_RA_HITS(ra_val);
358                         if (readahead)
359                                 hits = min_t(int, hits + 1, SWAP_RA_HITS_MAX);
360                         atomic_long_set(&vma->swap_readahead_info,
361                                         SWAP_RA_VAL(addr, win, hits));
362                 }
363
364                 if (readahead) {
365                         count_vm_event(SWAP_RA_HIT);
366                         if (!vma || !vma_ra)
367                                 atomic_inc(&swapin_readahead_hits);
368                 }
369         } else {
370                 folio = NULL;
371         }
372
373         return folio;
374 }
375
376 /**
377  * filemap_get_incore_folio - Find and get a folio from the page or swap caches.
378  * @mapping: The address_space to search.
379  * @index: The page cache index.
380  *
381  * This differs from filemap_get_folio() in that it will also look for the
382  * folio in the swap cache.
383  *
384  * Return: The found folio or %NULL.
385  */
386 struct folio *filemap_get_incore_folio(struct address_space *mapping,
387                 pgoff_t index)
388 {
389         swp_entry_t swp;
390         struct swap_info_struct *si;
391         struct folio *folio = filemap_get_entry(mapping, index);
392
393         if (!folio)
394                 return ERR_PTR(-ENOENT);
395         if (!xa_is_value(folio))
396                 return folio;
397         if (!shmem_mapping(mapping))
398                 return ERR_PTR(-ENOENT);
399
400         swp = radix_to_swp_entry(folio);
401         /* There might be swapin error entries in shmem mapping. */
402         if (non_swap_entry(swp))
403                 return ERR_PTR(-ENOENT);
404         /* Prevent swapoff from happening to us */
405         si = get_swap_device(swp);
406         if (!si)
407                 return ERR_PTR(-ENOENT);
408         index = swp_offset(swp);
409         folio = filemap_get_folio(swap_address_space(swp), index);
410         put_swap_device(si);
411         return folio;
412 }
413
414 struct page *__read_swap_cache_async(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
415                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
416                         bool *new_page_allocated)
417 {
418         struct swap_info_struct *si;
419         struct folio *folio;
420         void *shadow = NULL;
421
422         *new_page_allocated = false;
423
424         for (;;) {
425                 int err;
426                 /*
427                  * First check the swap cache.  Since this is normally
428                  * called after swap_cache_get_folio() failed, re-calling
429                  * that would confuse statistics.
430                  */
431                 si = get_swap_device(entry);
432                 if (!si)
433                         return NULL;
434                 folio = filemap_get_folio(swap_address_space(entry),
435                                                 swp_offset(entry));
436                 put_swap_device(si);
437                 if (!IS_ERR(folio))
438                         return folio_file_page(folio, swp_offset(entry));
439
440                 /*
441                  * Just skip read ahead for unused swap slot.
442                  * During swap_off when swap_slot_cache is disabled,
443                  * we have to handle the race between putting
444                  * swap entry in swap cache and marking swap slot
445                  * as SWAP_HAS_CACHE.  That's done in later part of code or
446                  * else swap_off will be aborted if we return NULL.
447                  */
448                 if (!__swp_swapcount(entry) && swap_slot_cache_enabled)
449                         return NULL;
450
451                 /*
452                  * Get a new page to read into from swap.  Allocate it now,
453                  * before marking swap_map SWAP_HAS_CACHE, when -EEXIST will
454                  * cause any racers to loop around until we add it to cache.
455                  */
456                 folio = vma_alloc_folio(gfp_mask, 0, vma, addr, false);
457                 if (!folio)
458                         return NULL;
459
460                 /*
461                  * Swap entry may have been freed since our caller observed it.
462                  */
463                 err = swapcache_prepare(entry);
464                 if (!err)
465                         break;
466
467                 folio_put(folio);
468                 if (err != -EEXIST)
469                         return NULL;
470
471                 /*
472                  * We might race against __delete_from_swap_cache(), and
473                  * stumble across a swap_map entry whose SWAP_HAS_CACHE
474                  * has not yet been cleared.  Or race against another
475                  * __read_swap_cache_async(), which has set SWAP_HAS_CACHE
476                  * in swap_map, but not yet added its page to swap cache.
477                  */
478                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
479         }
480
481         /*
482          * The swap entry is ours to swap in. Prepare the new page.
483          */
484
485         __folio_set_locked(folio);
486         __folio_set_swapbacked(folio);
487
488         if (mem_cgroup_swapin_charge_folio(folio, NULL, gfp_mask, entry))
489                 goto fail_unlock;
490
491         /* May fail (-ENOMEM) if XArray node allocation failed. */
492         if (add_to_swap_cache(folio, entry, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, &shadow))
493                 goto fail_unlock;
494
495         mem_cgroup_swapin_uncharge_swap(entry);
496
497         if (shadow)
498                 workingset_refault(folio, shadow);
499
500         /* Caller will initiate read into locked folio */
501         folio_add_lru(folio);
502         *new_page_allocated = true;
503         return &folio->page;
504
505 fail_unlock:
506         put_swap_folio(folio, entry);
507         folio_unlock(folio);
508         folio_put(folio);
509         return NULL;
510 }
511
512 /*
513  * Locate a page of swap in physical memory, reserving swap cache space
514  * and reading the disk if it is not already cached.
515  * A failure return means that either the page allocation failed or that
516  * the swap entry is no longer in use.
517  */
518 struct page *read_swap_cache_async(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
519                                    struct vm_area_struct *vma,
520                                    unsigned long addr, bool do_poll,
521                                    struct swap_iocb **plug)
522 {
523         bool page_was_allocated;
524         struct page *retpage = __read_swap_cache_async(entry, gfp_mask,
525                         vma, addr, &page_was_allocated);
526
527         if (page_was_allocated)
528                 swap_readpage(retpage, do_poll, plug);
529
530         return retpage;
531 }
532
533 static unsigned int __swapin_nr_pages(unsigned long prev_offset,
534                                       unsigned long offset,
535                                       int hits,
536                                       int max_pages,
537                                       int prev_win)
538 {
539         unsigned int pages, last_ra;
540
541         /*
542          * This heuristic has been found to work well on both sequential and
543          * random loads, swapping to hard disk or to SSD: please don't ask
544          * what the "+ 2" means, it just happens to work well, that's all.
545          */
546         pages = hits + 2;
547         if (pages == 2) {
548                 /*
549                  * We can have no readahead hits to judge by: but must not get
550                  * stuck here forever, so check for an adjacent offset instead
551                  * (and don't even bother to check whether swap type is same).
552                  */
553                 if (offset != prev_offset + 1 && offset != prev_offset - 1)
554                         pages = 1;
555         } else {
556                 unsigned int roundup = 4;
557                 while (roundup < pages)
558                         roundup <<= 1;
559                 pages = roundup;
560         }
561
562         if (pages > max_pages)
563                 pages = max_pages;
564
565         /* Don't shrink readahead too fast */
566         last_ra = prev_win / 2;
567         if (pages < last_ra)
568                 pages = last_ra;
569
570         return pages;
571 }
572
573 static unsigned long swapin_nr_pages(unsigned long offset)
574 {
575         static unsigned long prev_offset;
576         unsigned int hits, pages, max_pages;
577         static atomic_t last_readahead_pages;
578
579         max_pages = 1 << READ_ONCE(page_cluster);
580         if (max_pages <= 1)
581                 return 1;
582
583         hits = atomic_xchg(&swapin_readahead_hits, 0);
584         pages = __swapin_nr_pages(READ_ONCE(prev_offset), offset, hits,
585                                   max_pages,
586                                   atomic_read(&last_readahead_pages));
587         if (!hits)
588                 WRITE_ONCE(prev_offset, offset);
589         atomic_set(&last_readahead_pages, pages);
590
591         return pages;
592 }
593
594 /**
595  * swap_cluster_readahead - swap in pages in hope we need them soon
596  * @entry: swap entry of this memory
597  * @gfp_mask: memory allocation flags
598  * @vmf: fault information
599  *
600  * Returns the struct page for entry and addr, after queueing swapin.
601  *
602  * Primitive swap readahead code. We simply read an aligned block of
603  * (1 << page_cluster) entries in the swap area. This method is chosen
604  * because it doesn't cost us any seek time.  We also make sure to queue
605  * the 'original' request together with the readahead ones...
606  *
607  * This has been extended to use the NUMA policies from the mm triggering
608  * the readahead.
609  *
610  * Caller must hold read mmap_lock if vmf->vma is not NULL.
611  */
612 struct page *swap_cluster_readahead(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
613                                 struct vm_fault *vmf)
614 {
615         struct page *page;
616         unsigned long entry_offset = swp_offset(entry);
617         unsigned long offset = entry_offset;
618         unsigned long start_offset, end_offset;
619         unsigned long mask;
620         struct swap_info_struct *si = swp_swap_info(entry);
621         struct blk_plug plug;
622         struct swap_iocb *splug = NULL;
623         bool do_poll = true, page_allocated;
624         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
625         unsigned long addr = vmf->address;
626
627         mask = swapin_nr_pages(offset) - 1;
628         if (!mask)
629                 goto skip;
630
631         do_poll = false;
632         /* Read a page_cluster sized and aligned cluster around offset. */
633         start_offset = offset & ~mask;
634         end_offset = offset | mask;
635         if (!start_offset)      /* First page is swap header. */
636                 start_offset++;
637         if (end_offset >= si->max)
638                 end_offset = si->max - 1;
639
640         blk_start_plug(&plug);
641         for (offset = start_offset; offset <= end_offset ; offset++) {
642                 /* Ok, do the async read-ahead now */
643                 page = __read_swap_cache_async(
644                         swp_entry(swp_type(entry), offset),
645                         gfp_mask, vma, addr, &page_allocated);
646                 if (!page)
647                         continue;
648                 if (page_allocated) {
649                         swap_readpage(page, false, &splug);
650                         if (offset != entry_offset) {
651                                 SetPageReadahead(page);
652                                 count_vm_event(SWAP_RA);
653                         }
654                 }
655                 put_page(page);
656         }
657         blk_finish_plug(&plug);
658         swap_read_unplug(splug);
659
660         lru_add_drain();        /* Push any new pages onto the LRU now */
661 skip:
662         /* The page was likely read above, so no need for plugging here */
663         return read_swap_cache_async(entry, gfp_mask, vma, addr, do_poll, NULL);
664 }
665
666 int init_swap_address_space(unsigned int type, unsigned long nr_pages)
667 {
668         struct address_space *spaces, *space;
669         unsigned int i, nr;
670
671         nr = DIV_ROUND_UP(nr_pages, SWAP_ADDRESS_SPACE_PAGES);
672         spaces = kvcalloc(nr, sizeof(struct address_space), GFP_KERNEL);
673         if (!spaces)
674                 return -ENOMEM;
675         for (i = 0; i < nr; i++) {
676                 space = spaces + i;
677                 xa_init_flags(&space->i_pages, XA_FLAGS_LOCK_IRQ);
678                 atomic_set(&space->i_mmap_writable, 0);
679                 space->a_ops = &swap_aops;
680                 /* swap cache doesn't use writeback related tags */
681                 mapping_set_no_writeback_tags(space);
682         }
683         nr_swapper_spaces[type] = nr;
684         swapper_spaces[type] = spaces;
685
686         return 0;
687 }
688
689 void exit_swap_address_space(unsigned int type)
690 {
691         int i;
692         struct address_space *spaces = swapper_spaces[type];
693
694         for (i = 0; i < nr_swapper_spaces[type]; i++)
695                 VM_WARN_ON_ONCE(!mapping_empty(&spaces[i]));
696         kvfree(spaces);
697         nr_swapper_spaces[type] = 0;
698         swapper_spaces[type] = NULL;
699 }
700
701 static void swap_ra_info(struct vm_fault *vmf,
702                          struct vma_swap_readahead *ra_info)
703 {
704         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
705         unsigned long ra_val;
706         unsigned long faddr, pfn, fpfn, lpfn, rpfn;
707         unsigned long start, end;
708         pte_t *pte, *orig_pte;
709         unsigned int max_win, hits, prev_win, win;
710 #ifndef CONFIG_64BIT
711         pte_t *tpte;
712 #endif
713
714         max_win = 1 << min_t(unsigned int, READ_ONCE(page_cluster),
715                              SWAP_RA_ORDER_CEILING);
716         if (max_win == 1) {
717                 ra_info->win = 1;
718                 return;
719         }
720
721         faddr = vmf->address;
722         fpfn = PFN_DOWN(faddr);
723         ra_val = GET_SWAP_RA_VAL(vma);
724         pfn = PFN_DOWN(SWAP_RA_ADDR(ra_val));
725         prev_win = SWAP_RA_WIN(ra_val);
726         hits = SWAP_RA_HITS(ra_val);
727         ra_info->win = win = __swapin_nr_pages(pfn, fpfn, hits,
728                                                max_win, prev_win);
729         atomic_long_set(&vma->swap_readahead_info,
730                         SWAP_RA_VAL(faddr, win, 0));
731
732         if (win == 1)
733                 return;
734
735         /* Copy the PTEs because the page table may be unmapped */
736         orig_pte = pte = pte_offset_map(vmf->pmd, faddr);
737         if (fpfn == pfn + 1) {
738                 lpfn = fpfn;
739                 rpfn = fpfn + win;
740         } else if (pfn == fpfn + 1) {
741                 lpfn = fpfn - win + 1;
742                 rpfn = fpfn + 1;
743         } else {
744                 unsigned int left = (win - 1) / 2;
745
746                 lpfn = fpfn - left;
747                 rpfn = fpfn + win - left;
748         }
749         start = max3(lpfn, PFN_DOWN(vma->vm_start),
750                      PFN_DOWN(faddr & PMD_MASK));
751         end = min3(rpfn, PFN_DOWN(vma->vm_end),
752                    PFN_DOWN((faddr & PMD_MASK) + PMD_SIZE));
753
754         ra_info->nr_pte = end - start;
755         ra_info->offset = fpfn - start;
756         pte -= ra_info->offset;
757 #ifdef CONFIG_64BIT
758         ra_info->ptes = pte;
759 #else
760         tpte = ra_info->ptes;
761         for (pfn = start; pfn != end; pfn++)
762                 *tpte++ = *pte++;
763 #endif
764         pte_unmap(orig_pte);
765 }
766
767 /**
768  * swap_vma_readahead - swap in pages in hope we need them soon
769  * @fentry: swap entry of this memory
770  * @gfp_mask: memory allocation flags
771  * @vmf: fault information
772  *
773  * Returns the struct page for entry and addr, after queueing swapin.
774  *
775  * Primitive swap readahead code. We simply read in a few pages whose
776  * virtual addresses are around the fault address in the same vma.
777  *
778  * Caller must hold read mmap_lock if vmf->vma is not NULL.
779  *
780  */
781 static struct page *swap_vma_readahead(swp_entry_t fentry, gfp_t gfp_mask,
782                                        struct vm_fault *vmf)
783 {
784         struct blk_plug plug;
785         struct swap_iocb *splug = NULL;
786         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
787         struct page *page;
788         pte_t *pte, pentry;
789         swp_entry_t entry;
790         unsigned int i;
791         bool page_allocated;
792         struct vma_swap_readahead ra_info = {
793                 .win = 1,
794         };
795
796         swap_ra_info(vmf, &ra_info);
797         if (ra_info.win == 1)
798                 goto skip;
799
800         blk_start_plug(&plug);
801         for (i = 0, pte = ra_info.ptes; i < ra_info.nr_pte;
802              i++, pte++) {
803                 pentry = *pte;
804                 if (!is_swap_pte(pentry))
805                         continue;
806                 entry = pte_to_swp_entry(pentry);
807                 if (unlikely(non_swap_entry(entry)))
808                         continue;
809                 page = __read_swap_cache_async(entry, gfp_mask, vma,
810                                                vmf->address, &page_allocated);
811                 if (!page)
812                         continue;
813                 if (page_allocated) {
814                         swap_readpage(page, false, &splug);
815                         if (i != ra_info.offset) {
816                                 SetPageReadahead(page);
817                                 count_vm_event(SWAP_RA);
818                         }
819                 }
820                 put_page(page);
821         }
822         blk_finish_plug(&plug);
823         swap_read_unplug(splug);
824         lru_add_drain();
825 skip:
826         /* The page was likely read above, so no need for plugging here */
827         return read_swap_cache_async(fentry, gfp_mask, vma, vmf->address,
828                                      ra_info.win == 1, NULL);
829 }
830
831 /**
832  * swapin_readahead - swap in pages in hope we need them soon
833  * @entry: swap entry of this memory
834  * @gfp_mask: memory allocation flags
835  * @vmf: fault information
836  *
837  * Returns the struct page for entry and addr, after queueing swapin.
838  *
839  * It's a main entry function for swap readahead. By the configuration,
840  * it will read ahead blocks by cluster-based(ie, physical disk based)
841  * or vma-based(ie, virtual address based on faulty address) readahead.
842  */
843 struct page *swapin_readahead(swp_entry_t entry, gfp_t gfp_mask,
844                                 struct vm_fault *vmf)
845 {
846         return swap_use_vma_readahead() ?
847                         swap_vma_readahead(entry, gfp_mask, vmf) :
848                         swap_cluster_readahead(entry, gfp_mask, vmf);
849 }
850
851 #ifdef CONFIG_SYSFS
852 static ssize_t vma_ra_enabled_show(struct kobject *kobj,
853                                      struct kobj_attribute *attr, char *buf)
854 {
855         return sysfs_emit(buf, "%s\n",
856                           enable_vma_readahead ? "true" : "false");
857 }
858 static ssize_t vma_ra_enabled_store(struct kobject *kobj,
859                                       struct kobj_attribute *attr,
860                                       const char *buf, size_t count)
861 {
862         ssize_t ret;
863
864         ret = kstrtobool(buf, &enable_vma_readahead);
865         if (ret)
866                 return ret;
867
868         return count;
869 }
870 static struct kobj_attribute vma_ra_enabled_attr = __ATTR_RW(vma_ra_enabled);
871
872 static struct attribute *swap_attrs[] = {
873         &vma_ra_enabled_attr.attr,
874         NULL,
875 };
876
877 static const struct attribute_group swap_attr_group = {
878         .attrs = swap_attrs,
879 };
880
881 static int __init swap_init_sysfs(void)
882 {
883         int err;
884         struct kobject *swap_kobj;
885
886         swap_kobj = kobject_create_and_add("swap", mm_kobj);
887         if (!swap_kobj) {
888                 pr_err("failed to create swap kobject\n");
889                 return -ENOMEM;
890         }
891         err = sysfs_create_group(swap_kobj, &swap_attr_group);
892         if (err) {
893                 pr_err("failed to register swap group\n");
894                 goto delete_obj;
895         }
896         return 0;
897
898 delete_obj:
899         kobject_put(swap_kobj);
900         return err;
901 }
902 subsys_initcall(swap_init_sysfs);
903 #endif