]> Git Repo - linux.git/blob - mm/page_io.c
Merge tag 'firewire-updates-6.12' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux.git] / mm / page_io.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/page_io.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, 
8  *  Asynchronous swapping added 30.12.95. Stephen Tweedie
9  *  Removed race in async swapping. 14.4.1996. Bruno Haible
10  *  Add swap of shared pages through the page cache. 20.2.1998. Stephen Tweedie
11  *  Always use brw_page, life becomes simpler. 12 May 1998 Eric Biederman
12  */
13
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/kernel_stat.h>
16 #include <linux/gfp.h>
17 #include <linux/pagemap.h>
18 #include <linux/swap.h>
19 #include <linux/bio.h>
20 #include <linux/swapops.h>
21 #include <linux/writeback.h>
22 #include <linux/blkdev.h>
23 #include <linux/psi.h>
24 #include <linux/uio.h>
25 #include <linux/sched/task.h>
26 #include <linux/delayacct.h>
27 #include <linux/zswap.h>
28 #include "swap.h"
29
30 static void __end_swap_bio_write(struct bio *bio)
31 {
32         struct folio *folio = bio_first_folio_all(bio);
33
34         if (bio->bi_status) {
35                 /*
36                  * We failed to write the page out to swap-space.
37                  * Re-dirty the page in order to avoid it being reclaimed.
38                  * Also print a dire warning that things will go BAD (tm)
39                  * very quickly.
40                  *
41                  * Also clear PG_reclaim to avoid folio_rotate_reclaimable()
42                  */
43                 folio_mark_dirty(folio);
44                 pr_alert_ratelimited("Write-error on swap-device (%u:%u:%llu)\n",
45                                      MAJOR(bio_dev(bio)), MINOR(bio_dev(bio)),
46                                      (unsigned long long)bio->bi_iter.bi_sector);
47                 folio_clear_reclaim(folio);
48         }
49         folio_end_writeback(folio);
50 }
51
52 static void end_swap_bio_write(struct bio *bio)
53 {
54         __end_swap_bio_write(bio);
55         bio_put(bio);
56 }
57
58 static void __end_swap_bio_read(struct bio *bio)
59 {
60         struct folio *folio = bio_first_folio_all(bio);
61
62         if (bio->bi_status) {
63                 pr_alert_ratelimited("Read-error on swap-device (%u:%u:%llu)\n",
64                                      MAJOR(bio_dev(bio)), MINOR(bio_dev(bio)),
65                                      (unsigned long long)bio->bi_iter.bi_sector);
66         } else {
67                 folio_mark_uptodate(folio);
68         }
69         folio_unlock(folio);
70 }
71
72 static void end_swap_bio_read(struct bio *bio)
73 {
74         __end_swap_bio_read(bio);
75         bio_put(bio);
76 }
77
78 int generic_swapfile_activate(struct swap_info_struct *sis,
79                                 struct file *swap_file,
80                                 sector_t *span)
81 {
82         struct address_space *mapping = swap_file->f_mapping;
83         struct inode *inode = mapping->host;
84         unsigned blocks_per_page;
85         unsigned long page_no;
86         unsigned blkbits;
87         sector_t probe_block;
88         sector_t last_block;
89         sector_t lowest_block = -1;
90         sector_t highest_block = 0;
91         int nr_extents = 0;
92         int ret;
93
94         blkbits = inode->i_blkbits;
95         blocks_per_page = PAGE_SIZE >> blkbits;
96
97         /*
98          * Map all the blocks into the extent tree.  This code doesn't try
99          * to be very smart.
100          */
101         probe_block = 0;
102         page_no = 0;
103         last_block = i_size_read(inode) >> blkbits;
104         while ((probe_block + blocks_per_page) <= last_block &&
105                         page_no < sis->max) {
106                 unsigned block_in_page;
107                 sector_t first_block;
108
109                 cond_resched();
110
111                 first_block = probe_block;
112                 ret = bmap(inode, &first_block);
113                 if (ret || !first_block)
114                         goto bad_bmap;
115
116                 /*
117                  * It must be PAGE_SIZE aligned on-disk
118                  */
119                 if (first_block & (blocks_per_page - 1)) {
120                         probe_block++;
121                         goto reprobe;
122                 }
123
124                 for (block_in_page = 1; block_in_page < blocks_per_page;
125                                         block_in_page++) {
126                         sector_t block;
127
128                         block = probe_block + block_in_page;
129                         ret = bmap(inode, &block);
130                         if (ret || !block)
131                                 goto bad_bmap;
132
133                         if (block != first_block + block_in_page) {
134                                 /* Discontiguity */
135                                 probe_block++;
136                                 goto reprobe;
137                         }
138                 }
139
140                 first_block >>= (PAGE_SHIFT - blkbits);
141                 if (page_no) {  /* exclude the header page */
142                         if (first_block < lowest_block)
143                                 lowest_block = first_block;
144                         if (first_block > highest_block)
145                                 highest_block = first_block;
146                 }
147
148                 /*
149                  * We found a PAGE_SIZE-length, PAGE_SIZE-aligned run of blocks
150                  */
151                 ret = add_swap_extent(sis, page_no, 1, first_block);
152                 if (ret < 0)
153                         goto out;
154                 nr_extents += ret;
155                 page_no++;
156                 probe_block += blocks_per_page;
157 reprobe:
158                 continue;
159         }
160         ret = nr_extents;
161         *span = 1 + highest_block - lowest_block;
162         if (page_no == 0)
163                 page_no = 1;    /* force Empty message */
164         sis->max = page_no;
165         sis->pages = page_no - 1;
166         sis->highest_bit = page_no - 1;
167 out:
168         return ret;
169 bad_bmap:
170         pr_err("swapon: swapfile has holes\n");
171         ret = -EINVAL;
172         goto out;
173 }
174
175 static bool is_folio_zero_filled(struct folio *folio)
176 {
177         unsigned int pos, last_pos;
178         unsigned long *data;
179         unsigned int i;
180
181         last_pos = PAGE_SIZE / sizeof(*data) - 1;
182         for (i = 0; i < folio_nr_pages(folio); i++) {
183                 data = kmap_local_folio(folio, i * PAGE_SIZE);
184                 /*
185                  * Check last word first, incase the page is zero-filled at
186                  * the start and has non-zero data at the end, which is common
187                  * in real-world workloads.
188                  */
189                 if (data[last_pos]) {
190                         kunmap_local(data);
191                         return false;
192                 }
193                 for (pos = 0; pos < last_pos; pos++) {
194                         if (data[pos]) {
195                                 kunmap_local(data);
196                                 return false;
197                         }
198                 }
199                 kunmap_local(data);
200         }
201
202         return true;
203 }
204
205 static void swap_zeromap_folio_set(struct folio *folio)
206 {
207         struct swap_info_struct *sis = swp_swap_info(folio->swap);
208         swp_entry_t entry;
209         unsigned int i;
210
211         for (i = 0; i < folio_nr_pages(folio); i++) {
212                 entry = page_swap_entry(folio_page(folio, i));
213                 set_bit(swp_offset(entry), sis->zeromap);
214         }
215 }
216
217 static void swap_zeromap_folio_clear(struct folio *folio)
218 {
219         struct swap_info_struct *sis = swp_swap_info(folio->swap);
220         swp_entry_t entry;
221         unsigned int i;
222
223         for (i = 0; i < folio_nr_pages(folio); i++) {
224                 entry = page_swap_entry(folio_page(folio, i));
225                 clear_bit(swp_offset(entry), sis->zeromap);
226         }
227 }
228
229 /*
230  * We may have stale swap cache pages in memory: notice
231  * them here and get rid of the unnecessary final write.
232  */
233 int swap_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
234 {
235         struct folio *folio = page_folio(page);
236         int ret;
237
238         if (folio_free_swap(folio)) {
239                 folio_unlock(folio);
240                 return 0;
241         }
242         /*
243          * Arch code may have to preserve more data than just the page
244          * contents, e.g. memory tags.
245          */
246         ret = arch_prepare_to_swap(folio);
247         if (ret) {
248                 folio_mark_dirty(folio);
249                 folio_unlock(folio);
250                 return ret;
251         }
252
253         /*
254          * Use a bitmap (zeromap) to avoid doing IO for zero-filled pages.
255          * The bits in zeromap are protected by the locked swapcache folio
256          * and atomic updates are used to protect against read-modify-write
257          * corruption due to other zero swap entries seeing concurrent updates.
258          */
259         if (is_folio_zero_filled(folio)) {
260                 swap_zeromap_folio_set(folio);
261                 folio_unlock(folio);
262                 return 0;
263         } else {
264                 /*
265                  * Clear bits this folio occupies in the zeromap to prevent
266                  * zero data being read in from any previous zero writes that
267                  * occupied the same swap entries.
268                  */
269                 swap_zeromap_folio_clear(folio);
270         }
271         if (zswap_store(folio)) {
272                 folio_unlock(folio);
273                 return 0;
274         }
275         if (!mem_cgroup_zswap_writeback_enabled(folio_memcg(folio))) {
276                 folio_mark_dirty(folio);
277                 return AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE;
278         }
279
280         __swap_writepage(folio, wbc);
281         return 0;
282 }
283
284 static inline void count_swpout_vm_event(struct folio *folio)
285 {
286 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
287         if (unlikely(folio_test_pmd_mappable(folio))) {
288                 count_memcg_folio_events(folio, THP_SWPOUT, 1);
289                 count_vm_event(THP_SWPOUT);
290         }
291         count_mthp_stat(folio_order(folio), MTHP_STAT_SWPOUT);
292 #endif
293         count_vm_events(PSWPOUT, folio_nr_pages(folio));
294 }
295
296 #if defined(CONFIG_MEMCG) && defined(CONFIG_BLK_CGROUP)
297 static void bio_associate_blkg_from_page(struct bio *bio, struct folio *folio)
298 {
299         struct cgroup_subsys_state *css;
300         struct mem_cgroup *memcg;
301
302         memcg = folio_memcg(folio);
303         if (!memcg)
304                 return;
305
306         rcu_read_lock();
307         css = cgroup_e_css(memcg->css.cgroup, &io_cgrp_subsys);
308         bio_associate_blkg_from_css(bio, css);
309         rcu_read_unlock();
310 }
311 #else
312 #define bio_associate_blkg_from_page(bio, folio)                do { } while (0)
313 #endif /* CONFIG_MEMCG && CONFIG_BLK_CGROUP */
314
315 struct swap_iocb {
316         struct kiocb            iocb;
317         struct bio_vec          bvec[SWAP_CLUSTER_MAX];
318         int                     pages;
319         int                     len;
320 };
321 static mempool_t *sio_pool;
322
323 int sio_pool_init(void)
324 {
325         if (!sio_pool) {
326                 mempool_t *pool = mempool_create_kmalloc_pool(
327                         SWAP_CLUSTER_MAX, sizeof(struct swap_iocb));
328                 if (cmpxchg(&sio_pool, NULL, pool))
329                         mempool_destroy(pool);
330         }
331         if (!sio_pool)
332                 return -ENOMEM;
333         return 0;
334 }
335
336 static void sio_write_complete(struct kiocb *iocb, long ret)
337 {
338         struct swap_iocb *sio = container_of(iocb, struct swap_iocb, iocb);
339         struct page *page = sio->bvec[0].bv_page;
340         int p;
341
342         if (ret != sio->len) {
343                 /*
344                  * In the case of swap-over-nfs, this can be a
345                  * temporary failure if the system has limited
346                  * memory for allocating transmit buffers.
347                  * Mark the page dirty and avoid
348                  * folio_rotate_reclaimable but rate-limit the
349                  * messages.
350                  */
351                 pr_err_ratelimited("Write error %ld on dio swapfile (%llu)\n",
352                                    ret, swap_dev_pos(page_swap_entry(page)));
353                 for (p = 0; p < sio->pages; p++) {
354                         page = sio->bvec[p].bv_page;
355                         set_page_dirty(page);
356                         ClearPageReclaim(page);
357                 }
358         }
359
360         for (p = 0; p < sio->pages; p++)
361                 end_page_writeback(sio->bvec[p].bv_page);
362
363         mempool_free(sio, sio_pool);
364 }
365
366 static void swap_writepage_fs(struct folio *folio, struct writeback_control *wbc)
367 {
368         struct swap_iocb *sio = NULL;
369         struct swap_info_struct *sis = swp_swap_info(folio->swap);
370         struct file *swap_file = sis->swap_file;
371         loff_t pos = swap_dev_pos(folio->swap);
372
373         count_swpout_vm_event(folio);
374         folio_start_writeback(folio);
375         folio_unlock(folio);
376         if (wbc->swap_plug)
377                 sio = *wbc->swap_plug;
378         if (sio) {
379                 if (sio->iocb.ki_filp != swap_file ||
380                     sio->iocb.ki_pos + sio->len != pos) {
381                         swap_write_unplug(sio);
382                         sio = NULL;
383                 }
384         }
385         if (!sio) {
386                 sio = mempool_alloc(sio_pool, GFP_NOIO);
387                 init_sync_kiocb(&sio->iocb, swap_file);
388                 sio->iocb.ki_complete = sio_write_complete;
389                 sio->iocb.ki_pos = pos;
390                 sio->pages = 0;
391                 sio->len = 0;
392         }
393         bvec_set_folio(&sio->bvec[sio->pages], folio, folio_size(folio), 0);
394         sio->len += folio_size(folio);
395         sio->pages += 1;
396         if (sio->pages == ARRAY_SIZE(sio->bvec) || !wbc->swap_plug) {
397                 swap_write_unplug(sio);
398                 sio = NULL;
399         }
400         if (wbc->swap_plug)
401                 *wbc->swap_plug = sio;
402 }
403
404 static void swap_writepage_bdev_sync(struct folio *folio,
405                 struct writeback_control *wbc, struct swap_info_struct *sis)
406 {
407         struct bio_vec bv;
408         struct bio bio;
409
410         bio_init(&bio, sis->bdev, &bv, 1,
411                  REQ_OP_WRITE | REQ_SWAP | wbc_to_write_flags(wbc));
412         bio.bi_iter.bi_sector = swap_folio_sector(folio);
413         bio_add_folio_nofail(&bio, folio, folio_size(folio), 0);
414
415         bio_associate_blkg_from_page(&bio, folio);
416         count_swpout_vm_event(folio);
417
418         folio_start_writeback(folio);
419         folio_unlock(folio);
420
421         submit_bio_wait(&bio);
422         __end_swap_bio_write(&bio);
423 }
424
425 static void swap_writepage_bdev_async(struct folio *folio,
426                 struct writeback_control *wbc, struct swap_info_struct *sis)
427 {
428         struct bio *bio;
429
430         bio = bio_alloc(sis->bdev, 1,
431                         REQ_OP_WRITE | REQ_SWAP | wbc_to_write_flags(wbc),
432                         GFP_NOIO);
433         bio->bi_iter.bi_sector = swap_folio_sector(folio);
434         bio->bi_end_io = end_swap_bio_write;
435         bio_add_folio_nofail(bio, folio, folio_size(folio), 0);
436
437         bio_associate_blkg_from_page(bio, folio);
438         count_swpout_vm_event(folio);
439         folio_start_writeback(folio);
440         folio_unlock(folio);
441         submit_bio(bio);
442 }
443
444 void __swap_writepage(struct folio *folio, struct writeback_control *wbc)
445 {
446         struct swap_info_struct *sis = swp_swap_info(folio->swap);
447
448         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_swapcache(folio), folio);
449         /*
450          * ->flags can be updated non-atomicially (scan_swap_map_slots),
451          * but that will never affect SWP_FS_OPS, so the data_race
452          * is safe.
453          */
454         if (data_race(sis->flags & SWP_FS_OPS))
455                 swap_writepage_fs(folio, wbc);
456         /*
457          * ->flags can be updated non-atomicially (scan_swap_map_slots),
458          * but that will never affect SWP_SYNCHRONOUS_IO, so the data_race
459          * is safe.
460          */
461         else if (data_race(sis->flags & SWP_SYNCHRONOUS_IO))
462                 swap_writepage_bdev_sync(folio, wbc, sis);
463         else
464                 swap_writepage_bdev_async(folio, wbc, sis);
465 }
466
467 void swap_write_unplug(struct swap_iocb *sio)
468 {
469         struct iov_iter from;
470         struct address_space *mapping = sio->iocb.ki_filp->f_mapping;
471         int ret;
472
473         iov_iter_bvec(&from, ITER_SOURCE, sio->bvec, sio->pages, sio->len);
474         ret = mapping->a_ops->swap_rw(&sio->iocb, &from);
475         if (ret != -EIOCBQUEUED)
476                 sio_write_complete(&sio->iocb, ret);
477 }
478
479 static void sio_read_complete(struct kiocb *iocb, long ret)
480 {
481         struct swap_iocb *sio = container_of(iocb, struct swap_iocb, iocb);
482         int p;
483
484         if (ret == sio->len) {
485                 for (p = 0; p < sio->pages; p++) {
486                         struct folio *folio = page_folio(sio->bvec[p].bv_page);
487
488                         folio_mark_uptodate(folio);
489                         folio_unlock(folio);
490                 }
491                 count_vm_events(PSWPIN, sio->pages);
492         } else {
493                 for (p = 0; p < sio->pages; p++) {
494                         struct folio *folio = page_folio(sio->bvec[p].bv_page);
495
496                         folio_unlock(folio);
497                 }
498                 pr_alert_ratelimited("Read-error on swap-device\n");
499         }
500         mempool_free(sio, sio_pool);
501 }
502
503 static bool swap_read_folio_zeromap(struct folio *folio)
504 {
505         int nr_pages = folio_nr_pages(folio);
506         bool is_zeromap;
507
508         /*
509          * Swapping in a large folio that is partially in the zeromap is not
510          * currently handled. Return true without marking the folio uptodate so
511          * that an IO error is emitted (e.g. do_swap_page() will sigbus).
512          */
513         if (WARN_ON_ONCE(swap_zeromap_batch(folio->swap, nr_pages,
514                         &is_zeromap) != nr_pages))
515                 return true;
516
517         if (!is_zeromap)
518                 return false;
519
520         folio_zero_range(folio, 0, folio_size(folio));
521         folio_mark_uptodate(folio);
522         return true;
523 }
524
525 static void swap_read_folio_fs(struct folio *folio, struct swap_iocb **plug)
526 {
527         struct swap_info_struct *sis = swp_swap_info(folio->swap);
528         struct swap_iocb *sio = NULL;
529         loff_t pos = swap_dev_pos(folio->swap);
530
531         if (plug)
532                 sio = *plug;
533         if (sio) {
534                 if (sio->iocb.ki_filp != sis->swap_file ||
535                     sio->iocb.ki_pos + sio->len != pos) {
536                         swap_read_unplug(sio);
537                         sio = NULL;
538                 }
539         }
540         if (!sio) {
541                 sio = mempool_alloc(sio_pool, GFP_KERNEL);
542                 init_sync_kiocb(&sio->iocb, sis->swap_file);
543                 sio->iocb.ki_pos = pos;
544                 sio->iocb.ki_complete = sio_read_complete;
545                 sio->pages = 0;
546                 sio->len = 0;
547         }
548         bvec_set_folio(&sio->bvec[sio->pages], folio, folio_size(folio), 0);
549         sio->len += folio_size(folio);
550         sio->pages += 1;
551         if (sio->pages == ARRAY_SIZE(sio->bvec) || !plug) {
552                 swap_read_unplug(sio);
553                 sio = NULL;
554         }
555         if (plug)
556                 *plug = sio;
557 }
558
559 static void swap_read_folio_bdev_sync(struct folio *folio,
560                 struct swap_info_struct *sis)
561 {
562         struct bio_vec bv;
563         struct bio bio;
564
565         bio_init(&bio, sis->bdev, &bv, 1, REQ_OP_READ);
566         bio.bi_iter.bi_sector = swap_folio_sector(folio);
567         bio_add_folio_nofail(&bio, folio, folio_size(folio), 0);
568         /*
569          * Keep this task valid during swap readpage because the oom killer may
570          * attempt to access it in the page fault retry time check.
571          */
572         get_task_struct(current);
573         count_vm_event(PSWPIN);
574         submit_bio_wait(&bio);
575         __end_swap_bio_read(&bio);
576         put_task_struct(current);
577 }
578
579 static void swap_read_folio_bdev_async(struct folio *folio,
580                 struct swap_info_struct *sis)
581 {
582         struct bio *bio;
583
584         bio = bio_alloc(sis->bdev, 1, REQ_OP_READ, GFP_KERNEL);
585         bio->bi_iter.bi_sector = swap_folio_sector(folio);
586         bio->bi_end_io = end_swap_bio_read;
587         bio_add_folio_nofail(bio, folio, folio_size(folio), 0);
588         count_vm_event(PSWPIN);
589         submit_bio(bio);
590 }
591
592 void swap_read_folio(struct folio *folio, struct swap_iocb **plug)
593 {
594         struct swap_info_struct *sis = swp_swap_info(folio->swap);
595         bool synchronous = sis->flags & SWP_SYNCHRONOUS_IO;
596         bool workingset = folio_test_workingset(folio);
597         unsigned long pflags;
598         bool in_thrashing;
599
600         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_swapcache(folio) && !synchronous, folio);
601         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
602         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_uptodate(folio), folio);
603
604         /*
605          * Count submission time as memory stall and delay. When the device
606          * is congested, or the submitting cgroup IO-throttled, submission
607          * can be a significant part of overall IO time.
608          */
609         if (workingset) {
610                 delayacct_thrashing_start(&in_thrashing);
611                 psi_memstall_enter(&pflags);
612         }
613         delayacct_swapin_start();
614
615         if (swap_read_folio_zeromap(folio)) {
616                 folio_unlock(folio);
617                 goto finish;
618         } else if (zswap_load(folio)) {
619                 folio_unlock(folio);
620                 goto finish;
621         }
622
623         /* We have to read from slower devices. Increase zswap protection. */
624         zswap_folio_swapin(folio);
625
626         if (data_race(sis->flags & SWP_FS_OPS)) {
627                 swap_read_folio_fs(folio, plug);
628         } else if (synchronous) {
629                 swap_read_folio_bdev_sync(folio, sis);
630         } else {
631                 swap_read_folio_bdev_async(folio, sis);
632         }
633
634 finish:
635         if (workingset) {
636                 delayacct_thrashing_end(&in_thrashing);
637                 psi_memstall_leave(&pflags);
638         }
639         delayacct_swapin_end();
640 }
641
642 void __swap_read_unplug(struct swap_iocb *sio)
643 {
644         struct iov_iter from;
645         struct address_space *mapping = sio->iocb.ki_filp->f_mapping;
646         int ret;
647
648         iov_iter_bvec(&from, ITER_DEST, sio->bvec, sio->pages, sio->len);
649         ret = mapping->a_ops->swap_rw(&sio->iocb, &from);
650         if (ret != -EIOCBQUEUED)
651                 sio_read_complete(&sio->iocb, ret);
652 }
This page took 0.064768 seconds and 4 git commands to generate.