Branch data     Line data    Source code

       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/buffer_head.h>
      22                 :            : #include <linux/writeback.h>
      23                 :            : #include <linux/frontswap.h>
      24                 :            : #include <linux/blkdev.h>
      25                 :            : #include <linux/uio.h>
      26                 :            : #include <linux/sched/task.h>
      27                 :            : #include <asm/pgtable.h>
      28                 :            : 
      29                 :          0 : static struct bio *get_swap_bio(gfp_t gfp_flags,
      30                 :            :                                 struct page *page, bio_end_io_t end_io)
      31                 :            : {
      32                 :            :         struct bio *bio;
      33                 :            : 
      34                 :            :         bio = bio_alloc(gfp_flags, 1);
      35                 :          0 :         if (bio) {
      36                 :            :                 struct block_device *bdev;
      37                 :            : 
      38                 :          0 :                 bio->bi_iter.bi_sector = map_swap_page(page, &bdev);
      39                 :          0 :                 bio_set_dev(bio, bdev);
      40                 :          0 :                 bio->bi_iter.bi_sector <<= PAGE_SHIFT - 9;
      41                 :          0 :                 bio->bi_end_io = end_io;
      42                 :            : 
      43                 :          0 :                 bio_add_page(bio, page, PAGE_SIZE * hpage_nr_pages(page), 0);
      44                 :            :         }
      45                 :          0 :         return bio;
      46                 :            : }
      47                 :            : 
      48                 :          0 : void end_swap_bio_write(struct bio *bio)
      49                 :            : {
      50                 :            :         struct page *page = bio_first_page_all(bio);
      51                 :            : 
      52                 :          0 :         if (bio->bi_status) {
      53                 :            :                 SetPageError(page);
      54                 :            :                 /*
      55                 :            :                  * We failed to write the page out to swap-space.
      56                 :            :                  * Re-dirty the page in order to avoid it being reclaimed.
      57                 :            :                  * Also print a dire warning that things will go BAD (tm)
      58                 :            :                  * very quickly.
      59                 :            :                  *
      60                 :            :                  * Also clear PG_reclaim to avoid rotate_reclaimable_page()
      61                 :            :                  */
      62                 :          0 :                 set_page_dirty(page);
      63                 :          0 :                 pr_alert("Write-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                 :            :                 ClearPageReclaim(page);
      67                 :            :         }
      68                 :          0 :         end_page_writeback(page);
      69                 :          0 :         bio_put(bio);
      70                 :          0 : }
      71                 :            : 
      72                 :          0 : static void swap_slot_free_notify(struct page *page)
      73                 :            : {
      74                 :            :         struct swap_info_struct *sis;
      75                 :            :         struct gendisk *disk;
      76                 :            :         swp_entry_t entry;
      77                 :            : 
      78                 :            :         /*
      79                 :            :          * There is no guarantee that the page is in swap cache - the software
      80                 :            :          * suspend code (at least) uses end_swap_bio_read() against a non-
      81                 :            :          * swapcache page.  So we must check PG_swapcache before proceeding with
      82                 :            :          * this optimization.
      83                 :            :          */
      84                 :          0 :         if (unlikely(!PageSwapCache(page)))
      85                 :            :                 return;
      86                 :            : 
      87                 :          0 :         sis = page_swap_info(page);
      88                 :          0 :         if (!(sis->flags & SWP_BLKDEV))
      89                 :            :                 return;
      90                 :            : 
      91                 :            :         /*
      92                 :            :          * The swap subsystem performs lazy swap slot freeing,
      93                 :            :          * expecting that the page will be swapped out again.
      94                 :            :          * So we can avoid an unnecessary write if the page
      95                 :            :          * isn't redirtied.
      96                 :            :          * This is good for real swap storage because we can
      97                 :            :          * reduce unnecessary I/O and enhance wear-leveling
      98                 :            :          * if an SSD is used as the as swap device.
      99                 :            :          * But if in-memory swap device (eg zram) is used,
     100                 :            :          * this causes a duplicated copy between uncompressed
     101                 :            :          * data in VM-owned memory and compressed data in
     102                 :            :          * zram-owned memory.  So let's free zram-owned memory
     103                 :            :          * and make the VM-owned decompressed page *dirty*,
     104                 :            :          * so the page should be swapped out somewhere again if
     105                 :            :          * we again wish to reclaim it.
     106                 :            :          */
     107                 :          0 :         disk = sis->bdev->bd_disk;
     108                 :          0 :         entry.val = page_private(page);
     109                 :          0 :         if (disk->fops->swap_slot_free_notify && __swap_count(entry) == 1) {
     110                 :            :                 unsigned long offset;
     111                 :            : 
     112                 :            :                 offset = swp_offset(entry);
     113                 :            : 
     114                 :            :                 SetPageDirty(page);
     115                 :          0 :                 disk->fops->swap_slot_free_notify(sis->bdev,
     116                 :            :                                 offset);
     117                 :            :         }
     118                 :            : }
     119                 :            : 
     120                 :          0 : static void end_swap_bio_read(struct bio *bio)
     121                 :            : {
     122                 :            :         struct page *page = bio_first_page_all(bio);
     123                 :          0 :         struct task_struct *waiter = bio->bi_private;
     124                 :            : 
     125                 :          0 :         if (bio->bi_status) {
     126                 :            :                 SetPageError(page);
     127                 :            :                 ClearPageUptodate(page);
     128                 :          0 :                 pr_alert("Read-error on swap-device (%u:%u:%llu)\n",
     129                 :            :                          MAJOR(bio_dev(bio)), MINOR(bio_dev(bio)),
     130                 :            :                          (unsigned long long)bio->bi_iter.bi_sector);
     131                 :          0 :                 goto out;
     132                 :            :         }
     133                 :            : 
     134                 :            :         SetPageUptodate(page);
     135                 :          0 :         swap_slot_free_notify(page);
     136                 :            : out:
     137                 :          0 :         unlock_page(page);
     138                 :            :         WRITE_ONCE(bio->bi_private, NULL);
     139                 :          0 :         bio_put(bio);
     140                 :          0 :         if (waiter) {
     141                 :          0 :                 blk_wake_io_task(waiter);
     142                 :          0 :                 put_task_struct(waiter);
     143                 :            :         }
     144                 :          0 : }
     145                 :            : 
     146                 :          3 : int generic_swapfile_activate(struct swap_info_struct *sis,
     147                 :            :                                 struct file *swap_file,
     148                 :            :                                 sector_t *span)
     149                 :            : {
     150                 :          3 :         struct address_space *mapping = swap_file->f_mapping;
     151                 :          3 :         struct inode *inode = mapping->host;
     152                 :            :         unsigned blocks_per_page;
     153                 :            :         unsigned long page_no;
     154                 :            :         unsigned blkbits;
     155                 :            :         sector_t probe_block;
     156                 :            :         sector_t last_block;
     157                 :            :         sector_t lowest_block = -1;
     158                 :            :         sector_t highest_block = 0;
     159                 :            :         int nr_extents = 0;
     160                 :            :         int ret;
     161                 :            : 
     162                 :          3 :         blkbits = inode->i_blkbits;
     163                 :          3 :         blocks_per_page = PAGE_SIZE >> blkbits;
     164                 :            : 
     165                 :            :         /*
     166                 :            :          * Map all the blocks into the extent tree.  This code doesn't try
     167                 :            :          * to be very smart.
     168                 :            :          */
     169                 :            :         probe_block = 0;
     170                 :            :         page_no = 0;
     171                 :          3 :         last_block = i_size_read(inode) >> blkbits;
     172                 :          3 :         while ((probe_block + blocks_per_page) <= last_block &&
     173                 :          3 :                         page_no < sis->max) {
     174                 :            :                 unsigned block_in_page;
     175                 :            :                 sector_t first_block;
     176                 :            : 
     177                 :          3 :                 cond_resched();
     178                 :            : 
     179                 :          3 :                 first_block = bmap(inode, probe_block);
     180                 :          3 :                 if (first_block == 0)
     181                 :            :                         goto bad_bmap;
     182                 :            : 
     183                 :            :                 /*
     184                 :            :                  * It must be PAGE_SIZE aligned on-disk
     185                 :            :                  */
     186                 :          3 :                 if (first_block & (blocks_per_page - 1)) {
     187                 :          0 :                         probe_block++;
     188                 :          0 :                         goto reprobe;
     189                 :            :                 }
     190                 :            : 
     191                 :          3 :                 for (block_in_page = 1; block_in_page < blocks_per_page;
     192                 :          0 :                                         block_in_page++) {
     193                 :            :                         sector_t block;
     194                 :            : 
     195                 :          0 :                         block = bmap(inode, probe_block + block_in_page);
     196                 :          0 :                         if (block == 0)
     197                 :            :                                 goto bad_bmap;
     198                 :          0 :                         if (block != first_block + block_in_page) {
     199                 :            :                                 /* Discontiguity */
     200                 :          0 :                                 probe_block++;
     201                 :          0 :                                 goto reprobe;
     202                 :            :                         }
     203                 :            :                 }
     204                 :            : 
     205                 :          3 :                 first_block >>= (PAGE_SHIFT - blkbits);
     206                 :          3 :                 if (page_no) {  /* exclude the header page */
     207                 :          3 :                         if (first_block < lowest_block)
     208                 :            :                                 lowest_block = first_block;
     209                 :          3 :                         if (first_block > highest_block)
     210                 :            :                                 highest_block = first_block;
     211                 :            :                 }
     212                 :            : 
     213                 :            :                 /*
     214                 :            :                  * We found a PAGE_SIZE-length, PAGE_SIZE-aligned run of blocks
     215                 :            :                  */
     216                 :          3 :                 ret = add_swap_extent(sis, page_no, 1, first_block);
     217                 :          3 :                 if (ret < 0)
     218                 :            :                         goto out;
     219                 :          3 :                 nr_extents += ret;
     220                 :          3 :                 page_no++;
     221                 :            :                 probe_block += blocks_per_page;
     222                 :            : reprobe:
     223                 :          3 :                 continue;
     224                 :            :         }
     225                 :          3 :         ret = nr_extents;
     226                 :          3 :         *span = 1 + highest_block - lowest_block;
     227                 :          3 :         if (page_no == 0)
     228                 :            :                 page_no = 1;    /* force Empty message */
     229                 :          3 :         sis->max = page_no;
     230                 :          3 :         sis->pages = page_no - 1;
     231                 :          3 :         sis->highest_bit = page_no - 1;
     232                 :            : out:
     233                 :          3 :         return ret;
     234                 :            : bad_bmap:
     235                 :          0 :         pr_err("swapon: swapfile has holes\n");
     236                 :            :         ret = -EINVAL;
     237                 :          0 :         goto out;
     238                 :            : }
     239                 :            : 
     240                 :            : /*
     241                 :            :  * We may have stale swap cache pages in memory: notice
     242                 :            :  * them here and get rid of the unnecessary final write.
     243                 :            :  */
     244                 :          0 : int swap_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
     245                 :            : {
     246                 :            :         int ret = 0;
     247                 :            : 
     248                 :          0 :         if (try_to_free_swap(page)) {
     249                 :          0 :                 unlock_page(page);
     250                 :          0 :                 goto out;
     251                 :            :         }
     252                 :          0 :         if (frontswap_store(page) == 0) {
     253                 :            :                 set_page_writeback(page);
     254                 :          0 :                 unlock_page(page);
     255                 :          0 :                 end_page_writeback(page);
     256                 :          0 :                 goto out;
     257                 :            :         }
     258                 :          0 :         ret = __swap_writepage(page, wbc, end_swap_bio_write);
     259                 :            : out:
     260                 :          0 :         return ret;
     261                 :            : }
     262                 :            : 
     263                 :            : static sector_t swap_page_sector(struct page *page)
     264                 :            : {
     265                 :          0 :         return (sector_t)__page_file_index(page) << (PAGE_SHIFT - 9);
     266                 :            : }
     267                 :            : 
     268                 :            : static inline void count_swpout_vm_event(struct page *page)
     269                 :            : {
     270                 :            : #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
     271                 :            :         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
     272                 :            :                 count_vm_event(THP_SWPOUT);
     273                 :            : #endif
     274                 :            :         count_vm_events(PSWPOUT, hpage_nr_pages(page));
     275                 :            : }
     276                 :            : 
     277                 :          0 : int __swap_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc,
     278                 :            :                 bio_end_io_t end_write_func)
     279                 :            : {
     280                 :            :         struct bio *bio;
     281                 :            :         int ret;
     282                 :          0 :         struct swap_info_struct *sis = page_swap_info(page);
     283                 :            : 
     284                 :            :         VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapCache(page), page);
     285                 :          0 :         if (sis->flags & SWP_FS) {
     286                 :            :                 struct kiocb kiocb;
     287                 :          0 :                 struct file *swap_file = sis->swap_file;
     288                 :          0 :                 struct address_space *mapping = swap_file->f_mapping;
     289                 :          0 :                 struct bio_vec bv = {
     290                 :            :                         .bv_page = page,
     291                 :            :                         .bv_len  = PAGE_SIZE,
     292                 :            :                         .bv_offset = 0
     293                 :            :                 };
     294                 :            :                 struct iov_iter from;
     295                 :            : 
     296                 :          0 :                 iov_iter_bvec(&from, WRITE, &bv, 1, PAGE_SIZE);
     297                 :          0 :                 init_sync_kiocb(&kiocb, swap_file);
     298                 :          0 :                 kiocb.ki_pos = page_file_offset(page);
     299                 :            : 
     300                 :            :                 set_page_writeback(page);
     301                 :          0 :                 unlock_page(page);
     302                 :          0 :                 ret = mapping->a_ops->direct_IO(&kiocb, &from);
     303                 :          0 :                 if (ret == PAGE_SIZE) {
     304                 :            :                         count_vm_event(PSWPOUT);
     305                 :            :                         ret = 0;
     306                 :            :                 } else {
     307                 :            :                         /*
     308                 :            :                          * In the case of swap-over-nfs, this can be a
     309                 :            :                          * temporary failure if the system has limited
     310                 :            :                          * memory for allocating transmit buffers.
     311                 :            :                          * Mark the page dirty and avoid
     312                 :            :                          * rotate_reclaimable_page but rate-limit the
     313                 :            :                          * messages but do not flag PageError like
     314                 :            :                          * the normal direct-to-bio case as it could
     315                 :            :                          * be temporary.
     316                 :            :                          */
     317                 :          0 :                         set_page_dirty(page);
     318                 :            :                         ClearPageReclaim(page);
     319                 :          0 :                         pr_err_ratelimited("Write error on dio swapfile (%llu)\n",
     320                 :            :                                            page_file_offset(page));
     321                 :            :                 }
     322                 :          0 :                 end_page_writeback(page);
     323                 :            :                 return ret;
     324                 :            :         }
     325                 :            : 
     326                 :          0 :         ret = bdev_write_page(sis->bdev, swap_page_sector(page), page, wbc);
     327                 :          0 :         if (!ret) {
     328                 :            :                 count_swpout_vm_event(page);
     329                 :          0 :                 return 0;
     330                 :            :         }
     331                 :            : 
     332                 :            :         ret = 0;
     333                 :          0 :         bio = get_swap_bio(GFP_NOIO, page, end_write_func);
     334                 :          0 :         if (bio == NULL) {
     335                 :          0 :                 set_page_dirty(page);
     336                 :          0 :                 unlock_page(page);
     337                 :            :                 ret = -ENOMEM;
     338                 :          0 :                 goto out;
     339                 :            :         }
     340                 :          0 :         bio->bi_opf = REQ_OP_WRITE | REQ_SWAP | wbc_to_write_flags(wbc);
     341                 :          0 :         bio_associate_blkg_from_page(bio, page);
     342                 :            :         count_swpout_vm_event(page);
     343                 :            :         set_page_writeback(page);
     344                 :          0 :         unlock_page(page);
     345                 :          0 :         submit_bio(bio);
     346                 :            : out:
     347                 :          0 :         return ret;
     348                 :            : }
     349                 :            : 
     350                 :          0 : int swap_readpage(struct page *page, bool synchronous)
     351                 :            : {
     352                 :            :         struct bio *bio;
     353                 :            :         int ret = 0;
     354                 :          0 :         struct swap_info_struct *sis = page_swap_info(page);
     355                 :            :         blk_qc_t qc;
     356                 :            :         struct gendisk *disk;
     357                 :            : 
     358                 :            :         VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapCache(page) && !synchronous, page);
     359                 :            :         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
     360                 :            :         VM_BUG_ON_PAGE(PageUptodate(page), page);
     361                 :          0 :         if (frontswap_load(page) == 0) {
     362                 :            :                 SetPageUptodate(page);
     363                 :          0 :                 unlock_page(page);
     364                 :          0 :                 goto out;
     365                 :            :         }
     366                 :            : 
     367                 :          0 :         if (sis->flags & SWP_FS) {
     368                 :          0 :                 struct file *swap_file = sis->swap_file;
     369                 :          0 :                 struct address_space *mapping = swap_file->f_mapping;
     370                 :            : 
     371                 :          0 :                 ret = mapping->a_ops->readpage(swap_file, page);
     372                 :          0 :                 if (!ret)
     373                 :            :                         count_vm_event(PSWPIN);
     374                 :          0 :                 return ret;
     375                 :            :         }
     376                 :            : 
     377                 :          0 :         ret = bdev_read_page(sis->bdev, swap_page_sector(page), page);
     378                 :          0 :         if (!ret) {
     379                 :          0 :                 if (trylock_page(page)) {
     380                 :          0 :                         swap_slot_free_notify(page);
     381                 :          0 :                         unlock_page(page);
     382                 :            :                 }
     383                 :            : 
     384                 :            :                 count_vm_event(PSWPIN);
     385                 :          0 :                 return 0;
     386                 :            :         }
     387                 :            : 
     388                 :            :         ret = 0;
     389                 :          0 :         bio = get_swap_bio(GFP_KERNEL, page, end_swap_bio_read);
     390                 :          0 :         if (bio == NULL) {
     391                 :          0 :                 unlock_page(page);
     392                 :            :                 ret = -ENOMEM;
     393                 :          0 :                 goto out;
     394                 :            :         }
     395                 :          0 :         disk = bio->bi_disk;
     396                 :            :         /*
     397                 :            :          * Keep this task valid during swap readpage because the oom killer may
     398                 :            :          * attempt to access it in the page fault retry time check.
     399                 :            :          */
     400                 :            :         bio_set_op_attrs(bio, REQ_OP_READ, 0);
     401                 :          0 :         if (synchronous) {
     402                 :          0 :                 bio->bi_opf |= REQ_HIPRI;
     403                 :          0 :                 get_task_struct(current);
     404                 :          0 :                 bio->bi_private = current;
     405                 :            :         }
     406                 :            :         count_vm_event(PSWPIN);
     407                 :          0 :         bio_get(bio);
     408                 :          0 :         qc = submit_bio(bio);
     409                 :          0 :         while (synchronous) {
     410                 :          0 :                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
     411                 :          0 :                 if (!READ_ONCE(bio->bi_private))
     412                 :            :                         break;
     413                 :            : 
     414                 :          0 :                 if (!blk_poll(disk->queue, qc, true))
     415                 :          0 :                         io_schedule();
     416                 :            :         }
     417                 :          0 :         __set_current_state(TASK_RUNNING);
     418                 :          0 :         bio_put(bio);
     419                 :            : 
     420                 :            : out:
     421                 :          0 :         return ret;
     422                 :            : }
     423                 :            : 
     424                 :          0 : int swap_set_page_dirty(struct page *page)
     425                 :            : {
     426                 :          0 :         struct swap_info_struct *sis = page_swap_info(page);
     427                 :            : 
     428                 :          0 :         if (sis->flags & SWP_FS) {
     429                 :          0 :                 struct address_space *mapping = sis->swap_file->f_mapping;
     430                 :            : 
     431                 :            :                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageSwapCache(page), page);
     432                 :          0 :                 return mapping->a_ops->set_page_dirty(page);
     433                 :            :         } else {
     434                 :          0 :                 return __set_page_dirty_no_writeback(page);
     435                 :            :         }
     436                 :            : }