基于OpenCloudOS-Kernel kernel 6.6的SWAP Table特性支持

issues

最近在完成社区的一项issues的时候，遇到对SWAP Table特性的支持优化。当前 Linux 内核中 SWAP 系统使用朴素的 char array 作为 SWAP 系统核心数据结构，这使得内核不得不将大量复杂数据接口暴露在其他子系统中，造成了大量维护与运行时同步成本，性能不佳，极大阻碍了 SWAP 系统的演进。

任务目标
在linux 6.6上(linux-6.6/devel分支), 使用一个全新数据结构来表达与管理 SWAP 数据，统一管理SWAP_COUNT、SHADOW_VAL、PFN 等状态，使常见工作负载性能提升 20% 左右，空闲内存使用降低 90%。

问题分析

基于您提供的 linux/mm/swap.c 代码（OpenCloudOS-Kernel kernel 6.6 版本）的优化建议。需要说明的是：

提供的代码主要是处理 LRU 列表、页面激活/去激活、释放等逻辑，并不直接包含 SWAP Table 的核心数据结构（如 swap_map，它通常在 mm/swapfile.c 中实现，使用 char array 存储每个 swap slot 的引用计数 SWAP_COUNT，以及相关的 SHADOW_VAL 用于 shadow entries，PFN 用于页面帧号映射）。
然而，根据您的任务描述，我假设您希望在 mm/swap.c 中引入一个全新的数据结构来统一管理 SWAP 数据（例如，将原本分散在 swap_map 等处的 SWAP_COUNT、SHADOW_VAL 和 PFN 整合到一个高效的 struct 中），以优化 SWAP 系统在 LRU 操作中的表现。这可以减少同步成本、提升性能（目标：常见工作负载性能提升 20%），并通过压缩表示（如使用位字段）显著降低空闲内存使用（目标：90% 降低，通过避免冗余数组）。
新数据结构设计：引入 struct SwapEntry 使用位字段（bitfield）来紧凑存储 SWAP_COUNT (8-bit)、SHADOW_VAL (16-bit)、PFN (剩余位），替换朴素 char array。这统一了管理，减少了暴露接口，优化了运行时同步（例如在 lru_add_fn、folio_activate_fn 等函数中集成）。为了实现内存降低，我添加了动态分配和压缩逻辑（例如，只为活跃 slot 分配内存）。
性能考虑：在关键路径（如 lru_add_fn、folio_activate）中添加快速路径检查新结构，提升缓存命中率。假设这在实际测试中可达 20% 性能提升（通过减少内存访问）。
局限性：这只是基于提供的代码的简化优化示例。如果实际 SWAP Table 在 mm/swapfile.c 中，我建议提供该文件代码以进一步精确。如果需要完整文件重写，请明确指定。
优化主要修改：

在文件开头添加新数据结构和全局变量/函数。
修改 swap_setup() 以初始化新结构。
在 lru_add_fn、folio_activate_fn 等函数中集成新结构的使用（统一管理状态，减少同步）。
添加新函数 swap_table_optimize() 来处理统一管理。
以下是简化代码块，仅突出变化（使用 // … existing code … 表示未变部分）。假设原文件行号从1开始（实际取决于您的文件）。

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 *  linux/mm/swap.c
 *
 *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
 */

// ... existing code ... (includes and defines remain unchanged)

/* New data structure for unified SWAP management */
struct SwapEntry {
   
   
    unsigned char count : 8;    // SWAP_COUNT (optimized to 8 bits, assuming max 255 refs)
    unsigned short shadow_val : 16; // SHADOW_VAL for shadow entries
    unsigned long pfn;          // PFN (page frame nu