Documentation/filesystems/xip.txt

   1 Execute-in-place for file mappings
   2 ----------------------------------
   3
   4 Motivation
   5 ----------
   6 File mappings are performed by mapping page cache pages to userspace. In
   7 addition, read&write type file operations also transfer data from/to the page
   8 cache.
   9
  10 For memory backed storage devices that use the block device interface, the page
  11 cache pages are in fact copies of the original storage. Various approaches
  12 exist to work around the need for an extra copy. The ramdisk driver for example
  13 does read the data into the page cache, keeps a reference, and discards the
  14 original data behind later on.
  15
  16 Execute-in-place solves this issue the other way around: instead of keeping
  17 data in the page cache, the need to have a page cache copy is eliminated
  18 completely. With execute-in-place, read&write type operations are performed
  19 directly from/to the memory backed storage device. For file mappings, the
  20 storage device itself is mapped directly into userspace.
  21
  22 This implementation was initialy written for shared memory segments between
  23 different virtual machines on s390 hardware to allow multiple machines to
  24 share the same binaries and libraries.
  25
  26 Implementation
  27 --------------
  28 Execute-in-place is implemented in three steps: block device operation,
  29 address space operation, and file operations.
  30
  31 A block device operation named direct_access is used to retrieve a
  32 reference (pointer) to a block on-disk. The reference is supposed to be
  33 cpu-addressable, physical address and remain valid until the release operation
  34 is performed. A struct block_device reference is used to address the device,
  35 and a sector_t argument is used to identify the individual block. As an
  36 alternative, memory technology devices can be used for this.
  37
  38 The block device operation is optional, these block devices support it as of
  39 today:
  40 - dcssblk: s390 dcss block device driver
  41
  42 An address space operation named get_xip_page is used to retrieve reference
  43 to a struct page. To address the target page, a reference to an address_space,
  44 and a sector number is provided. A 3rd argument indicates whether the
  45 function should allocate blocks if needed.
  46
  47 This address space operation is mutually exclusive with readpage&writepage that
  48 do page cache read/write operations.
  49 The following filesystems support it as of today:
  50 - ext2: the second extended filesystem, see Documentation/filesystems/ext2.txt
  51
  52 A set of file operations that do utilize get_xip_page can be found in
  53 mm/filemap_xip.c . The following file operation implementations are provided:
  54 - aio_read/aio_write
  55 - readv/writev
  56 - sendfile
  57
  58 The generic file operations do_sync_read/do_sync_write can be used to implement
  59 classic synchronous IO calls.
  60
  61 Shortcomings
  62 ------------
  63 This implementation is limited to storage devices that are cpu addressable at
  64 all times (no highmem or such). It works well on rom/ram, but enhancements are
  65 needed to make it work with flash in read+write mode.
  66 Putting the Linux kernel and/or its modules on a xip filesystem does not mean
  67 they are not copied.