Merge tag 'scsi-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jejb/scsi
[linux.git] / mm / readahead.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * mm/readahead.c - address_space-level file readahead.
4  *
5  * Copyright (C) 2002, Linus Torvalds
6  *
7  * 09Apr2002    Andrew Morton
8  *              Initial version.
9  */
10
11 /**
12  * DOC: Readahead Overview
13  *
14  * Readahead is used to read content into the page cache before it is
15  * explicitly requested by the application.  Readahead only ever
16  * attempts to read folios that are not yet in the page cache.  If a
17  * folio is present but not up-to-date, readahead will not try to read
18  * it. In that case a simple ->read_folio() will be requested.
19  *
20  * Readahead is triggered when an application read request (whether a
21  * system call or a page fault) finds that the requested folio is not in
22  * the page cache, or that it is in the page cache and has the
23  * readahead flag set.  This flag indicates that the folio was read
24  * as part of a previous readahead request and now that it has been
25  * accessed, it is time for the next readahead.
26  *
27  * Each readahead request is partly synchronous read, and partly async
28  * readahead.  This is reflected in the struct file_ra_state which
29  * contains ->size being the total number of pages, and ->async_size
30  * which is the number of pages in the async section.  The readahead
31  * flag will be set on the first folio in this async section to trigger
32  * a subsequent readahead.  Once a series of sequential reads has been
33  * established, there should be no need for a synchronous component and
34  * all readahead request will be fully asynchronous.
35  *
36  * When either of the triggers causes a readahead, three numbers need
37  * to be determined: the start of the region to read, the size of the
38  * region, and the size of the async tail.
39  *
40  * The start of the region is simply the first page address at or after
41  * the accessed address, which is not currently populated in the page
42  * cache.  This is found with a simple search in the page cache.
43  *
44  * The size of the async tail is determined by subtracting the size that
45  * was explicitly requested from the determined request size, unless
46  * this would be less than zero - then zero is used.  NOTE THIS
47  * CALCULATION IS WRONG WHEN THE START OF THE REGION IS NOT THE ACCESSED
48  * PAGE.  ALSO THIS CALCULATION IS NOT USED CONSISTENTLY.
49  *
50  * The size of the region is normally determined from the size of the
51  * previous readahead which loaded the preceding pages.  This may be
52  * discovered from the struct file_ra_state for simple sequential reads,
53  * or from examining the state of the page cache when multiple
54  * sequential reads are interleaved.  Specifically: where the readahead
55  * was triggered by the readahead flag, the size of the previous
56  * readahead is assumed to be the number of pages from the triggering
57  * page to the start of the new readahead.  In these cases, the size of
58  * the previous readahead is scaled, often doubled, for the new
59  * readahead, though see get_next_ra_size() for details.
60  *
61  * If the size of the previous read cannot be determined, the number of
62  * preceding pages in the page cache is used to estimate the size of
63  * a previous read.  This estimate could easily be misled by random
64  * reads being coincidentally adjacent, so it is ignored unless it is
65  * larger than the current request, and it is not scaled up, unless it
66  * is at the start of file.
67  *
68  * In general readahead is accelerated at the start of the file, as
69  * reads from there are often sequential.  There are other minor
70  * adjustments to the readahead size in various special cases and these
71  * are best discovered by reading the code.
72  *
73  * The above calculation, based on the previous readahead size,
74  * determines the size of the readahead, to which any requested read
75  * size may be added.
76  *
77  * Readahead requests are sent to the filesystem using the ->readahead()
78  * address space operation, for which mpage_readahead() is a canonical
79  * implementation.  ->readahead() should normally initiate reads on all
80  * folios, but may fail to read any or all folios without causing an I/O
81  * error.  The page cache reading code will issue a ->read_folio() request
82  * for any folio which ->readahead() did not read, and only an error
83  * from this will be final.
84  *
85  * ->readahead() will generally call readahead_folio() repeatedly to get
86  * each folio from those prepared for readahead.  It may fail to read a
87  * folio by:
88  *
89  * * not calling readahead_folio() sufficiently many times, effectively
90  *   ignoring some folios, as might be appropriate if the path to
91  *   storage is congested.
92  *
93  * * failing to actually submit a read request for a given folio,
94  *   possibly due to insufficient resources, or
95  *
96  * * getting an error during subsequent processing of a request.
97  *
98  * In the last two cases, the folio should be unlocked by the filesystem
99  * to indicate that the read attempt has failed.  In the first case the
100  * folio will be unlocked by the VFS.
101  *
102  * Those folios not in the final ``async_size`` of the request should be
103  * considered to be important and ->readahead() should not fail them due
104  * to congestion or temporary resource unavailability, but should wait
105  * for necessary resources (e.g.  memory or indexing information) to
106  * become available.  Folios in the final ``async_size`` may be
107  * considered less urgent and failure to read them is more acceptable.
108  * In this case it is best to use filemap_remove_folio() to remove the
109  * folios from the page cache as is automatically done for folios that
110  * were not fetched with readahead_folio().  This will allow a
111  * subsequent synchronous readahead request to try them again.  If they
112  * are left in the page cache, then they will be read individually using
113  * ->read_folio() which may be less efficient.
114  */
115
116 #include <linux/blkdev.h>
117 #include <linux/kernel.h>
118 #include <linux/dax.h>
119 #include <linux/gfp.h>
120 #include <linux/export.h>
121 #include <linux/backing-dev.h>
122 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
123 #include <linux/pagemap.h>
124 #include <linux/psi.h>
125 #include <linux/syscalls.h>
126 #include <linux/file.h>
127 #include <linux/mm_inline.h>
128 #include <linux/blk-cgroup.h>
129 #include <linux/fadvise.h>
130 #include <linux/sched/mm.h>
131
132 #include "internal.h"
133
134 /*
135  * Initialise a struct file's readahead state.  Assumes that the caller has
136  * memset *ra to zero.
137  */
138 void
139 file_ra_state_init(struct file_ra_state *ra, struct address_space *mapping)
140 {
141         ra->ra_pages = inode_to_bdi(mapping->host)->ra_pages;
142         ra->prev_pos = -1;
143 }
144 EXPORT_SYMBOL_GPL(file_ra_state_init);
145
146 static void read_pages(struct readahead_control *rac)
147 {
148         const struct address_space_operations *aops = rac->mapping->a_ops;
149         struct folio *folio;
150         struct blk_plug plug;
151
152         if (!readahead_count(rac))
153                 return;
154
155         if (unlikely(rac->_workingset))
156                 psi_memstall_enter(&rac->_pflags);
157         blk_start_plug(&plug);
158
159         if (aops->readahead) {
160                 aops->readahead(rac);
161                 /*
162                  * Clean up the remaining folios.  The sizes in ->ra
163                  * may be used to size the next readahead, so make sure
164                  * they accurately reflect what happened.
165                  */
166                 while ((folio = readahead_folio(rac)) != NULL) {
167                         unsigned long nr = folio_nr_pages(folio);
168
169                         folio_get(folio);
170                         rac->ra->size -= nr;
171                         if (rac->ra->async_size >= nr) {
172                                 rac->ra->async_size -= nr;
173                                 filemap_remove_folio(folio);
174                         }
175                         folio_unlock(folio);
176                         folio_put(folio);
177                 }
178         } else {
179                 while ((folio = readahead_folio(rac)) != NULL)
180                         aops->read_folio(rac->file, folio);
181         }
182
183         blk_finish_plug(&plug);
184         if (unlikely(rac->_workingset))
185                 psi_memstall_leave(&rac->_pflags);
186         rac->_workingset = false;
187
188         BUG_ON(readahead_count(rac));
189 }
190
191 /**
192  * page_cache_ra_unbounded - Start unchecked readahead.
193  * @ractl: Readahead control.
194  * @nr_to_read: The number of pages to read.
195  * @lookahead_size: Where to start the next readahead.
196  *
197  * This function is for filesystems to call when they want to start
198  * readahead beyond a file's stated i_size.  This is almost certainly
199  * not the function you want to call.  Use page_cache_async_readahead()
200  * or page_cache_sync_readahead() instead.
201  *
202  * Context: File is referenced by caller.  Mutexes may be held by caller.
203  * May sleep, but will not reenter filesystem to reclaim memory.
204  */
205 void page_cache_ra_unbounded(struct readahead_control *ractl,
206                 unsigned long nr_to_read, unsigned long lookahead_size)
207 {
208         struct address_space *mapping = ractl->mapping;
209         unsigned long index = readahead_index(ractl);
210         gfp_t gfp_mask = readahead_gfp_mask(mapping);
211         unsigned long i;
212
213         /*
214          * Partway through the readahead operation, we will have added
215          * locked pages to the page cache, but will not yet have submitted
216          * them for I/O.  Adding another page may need to allocate memory,
217          * which can trigger memory reclaim.  Telling the VM we're in
218          * the middle of a filesystem operation will cause it to not
219          * touch file-backed pages, preventing a deadlock.  Most (all?)
220          * filesystems already specify __GFP_NOFS in their mapping's
221          * gfp_mask, but let's be explicit here.
222          */
223         unsigned int nofs = memalloc_nofs_save();
224
225         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
226         /*
227          * Preallocate as many pages as we will need.
228          */
229         for (i = 0; i < nr_to_read; i++) {
230                 struct folio *folio = xa_load(&mapping->i_pages, index + i);
231                 int ret;
232
233                 if (folio && !xa_is_value(folio)) {
234                         /*
235                          * Page already present?  Kick off the current batch
236                          * of contiguous pages before continuing with the
237                          * next batch.  This page may be the one we would
238                          * have intended to mark as Readahead, but we don't
239                          * have a stable reference to this page, and it's
240                          * not worth getting one just for that.
241                          */
242                         read_pages(ractl);
243                         ractl->_index++;
244                         i = ractl->_index + ractl->_nr_pages - index - 1;
245                         continue;
246                 }
247
248                 folio = filemap_alloc_folio(gfp_mask, 0);
249                 if (!folio)
250                         break;
251
252                 ret = filemap_add_folio(mapping, folio, index + i, gfp_mask);
253                 if (ret < 0) {
254                         folio_put(folio);
255                         if (ret == -ENOMEM)
256                                 break;
257                         read_pages(ractl);
258                         ractl->_index++;
259                         i = ractl->_index + ractl->_nr_pages - index - 1;
260                         continue;
261                 }
262                 if (i == nr_to_read - lookahead_size)
263                         folio_set_readahead(folio);
264                 ractl->_workingset |= folio_test_workingset(folio);
265                 ractl->_nr_pages++;
266         }
267
268         /*
269          * Now start the IO.  We ignore I/O errors - if the folio is not
270          * uptodate then the caller will launch read_folio again, and
271          * will then handle the error.
272          */
273         read_pages(ractl);
274         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
275         memalloc_nofs_restore(nofs);
276 }
277 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_cache_ra_unbounded);
278
279 /*
280  * do_page_cache_ra() actually reads a chunk of disk.  It allocates
281  * the pages first, then submits them for I/O. This avoids the very bad
282  * behaviour which would occur if page allocations are causing VM writeback.
283  * We really don't want to intermingle reads and writes like that.
284  */
285 static void do_page_cache_ra(struct readahead_control *ractl,
286                 unsigned long nr_to_read, unsigned long lookahead_size)
287 {
288         struct inode *inode = ractl->mapping->host;
289         unsigned long index = readahead_index(ractl);
290         loff_t isize = i_size_read(inode);
291         pgoff_t end_index;      /* The last page we want to read */
292
293         if (isize == 0)
294                 return;
295
296         end_index = (isize - 1) >> PAGE_SHIFT;
297         if (index > end_index)
298                 return;
299         /* Don't read past the page containing the last byte of the file */
300         if (nr_to_read > end_index - index)
301                 nr_to_read = end_index - index + 1;
302
303         page_cache_ra_unbounded(ractl, nr_to_read, lookahead_size);
304 }
305
306 /*
307  * Chunk the readahead into 2 megabyte units, so that we don't pin too much
308  * memory at once.
309  */
310 void force_page_cache_ra(struct readahead_control *ractl,
311                 unsigned long nr_to_read)
312 {
313         struct address_space *mapping = ractl->mapping;
314         struct file_ra_state *ra = ractl->ra;
315         struct backing_dev_info *bdi = inode_to_bdi(mapping->host);
316         unsigned long max_pages, index;
317
318         if (unlikely(!mapping->a_ops->read_folio && !mapping->a_ops->readahead))
319                 return;
320
321         /*
322          * If the request exceeds the readahead window, allow the read to
323          * be up to the optimal hardware IO size
324          */
325         index = readahead_index(ractl);
326         max_pages = max_t(unsigned long, bdi->io_pages, ra->ra_pages);
327         nr_to_read = min_t(unsigned long, nr_to_read, max_pages);
328         while (nr_to_read) {
329                 unsigned long this_chunk = (2 * 1024 * 1024) / PAGE_SIZE;
330
331                 if (this_chunk > nr_to_read)
332                         this_chunk = nr_to_read;
333                 ractl->_index = index;
334                 do_page_cache_ra(ractl, this_chunk, 0);
335
336                 index += this_chunk;
337                 nr_to_read -= this_chunk;
338         }
339 }
340
341 /*
342  * Set the initial window size, round to next power of 2 and square
343  * for small size, x 4 for medium, and x 2 for large
344  * for 128k (32 page) max ra
345  * 1-2 page = 16k, 3-4 page 32k, 5-8 page = 64k, > 8 page = 128k initial
346  */
347 static unsigned long get_init_ra_size(unsigned long size, unsigned long max)
348 {
349         unsigned long newsize = roundup_pow_of_two(size);
350
351         if (newsize <= max / 32)
352                 newsize = newsize * 4;
353         else if (newsize <= max / 4)
354                 newsize = newsize * 2;
355         else
356                 newsize = max;
357
358         return newsize;
359 }
360
361 /*
362  *  Get the previous window size, ramp it up, and
363  *  return it as the new window size.
364  */
365 static unsigned long get_next_ra_size(struct file_ra_state *ra,
366                                       unsigned long max)
367 {
368         unsigned long cur = ra->size;
369
370         if (cur < max / 16)
371                 return 4 * cur;
372         if (cur <= max / 2)
373                 return 2 * cur;
374         return max;
375 }
376
377 /*
378  * On-demand readahead design.
379  *
380  * The fields in struct file_ra_state represent the most-recently-executed
381  * readahead attempt:
382  *
383  *                        |<----- async_size ---------|
384  *     |------------------- size -------------------->|
385  *     |==================#===========================|
386  *     ^start             ^page marked with PG_readahead
387  *
388  * To overlap application thinking time and disk I/O time, we do
389  * `readahead pipelining': Do not wait until the application consumed all
390  * readahead pages and stalled on the missing page at readahead_index;
391  * Instead, submit an asynchronous readahead I/O as soon as there are
392  * only async_size pages left in the readahead window. Normally async_size
393  * will be equal to size, for maximum pipelining.
394  *
395  * In interleaved sequential reads, concurrent streams on the same fd can
396  * be invalidating each other's readahead state. So we flag the new readahead
397  * page at (start+size-async_size) with PG_readahead, and use it as readahead
398  * indicator. The flag won't be set on already cached pages, to avoid the
399  * readahead-for-nothing fuss, saving pointless page cache lookups.
400  *
401  * prev_pos tracks the last visited byte in the _previous_ read request.
402  * It should be maintained by the caller, and will be used for detecting
403  * small random reads. Note that the readahead algorithm checks loosely
404  * for sequential patterns. Hence interleaved reads might be served as
405  * sequential ones.
406  *
407  * There is a special-case: if the first page which the application tries to
408  * read happens to be the first page of the file, it is assumed that a linear
409  * read is about to happen and the window is immediately set to the initial size
410  * based on I/O request size and the max_readahead.
411  *
412  * The code ramps up the readahead size aggressively at first, but slow down as
413  * it approaches max_readhead.
414  */
415
416 /*
417  * Count contiguously cached pages from @index-1 to @index-@max,
418  * this count is a conservative estimation of
419  *      - length of the sequential read sequence, or
420  *      - thrashing threshold in memory tight systems
421  */
422 static pgoff_t count_history_pages(struct address_space *mapping,
423                                    pgoff_t index, unsigned long max)
424 {
425         pgoff_t head;
426
427         rcu_read_lock();
428         head = page_cache_prev_miss(mapping, index - 1, max);
429         rcu_read_unlock();
430
431         return index - 1 - head;
432 }
433
434 /*
435  * page cache context based readahead
436  */
437 static int try_context_readahead(struct address_space *mapping,
438                                  struct file_ra_state *ra,
439                                  pgoff_t index,
440                                  unsigned long req_size,
441                                  unsigned long max)
442 {
443         pgoff_t size;
444
445         size = count_history_pages(mapping, index, max);
446
447         /*
448          * not enough history pages:
449          * it could be a random read
450          */
451         if (size <= req_size)
452                 return 0;
453
454         /*
455          * starts from beginning of file:
456          * it is a strong indication of long-run stream (or whole-file-read)
457          */
458         if (size >= index)
459                 size *= 2;
460
461         ra->start = index;
462         ra->size = min(size + req_size, max);
463         ra->async_size = 1;
464
465         return 1;
466 }
467
468 static inline int ra_alloc_folio(struct readahead_control *ractl, pgoff_t index,
469                 pgoff_t mark, unsigned int order, gfp_t gfp)
470 {
471         int err;
472         struct folio *folio = filemap_alloc_folio(gfp, order);
473
474         if (!folio)
475                 return -ENOMEM;
476         mark = round_down(mark, 1UL << order);
477         if (index == mark)
478                 folio_set_readahead(folio);
479         err = filemap_add_folio(ractl->mapping, folio, index, gfp);
480         if (err) {
481                 folio_put(folio);
482                 return err;
483         }
484
485         ractl->_nr_pages += 1UL << order;
486         ractl->_workingset |= folio_test_workingset(folio);
487         return 0;
488 }
489
490 void page_cache_ra_order(struct readahead_control *ractl,
491                 struct file_ra_state *ra, unsigned int new_order)
492 {
493         struct address_space *mapping = ractl->mapping;
494         pgoff_t index = readahead_index(ractl);
495         pgoff_t limit = (i_size_read(mapping->host) - 1) >> PAGE_SHIFT;
496         pgoff_t mark = index + ra->size - ra->async_size;
497         unsigned int nofs;
498         int err = 0;
499         gfp_t gfp = readahead_gfp_mask(mapping);
500
501         if (!mapping_large_folio_support(mapping) || ra->size < 4)
502                 goto fallback;
503
504         limit = min(limit, index + ra->size - 1);
505
506         if (new_order < MAX_PAGECACHE_ORDER) {
507                 new_order += 2;
508                 new_order = min_t(unsigned int, MAX_PAGECACHE_ORDER, new_order);
509                 new_order = min_t(unsigned int, new_order, ilog2(ra->size));
510         }
511
512         /* See comment in page_cache_ra_unbounded() */
513         nofs = memalloc_nofs_save();
514         filemap_invalidate_lock_shared(mapping);
515         while (index <= limit) {
516                 unsigned int order = new_order;
517
518                 /* Align with smaller pages if needed */
519                 if (index & ((1UL << order) - 1))
520                         order = __ffs(index);
521                 /* Don't allocate pages past EOF */
522                 while (index + (1UL << order) - 1 > limit)
523                         order--;
524                 err = ra_alloc_folio(ractl, index, mark, order, gfp);
525                 if (err)
526                         break;
527                 index += 1UL << order;
528         }
529
530         if (index > limit) {
531                 ra->size += index - limit - 1;
532                 ra->async_size += index - limit - 1;
533         }
534
535         read_pages(ractl);
536         filemap_invalidate_unlock_shared(mapping);
537         memalloc_nofs_restore(nofs);
538
539         /*
540          * If there were already pages in the page cache, then we may have
541          * left some gaps.  Let the regular readahead code take care of this
542          * situation.
543          */
544         if (!err)
545                 return;
546 fallback:
547         do_page_cache_ra(ractl, ra->size, ra->async_size);
548 }
549
550 /*
551  * A minimal readahead algorithm for trivial sequential/random reads.
552  */
553 static void ondemand_readahead(struct readahead_control *ractl,
554                 struct folio *folio, unsigned long req_size)
555 {
556         struct backing_dev_info *bdi = inode_to_bdi(ractl->mapping->host);
557         struct file_ra_state *ra = ractl->ra;
558         unsigned long max_pages = ra->ra_pages;
559         unsigned long add_pages;
560         pgoff_t index = readahead_index(ractl);
561         pgoff_t expected, prev_index;
562         unsigned int order = folio ? folio_order(folio) : 0;
563
564         /*
565          * If the request exceeds the readahead window, allow the read to
566          * be up to the optimal hardware IO size
567          */
568         if (req_size > max_pages && bdi->io_pages > max_pages)
569                 max_pages = min(req_size, bdi->io_pages);
570
571         /*
572          * start of file
573          */
574         if (!index)
575                 goto initial_readahead;
576
577         /*
578          * It's the expected callback index, assume sequential access.
579          * Ramp up sizes, and push forward the readahead window.
580          */
581         expected = round_down(ra->start + ra->size - ra->async_size,
582                         1UL << order);
583         if (index == expected || index == (ra->start + ra->size)) {
584                 ra->start += ra->size;
585                 ra->size = get_next_ra_size(ra, max_pages);
586                 ra->async_size = ra->size;
587                 goto readit;
588         }
589
590         /*
591          * Hit a marked folio without valid readahead state.
592          * E.g. interleaved reads.
593          * Query the pagecache for async_size, which normally equals to
594          * readahead size. Ramp it up and use it as the new readahead size.
595          */
596         if (folio) {
597                 pgoff_t start;
598
599                 rcu_read_lock();
600                 start = page_cache_next_miss(ractl->mapping, index + 1,
601                                 max_pages);
602                 rcu_read_unlock();
603
604                 if (!start || start - index > max_pages)
605                         return;
606
607                 ra->start = start;
608                 ra->size = start - index;       /* old async_size */
609                 ra->size += req_size;
610                 ra->size = get_next_ra_size(ra, max_pages);
611                 ra->async_size = ra->size;
612                 goto readit;
613         }
614
615         /*
616          * oversize read
617          */
618         if (req_size > max_pages)
619                 goto initial_readahead;
620
621         /*
622          * sequential cache miss
623          * trivial case: (index - prev_index) == 1
624          * unaligned reads: (index - prev_index) == 0
625          */
626         prev_index = (unsigned long long)ra->prev_pos >> PAGE_SHIFT;
627         if (index - prev_index <= 1UL)
628                 goto initial_readahead;
629
630         /*
631          * Query the page cache and look for the traces(cached history pages)
632          * that a sequential stream would leave behind.
633          */
634         if (try_context_readahead(ractl->mapping, ra, index, req_size,
635                         max_pages))
636                 goto readit;
637
638         /*
639          * standalone, small random read
640          * Read as is, and do not pollute the readahead state.
641          */
642         do_page_cache_ra(ractl, req_size, 0);
643         return;
644
645 initial_readahead:
646         ra->start = index;
647         ra->size = get_init_ra_size(req_size, max_pages);
648         ra->async_size = ra->size > req_size ? ra->size - req_size : ra->size;
649
650 readit:
651         /*
652          * Will this read hit the readahead marker made by itself?
653          * If so, trigger the readahead marker hit now, and merge
654          * the resulted next readahead window into the current one.
655          * Take care of maximum IO pages as above.
656          */
657         if (index == ra->start && ra->size == ra->async_size) {
658                 add_pages = get_next_ra_size(ra, max_pages);
659                 if (ra->size + add_pages <= max_pages) {
660                         ra->async_size = add_pages;
661                         ra->size += add_pages;
662                 } else {
663                         ra->size = max_pages;
664                         ra->async_size = max_pages >> 1;
665                 }
666         }
667
668         ractl->_index = ra->start;
669         page_cache_ra_order(ractl, ra, order);
670 }
671
672 void page_cache_sync_ra(struct readahead_control *ractl,
673                 unsigned long req_count)
674 {
675         bool do_forced_ra = ractl->file && (ractl->file->f_mode & FMODE_RANDOM);
676
677         /*
678          * Even if readahead is disabled, issue this request as readahead
679          * as we'll need it to satisfy the requested range. The forced
680          * readahead will do the right thing and limit the read to just the
681          * requested range, which we'll set to 1 page for this case.
682          */
683         if (!ractl->ra->ra_pages || blk_cgroup_congested()) {
684                 if (!ractl->file)
685                         return;
686                 req_count = 1;
687                 do_forced_ra = true;
688         }
689
690         /* be dumb */
691         if (do_forced_ra) {
692                 force_page_cache_ra(ractl, req_count);
693                 return;
694         }
695
696         ondemand_readahead(ractl, NULL, req_count);
697 }
698 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_cache_sync_ra);
699
700 void page_cache_async_ra(struct readahead_control *ractl,
701                 struct folio *folio, unsigned long req_count)
702 {
703         /* no readahead */
704         if (!ractl->ra->ra_pages)
705                 return;
706
707         /*
708          * Same bit is used for PG_readahead and PG_reclaim.
709          */
710         if (folio_test_writeback(folio))
711                 return;
712
713         folio_clear_readahead(folio);
714
715         if (blk_cgroup_congested())
716                 return;
717
718         ondemand_readahead(ractl, folio, req_count);
719 }
720 EXPORT_SYMBOL_GPL(page_cache_async_ra);
721
722 ssize_t ksys_readahead(int fd, loff_t offset, size_t count)
723 {
724         ssize_t ret;
725         struct fd f;
726
727         ret = -EBADF;
728         f = fdget(fd);
729         if (!f.file || !(f.file->f_mode & FMODE_READ))
730                 goto out;
731
732         /*
733          * The readahead() syscall is intended to run only on files
734          * that can execute readahead. If readahead is not possible
735          * on this file, then we must return -EINVAL.
736          */
737         ret = -EINVAL;
738         if (!f.file->f_mapping || !f.file->f_mapping->a_ops ||
739             (!S_ISREG(file_inode(f.file)->i_mode) &&
740             !S_ISBLK(file_inode(f.file)->i_mode)))
741                 goto out;
742
743         ret = vfs_fadvise(f.file, offset, count, POSIX_FADV_WILLNEED);
744 out:
745         fdput(f);
746         return ret;
747 }
748
749 SYSCALL_DEFINE3(readahead, int, fd, loff_t, offset, size_t, count)
750 {
751         return ksys_readahead(fd, offset, count);
752 }
753
754 #if defined(CONFIG_COMPAT) && defined(__ARCH_WANT_COMPAT_READAHEAD)
755 COMPAT_SYSCALL_DEFINE4(readahead, int, fd, compat_arg_u64_dual(offset), size_t, count)
756 {
757         return ksys_readahead(fd, compat_arg_u64_glue(offset), count);
758 }
759 #endif
760
761 /**
762  * readahead_expand - Expand a readahead request
763  * @ractl: The request to be expanded
764  * @new_start: The revised start
765  * @new_len: The revised size of the request
766  *
767  * Attempt to expand a readahead request outwards from the current size to the
768  * specified size by inserting locked pages before and after the current window
769  * to increase the size to the new window.  This may involve the insertion of
770  * THPs, in which case the window may get expanded even beyond what was
771  * requested.
772  *
773  * The algorithm will stop if it encounters a conflicting page already in the
774  * pagecache and leave a smaller expansion than requested.
775  *
776  * The caller must check for this by examining the revised @ractl object for a
777  * different expansion than was requested.
778  */
779 void readahead_expand(struct readahead_control *ractl,
780                       loff_t new_start, size_t new_len)
781 {
782         struct address_space *mapping = ractl->mapping;
783         struct file_ra_state *ra = ractl->ra;
784         pgoff_t new_index, new_nr_pages;
785         gfp_t gfp_mask = readahead_gfp_mask(mapping);
786
787         new_index = new_start / PAGE_SIZE;
788
789         /* Expand the leading edge downwards */
790         while (ractl->_index > new_index) {
791                 unsigned long index = ractl->_index - 1;
792                 struct folio *folio = xa_load(&mapping->i_pages, index);
793
794                 if (folio && !xa_is_value(folio))
795                         return; /* Folio apparently present */
796
797                 folio = filemap_alloc_folio(gfp_mask, 0);
798                 if (!folio)
799                         return;
800                 if (filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp_mask) < 0) {
801                         folio_put(folio);
802                         return;
803                 }
804                 if (unlikely(folio_test_workingset(folio)) &&
805                                 !ractl->_workingset) {
806                         ractl->_workingset = true;
807                         psi_memstall_enter(&ractl->_pflags);
808                 }
809                 ractl->_nr_pages++;
810                 ractl->_index = folio->index;
811         }
812
813         new_len += new_start - readahead_pos(ractl);
814         new_nr_pages = DIV_ROUND_UP(new_len, PAGE_SIZE);
815
816         /* Expand the trailing edge upwards */
817         while (ractl->_nr_pages < new_nr_pages) {
818                 unsigned long index = ractl->_index + ractl->_nr_pages;
819                 struct folio *folio = xa_load(&mapping->i_pages, index);
820
821                 if (folio && !xa_is_value(folio))
822                         return; /* Folio apparently present */
823
824                 folio = filemap_alloc_folio(gfp_mask, 0);
825                 if (!folio)
826                         return;
827                 if (filemap_add_folio(mapping, folio, index, gfp_mask) < 0) {
828                         folio_put(folio);
829                         return;
830                 }
831                 if (unlikely(folio_test_workingset(folio)) &&
832                                 !ractl->_workingset) {
833                         ractl->_workingset = true;
834                         psi_memstall_enter(&ractl->_pflags);
835                 }
836                 ractl->_nr_pages++;
837                 if (ra) {
838                         ra->size++;
839                         ra->async_size++;
840                 }
841         }
842 }
843 EXPORT_SYMBOL(readahead_expand);