fs/bio.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@suse.de>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  11  * GNU General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
  14  * along with this program; if not, write to the Free Software
  15  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
  16  *
  17  */
  18 #include <linux/mm.h>
  19 #include <linux/swap.h>
  20 #include <linux/bio.h>
  21 #include <linux/blkdev.h>
  22 #include <linux/slab.h>
  23 #include <linux/init.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/mempool.h>
  27 #include <linux/workqueue.h>
  28 #include <scsi/sg.h>            /* for struct sg_iovec */
  29
  30 #define BIO_POOL_SIZE 256
  31
  32 static kmem_cache_t *bio_slab;
  33
  34 #define BIOVEC_NR_POOLS 6
  35
  36 /*
  37  * a small number of entries is fine, not going to be performance critical.
  38  * basically we just need to survive
  39  */
  40 #define BIO_SPLIT_ENTRIES 8
  41 mempool_t *bio_split_pool;
  42
  43 struct biovec_slab {
  44         int nr_vecs;
  45         char *name;
  46         kmem_cache_t *slab;
  47 };
  48
  49 /*
  50  * if you change this list, also change bvec_alloc or things will
  51  * break badly! cannot be bigger than what you can fit into an
  52  * unsigned short
  53  */
  54
  55 #define BV(x) { .nr_vecs = x, .name = "biovec-"__stringify(x) }
  56 static struct biovec_slab bvec_slabs[BIOVEC_NR_POOLS] __read_mostly = {
  57         BV(1), BV(4), BV(16), BV(64), BV(128), BV(BIO_MAX_PAGES),
  58 };
  59 #undef BV
  60
  61 /*
  62  * bio_set is used to allow other portions of the IO system to
  63  * allocate their own private memory pools for bio and iovec structures.
  64  * These memory pools in turn all allocate from the bio_slab
  65  * and the bvec_slabs[].
  66  */
  67 struct bio_set {
  68         mempool_t *bio_pool;
  69         mempool_t *bvec_pools[BIOVEC_NR_POOLS];
  70 };
  71
  72 /*
  73  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
  74  * IO code that does not need private memory pools.
  75  */
  76 static struct bio_set *fs_bio_set;
  77
  78 static inline struct bio_vec *bvec_alloc_bs(unsigned int __nocast gfp_mask, int nr, unsigned long *idx, struct bio_set *bs)
  79 {
  80         struct bio_vec *bvl;
  81         struct biovec_slab *bp;
  82
  83         /*
  84          * see comment near bvec_array define!
  85          */
  86         switch (nr) {
  87                 case   1        : *idx = 0; break;
  88                 case   2 ...   4: *idx = 1; break;
  89                 case   5 ...  16: *idx = 2; break;
  90                 case  17 ...  64: *idx = 3; break;
  91                 case  65 ... 128: *idx = 4; break;
  92                 case 129 ... BIO_MAX_PAGES: *idx = 5; break;
  93                 default:
  94                         return NULL;
  95         }
  96         /*
  97          * idx now points to the pool we want to allocate from
  98          */
  99
 100         bp = bvec_slabs + *idx;
 101         bvl = mempool_alloc(bs->bvec_pools[*idx], gfp_mask);
 102         if (bvl)
 103                 memset(bvl, 0, bp->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec));
 104
 105         return bvl;
 106 }
 107
 108 /*
 109  * default destructor for a bio allocated with bio_alloc_bioset()
 110  */
 111 static void bio_destructor(struct bio *bio)
 112 {
 113         const int pool_idx = BIO_POOL_IDX(bio);
 114         struct bio_set *bs = bio->bi_set;
 115
 116         BIO_BUG_ON(pool_idx >= BIOVEC_NR_POOLS);
 117
 118         mempool_free(bio->bi_io_vec, bs->bvec_pools[pool_idx]);
 119         mempool_free(bio, bs->bio_pool);
 120 }
 121
 122 inline void bio_init(struct bio *bio)
 123 {
 124         bio->bi_next = NULL;
 125         bio->bi_flags = 1 << BIO_UPTODATE;
 126         bio->bi_rw = 0;
 127         bio->bi_vcnt = 0;
 128         bio->bi_idx = 0;
 129         bio->bi_phys_segments = 0;
 130         bio->bi_hw_segments = 0;
 131         bio->bi_hw_front_size = 0;
 132         bio->bi_hw_back_size = 0;
 133         bio->bi_size = 0;
 134         bio->bi_max_vecs = 0;
 135         bio->bi_end_io = NULL;
 136         atomic_set(&bio->bi_cnt, 1);
 137         bio->bi_private = NULL;
 138 }
 139
 140 /**
 141  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
 142  * @gfp_mask:   the GFP_ mask given to the slab allocator
 143  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
 144  * @bs:         the bio_set to allocate from
 145  *
 146  * Description:
 147  *   bio_alloc_bioset will first try it's on mempool to satisfy the allocation.
 148  *   If %__GFP_WAIT is set then we will block on the internal pool waiting
 149  *   for a &struct bio to become free.
 150  *
 151  *   allocate bio and iovecs from the memory pools specified by the
 152  *   bio_set structure.
 153  **/
 154 struct bio *bio_alloc_bioset(unsigned int __nocast gfp_mask, int nr_iovecs, struct bio_set *bs)
 155 {
 156         struct bio *bio = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
 157
 158         if (likely(bio)) {
 159                 struct bio_vec *bvl = NULL;
 160
 161                 bio_init(bio);
 162                 if (likely(nr_iovecs)) {
 163                         unsigned long idx;
 164
 165                         bvl = bvec_alloc_bs(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs);
 166                         if (unlikely(!bvl)) {
 167                                 mempool_free(bio, bs->bio_pool);
 168                                 bio = NULL;
 169                                 goto out;
 170                         }
 171                         bio->bi_flags |= idx << BIO_POOL_OFFSET;
 172                         bio->bi_max_vecs = bvec_slabs[idx].nr_vecs;
 173                 }
 174                 bio->bi_io_vec = bvl;
 175                 bio->bi_destructor = bio_destructor;
 176                 bio->bi_set = bs;
 177         }
 178 out:
 179         return bio;
 180 }
 181
 182 struct bio *bio_alloc(unsigned int __nocast gfp_mask, int nr_iovecs)
 183 {
 184         return bio_alloc_bioset(gfp_mask, nr_iovecs, fs_bio_set);
 185 }
 186
 187 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
 188 {
 189         unsigned long flags;
 190         struct bio_vec *bv;
 191         int i;
 192
 193         bio_for_each_segment(bv, bio, i) {
 194                 char *data = bvec_kmap_irq(bv, &flags);
 195                 memset(data, 0, bv->bv_len);
 196                 flush_dcache_page(bv->bv_page);
 197                 bvec_kunmap_irq(data, &flags);
 198         }
 199 }
 200 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
 201
 202 /**
 203  * bio_put - release a reference to a bio
 204  * @bio:   bio to release reference to
 205  *
 206  * Description:
 207  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
 208  *   bio_alloc or bio_get. The last put of a bio will free it.
 209  **/
 210 void bio_put(struct bio *bio)
 211 {
 212         BIO_BUG_ON(!atomic_read(&bio->bi_cnt));
 213
 214         /*
 215          * last put frees it
 216          */
 217         if (atomic_dec_and_test(&bio->bi_cnt)) {
 218                 bio->bi_next = NULL;
 219                 bio->bi_destructor(bio);
 220         }
 221 }
 222
 223 inline int bio_phys_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
 224 {
 225         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 226                 blk_recount_segments(q, bio);
 227
 228         return bio->bi_phys_segments;
 229 }
 230
 231 inline int bio_hw_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
 232 {
 233         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 234                 blk_recount_segments(q, bio);
 235
 236         return bio->bi_hw_segments;
 237 }
 238
 239 /**
 240  *      __bio_clone     -       clone a bio
 241  *      @bio: destination bio
 242  *      @bio_src: bio to clone
 243  *
 244  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
 245  *      the actual data it points to. Reference count of returned
 246  *      bio will be one.
 247  */
 248 inline void __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
 249 {
 250         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bio_src->bi_bdev);
 251
 252         memcpy(bio->bi_io_vec, bio_src->bi_io_vec,
 253                 bio_src->bi_max_vecs * sizeof(struct bio_vec));
 254
 255         bio->bi_sector = bio_src->bi_sector;
 256         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
 257         bio->bi_flags |= 1 << BIO_CLONED;
 258         bio->bi_rw = bio_src->bi_rw;
 259         bio->bi_vcnt = bio_src->bi_vcnt;
 260         bio->bi_size = bio_src->bi_size;
 261         bio->bi_idx = bio_src->bi_idx;
 262         bio_phys_segments(q, bio);
 263         bio_hw_segments(q, bio);
 264 }
 265
 266 /**
 267  *      bio_clone       -       clone a bio
 268  *      @bio: bio to clone
 269  *      @gfp_mask: allocation priority
 270  *
 271  *      Like __bio_clone, only also allocates the returned bio
 272  */
 273 struct bio *bio_clone(struct bio *bio, unsigned int __nocast gfp_mask)
 274 {
 275         struct bio *b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, bio->bi_max_vecs, fs_bio_set);
 276
 277         if (b)
 278                 __bio_clone(b, bio);
 279
 280         return b;
 281 }
 282
 283 /**
 284  *      bio_get_nr_vecs         - return approx number of vecs
 285  *      @bdev:  I/O target
 286  *
 287  *      Return the approximate number of pages we can send to this target.
 288  *      There's no guarantee that you will be able to fit this number of pages
 289  *      into a bio, it does not account for dynamic restrictions that vary
 290  *      on offset.
 291  */
 292 int bio_get_nr_vecs(struct block_device *bdev)
 293 {
 294         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bdev);
 295         int nr_pages;
 296
 297         nr_pages = ((q->max_sectors << 9) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 298         if (nr_pages > q->max_phys_segments)
 299                 nr_pages = q->max_phys_segments;
 300         if (nr_pages > q->max_hw_segments)
 301                 nr_pages = q->max_hw_segments;
 302
 303         return nr_pages;
 304 }
 305
 306 static int __bio_add_page(request_queue_t *q, struct bio *bio, struct page
 307                           *page, unsigned int len, unsigned int offset)
 308 {
 309         int retried_segments = 0;
 310         struct bio_vec *bvec;
 311
 312         /*
 313          * cloned bio must not modify vec list
 314          */
 315         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
 316                 return 0;
 317
 318         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
 319                 return 0;
 320
 321         if (((bio->bi_size + len) >> 9) > q->max_sectors)
 322                 return 0;
 323
 324         /*
 325          * we might lose a segment or two here, but rather that than
 326          * make this too complex.
 327          */
 328
 329         while (bio->bi_phys_segments >= q->max_phys_segments
 330                || bio->bi_hw_segments >= q->max_hw_segments
 331                || BIOVEC_VIRT_OVERSIZE(bio->bi_size)) {
 332
 333                 if (retried_segments)
 334                         return 0;
 335
 336                 retried_segments = 1;
 337                 blk_recount_segments(q, bio);
 338         }
 339
 340         /*
 341          * setup the new entry, we might clear it again later if we
 342          * cannot add the page
 343          */
 344         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
 345         bvec->bv_page = page;
 346         bvec->bv_len = len;
 347         bvec->bv_offset = offset;
 348
 349         /*
 350          * if queue has other restrictions (eg varying max sector size
 351          * depending on offset), it can specify a merge_bvec_fn in the
 352          * queue to get further control
 353          */
 354         if (q->merge_bvec_fn) {
 355                 /*
 356                  * merge_bvec_fn() returns number of bytes it can accept
 357                  * at this offset
 358                  */
 359                 if (q->merge_bvec_fn(q, bio, bvec) < len) {
 360                         bvec->bv_page = NULL;
 361                         bvec->bv_len = 0;
 362                         bvec->bv_offset = 0;
 363                         return 0;
 364                 }
 365         }
 366
 367         /* If we may be able to merge these biovecs, force a recount */
 368         if (bio->bi_vcnt && (BIOVEC_PHYS_MERGEABLE(bvec-1, bvec) ||
 369             BIOVEC_VIRT_MERGEABLE(bvec-1, bvec)))
 370                 bio->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
 371
 372         bio->bi_vcnt++;
 373         bio->bi_phys_segments++;
 374         bio->bi_hw_segments++;
 375         bio->bi_size += len;
 376         return len;
 377 }
 378
 379 /**
 380  *      bio_add_page    -       attempt to add page to bio
 381  *      @bio: destination bio
 382  *      @page: page to add
 383  *      @len: vec entry length
 384  *      @offset: vec entry offset
 385  *
 386  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 387  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 388  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 389  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 390  *      page to an empty bio.
 391  */
 392 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page, unsigned int len,
 393                  unsigned int offset)
 394 {
 395         return __bio_add_page(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio, page,
 396                               len, offset);
 397 }
 398
 399 struct bio_map_data {
 400         struct bio_vec *iovecs;
 401         void __user *userptr;
 402 };
 403
 404 static void bio_set_map_data(struct bio_map_data *bmd, struct bio *bio)
 405 {
 406         memcpy(bmd->iovecs, bio->bi_io_vec, sizeof(struct bio_vec) * bio->bi_vcnt);
 407         bio->bi_private = bmd;
 408 }
 409
 410 static void bio_free_map_data(struct bio_map_data *bmd)
 411 {
 412         kfree(bmd->iovecs);
 413         kfree(bmd);
 414 }
 415
 416 static struct bio_map_data *bio_alloc_map_data(int nr_segs)
 417 {
 418         struct bio_map_data *bmd = kmalloc(sizeof(*bmd), GFP_KERNEL);
 419
 420         if (!bmd)
 421                 return NULL;
 422
 423         bmd->iovecs = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * nr_segs, GFP_KERNEL);
 424         if (bmd->iovecs)
 425                 return bmd;
 426
 427         kfree(bmd);
 428         return NULL;
 429 }
 430
 431 /**
 432  *      bio_uncopy_user -       finish previously mapped bio
 433  *      @bio: bio being terminated
 434  *
 435  *      Free pages allocated from bio_copy_user() and write back data
 436  *      to user space in case of a read.
 437  */
 438 int bio_uncopy_user(struct bio *bio)
 439 {
 440         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
 441         const int read = bio_data_dir(bio) == READ;
 442         struct bio_vec *bvec;
 443         int i, ret = 0;
 444
 445         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 446                 char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 447                 unsigned int len = bmd->iovecs[i].bv_len;
 448
 449                 if (read && !ret && copy_to_user(bmd->userptr, addr, len))
 450                         ret = -EFAULT;
 451
 452                 __free_page(bvec->bv_page);
 453                 bmd->userptr += len;
 454         }
 455         bio_free_map_data(bmd);
 456         bio_put(bio);
 457         return ret;
 458 }
 459
 460 /**
 461  *      bio_copy_user   -       copy user data to bio
 462  *      @q: destination block queue
 463  *      @uaddr: start of user address
 464  *      @len: length in bytes
 465  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 466  *
 467  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
 468  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
 469  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
 470  */
 471 struct bio *bio_copy_user(request_queue_t *q, unsigned long uaddr,
 472                           unsigned int len, int write_to_vm)
 473 {
 474         unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 475         unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 476         struct bio_map_data *bmd;
 477         struct bio_vec *bvec;
 478         struct page *page;
 479         struct bio *bio;
 480         int i, ret;
 481
 482         bmd = bio_alloc_map_data(end - start);
 483         if (!bmd)
 484                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 485
 486         bmd->userptr = (void __user *) uaddr;
 487
 488         ret = -ENOMEM;
 489         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, end - start);
 490         if (!bio)
 491                 goto out_bmd;
 492
 493         bio->bi_rw |= (!write_to_vm << BIO_RW);
 494
 495         ret = 0;
 496         while (len) {
 497                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
 498
 499                 if (bytes > len)
 500                         bytes = len;
 501
 502                 page = alloc_page(q->bounce_gfp | GFP_KERNEL);
 503                 if (!page) {
 504                         ret = -ENOMEM;
 505                         break;
 506                 }
 507
 508                 if (__bio_add_page(q, bio, page, bytes, 0) < bytes) {
 509                         ret = -EINVAL;
 510                         break;
 511                 }
 512
 513                 len -= bytes;
 514         }
 515
 516         if (ret)
 517                 goto cleanup;
 518
 519         /*
 520          * success
 521          */
 522         if (!write_to_vm) {
 523                 char __user *p = (char __user *) uaddr;
 524
 525                 /*
 526                  * for a write, copy in data to kernel pages
 527                  */
 528                 ret = -EFAULT;
 529                 bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
 530                         char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 531
 532                         if (copy_from_user(addr, p, bvec->bv_len))
 533                                 goto cleanup;
 534                         p += bvec->bv_len;
 535                 }
 536         }
 537
 538         bio_set_map_data(bmd, bio);
 539         return bio;
 540 cleanup:
 541         bio_for_each_segment(bvec, bio, i)
 542                 __free_page(bvec->bv_page);
 543
 544         bio_put(bio);
 545 out_bmd:
 546         bio_free_map_data(bmd);
 547         return ERR_PTR(ret);
 548 }
 549
 550 static struct bio *__bio_map_user_iov(request_queue_t *q,
 551                                       struct block_device *bdev,
 552                                       struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 553                                       int write_to_vm)
 554 {
 555         int i, j;
 556         int nr_pages = 0;
 557         struct page **pages;
 558         struct bio *bio;
 559         int cur_page = 0;
 560         int ret, offset;
 561
 562         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 563                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 564                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 565                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 566                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 567
 568                 nr_pages += end - start;
 569                 /*
 570                  * transfer and buffer must be aligned to at least hardsector
 571                  * size for now, in the future we can relax this restriction
 572                  */
 573                 if ((uaddr & queue_dma_alignment(q)) || (len & queue_dma_alignment(q)))
 574                         return ERR_PTR(-EINVAL);
 575         }
 576
 577         if (!nr_pages)
 578                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 579
 580         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 581         if (!bio)
 582                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 583
 584         ret = -ENOMEM;
 585         pages = kmalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
 586         if (!pages)
 587                 goto out;
 588
 589         memset(pages, 0, nr_pages * sizeof(struct page *));
 590
 591         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 592                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 593                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 594                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 595                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 596                 const int local_nr_pages = end - start;
 597                 const int page_limit = cur_page + local_nr_pages;
 598
 599                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 600                 ret = get_user_pages(current, current->mm, uaddr,
 601                                      local_nr_pages,
 602                                      write_to_vm, 0, &pages[cur_page], NULL);
 603                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 604
 605                 if (ret < local_nr_pages)
 606                         goto out_unmap;
 607
 608
 609                 offset = uaddr & ~PAGE_MASK;
 610                 for (j = cur_page; j < page_limit; j++) {
 611                         unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 612
 613                         if (len <= 0)
 614                                 break;
 615
 616                         if (bytes > len)
 617                                 bytes = len;
 618
 619                         /*
 620                          * sorry...
 621                          */
 622                         if (__bio_add_page(q, bio, pages[j], bytes, offset) < bytes)
 623                                 break;
 624
 625                         len -= bytes;
 626                         offset = 0;
 627                 }
 628
 629                 cur_page = j;
 630                 /*
 631                  * release the pages we didn't map into the bio, if any
 632                  */
 633                 while (j < page_limit)
 634                         page_cache_release(pages[j++]);
 635         }
 636
 637         kfree(pages);
 638
 639         /*
 640          * set data direction, and check if mapped pages need bouncing
 641          */
 642         if (!write_to_vm)
 643                 bio->bi_rw |= (1 << BIO_RW);
 644
 645         bio->bi_bdev = bdev;
 646         bio->bi_flags |= (1 << BIO_USER_MAPPED);
 647         return bio;
 648
 649  out_unmap:
 650         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 651                 if(!pages[i])
 652                         break;
 653                 page_cache_release(pages[i]);
 654         }
 655  out:
 656         kfree(pages);
 657         bio_put(bio);
 658         return ERR_PTR(ret);
 659 }
 660
 661 /**
 662  *      bio_map_user    -       map user address into bio
 663  *      @q: the request_queue_t for the bio
 664  *      @bdev: destination block device
 665  *      @uaddr: start of user address
 666  *      @len: length in bytes
 667  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 668  *
 669  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 670  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 671  */
 672 struct bio *bio_map_user(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
 673                          unsigned long uaddr, unsigned int len, int write_to_vm)
 674 {
 675         struct sg_iovec iov;
 676
 677         iov.iov_base = (__user void *)uaddr;
 678         iov.iov_len = len;
 679
 680         return bio_map_user_iov(q, bdev, &iov, 1, write_to_vm);
 681 }
 682
 683 /**
 684  *      bio_map_user_iov - map user sg_iovec table into bio
 685  *      @q: the request_queue_t for the bio
 686  *      @bdev: destination block device
 687  *      @iov:   the iovec.
 688  *      @iov_count: number of elements in the iovec
 689  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 690  *
 691  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 692  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 693  */
 694 struct bio *bio_map_user_iov(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
 695                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 696                              int write_to_vm)
 697 {
 698         struct bio *bio;
 699         int len = 0, i;
 700
 701         bio = __bio_map_user_iov(q, bdev, iov, iov_count, write_to_vm);
 702
 703         if (IS_ERR(bio))
 704                 return bio;
 705
 706         /*
 707          * subtle -- if __bio_map_user() ended up bouncing a bio,
 708          * it would normally disappear when its bi_end_io is run.
 709          * however, we need it for the unmap, so grab an extra
 710          * reference to it
 711          */
 712         bio_get(bio);
 713
 714         for (i = 0; i < iov_count; i++)
 715                 len += iov[i].iov_len;
 716
 717         if (bio->bi_size == len)
 718                 return bio;
 719
 720         /*
 721          * don't support partial mappings
 722          */
 723         bio_endio(bio, bio->bi_size, 0);
 724         bio_unmap_user(bio);
 725         return ERR_PTR(-EINVAL);
 726 }
 727
 728 static void __bio_unmap_user(struct bio *bio)
 729 {
 730         struct bio_vec *bvec;
 731         int i;
 732
 733         /*
 734          * make sure we dirty pages we wrote to
 735          */
 736         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 737                 if (bio_data_dir(bio) == READ)
 738                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
 739
 740                 page_cache_release(bvec->bv_page);
 741         }
 742
 743         bio_put(bio);
 744 }
 745
 746 /**
 747  *      bio_unmap_user  -       unmap a bio
 748  *      @bio:           the bio being unmapped
 749  *
 750  *      Unmap a bio previously mapped by bio_map_user(). Must be called with
 751  *      a process context.
 752  *
 753  *      bio_unmap_user() may sleep.
 754  */
 755 void bio_unmap_user(struct bio *bio)
 756 {
 757         __bio_unmap_user(bio);
 758         bio_put(bio);
 759 }
 760
 761 static int bio_map_kern_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int err)
 762 {
 763         if (bio->bi_size)
 764                 return 1;
 765
 766         bio_put(bio);
 767         return 0;
 768 }
 769
 770
 771 static struct bio *__bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data,
 772                                   unsigned int len, unsigned int gfp_mask)
 773 {
 774         unsigned long kaddr = (unsigned long)data;
 775         unsigned long end = (kaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 776         unsigned long start = kaddr >> PAGE_SHIFT;
 777         const int nr_pages = end - start;
 778         int offset, i;
 779         struct bio *bio;
 780
 781         bio = bio_alloc(gfp_mask, nr_pages);
 782         if (!bio)
 783                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 784
 785         offset = offset_in_page(kaddr);
 786         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 787                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 788
 789                 if (len <= 0)
 790                         break;
 791
 792                 if (bytes > len)
 793                         bytes = len;
 794
 795                 if (__bio_add_page(q, bio, virt_to_page(data), bytes,
 796                                    offset) < bytes)
 797                         break;
 798
 799                 data += bytes;
 800                 len -= bytes;
 801                 offset = 0;
 802         }
 803
 804         bio->bi_end_io = bio_map_kern_endio;
 805         return bio;
 806 }
 807
 808 /**
 809  *      bio_map_kern    -       map kernel address into bio
 810  *      @q: the request_queue_t for the bio
 811  *      @data: pointer to buffer to map
 812  *      @len: length in bytes
 813  *      @gfp_mask: allocation flags for bio allocation
 814  *
 815  *      Map the kernel address into a bio suitable for io to a block
 816  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 817  */
 818 struct bio *bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data, unsigned int len,
 819                          unsigned int gfp_mask)
 820 {
 821         struct bio *bio;
 822
 823         bio = __bio_map_kern(q, data, len, gfp_mask);
 824         if (IS_ERR(bio))
 825                 return bio;
 826
 827         if (bio->bi_size == len)
 828                 return bio;
 829
 830         /*
 831          * Don't support partial mappings.
 832          */
 833         bio_put(bio);
 834         return ERR_PTR(-EINVAL);
 835 }
 836
 837 /*
 838  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
 839  * for performing direct-IO in BIOs.
 840  *
 841  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
 842  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
 843  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
 844  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
 845  * in process context.
 846  *
 847  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
 848  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
 849  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
 850  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
 851  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
 852  *
 853  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
 854  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
 855  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
 856  * But other code (eg, pdflush) could clean the pages if they are mapped
 857  * pagecache.
 858  *
 859  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
 860  * deferred bio dirtying paths.
 861  */
 862
 863 /*
 864  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
 865  */
 866 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
 867 {
 868         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 869         int i;
 870
 871         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 872                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 873
 874                 if (page && !PageCompound(page))
 875                         set_page_dirty_lock(page);
 876         }
 877 }
 878
 879 static void bio_release_pages(struct bio *bio)
 880 {
 881         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 882         int i;
 883
 884         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 885                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 886
 887                 if (page)
 888                         put_page(page);
 889         }
 890 }
 891
 892 /*
 893  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
 894  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
 895  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
 896  * the BIO and the offending pages and re-dirty the pages in process context.
 897  *
 898  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
 899  * here on.  It will run one page_cache_release() against each page and will
 900  * run one bio_put() against the BIO.
 901  */
 902
 903 static void bio_dirty_fn(void *data);
 904
 905 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn, NULL);
 906 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
 907 static struct bio *bio_dirty_list;
 908
 909 /*
 910  * This runs in process context
 911  */
 912 static void bio_dirty_fn(void *data)
 913 {
 914         unsigned long flags;
 915         struct bio *bio;
 916
 917         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
 918         bio = bio_dirty_list;
 919         bio_dirty_list = NULL;
 920         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
 921
 922         while (bio) {
 923                 struct bio *next = bio->bi_private;
 924
 925                 bio_set_pages_dirty(bio);
 926                 bio_release_pages(bio);
 927                 bio_put(bio);
 928                 bio = next;
 929         }
 930 }
 931
 932 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
 933 {
 934         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 935         int nr_clean_pages = 0;
 936         int i;
 937
 938         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 939                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 940
 941                 if (PageDirty(page) || PageCompound(page)) {
 942                         page_cache_release(page);
 943                         bvec[i].bv_page = NULL;
 944                 } else {
 945                         nr_clean_pages++;
 946                 }
 947         }
 948
 949         if (nr_clean_pages) {
 950                 unsigned long flags;
 951
 952                 spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
 953                 bio->bi_private = bio_dirty_list;
 954                 bio_dirty_list = bio;
 955                 spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
 956                 schedule_work(&bio_dirty_work);
 957         } else {
 958                 bio_put(bio);
 959         }
 960 }
 961
 962 /**
 963  * bio_endio - end I/O on a bio
 964  * @bio:        bio
 965  * @bytes_done: number of bytes completed
 966  * @error:      error, if any
 967  *
 968  * Description:
 969  *   bio_endio() will end I/O on @bytes_done number of bytes. This may be
 970  *   just a partial part of the bio, or it may be the whole bio. bio_endio()
 971  *   is the preferred way to end I/O on a bio, it takes care of decrementing
 972  *   bi_size and clearing BIO_UPTODATE on error. @error is 0 on success, and
 973  *   and one of the established -Exxxx (-EIO, for instance) error values in
 974  *   case something went wrong. Noone should call bi_end_io() directly on
 975  *   a bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
 976  **/
 977 void bio_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int error)
 978 {
 979         if (error)
 980                 clear_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
 981
 982         if (unlikely(bytes_done > bio->bi_size)) {
 983                 printk("%s: want %u bytes done, only %u left\n", __FUNCTION__,
 984                                                 bytes_done, bio->bi_size);
 985                 bytes_done = bio->bi_size;
 986         }
 987
 988         bio->bi_size -= bytes_done;
 989         bio->bi_sector += (bytes_done >> 9);
 990
 991         if (bio->bi_end_io)
 992                 bio->bi_end_io(bio, bytes_done, error);
 993 }
 994
 995 void bio_pair_release(struct bio_pair *bp)
 996 {
 997         if (atomic_dec_and_test(&bp->cnt)) {
 998                 struct bio *master = bp->bio1.bi_private;
 999
1000                 bio_endio(master, master->bi_size, bp->error);
1001                 mempool_free(bp, bp->bio2.bi_private);
1002         }
1003 }
1004
1005 static int bio_pair_end_1(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1006 {
1007         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio1);
1008
1009         if (err)
1010                 bp->error = err;
1011
1012         if (bi->bi_size)
1013                 return 1;
1014
1015         bio_pair_release(bp);
1016         return 0;
1017 }
1018
1019 static int bio_pair_end_2(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1020 {
1021         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio2);
1022
1023         if (err)
1024                 bp->error = err;
1025
1026         if (bi->bi_size)
1027                 return 1;
1028
1029         bio_pair_release(bp);
1030         return 0;
1031 }
1032
1033 /*
1034  * split a bio - only worry about a bio with a single page
1035  * in it's iovec
1036  */
1037 struct bio_pair *bio_split(struct bio *bi, mempool_t *pool, int first_sectors)
1038 {
1039         struct bio_pair *bp = mempool_alloc(pool, GFP_NOIO);
1040
1041         if (!bp)
1042                 return bp;
1043
1044         BUG_ON(bi->bi_vcnt != 1);
1045         BUG_ON(bi->bi_idx != 0);
1046         atomic_set(&bp->cnt, 3);
1047         bp->error = 0;
1048         bp->bio1 = *bi;
1049         bp->bio2 = *bi;
1050         bp->bio2.bi_sector += first_sectors;
1051         bp->bio2.bi_size -= first_sectors << 9;
1052         bp->bio1.bi_size = first_sectors << 9;
1053
1054         bp->bv1 = bi->bi_io_vec[0];
1055         bp->bv2 = bi->bi_io_vec[0];
1056         bp->bv2.bv_offset += first_sectors << 9;
1057         bp->bv2.bv_len -= first_sectors << 9;
1058         bp->bv1.bv_len = first_sectors << 9;
1059
1060         bp->bio1.bi_io_vec = &bp->bv1;
1061         bp->bio2.bi_io_vec = &bp->bv2;
1062
1063         bp->bio1.bi_end_io = bio_pair_end_1;
1064         bp->bio2.bi_end_io = bio_pair_end_2;
1065
1066         bp->bio1.bi_private = bi;
1067         bp->bio2.bi_private = pool;
1068
1069         return bp;
1070 }
1071
1072 static void *bio_pair_alloc(unsigned int __nocast gfp_flags, void *data)
1073 {
1074         return kmalloc(sizeof(struct bio_pair), gfp_flags);
1075 }
1076
1077 static void bio_pair_free(void *bp, void *data)
1078 {
1079         kfree(bp);
1080 }
1081
1082
1083 /*
1084  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1085  * use the global biovec slabs created for general use.
1086  */
1087 static int biovec_create_pools(struct bio_set *bs, int pool_entries, int scale)
1088 {
1089         int i;
1090
1091         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1092                 struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + i;
1093                 mempool_t **bvp = bs->bvec_pools + i;
1094
1095                 if (i >= scale)
1096                         pool_entries >>= 1;
1097
1098                 *bvp = mempool_create(pool_entries, mempool_alloc_slab,
1099                                         mempool_free_slab, bp->slab);
1100                 if (!*bvp)
1101                         return -ENOMEM;
1102         }
1103         return 0;
1104 }
1105
1106 static void biovec_free_pools(struct bio_set *bs)
1107 {
1108         int i;
1109
1110         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1111                 mempool_t *bvp = bs->bvec_pools[i];
1112
1113                 if (bvp)
1114                         mempool_destroy(bvp);
1115         }
1116
1117 }
1118
1119 void bioset_free(struct bio_set *bs)
1120 {
1121         if (bs->bio_pool)
1122                 mempool_destroy(bs->bio_pool);
1123
1124         biovec_free_pools(bs);
1125
1126         kfree(bs);
1127 }
1128
1129 struct bio_set *bioset_create(int bio_pool_size, int bvec_pool_size, int scale)
1130 {
1131         struct bio_set *bs = kmalloc(sizeof(*bs), GFP_KERNEL);
1132
1133         if (!bs)
1134                 return NULL;
1135
1136         memset(bs, 0, sizeof(*bs));
1137         bs->bio_pool = mempool_create(bio_pool_size, mempool_alloc_slab,
1138                         mempool_free_slab, bio_slab);
1139
1140         if (!bs->bio_pool)
1141                 goto bad;
1142
1143         if (!biovec_create_pools(bs, bvec_pool_size, scale))
1144                 return bs;
1145
1146 bad:
1147         bioset_free(bs);
1148         return NULL;
1149 }
1150
1151 static void __init biovec_init_slabs(void)
1152 {
1153         int i;
1154
1155         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1156                 int size;
1157                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1158
1159                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
1160                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
1161                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1162         }
1163 }
1164
1165 static int __init init_bio(void)
1166 {
1167         int megabytes, bvec_pool_entries;
1168         int scale = BIOVEC_NR_POOLS;
1169
1170         bio_slab = kmem_cache_create("bio", sizeof(struct bio), 0,
1171                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1172
1173         biovec_init_slabs();
1174
1175         megabytes = nr_free_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1176
1177         /*
1178          * find out where to start scaling
1179          */
1180         if (megabytes <= 16)
1181                 scale = 0;
1182         else if (megabytes <= 32)
1183                 scale = 1;
1184         else if (megabytes <= 64)
1185                 scale = 2;
1186         else if (megabytes <= 96)
1187                 scale = 3;
1188         else if (megabytes <= 128)
1189                 scale = 4;
1190
1191         /*
1192          * scale number of entries
1193          */
1194         bvec_pool_entries = megabytes * 2;
1195         if (bvec_pool_entries > 256)
1196                 bvec_pool_entries = 256;
1197
1198         fs_bio_set = bioset_create(BIO_POOL_SIZE, bvec_pool_entries, scale);
1199         if (!fs_bio_set)
1200                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1201
1202         bio_split_pool = mempool_create(BIO_SPLIT_ENTRIES,
1203                                 bio_pair_alloc, bio_pair_free, NULL);
1204         if (!bio_split_pool)
1205                 panic("bio: can't create split pool\n");
1206
1207         return 0;
1208 }
1209
1210 subsys_initcall(init_bio);
1211
1212 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc);
1213 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
1214 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1215 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
1216 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone);
1217 EXPORT_SYMBOL(bio_clone);
1218 EXPORT_SYMBOL(bio_phys_segments);
1219 EXPORT_SYMBOL(bio_hw_segments);
1220 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1221 EXPORT_SYMBOL(bio_get_nr_vecs);
1222 EXPORT_SYMBOL(bio_map_user);
1223 EXPORT_SYMBOL(bio_unmap_user);
1224 EXPORT_SYMBOL(bio_map_kern);
1225 EXPORT_SYMBOL(bio_pair_release);
1226 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1227 EXPORT_SYMBOL(bio_split_pool);
1228 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_user);
1229 EXPORT_SYMBOL(bio_uncopy_user);
1230 EXPORT_SYMBOL(bioset_create);
1231 EXPORT_SYMBOL(bioset_free);
1232 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);