fs/ext4/page-io.c

   1 /*
   2  * linux/fs/ext4/page-io.c
   3  *
   4  * This contains the new page_io functions for ext4
   5  *
   6  * Written by Theodore Ts'o, 2010.
   7  */
   8
   9 #include <linux/module.h>
  10 #include <linux/fs.h>
  11 #include <linux/time.h>
  12 #include <linux/jbd2.h>
  13 #include <linux/highuid.h>
  14 #include <linux/pagemap.h>
  15 #include <linux/quotaops.h>
  16 #include <linux/string.h>
  17 #include <linux/buffer_head.h>
  18 #include <linux/writeback.h>
  19 #include <linux/pagevec.h>
  20 #include <linux/mpage.h>
  21 #include <linux/namei.h>
  22 #include <linux/uio.h>
  23 #include <linux/bio.h>
  24 #include <linux/workqueue.h>
  25 #include <linux/kernel.h>
  26 #include <linux/slab.h>
  27
  28 #include "ext4_jbd2.h"
  29 #include "xattr.h"
  30 #include "acl.h"
  31 #include "ext4_extents.h"
  32
  33 static struct kmem_cache *io_page_cachep, *io_end_cachep;
  34
  35 #define WQ_HASH_SZ              37
  36 #define to_ioend_wq(v)  (&ioend_wq[((unsigned long)v) % WQ_HASH_SZ])
  37 static wait_queue_head_t ioend_wq[WQ_HASH_SZ];
  38
  39 int __init ext4_init_pageio(void)
  40 {
  41         int i;
  42
  43         io_page_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_page, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  44         if (io_page_cachep == NULL)
  45                 return -ENOMEM;
  46         io_end_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_end, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  47         if (io_page_cachep == NULL) {
  48                 kmem_cache_destroy(io_page_cachep);
  49                 return -ENOMEM;
  50         }
  51         for (i = 0; i < WQ_HASH_SZ; i++)
  52                 init_waitqueue_head(&ioend_wq[i]);
  53
  54         return 0;
  55 }
  56
  57 void ext4_exit_pageio(void)
  58 {
  59         kmem_cache_destroy(io_end_cachep);
  60         kmem_cache_destroy(io_page_cachep);
  61 }
  62
  63 void ext4_ioend_wait(struct inode *inode)
  64 {
  65         wait_queue_head_t *wq = to_ioend_wq(inode);
  66
  67         wait_event(*wq, (atomic_read(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count) == 0));
  68 }
  69
  70 void ext4_free_io_end(ext4_io_end_t *io)
  71 {
  72         int i;
  73         wait_queue_head_t *wq;
  74
  75         BUG_ON(!io);
  76         if (io->page)
  77                 put_page(io->page);
  78         for (i = 0; i < io->num_io_pages; i++) {
  79                 if (--io->pages[i]->p_count == 0) {
  80                         struct page *page = io->pages[i]->p_page;
  81
  82                         end_page_writeback(page);
  83                         put_page(page);
  84                         kmem_cache_free(io_page_cachep, io->pages[i]);
  85                 }
  86         }
  87         io->num_io_pages = 0;
  88         wq = to_ioend_wq(io->inode);
  89         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(io->inode)->i_ioend_count) &&
  90             waitqueue_active(wq))
  91                 wake_up_all(wq);
  92         kmem_cache_free(io_end_cachep, io);
  93 }
  94
  95 /*
  96  * check a range of space and convert unwritten extents to written.
  97  */
  98 int ext4_end_io_nolock(ext4_io_end_t *io)
  99 {
 100         struct inode *inode = io->inode;
 101         loff_t offset = io->offset;
 102         ssize_t size = io->size;
 103         int ret = 0;
 104
 105         ext4_debug("ext4_end_io_nolock: io 0x%p from inode %lu,list->next 0x%p,"
 106                    "list->prev 0x%p\n",
 107                    io, inode->i_ino, io->list.next, io->list.prev);
 108
 109         if (list_empty(&io->list))
 110                 return ret;
 111
 112         if (!(io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN))
 113                 return ret;
 114
 115         ret = ext4_convert_unwritten_extents(inode, offset, size);
 116         if (ret < 0) {
 117                 printk(KERN_EMERG "%s: failed to convert unwritten "
 118                         "extents to written extents, error is %d "
 119                         "io is still on inode %lu aio dio list\n",
 120                        __func__, ret, inode->i_ino);
 121                 return ret;
 122         }
 123
 124         if (io->iocb)
 125                 aio_complete(io->iocb, io->result, 0);
 126         /* clear the DIO AIO unwritten flag */
 127         io->flag &= ~EXT4_IO_END_UNWRITTEN;
 128         return ret;
 129 }
 130
 131 /*
 132  * work on completed aio dio IO, to convert unwritten extents to extents
 133  */
 134 static void ext4_end_io_work(struct work_struct *work)
 135 {
 136         ext4_io_end_t           *io = container_of(work, ext4_io_end_t, work);
 137         struct inode            *inode = io->inode;
 138         struct ext4_inode_info  *ei = EXT4_I(inode);
 139         unsigned long           flags;
 140         int                     ret;
 141
 142         mutex_lock(&inode->i_mutex);
 143         ret = ext4_end_io_nolock(io);
 144         if (ret < 0) {
 145                 mutex_unlock(&inode->i_mutex);
 146                 return;
 147         }
 148
 149         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 150         if (!list_empty(&io->list))
 151                 list_del_init(&io->list);
 152         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 153         mutex_unlock(&inode->i_mutex);
 154         ext4_free_io_end(io);
 155 }
 156
 157 ext4_io_end_t *ext4_init_io_end(struct inode *inode, gfp_t flags)
 158 {
 159         ext4_io_end_t *io = NULL;
 160
 161         io = kmem_cache_alloc(io_end_cachep, flags);
 162         if (io) {
 163                 memset(io, 0, sizeof(*io));
 164                 atomic_inc(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count);
 165                 io->inode = inode;
 166                 INIT_WORK(&io->work, ext4_end_io_work);
 167                 INIT_LIST_HEAD(&io->list);
 168         }
 169         return io;
 170 }
 171
 172 /*
 173  * Print an buffer I/O error compatible with the fs/buffer.c.  This
 174  * provides compatibility with dmesg scrapers that look for a specific
 175  * buffer I/O error message.  We really need a unified error reporting
 176  * structure to userspace ala Digital Unix's uerf system, but it's
 177  * probably not going to happen in my lifetime, due to LKML politics...
 178  */
 179 static void buffer_io_error(struct buffer_head *bh)
 180 {
 181         char b[BDEVNAME_SIZE];
 182         printk(KERN_ERR "Buffer I/O error on device %s, logical block %llu\n",
 183                         bdevname(bh->b_bdev, b),
 184                         (unsigned long long)bh->b_blocknr);
 185 }
 186
 187 static void ext4_end_bio(struct bio *bio, int error)
 188 {
 189         ext4_io_end_t *io_end = bio->bi_private;
 190         struct workqueue_struct *wq;
 191         struct inode *inode;
 192         unsigned long flags;
 193         int i;
 194
 195         BUG_ON(!io_end);
 196         bio->bi_private = NULL;
 197         bio->bi_end_io = NULL;
 198         if (test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags))
 199                 error = 0;
 200         bio_put(bio);
 201
 202         for (i = 0; i < io_end->num_io_pages; i++) {
 203                 struct page *page = io_end->pages[i]->p_page;
 204                 struct buffer_head *bh, *head;
 205                 int partial_write = 0;
 206
 207                 head = page_buffers(page);
 208                 if (error)
 209                         SetPageError(page);
 210                 BUG_ON(!head);
 211                 if (head->b_size == PAGE_CACHE_SIZE)
 212                         clear_buffer_dirty(head);
 213                 else {
 214                         loff_t offset;
 215                         loff_t io_end_offset = io_end->offset + io_end->size;
 216
 217                         offset = (sector_t) page->index << PAGE_CACHE_SHIFT;
 218                         bh = head;
 219                         do {
 220                                 if ((offset >= io_end->offset) &&
 221                                     (offset+bh->b_size <= io_end_offset)) {
 222                                         if (error)
 223                                                 buffer_io_error(bh);
 224
 225                                         clear_buffer_dirty(bh);
 226                                 }
 227                                 if (buffer_delay(bh))
 228                                         partial_write = 1;
 229                                 else if (!buffer_mapped(bh))
 230                                         clear_buffer_dirty(bh);
 231                                 else if (buffer_dirty(bh))
 232                                         partial_write = 1;
 233                                 offset += bh->b_size;
 234                                 bh = bh->b_this_page;
 235                         } while (bh != head);
 236                 }
 237
 238                 if (--io_end->pages[i]->p_count == 0) {
 239                         struct page *page = io_end->pages[i]->p_page;
 240
 241                         end_page_writeback(page);
 242                         put_page(page);
 243                         kmem_cache_free(io_page_cachep, io_end->pages[i]);
 244                 }
 245
 246                 /*
 247                  * If this is a partial write which happened to make
 248                  * all buffers uptodate then we can optimize away a
 249                  * bogus readpage() for the next read(). Here we
 250                  * 'discover' whether the page went uptodate as a
 251                  * result of this (potentially partial) write.
 252                  */
 253                 if (!partial_write)
 254                         SetPageUptodate(page);
 255         }
 256         io_end->num_io_pages = 0;
 257         inode = io_end->inode;
 258
 259         if (error) {
 260                 io_end->flag |= EXT4_IO_END_ERROR;
 261                 ext4_warning(inode->i_sb, "I/O error writing to inode %lu "
 262                              "(offset %llu size %ld starting block %llu)",
 263                              inode->i_ino,
 264                              (unsigned long long) io_end->offset,
 265                              (long) io_end->size,
 266                              (unsigned long long)
 267                              bio->bi_sector >> (inode->i_blkbits - 9));
 268         }
 269
 270         /* Add the io_end to per-inode completed io list*/
 271         spin_lock_irqsave(&EXT4_I(inode)->i_completed_io_lock, flags);
 272         list_add_tail(&io_end->list, &EXT4_I(inode)->i_completed_io_list);
 273         spin_unlock_irqrestore(&EXT4_I(inode)->i_completed_io_lock, flags);
 274
 275         wq = EXT4_SB(inode->i_sb)->dio_unwritten_wq;
 276         /* queue the work to convert unwritten extents to written */
 277         queue_work(wq, &io_end->work);
 278 }
 279
 280 void ext4_io_submit(struct ext4_io_submit *io)
 281 {
 282         struct bio *bio = io->io_bio;
 283
 284         if (bio) {
 285                 bio_get(io->io_bio);
 286                 submit_bio(io->io_op, io->io_bio);
 287                 BUG_ON(bio_flagged(io->io_bio, BIO_EOPNOTSUPP));
 288                 bio_put(io->io_bio);
 289         }
 290         io->io_bio = 0;
 291         io->io_op = 0;
 292         io->io_end = 0;
 293 }
 294
 295 static int io_submit_init(struct ext4_io_submit *io,
 296                           struct inode *inode,
 297                           struct writeback_control *wbc,
 298                           struct buffer_head *bh)
 299 {
 300         ext4_io_end_t *io_end;
 301         struct page *page = bh->b_page;
 302         int nvecs = bio_get_nr_vecs(bh->b_bdev);
 303         struct bio *bio;
 304
 305         io_end = ext4_init_io_end(inode, GFP_NOFS);
 306         if (!io_end)
 307                 return -ENOMEM;
 308         do {
 309                 bio = bio_alloc(GFP_NOIO, nvecs);
 310                 nvecs >>= 1;
 311         } while (bio == NULL);
 312
 313         bio->bi_sector = bh->b_blocknr * (bh->b_size >> 9);
 314         bio->bi_bdev = bh->b_bdev;
 315         bio->bi_private = io->io_end = io_end;
 316         bio->bi_end_io = ext4_end_bio;
 317
 318         io_end->offset = (page->index << PAGE_CACHE_SHIFT) + bh_offset(bh);
 319
 320         io->io_bio = bio;
 321         io->io_op = (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL ?
 322                         WRITE_SYNC_PLUG : WRITE);
 323         io->io_next_block = bh->b_blocknr;
 324         return 0;
 325 }
 326
 327 static int io_submit_add_bh(struct ext4_io_submit *io,
 328                             struct ext4_io_page *io_page,
 329                             struct inode *inode,
 330                             struct writeback_control *wbc,
 331                             struct buffer_head *bh)
 332 {
 333         ext4_io_end_t *io_end;
 334         int ret;
 335
 336         if (buffer_new(bh)) {
 337                 clear_buffer_new(bh);
 338                 unmap_underlying_metadata(bh->b_bdev, bh->b_blocknr);
 339         }
 340
 341         if (!buffer_mapped(bh) || buffer_delay(bh)) {
 342                 if (!buffer_mapped(bh))
 343                         clear_buffer_dirty(bh);
 344                 if (io->io_bio)
 345                         ext4_io_submit(io);
 346                 return 0;
 347         }
 348
 349         if (io->io_bio && bh->b_blocknr != io->io_next_block) {
 350 submit_and_retry:
 351                 ext4_io_submit(io);
 352         }
 353         if (io->io_bio == NULL) {
 354                 ret = io_submit_init(io, inode, wbc, bh);
 355                 if (ret)
 356                         return ret;
 357         }
 358         io_end = io->io_end;
 359         if ((io_end->num_io_pages >= MAX_IO_PAGES) &&
 360             (io_end->pages[io_end->num_io_pages-1] != io_page))
 361                 goto submit_and_retry;
 362         if (buffer_uninit(bh))
 363                 io->io_end->flag |= EXT4_IO_END_UNWRITTEN;
 364         io->io_end->size += bh->b_size;
 365         io->io_next_block++;
 366         ret = bio_add_page(io->io_bio, bh->b_page, bh->b_size, bh_offset(bh));
 367         if (ret != bh->b_size)
 368                 goto submit_and_retry;
 369         if ((io_end->num_io_pages == 0) ||
 370             (io_end->pages[io_end->num_io_pages-1] != io_page)) {
 371                 io_end->pages[io_end->num_io_pages++] = io_page;
 372                 io_page->p_count++;
 373         }
 374         return 0;
 375 }
 376
 377 int ext4_bio_write_page(struct ext4_io_submit *io,
 378                         struct page *page,
 379                         int len,
 380                         struct writeback_control *wbc)
 381 {
 382         struct inode *inode = page->mapping->host;
 383         unsigned block_start, block_end, blocksize;
 384         struct ext4_io_page *io_page;
 385         struct buffer_head *bh, *head;
 386         int ret = 0;
 387
 388         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
 389
 390         BUG_ON(PageWriteback(page));
 391         set_page_writeback(page);
 392         ClearPageError(page);
 393
 394         io_page = kmem_cache_alloc(io_page_cachep, GFP_NOFS);
 395         if (!io_page) {
 396                 set_page_dirty(page);
 397                 unlock_page(page);
 398                 return -ENOMEM;
 399         }
 400         io_page->p_page = page;
 401         io_page->p_count = 0;
 402         get_page(page);
 403
 404         for (bh = head = page_buffers(page), block_start = 0;
 405              bh != head || !block_start;
 406              block_start = block_end, bh = bh->b_this_page) {
 407                 block_end = block_start + blocksize;
 408                 if (block_start >= len) {
 409                         clear_buffer_dirty(bh);
 410                         set_buffer_uptodate(bh);
 411                         continue;
 412                 }
 413                 ret = io_submit_add_bh(io, io_page, inode, wbc, bh);
 414                 if (ret) {
 415                         /*
 416                          * We only get here on ENOMEM.  Not much else
 417                          * we can do but mark the page as dirty, and
 418                          * better luck next time.
 419                          */
 420                         set_page_dirty(page);
 421                         break;
 422                 }
 423         }
 424         unlock_page(page);
 425         /*
 426          * If the page was truncated before we could do the writeback,
 427          * or we had a memory allocation error while trying to write
 428          * the first buffer head, we won't have submitted any pages for
 429          * I/O.  In that case we need to make sure we've cleared the
 430          * PageWriteback bit from the page to prevent the system from
 431          * wedging later on.
 432          */
 433         if (io_page->p_count == 0) {
 434                 put_page(page);
 435                 end_page_writeback(page);
 436                 kmem_cache_free(io_page_cachep, io_page);
 437         }
 438         return ret;
 439 }