Merge branch 'stable/bug.fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[pandora-kernel.git] / drivers / block / drbd / drbd_bitmap.c
1 /*
2    drbd_bitmap.c
3
4    This file is part of DRBD by Philipp Reisner and Lars Ellenberg.
5
6    Copyright (C) 2004-2008, LINBIT Information Technologies GmbH.
7    Copyright (C) 2004-2008, Philipp Reisner <philipp.reisner@linbit.com>.
8    Copyright (C) 2004-2008, Lars Ellenberg <lars.ellenberg@linbit.com>.
9
10    drbd is free software; you can redistribute it and/or modify
11    it under the terms of the GNU General Public License as published by
12    the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
13    any later version.
14
15    drbd is distributed in the hope that it will be useful,
16    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18    GNU General Public License for more details.
19
20    You should have received a copy of the GNU General Public License
21    along with drbd; see the file COPYING.  If not, write to
22    the Free Software Foundation, 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
23  */
24
25 #include <linux/bitops.h>
26 #include <linux/vmalloc.h>
27 #include <linux/string.h>
28 #include <linux/drbd.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <asm/kmap_types.h>
31
32 #include "drbd_int.h"
33
34
35 /* OPAQUE outside this file!
36  * interface defined in drbd_int.h
37
38  * convention:
39  * function name drbd_bm_... => used elsewhere, "public".
40  * function name      bm_... => internal to implementation, "private".
41  */
42
43
44 /*
45  * LIMITATIONS:
46  * We want to support >= peta byte of backend storage, while for now still using
47  * a granularity of one bit per 4KiB of storage.
48  * 1 << 50              bytes backend storage (1 PiB)
49  * 1 << (50 - 12)       bits needed
50  *      38 --> we need u64 to index and count bits
51  * 1 << (38 - 3)        bitmap bytes needed
52  *      35 --> we still need u64 to index and count bytes
53  *                      (that's 32 GiB of bitmap for 1 PiB storage)
54  * 1 << (35 - 2)        32bit longs needed
55  *      33 --> we'd even need u64 to index and count 32bit long words.
56  * 1 << (35 - 3)        64bit longs needed
57  *      32 --> we could get away with a 32bit unsigned int to index and count
58  *      64bit long words, but I rather stay with unsigned long for now.
59  *      We probably should neither count nor point to bytes or long words
60  *      directly, but either by bitnumber, or by page index and offset.
61  * 1 << (35 - 12)
62  *      22 --> we need that much 4KiB pages of bitmap.
63  *      1 << (22 + 3) --> on a 64bit arch,
64  *      we need 32 MiB to store the array of page pointers.
65  *
66  * Because I'm lazy, and because the resulting patch was too large, too ugly
67  * and still incomplete, on 32bit we still "only" support 16 TiB (minus some),
68  * (1 << 32) bits * 4k storage.
69  *
70
71  * bitmap storage and IO:
72  *      Bitmap is stored little endian on disk, and is kept little endian in
73  *      core memory. Currently we still hold the full bitmap in core as long
74  *      as we are "attached" to a local disk, which at 32 GiB for 1PiB storage
75  *      seems excessive.
76  *
77  *      We plan to reduce the amount of in-core bitmap pages by paging them in
78  *      and out against their on-disk location as necessary, but need to make
79  *      sure we don't cause too much meta data IO, and must not deadlock in
80  *      tight memory situations. This needs some more work.
81  */
82
83 /*
84  * NOTE
85  *  Access to the *bm_pages is protected by bm_lock.
86  *  It is safe to read the other members within the lock.
87  *
88  *  drbd_bm_set_bits is called from bio_endio callbacks,
89  *  We may be called with irq already disabled,
90  *  so we need spin_lock_irqsave().
91  *  And we need the kmap_atomic.
92  */
93 struct drbd_bitmap {
94         struct page **bm_pages;
95         spinlock_t bm_lock;
96
97         /* see LIMITATIONS: above */
98
99         unsigned long bm_set;       /* nr of set bits; THINK maybe atomic_t? */
100         unsigned long bm_bits;
101         size_t   bm_words;
102         size_t   bm_number_of_pages;
103         sector_t bm_dev_capacity;
104         struct mutex bm_change; /* serializes resize operations */
105
106         wait_queue_head_t bm_io_wait; /* used to serialize IO of single pages */
107
108         enum bm_flag bm_flags;
109
110         /* debugging aid, in case we are still racy somewhere */
111         char          *bm_why;
112         struct task_struct *bm_task;
113 };
114
115 #define bm_print_lock_info(m) __bm_print_lock_info(m, __func__)
116 static void __bm_print_lock_info(struct drbd_conf *mdev, const char *func)
117 {
118         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
119         if (!__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
120                 return;
121         dev_err(DEV, "FIXME %s in %s, bitmap locked for '%s' by %s\n",
122             current == mdev->receiver.task ? "receiver" :
123             current == mdev->asender.task  ? "asender"  :
124             current == mdev->worker.task   ? "worker"   : current->comm,
125             func, b->bm_why ?: "?",
126             b->bm_task == mdev->receiver.task ? "receiver" :
127             b->bm_task == mdev->asender.task  ? "asender"  :
128             b->bm_task == mdev->worker.task   ? "worker"   : "?");
129 }
130
131 void drbd_bm_lock(struct drbd_conf *mdev, char *why, enum bm_flag flags)
132 {
133         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
134         int trylock_failed;
135
136         if (!b) {
137                 dev_err(DEV, "FIXME no bitmap in drbd_bm_lock!?\n");
138                 return;
139         }
140
141         trylock_failed = !mutex_trylock(&b->bm_change);
142
143         if (trylock_failed) {
144                 dev_warn(DEV, "%s going to '%s' but bitmap already locked for '%s' by %s\n",
145                     current == mdev->receiver.task ? "receiver" :
146                     current == mdev->asender.task  ? "asender"  :
147                     current == mdev->worker.task   ? "worker"   : current->comm,
148                     why, b->bm_why ?: "?",
149                     b->bm_task == mdev->receiver.task ? "receiver" :
150                     b->bm_task == mdev->asender.task  ? "asender"  :
151                     b->bm_task == mdev->worker.task   ? "worker"   : "?");
152                 mutex_lock(&b->bm_change);
153         }
154         if (BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags)
155                 dev_err(DEV, "FIXME bitmap already locked in bm_lock\n");
156         b->bm_flags |= flags & BM_LOCKED_MASK;
157
158         b->bm_why  = why;
159         b->bm_task = current;
160 }
161
162 void drbd_bm_unlock(struct drbd_conf *mdev)
163 {
164         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
165         if (!b) {
166                 dev_err(DEV, "FIXME no bitmap in drbd_bm_unlock!?\n");
167                 return;
168         }
169
170         if (!(BM_LOCKED_MASK & mdev->bitmap->bm_flags))
171                 dev_err(DEV, "FIXME bitmap not locked in bm_unlock\n");
172
173         b->bm_flags &= ~BM_LOCKED_MASK;
174         b->bm_why  = NULL;
175         b->bm_task = NULL;
176         mutex_unlock(&b->bm_change);
177 }
178
179 /* we store some "meta" info about our pages in page->private */
180 /* at a granularity of 4k storage per bitmap bit:
181  * one peta byte storage: 1<<50 byte, 1<<38 * 4k storage blocks
182  *  1<<38 bits,
183  *  1<<23 4k bitmap pages.
184  * Use 24 bits as page index, covers 2 peta byte storage
185  * at a granularity of 4k per bit.
186  * Used to report the failed page idx on io error from the endio handlers.
187  */
188 #define BM_PAGE_IDX_MASK        ((1UL<<24)-1)
189 /* this page is currently read in, or written back */
190 #define BM_PAGE_IO_LOCK         31
191 /* if there has been an IO error for this page */
192 #define BM_PAGE_IO_ERROR        30
193 /* this is to be able to intelligently skip disk IO,
194  * set if bits have been set since last IO. */
195 #define BM_PAGE_NEED_WRITEOUT   29
196 /* to mark for lazy writeout once syncer cleared all clearable bits,
197  * we if bits have been cleared since last IO. */
198 #define BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT   28
199
200 /* store_page_idx uses non-atomic assignment. It is only used directly after
201  * allocating the page.  All other bm_set_page_* and bm_clear_page_* need to
202  * use atomic bit manipulation, as set_out_of_sync (and therefore bitmap
203  * changes) may happen from various contexts, and wait_on_bit/wake_up_bit
204  * requires it all to be atomic as well. */
205 static void bm_store_page_idx(struct page *page, unsigned long idx)
206 {
207         BUG_ON(0 != (idx & ~BM_PAGE_IDX_MASK));
208         page_private(page) |= idx;
209 }
210
211 static unsigned long bm_page_to_idx(struct page *page)
212 {
213         return page_private(page) & BM_PAGE_IDX_MASK;
214 }
215
216 /* As is very unlikely that the same page is under IO from more than one
217  * context, we can get away with a bit per page and one wait queue per bitmap.
218  */
219 static void bm_page_lock_io(struct drbd_conf *mdev, int page_nr)
220 {
221         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
222         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
223         wait_event(b->bm_io_wait, !test_and_set_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr));
224 }
225
226 static void bm_page_unlock_io(struct drbd_conf *mdev, int page_nr)
227 {
228         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
229         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
230         clear_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr);
231         smp_mb__after_clear_bit();
232         wake_up(&mdev->bitmap->bm_io_wait);
233 }
234
235 /* set _before_ submit_io, so it may be reset due to being changed
236  * while this page is in flight... will get submitted later again */
237 static void bm_set_page_unchanged(struct page *page)
238 {
239         /* use cmpxchg? */
240         clear_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
241         clear_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
242 }
243
244 static void bm_set_page_need_writeout(struct page *page)
245 {
246         set_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
247 }
248
249 static int bm_test_page_unchanged(struct page *page)
250 {
251         volatile const unsigned long *addr = &page_private(page);
252         return (*addr & ((1UL<<BM_PAGE_NEED_WRITEOUT)|(1UL<<BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT))) == 0;
253 }
254
255 static void bm_set_page_io_err(struct page *page)
256 {
257         set_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
258 }
259
260 static void bm_clear_page_io_err(struct page *page)
261 {
262         clear_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
263 }
264
265 static void bm_set_page_lazy_writeout(struct page *page)
266 {
267         set_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
268 }
269
270 static int bm_test_page_lazy_writeout(struct page *page)
271 {
272         return test_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
273 }
274
275 /* on a 32bit box, this would allow for exactly (2<<38) bits. */
276 static unsigned int bm_word_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, unsigned long long_nr)
277 {
278         /* page_nr = (word*sizeof(long)) >> PAGE_SHIFT; */
279         unsigned int page_nr = long_nr >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3);
280         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
281         return page_nr;
282 }
283
284 static unsigned int bm_bit_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, u64 bitnr)
285 {
286         /* page_nr = (bitnr/8) >> PAGE_SHIFT; */
287         unsigned int page_nr = bitnr >> (PAGE_SHIFT + 3);
288         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
289         return page_nr;
290 }
291
292 static unsigned long *__bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx, const enum km_type km)
293 {
294         struct page *page = b->bm_pages[idx];
295         return (unsigned long *) kmap_atomic(page, km);
296 }
297
298 static unsigned long *bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
299 {
300         return __bm_map_pidx(b, idx, KM_IRQ1);
301 }
302
303 static void __bm_unmap(unsigned long *p_addr, const enum km_type km)
304 {
305         kunmap_atomic(p_addr, km);
306 };
307
308 static void bm_unmap(unsigned long *p_addr)
309 {
310         return __bm_unmap(p_addr, KM_IRQ1);
311 }
312
313 /* long word offset of _bitmap_ sector */
314 #define S2W(s)  ((s)<<(BM_EXT_SHIFT-BM_BLOCK_SHIFT-LN2_BPL))
315 /* word offset from start of bitmap to word number _in_page_
316  * modulo longs per page
317 #define MLPP(X) ((X) % (PAGE_SIZE/sizeof(long))
318  hm, well, Philipp thinks gcc might not optimize the % into & (... - 1)
319  so do it explicitly:
320  */
321 #define MLPP(X) ((X) & ((PAGE_SIZE/sizeof(long))-1))
322
323 /* Long words per page */
324 #define LWPP (PAGE_SIZE/sizeof(long))
325
326 /*
327  * actually most functions herein should take a struct drbd_bitmap*, not a
328  * struct drbd_conf*, but for the debug macros I like to have the mdev around
329  * to be able to report device specific.
330  */
331
332
333 static void bm_free_pages(struct page **pages, unsigned long number)
334 {
335         unsigned long i;
336         if (!pages)
337                 return;
338
339         for (i = 0; i < number; i++) {
340                 if (!pages[i]) {
341                         printk(KERN_ALERT "drbd: bm_free_pages tried to free "
342                                           "a NULL pointer; i=%lu n=%lu\n",
343                                           i, number);
344                         continue;
345                 }
346                 __free_page(pages[i]);
347                 pages[i] = NULL;
348         }
349 }
350
351 static void bm_vk_free(void *ptr, int v)
352 {
353         if (v)
354                 vfree(ptr);
355         else
356                 kfree(ptr);
357 }
358
359 /*
360  * "have" and "want" are NUMBER OF PAGES.
361  */
362 static struct page **bm_realloc_pages(struct drbd_bitmap *b, unsigned long want)
363 {
364         struct page **old_pages = b->bm_pages;
365         struct page **new_pages, *page;
366         unsigned int i, bytes, vmalloced = 0;
367         unsigned long have = b->bm_number_of_pages;
368
369         BUG_ON(have == 0 && old_pages != NULL);
370         BUG_ON(have != 0 && old_pages == NULL);
371
372         if (have == want)
373                 return old_pages;
374
375         /* Trying kmalloc first, falling back to vmalloc.
376          * GFP_KERNEL is ok, as this is done when a lower level disk is
377          * "attached" to the drbd.  Context is receiver thread or cqueue
378          * thread.  As we have no disk yet, we are not in the IO path,
379          * not even the IO path of the peer. */
380         bytes = sizeof(struct page *)*want;
381         new_pages = kmalloc(bytes, GFP_KERNEL);
382         if (!new_pages) {
383                 new_pages = vmalloc(bytes);
384                 if (!new_pages)
385                         return NULL;
386                 vmalloced = 1;
387         }
388
389         memset(new_pages, 0, bytes);
390         if (want >= have) {
391                 for (i = 0; i < have; i++)
392                         new_pages[i] = old_pages[i];
393                 for (; i < want; i++) {
394                         page = alloc_page(GFP_HIGHUSER);
395                         if (!page) {
396                                 bm_free_pages(new_pages + have, i - have);
397                                 bm_vk_free(new_pages, vmalloced);
398                                 return NULL;
399                         }
400                         /* we want to know which page it is
401                          * from the endio handlers */
402                         bm_store_page_idx(page, i);
403                         new_pages[i] = page;
404                 }
405         } else {
406                 for (i = 0; i < want; i++)
407                         new_pages[i] = old_pages[i];
408                 /* NOT HERE, we are outside the spinlock!
409                 bm_free_pages(old_pages + want, have - want);
410                 */
411         }
412
413         if (vmalloced)
414                 b->bm_flags |= BM_P_VMALLOCED;
415         else
416                 b->bm_flags &= ~BM_P_VMALLOCED;
417
418         return new_pages;
419 }
420
421 /*
422  * called on driver init only. TODO call when a device is created.
423  * allocates the drbd_bitmap, and stores it in mdev->bitmap.
424  */
425 int drbd_bm_init(struct drbd_conf *mdev)
426 {
427         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
428         WARN_ON(b != NULL);
429         b = kzalloc(sizeof(struct drbd_bitmap), GFP_KERNEL);
430         if (!b)
431                 return -ENOMEM;
432         spin_lock_init(&b->bm_lock);
433         mutex_init(&b->bm_change);
434         init_waitqueue_head(&b->bm_io_wait);
435
436         mdev->bitmap = b;
437
438         return 0;
439 }
440
441 sector_t drbd_bm_capacity(struct drbd_conf *mdev)
442 {
443         ERR_IF(!mdev->bitmap) return 0;
444         return mdev->bitmap->bm_dev_capacity;
445 }
446
447 /* called on driver unload. TODO: call when a device is destroyed.
448  */
449 void drbd_bm_cleanup(struct drbd_conf *mdev)
450 {
451         ERR_IF (!mdev->bitmap) return;
452         bm_free_pages(mdev->bitmap->bm_pages, mdev->bitmap->bm_number_of_pages);
453         bm_vk_free(mdev->bitmap->bm_pages, (BM_P_VMALLOCED & mdev->bitmap->bm_flags));
454         kfree(mdev->bitmap);
455         mdev->bitmap = NULL;
456 }
457
458 /*
459  * since (b->bm_bits % BITS_PER_LONG) != 0,
460  * this masks out the remaining bits.
461  * Returns the number of bits cleared.
462  */
463 #define BITS_PER_PAGE           (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
464 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE - 1)
465 #define BITS_PER_LONG_MASK      (BITS_PER_LONG - 1)
466 static int bm_clear_surplus(struct drbd_bitmap *b)
467 {
468         unsigned long mask;
469         unsigned long *p_addr, *bm;
470         int tmp;
471         int cleared = 0;
472
473         /* number of bits modulo bits per page */
474         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
475         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
476         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
477         /* bitmap is always stored little endian,
478          * on disk and in core memory alike */
479         mask = cpu_to_lel(mask);
480
481         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
482         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
483         if (mask) {
484                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
485                  * to the long containing the last bit.
486                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
487                  * after the last (long word aligned) bit. */
488                 cleared = hweight_long(*bm & ~mask);
489                 *bm &= mask;
490                 bm++;
491         }
492
493         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
494                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
495                  * a padding long to align with a 64bit remote */
496                 cleared += hweight_long(*bm);
497                 *bm = 0;
498         }
499         bm_unmap(p_addr);
500         return cleared;
501 }
502
503 static void bm_set_surplus(struct drbd_bitmap *b)
504 {
505         unsigned long mask;
506         unsigned long *p_addr, *bm;
507         int tmp;
508
509         /* number of bits modulo bits per page */
510         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
511         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
512         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
513         /* bitmap is always stored little endian,
514          * on disk and in core memory alike */
515         mask = cpu_to_lel(mask);
516
517         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
518         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
519         if (mask) {
520                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
521                  * to the long containing the last bit.
522                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
523                  * after the last (long word aligned) bit. */
524                 *bm |= ~mask;
525                 bm++;
526         }
527
528         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
529                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
530                  * a padding long to align with a 64bit remote */
531                 *bm = ~0UL;
532         }
533         bm_unmap(p_addr);
534 }
535
536 /* you better not modify the bitmap while this is running,
537  * or its results will be stale */
538 static unsigned long bm_count_bits(struct drbd_bitmap *b)
539 {
540         unsigned long *p_addr;
541         unsigned long bits = 0;
542         unsigned long mask = (1UL << (b->bm_bits & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
543         int idx, i, last_word;
544
545         /* all but last page */
546         for (idx = 0; idx < b->bm_number_of_pages - 1; idx++) {
547                 p_addr = __bm_map_pidx(b, idx, KM_USER0);
548                 for (i = 0; i < LWPP; i++)
549                         bits += hweight_long(p_addr[i]);
550                 __bm_unmap(p_addr, KM_USER0);
551                 cond_resched();
552         }
553         /* last (or only) page */
554         last_word = ((b->bm_bits - 1) & BITS_PER_PAGE_MASK) >> LN2_BPL;
555         p_addr = __bm_map_pidx(b, idx, KM_USER0);
556         for (i = 0; i < last_word; i++)
557                 bits += hweight_long(p_addr[i]);
558         p_addr[last_word] &= cpu_to_lel(mask);
559         bits += hweight_long(p_addr[last_word]);
560         /* 32bit arch, may have an unused padding long */
561         if (BITS_PER_LONG == 32 && (last_word & 1) == 0)
562                 p_addr[last_word+1] = 0;
563         __bm_unmap(p_addr, KM_USER0);
564         return bits;
565 }
566
567 /* offset and len in long words.*/
568 static void bm_memset(struct drbd_bitmap *b, size_t offset, int c, size_t len)
569 {
570         unsigned long *p_addr, *bm;
571         unsigned int idx;
572         size_t do_now, end;
573
574         end = offset + len;
575
576         if (end > b->bm_words) {
577                 printk(KERN_ALERT "drbd: bm_memset end > bm_words\n");
578                 return;
579         }
580
581         while (offset < end) {
582                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset + 1, LWPP), end) - offset;
583                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
584                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
585                 bm = p_addr + MLPP(offset);
586                 if (bm+do_now > p_addr + LWPP) {
587                         printk(KERN_ALERT "drbd: BUG BUG BUG! p_addr:%p bm:%p do_now:%d\n",
588                                p_addr, bm, (int)do_now);
589                 } else
590                         memset(bm, c, do_now * sizeof(long));
591                 bm_unmap(p_addr);
592                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
593                 offset += do_now;
594         }
595 }
596
597 /*
598  * make sure the bitmap has enough room for the attached storage,
599  * if necessary, resize.
600  * called whenever we may have changed the device size.
601  * returns -ENOMEM if we could not allocate enough memory, 0 on success.
602  * In case this is actually a resize, we copy the old bitmap into the new one.
603  * Otherwise, the bitmap is initialized to all bits set.
604  */
605 int drbd_bm_resize(struct drbd_conf *mdev, sector_t capacity, int set_new_bits)
606 {
607         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
608         unsigned long bits, words, owords, obits;
609         unsigned long want, have, onpages; /* number of pages */
610         struct page **npages, **opages = NULL;
611         int err = 0, growing;
612         int opages_vmalloced;
613
614         ERR_IF(!b) return -ENOMEM;
615
616         drbd_bm_lock(mdev, "resize", BM_LOCKED_MASK);
617
618         dev_info(DEV, "drbd_bm_resize called with capacity == %llu\n",
619                         (unsigned long long)capacity);
620
621         if (capacity == b->bm_dev_capacity)
622                 goto out;
623
624         opages_vmalloced = (BM_P_VMALLOCED & b->bm_flags);
625
626         if (capacity == 0) {
627                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
628                 opages = b->bm_pages;
629                 onpages = b->bm_number_of_pages;
630                 owords = b->bm_words;
631                 b->bm_pages = NULL;
632                 b->bm_number_of_pages =
633                 b->bm_set   =
634                 b->bm_bits  =
635                 b->bm_words =
636                 b->bm_dev_capacity = 0;
637                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
638                 bm_free_pages(opages, onpages);
639                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
640                 goto out;
641         }
642         bits  = BM_SECT_TO_BIT(ALIGN(capacity, BM_SECT_PER_BIT));
643
644         /* if we would use
645            words = ALIGN(bits,BITS_PER_LONG) >> LN2_BPL;
646            a 32bit host could present the wrong number of words
647            to a 64bit host.
648         */
649         words = ALIGN(bits, 64) >> LN2_BPL;
650
651         if (get_ldev(mdev)) {
652                 u64 bits_on_disk = ((u64)mdev->ldev->md.md_size_sect-MD_BM_OFFSET) << 12;
653                 put_ldev(mdev);
654                 if (bits > bits_on_disk) {
655                         dev_info(DEV, "bits = %lu\n", bits);
656                         dev_info(DEV, "bits_on_disk = %llu\n", bits_on_disk);
657                         err = -ENOSPC;
658                         goto out;
659                 }
660         }
661
662         want = ALIGN(words*sizeof(long), PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
663         have = b->bm_number_of_pages;
664         if (want == have) {
665                 D_ASSERT(b->bm_pages != NULL);
666                 npages = b->bm_pages;
667         } else {
668                 if (drbd_insert_fault(mdev, DRBD_FAULT_BM_ALLOC))
669                         npages = NULL;
670                 else
671                         npages = bm_realloc_pages(b, want);
672         }
673
674         if (!npages) {
675                 err = -ENOMEM;
676                 goto out;
677         }
678
679         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
680         opages = b->bm_pages;
681         owords = b->bm_words;
682         obits  = b->bm_bits;
683
684         growing = bits > obits;
685         if (opages && growing && set_new_bits)
686                 bm_set_surplus(b);
687
688         b->bm_pages = npages;
689         b->bm_number_of_pages = want;
690         b->bm_bits  = bits;
691         b->bm_words = words;
692         b->bm_dev_capacity = capacity;
693
694         if (growing) {
695                 if (set_new_bits) {
696                         bm_memset(b, owords, 0xff, words-owords);
697                         b->bm_set += bits - obits;
698                 } else
699                         bm_memset(b, owords, 0x00, words-owords);
700
701         }
702
703         if (want < have) {
704                 /* implicit: (opages != NULL) && (opages != npages) */
705                 bm_free_pages(opages + want, have - want);
706         }
707
708         (void)bm_clear_surplus(b);
709
710         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
711         if (opages != npages)
712                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
713         if (!growing)
714                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
715         dev_info(DEV, "resync bitmap: bits=%lu words=%lu pages=%lu\n", bits, words, want);
716
717  out:
718         drbd_bm_unlock(mdev);
719         return err;
720 }
721
722 /* inherently racy:
723  * if not protected by other means, return value may be out of date when
724  * leaving this function...
725  * we still need to lock it, since it is important that this returns
726  * bm_set == 0 precisely.
727  *
728  * maybe bm_set should be atomic_t ?
729  */
730 unsigned long _drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
731 {
732         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
733         unsigned long s;
734         unsigned long flags;
735
736         ERR_IF(!b) return 0;
737         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
738
739         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
740         s = b->bm_set;
741         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
742
743         return s;
744 }
745
746 unsigned long drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
747 {
748         unsigned long s;
749         /* if I don't have a disk, I don't know about out-of-sync status */
750         if (!get_ldev_if_state(mdev, D_NEGOTIATING))
751                 return 0;
752         s = _drbd_bm_total_weight(mdev);
753         put_ldev(mdev);
754         return s;
755 }
756
757 size_t drbd_bm_words(struct drbd_conf *mdev)
758 {
759         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
760         ERR_IF(!b) return 0;
761         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
762
763         return b->bm_words;
764 }
765
766 unsigned long drbd_bm_bits(struct drbd_conf *mdev)
767 {
768         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
769         ERR_IF(!b) return 0;
770
771         return b->bm_bits;
772 }
773
774 /* merge number words from buffer into the bitmap starting at offset.
775  * buffer[i] is expected to be little endian unsigned long.
776  * bitmap must be locked by drbd_bm_lock.
777  * currently only used from receive_bitmap.
778  */
779 void drbd_bm_merge_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
780                         unsigned long *buffer)
781 {
782         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
783         unsigned long *p_addr, *bm;
784         unsigned long word, bits;
785         unsigned int idx;
786         size_t end, do_now;
787
788         end = offset + number;
789
790         ERR_IF(!b) return;
791         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
792         if (number == 0)
793                 return;
794         WARN_ON(offset >= b->bm_words);
795         WARN_ON(end    >  b->bm_words);
796
797         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
798         while (offset < end) {
799                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
800                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
801                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
802                 bm = p_addr + MLPP(offset);
803                 offset += do_now;
804                 while (do_now--) {
805                         bits = hweight_long(*bm);
806                         word = *bm | *buffer++;
807                         *bm++ = word;
808                         b->bm_set += hweight_long(word) - bits;
809                 }
810                 bm_unmap(p_addr);
811                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
812         }
813         /* with 32bit <-> 64bit cross-platform connect
814          * this is only correct for current usage,
815          * where we _know_ that we are 64 bit aligned,
816          * and know that this function is used in this way, too...
817          */
818         if (end == b->bm_words)
819                 b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
820         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
821 }
822
823 /* copy number words from the bitmap starting at offset into the buffer.
824  * buffer[i] will be little endian unsigned long.
825  */
826 void drbd_bm_get_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
827                      unsigned long *buffer)
828 {
829         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
830         unsigned long *p_addr, *bm;
831         size_t end, do_now;
832
833         end = offset + number;
834
835         ERR_IF(!b) return;
836         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
837
838         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
839         if ((offset >= b->bm_words) ||
840             (end    >  b->bm_words) ||
841             (number <= 0))
842                 dev_err(DEV, "offset=%lu number=%lu bm_words=%lu\n",
843                         (unsigned long) offset,
844                         (unsigned long) number,
845                         (unsigned long) b->bm_words);
846         else {
847                 while (offset < end) {
848                         do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
849                         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, offset));
850                         bm = p_addr + MLPP(offset);
851                         offset += do_now;
852                         while (do_now--)
853                                 *buffer++ = *bm++;
854                         bm_unmap(p_addr);
855                 }
856         }
857         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
858 }
859
860 /* set all bits in the bitmap */
861 void drbd_bm_set_all(struct drbd_conf *mdev)
862 {
863         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
864         ERR_IF(!b) return;
865         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
866
867         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
868         bm_memset(b, 0, 0xff, b->bm_words);
869         (void)bm_clear_surplus(b);
870         b->bm_set = b->bm_bits;
871         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
872 }
873
874 /* clear all bits in the bitmap */
875 void drbd_bm_clear_all(struct drbd_conf *mdev)
876 {
877         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
878         ERR_IF(!b) return;
879         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
880
881         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
882         bm_memset(b, 0, 0, b->bm_words);
883         b->bm_set = 0;
884         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
885 }
886
887 struct bm_aio_ctx {
888         struct drbd_conf *mdev;
889         atomic_t in_flight;
890         struct completion done;
891         unsigned flags;
892 #define BM_AIO_COPY_PAGES       1
893         int error;
894 };
895
896 /* bv_page may be a copy, or may be the original */
897 static void bm_async_io_complete(struct bio *bio, int error)
898 {
899         struct bm_aio_ctx *ctx = bio->bi_private;
900         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
901         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
902         unsigned int idx = bm_page_to_idx(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
903         int uptodate = bio_flagged(bio, BIO_UPTODATE);
904
905
906         /* strange behavior of some lower level drivers...
907          * fail the request by clearing the uptodate flag,
908          * but do not return any error?!
909          * do we want to WARN() on this? */
910         if (!error && !uptodate)
911                 error = -EIO;
912
913         if ((ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) == 0 &&
914             !bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[idx]))
915                 dev_warn(DEV, "bitmap page idx %u changed during IO!\n", idx);
916
917         if (error) {
918                 /* ctx error will hold the completed-last non-zero error code,
919                  * in case error codes differ. */
920                 ctx->error = error;
921                 bm_set_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
922                 /* Not identical to on disk version of it.
923                  * Is BM_PAGE_IO_ERROR enough? */
924                 if (__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
925                         dev_err(DEV, "IO ERROR %d on bitmap page idx %u\n",
926                                         error, idx);
927         } else {
928                 bm_clear_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
929                 dynamic_dev_dbg(DEV, "bitmap page idx %u completed\n", idx);
930         }
931
932         bm_page_unlock_io(mdev, idx);
933
934         /* FIXME give back to page pool */
935         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES)
936                 put_page(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
937
938         bio_put(bio);
939
940         if (atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight))
941                 complete(&ctx->done);
942 }
943
944 static void bm_page_io_async(struct bm_aio_ctx *ctx, int page_nr, int rw) __must_hold(local)
945 {
946         /* we are process context. we always get a bio */
947         struct bio *bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, 1);
948         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
949         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
950         struct page *page;
951         unsigned int len;
952
953         sector_t on_disk_sector =
954                 mdev->ldev->md.md_offset + mdev->ldev->md.bm_offset;
955         on_disk_sector += ((sector_t)page_nr) << (PAGE_SHIFT-9);
956
957         /* this might happen with very small
958          * flexible external meta data device,
959          * or with PAGE_SIZE > 4k */
960         len = min_t(unsigned int, PAGE_SIZE,
961                 (drbd_md_last_sector(mdev->ldev) - on_disk_sector + 1)<<9);
962
963         /* serialize IO on this page */
964         bm_page_lock_io(mdev, page_nr);
965         /* before memcpy and submit,
966          * so it can be redirtied any time */
967         bm_set_page_unchanged(b->bm_pages[page_nr]);
968
969         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) {
970                 /* FIXME alloc_page is good enough for now, but actually needs
971                  * to use pre-allocated page pool */
972                 void *src, *dest;
973                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_WAIT);
974                 dest = kmap_atomic(page, KM_USER0);
975                 src = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr], KM_USER1);
976                 memcpy(dest, src, PAGE_SIZE);
977                 kunmap_atomic(src, KM_USER1);
978                 kunmap_atomic(dest, KM_USER0);
979                 bm_store_page_idx(page, page_nr);
980         } else
981                 page = b->bm_pages[page_nr];
982
983         bio->bi_bdev = mdev->ldev->md_bdev;
984         bio->bi_sector = on_disk_sector;
985         bio_add_page(bio, page, len, 0);
986         bio->bi_private = ctx;
987         bio->bi_end_io = bm_async_io_complete;
988
989         if (drbd_insert_fault(mdev, (rw & WRITE) ? DRBD_FAULT_MD_WR : DRBD_FAULT_MD_RD)) {
990                 bio->bi_rw |= rw;
991                 bio_endio(bio, -EIO);
992         } else {
993                 submit_bio(rw, bio);
994                 /* this should not count as user activity and cause the
995                  * resync to throttle -- see drbd_rs_should_slow_down(). */
996                 atomic_add(len >> 9, &mdev->rs_sect_ev);
997         }
998 }
999
1000 /*
1001  * bm_rw: read/write the whole bitmap from/to its on disk location.
1002  */
1003 static int bm_rw(struct drbd_conf *mdev, int rw, unsigned lazy_writeout_upper_idx) __must_hold(local)
1004 {
1005         struct bm_aio_ctx ctx = {
1006                 .mdev = mdev,
1007                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1008                 .done = COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(ctx.done),
1009                 .flags = lazy_writeout_upper_idx ? BM_AIO_COPY_PAGES : 0,
1010         };
1011         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1012         int num_pages, i, count = 0;
1013         unsigned long now;
1014         char ppb[10];
1015         int err = 0;
1016
1017         /*
1018          * We are protected against bitmap disappearing/resizing by holding an
1019          * ldev reference (caller must have called get_ldev()).
1020          * For read/write, we are protected against changes to the bitmap by
1021          * the bitmap lock (see drbd_bitmap_io).
1022          * For lazy writeout, we don't care for ongoing changes to the bitmap,
1023          * as we submit copies of pages anyways.
1024          */
1025         if (!ctx.flags)
1026                 WARN_ON(!(BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags));
1027
1028         num_pages = b->bm_number_of_pages;
1029
1030         now = jiffies;
1031
1032         /* let the layers below us try to merge these bios... */
1033         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1034                 /* ignore completely unchanged pages */
1035                 if (lazy_writeout_upper_idx && i == lazy_writeout_upper_idx)
1036                         break;
1037                 if (rw & WRITE) {
1038                         if (bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[i])) {
1039                                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm write for idx %u\n", i);
1040                                 continue;
1041                         }
1042                         /* during lazy writeout,
1043                          * ignore those pages not marked for lazy writeout. */
1044                         if (lazy_writeout_upper_idx &&
1045                             !bm_test_page_lazy_writeout(b->bm_pages[i])) {
1046                                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm lazy write for idx %u\n", i);
1047                                 continue;
1048                         }
1049                 }
1050                 atomic_inc(&ctx.in_flight);
1051                 bm_page_io_async(&ctx, i, rw);
1052                 ++count;
1053                 cond_resched();
1054         }
1055
1056         /*
1057          * We initialize ctx.in_flight to one to make sure bm_async_io_complete
1058          * will not complete() early, and decrement / test it here.  If there
1059          * are still some bios in flight, we need to wait for them here.
1060          */
1061         if (!atomic_dec_and_test(&ctx.in_flight))
1062                 wait_for_completion(&ctx.done);
1063         dev_info(DEV, "bitmap %s of %u pages took %lu jiffies\n",
1064                         rw == WRITE ? "WRITE" : "READ",
1065                         count, jiffies - now);
1066
1067         if (ctx.error) {
1068                 dev_alert(DEV, "we had at least one MD IO ERROR during bitmap IO\n");
1069                 drbd_chk_io_error(mdev, 1, true);
1070                 err = -EIO; /* ctx.error ? */
1071         }
1072
1073         now = jiffies;
1074         if (rw == WRITE) {
1075                 drbd_md_flush(mdev);
1076         } else /* rw == READ */ {
1077                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
1078                 dev_info(DEV, "recounting of set bits took additional %lu jiffies\n",
1079                      jiffies - now);
1080         }
1081         now = b->bm_set;
1082
1083         dev_info(DEV, "%s (%lu bits) marked out-of-sync by on disk bit-map.\n",
1084              ppsize(ppb, now << (BM_BLOCK_SHIFT-10)), now);
1085
1086         return err;
1087 }
1088
1089 /**
1090  * drbd_bm_read() - Read the whole bitmap from its on disk location.
1091  * @mdev:       DRBD device.
1092  */
1093 int drbd_bm_read(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1094 {
1095         return bm_rw(mdev, READ, 0);
1096 }
1097
1098 /**
1099  * drbd_bm_write() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1100  * @mdev:       DRBD device.
1101  *
1102  * Will only write pages that have changed since last IO.
1103  */
1104 int drbd_bm_write(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1105 {
1106         return bm_rw(mdev, WRITE, 0);
1107 }
1108
1109 /**
1110  * drbd_bm_lazy_write_out() - Write bitmap pages 0 to @upper_idx-1, if they have changed.
1111  * @mdev:       DRBD device.
1112  * @upper_idx:  0: write all changed pages; +ve: page index to stop scanning for changed pages
1113  */
1114 int drbd_bm_write_lazy(struct drbd_conf *mdev, unsigned upper_idx) __must_hold(local)
1115 {
1116         return bm_rw(mdev, WRITE, upper_idx);
1117 }
1118
1119
1120 /**
1121  * drbd_bm_write_page: Writes a PAGE_SIZE aligned piece of bitmap
1122  * @mdev:       DRBD device.
1123  * @idx:        bitmap page index
1124  *
1125  * We don't want to special case on logical_block_size of the backend device,
1126  * so we submit PAGE_SIZE aligned pieces.
1127  * Note that on "most" systems, PAGE_SIZE is 4k.
1128  *
1129  * In case this becomes an issue on systems with larger PAGE_SIZE,
1130  * we may want to change this again to write 4k aligned 4k pieces.
1131  */
1132 int drbd_bm_write_page(struct drbd_conf *mdev, unsigned int idx) __must_hold(local)
1133 {
1134         struct bm_aio_ctx ctx = {
1135                 .mdev = mdev,
1136                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1137                 .done = COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(ctx.done),
1138                 .flags = BM_AIO_COPY_PAGES,
1139         };
1140
1141         if (bm_test_page_unchanged(mdev->bitmap->bm_pages[idx])) {
1142                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm page write for idx %u\n", idx);
1143                 return 0;
1144         }
1145
1146         bm_page_io_async(&ctx, idx, WRITE_SYNC);
1147         wait_for_completion(&ctx.done);
1148
1149         if (ctx.error)
1150                 drbd_chk_io_error(mdev, 1, true);
1151                 /* that should force detach, so the in memory bitmap will be
1152                  * gone in a moment as well. */
1153
1154         mdev->bm_writ_cnt++;
1155         return ctx.error;
1156 }
1157
1158 /* NOTE
1159  * find_first_bit returns int, we return unsigned long.
1160  * For this to work on 32bit arch with bitnumbers > (1<<32),
1161  * we'd need to return u64, and get a whole lot of other places
1162  * fixed where we still use unsigned long.
1163  *
1164  * this returns a bit number, NOT a sector!
1165  */
1166 static unsigned long __bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo,
1167         const int find_zero_bit, const enum km_type km)
1168 {
1169         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1170         unsigned long *p_addr;
1171         unsigned long bit_offset;
1172         unsigned i;
1173
1174
1175         if (bm_fo > b->bm_bits) {
1176                 dev_err(DEV, "bm_fo=%lu bm_bits=%lu\n", bm_fo, b->bm_bits);
1177                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1178         } else {
1179                 while (bm_fo < b->bm_bits) {
1180                         /* bit offset of the first bit in the page */
1181                         bit_offset = bm_fo & ~BITS_PER_PAGE_MASK;
1182                         p_addr = __bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bm_fo), km);
1183
1184                         if (find_zero_bit)
1185                                 i = find_next_zero_bit_le(p_addr,
1186                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1187                         else
1188                                 i = find_next_bit_le(p_addr,
1189                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1190
1191                         __bm_unmap(p_addr, km);
1192                         if (i < PAGE_SIZE*8) {
1193                                 bm_fo = bit_offset + i;
1194                                 if (bm_fo >= b->bm_bits)
1195                                         break;
1196                                 goto found;
1197                         }
1198                         bm_fo = bit_offset + PAGE_SIZE*8;
1199                 }
1200                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1201         }
1202  found:
1203         return bm_fo;
1204 }
1205
1206 static unsigned long bm_find_next(struct drbd_conf *mdev,
1207         unsigned long bm_fo, const int find_zero_bit)
1208 {
1209         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1210         unsigned long i = DRBD_END_OF_BITMAP;
1211
1212         ERR_IF(!b) return i;
1213         ERR_IF(!b->bm_pages) return i;
1214
1215         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1216         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1217                 bm_print_lock_info(mdev);
1218
1219         i = __bm_find_next(mdev, bm_fo, find_zero_bit, KM_IRQ1);
1220
1221         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1222         return i;
1223 }
1224
1225 unsigned long drbd_bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1226 {
1227         return bm_find_next(mdev, bm_fo, 0);
1228 }
1229
1230 #if 0
1231 /* not yet needed for anything. */
1232 unsigned long drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1233 {
1234         return bm_find_next(mdev, bm_fo, 1);
1235 }
1236 #endif
1237
1238 /* does not spin_lock_irqsave.
1239  * you must take drbd_bm_lock() first */
1240 unsigned long _drbd_bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1241 {
1242         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & mdev->b->bm_flags)); */
1243         return __bm_find_next(mdev, bm_fo, 0, KM_USER1);
1244 }
1245
1246 unsigned long _drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1247 {
1248         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & mdev->b->bm_flags)); */
1249         return __bm_find_next(mdev, bm_fo, 1, KM_USER1);
1250 }
1251
1252 /* returns number of bits actually changed.
1253  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1254  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1255  * wants bitnr, not sector.
1256  * expected to be called for only a few bits (e - s about BITS_PER_LONG).
1257  * Must hold bitmap lock already. */
1258 static int __bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
1259         unsigned long e, int val)
1260 {
1261         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1262         unsigned long *p_addr = NULL;
1263         unsigned long bitnr;
1264         unsigned int last_page_nr = -1U;
1265         int c = 0;
1266         int changed_total = 0;
1267
1268         if (e >= b->bm_bits) {
1269                 dev_err(DEV, "ASSERT FAILED: bit_s=%lu bit_e=%lu bm_bits=%lu\n",
1270                                 s, e, b->bm_bits);
1271                 e = b->bm_bits ? b->bm_bits -1 : 0;
1272         }
1273         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1274                 unsigned int page_nr = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1275                 if (page_nr != last_page_nr) {
1276                         if (p_addr)
1277                                 __bm_unmap(p_addr, KM_IRQ1);
1278                         if (c < 0)
1279                                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1280                         else if (c > 0)
1281                                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1282                         changed_total += c;
1283                         c = 0;
1284                         p_addr = __bm_map_pidx(b, page_nr, KM_IRQ1);
1285                         last_page_nr = page_nr;
1286                 }
1287                 if (val)
1288                         c += (0 == __test_and_set_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1289                 else
1290                         c -= (0 != __test_and_clear_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1291         }
1292         if (p_addr)
1293                 __bm_unmap(p_addr, KM_IRQ1);
1294         if (c < 0)
1295                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1296         else if (c > 0)
1297                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1298         changed_total += c;
1299         b->bm_set += changed_total;
1300         return changed_total;
1301 }
1302
1303 /* returns number of bits actually changed.
1304  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1305  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1306  * wants bitnr, not sector */
1307 static int bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
1308         const unsigned long e, int val)
1309 {
1310         unsigned long flags;
1311         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1312         int c = 0;
1313
1314         ERR_IF(!b) return 1;
1315         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1316
1317         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1318         if ((val ? BM_DONT_SET : BM_DONT_CLEAR) & b->bm_flags)
1319                 bm_print_lock_info(mdev);
1320
1321         c = __bm_change_bits_to(mdev, s, e, val);
1322
1323         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1324         return c;
1325 }
1326
1327 /* returns number of bits changed 0 -> 1 */
1328 int drbd_bm_set_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1329 {
1330         return bm_change_bits_to(mdev, s, e, 1);
1331 }
1332
1333 /* returns number of bits changed 1 -> 0 */
1334 int drbd_bm_clear_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1335 {
1336         return -bm_change_bits_to(mdev, s, e, 0);
1337 }
1338
1339 /* sets all bits in full words,
1340  * from first_word up to, but not including, last_word */
1341 static inline void bm_set_full_words_within_one_page(struct drbd_bitmap *b,
1342                 int page_nr, int first_word, int last_word)
1343 {
1344         int i;
1345         int bits;
1346         unsigned long *paddr = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr], KM_IRQ1);
1347         for (i = first_word; i < last_word; i++) {
1348                 bits = hweight_long(paddr[i]);
1349                 paddr[i] = ~0UL;
1350                 b->bm_set += BITS_PER_LONG - bits;
1351         }
1352         kunmap_atomic(paddr, KM_IRQ1);
1353 }
1354
1355 /* Same thing as drbd_bm_set_bits,
1356  * but more efficient for a large bit range.
1357  * You must first drbd_bm_lock().
1358  * Can be called to set the whole bitmap in one go.
1359  * Sets bits from s to e _inclusive_. */
1360 void _drbd_bm_set_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1361 {
1362         /* First set_bit from the first bit (s)
1363          * up to the next long boundary (sl),
1364          * then assign full words up to the last long boundary (el),
1365          * then set_bit up to and including the last bit (e).
1366          *
1367          * Do not use memset, because we must account for changes,
1368          * so we need to loop over the words with hweight() anyways.
1369          */
1370         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1371         unsigned long sl = ALIGN(s,BITS_PER_LONG);
1372         unsigned long el = (e+1) & ~((unsigned long)BITS_PER_LONG-1);
1373         int first_page;
1374         int last_page;
1375         int page_nr;
1376         int first_word;
1377         int last_word;
1378
1379         if (e - s <= 3*BITS_PER_LONG) {
1380                 /* don't bother; el and sl may even be wrong. */
1381                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1382                 __bm_change_bits_to(mdev, s, e, 1);
1383                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1384                 return;
1385         }
1386
1387         /* difference is large enough that we can trust sl and el */
1388
1389         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1390
1391         /* bits filling the current long */
1392         if (sl)
1393                 __bm_change_bits_to(mdev, s, sl-1, 1);
1394
1395         first_page = sl >> (3 + PAGE_SHIFT);
1396         last_page = el >> (3 + PAGE_SHIFT);
1397
1398         /* MLPP: modulo longs per page */
1399         /* LWPP: long words per page */
1400         first_word = MLPP(sl >> LN2_BPL);
1401         last_word = LWPP;
1402
1403         /* first and full pages, unless first page == last page */
1404         for (page_nr = first_page; page_nr < last_page; page_nr++) {
1405                 bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, page_nr, first_word, last_word);
1406                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1407                 cond_resched();
1408                 first_word = 0;
1409                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1410         }
1411
1412         /* last page (respectively only page, for first page == last page) */
1413         last_word = MLPP(el >> LN2_BPL);
1414         bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, last_page, first_word, last_word);
1415
1416         /* possibly trailing bits.
1417          * example: (e & 63) == 63, el will be e+1.
1418          * if that even was the very last bit,
1419          * it would trigger an assert in __bm_change_bits_to()
1420          */
1421         if (el <= e)
1422                 __bm_change_bits_to(mdev, el, e, 1);
1423         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1424 }
1425
1426 /* returns bit state
1427  * wants bitnr, NOT sector.
1428  * inherently racy... area needs to be locked by means of {al,rs}_lru
1429  *  1 ... bit set
1430  *  0 ... bit not set
1431  * -1 ... first out of bounds access, stop testing for bits!
1432  */
1433 int drbd_bm_test_bit(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long bitnr)
1434 {
1435         unsigned long flags;
1436         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1437         unsigned long *p_addr;
1438         int i;
1439
1440         ERR_IF(!b) return 0;
1441         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1442
1443         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1444         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1445                 bm_print_lock_info(mdev);
1446         if (bitnr < b->bm_bits) {
1447                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bitnr));
1448                 i = test_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr) ? 1 : 0;
1449                 bm_unmap(p_addr);
1450         } else if (bitnr == b->bm_bits) {
1451                 i = -1;
1452         } else { /* (bitnr > b->bm_bits) */
1453                 dev_err(DEV, "bitnr=%lu > bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1454                 i = 0;
1455         }
1456
1457         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1458         return i;
1459 }
1460
1461 /* returns number of bits set in the range [s, e] */
1462 int drbd_bm_count_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1463 {
1464         unsigned long flags;
1465         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1466         unsigned long *p_addr = NULL;
1467         unsigned long bitnr;
1468         unsigned int page_nr = -1U;
1469         int c = 0;
1470
1471         /* If this is called without a bitmap, that is a bug.  But just to be
1472          * robust in case we screwed up elsewhere, in that case pretend there
1473          * was one dirty bit in the requested area, so we won't try to do a
1474          * local read there (no bitmap probably implies no disk) */
1475         ERR_IF(!b) return 1;
1476         ERR_IF(!b->bm_pages) return 1;
1477
1478         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1479         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1480                 bm_print_lock_info(mdev);
1481         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1482                 unsigned int idx = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1483                 if (page_nr != idx) {
1484                         page_nr = idx;
1485                         if (p_addr)
1486                                 bm_unmap(p_addr);
1487                         p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
1488                 }
1489                 ERR_IF (bitnr >= b->bm_bits) {
1490                         dev_err(DEV, "bitnr=%lu bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1491                 } else {
1492                         c += (0 != test_bit_le(bitnr - (page_nr << (PAGE_SHIFT+3)), p_addr));
1493                 }
1494         }
1495         if (p_addr)
1496                 bm_unmap(p_addr);
1497         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1498         return c;
1499 }
1500
1501
1502 /* inherently racy...
1503  * return value may be already out-of-date when this function returns.
1504  * but the general usage is that this is only use during a cstate when bits are
1505  * only cleared, not set, and typically only care for the case when the return
1506  * value is zero, or we already "locked" this "bitmap extent" by other means.
1507  *
1508  * enr is bm-extent number, since we chose to name one sector (512 bytes)
1509  * worth of the bitmap a "bitmap extent".
1510  *
1511  * TODO
1512  * I think since we use it like a reference count, we should use the real
1513  * reference count of some bitmap extent element from some lru instead...
1514  *
1515  */
1516 int drbd_bm_e_weight(struct drbd_conf *mdev, unsigned long enr)
1517 {
1518         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1519         int count, s, e;
1520         unsigned long flags;
1521         unsigned long *p_addr, *bm;
1522
1523         ERR_IF(!b) return 0;
1524         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1525
1526         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1527         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1528                 bm_print_lock_info(mdev);
1529
1530         s = S2W(enr);
1531         e = min((size_t)S2W(enr+1), b->bm_words);
1532         count = 0;
1533         if (s < b->bm_words) {
1534                 int n = e-s;
1535                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1536                 bm = p_addr + MLPP(s);
1537                 while (n--)
1538                         count += hweight_long(*bm++);
1539                 bm_unmap(p_addr);
1540         } else {
1541                 dev_err(DEV, "start offset (%d) too large in drbd_bm_e_weight\n", s);
1542         }
1543         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1544         return count;
1545 }
1546
1547 /* Set all bits covered by the AL-extent al_enr.
1548  * Returns number of bits changed. */
1549 unsigned long drbd_bm_ALe_set_all(struct drbd_conf *mdev, unsigned long al_enr)
1550 {
1551         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1552         unsigned long *p_addr, *bm;
1553         unsigned long weight;
1554         unsigned long s, e;
1555         int count, i, do_now;
1556         ERR_IF(!b) return 0;
1557         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1558
1559         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1560         if (BM_DONT_SET & b->bm_flags)
1561                 bm_print_lock_info(mdev);
1562         weight = b->bm_set;
1563
1564         s = al_enr * BM_WORDS_PER_AL_EXT;
1565         e = min_t(size_t, s + BM_WORDS_PER_AL_EXT, b->bm_words);
1566         /* assert that s and e are on the same page */
1567         D_ASSERT((e-1) >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3)
1568               ==  s    >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3));
1569         count = 0;
1570         if (s < b->bm_words) {
1571                 i = do_now = e-s;
1572                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1573                 bm = p_addr + MLPP(s);
1574                 while (i--) {
1575                         count += hweight_long(*bm);
1576                         *bm = -1UL;
1577                         bm++;
1578                 }
1579                 bm_unmap(p_addr);
1580                 b->bm_set += do_now*BITS_PER_LONG - count;
1581                 if (e == b->bm_words)
1582                         b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
1583         } else {
1584                 dev_err(DEV, "start offset (%lu) too large in drbd_bm_ALe_set_all\n", s);
1585         }
1586         weight = b->bm_set - weight;
1587         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1588         return weight;
1589 }