Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/davem/net-2.6
[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 static int __bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
116                                unsigned long e, int val, const enum km_type km);
117
118 #define bm_print_lock_info(m) __bm_print_lock_info(m, __func__)
119 static void __bm_print_lock_info(struct drbd_conf *mdev, const char *func)
120 {
121         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
122         if (!__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
123                 return;
124         dev_err(DEV, "FIXME %s in %s, bitmap locked for '%s' by %s\n",
125             current == mdev->receiver.task ? "receiver" :
126             current == mdev->asender.task  ? "asender"  :
127             current == mdev->worker.task   ? "worker"   : current->comm,
128             func, b->bm_why ?: "?",
129             b->bm_task == mdev->receiver.task ? "receiver" :
130             b->bm_task == mdev->asender.task  ? "asender"  :
131             b->bm_task == mdev->worker.task   ? "worker"   : "?");
132 }
133
134 void drbd_bm_lock(struct drbd_conf *mdev, char *why, enum bm_flag flags)
135 {
136         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
137         int trylock_failed;
138
139         if (!b) {
140                 dev_err(DEV, "FIXME no bitmap in drbd_bm_lock!?\n");
141                 return;
142         }
143
144         trylock_failed = !mutex_trylock(&b->bm_change);
145
146         if (trylock_failed) {
147                 dev_warn(DEV, "%s going to '%s' but bitmap already locked for '%s' by %s\n",
148                     current == mdev->receiver.task ? "receiver" :
149                     current == mdev->asender.task  ? "asender"  :
150                     current == mdev->worker.task   ? "worker"   : current->comm,
151                     why, b->bm_why ?: "?",
152                     b->bm_task == mdev->receiver.task ? "receiver" :
153                     b->bm_task == mdev->asender.task  ? "asender"  :
154                     b->bm_task == mdev->worker.task   ? "worker"   : "?");
155                 mutex_lock(&b->bm_change);
156         }
157         if (BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags)
158                 dev_err(DEV, "FIXME bitmap already locked in bm_lock\n");
159         b->bm_flags |= flags & BM_LOCKED_MASK;
160
161         b->bm_why  = why;
162         b->bm_task = current;
163 }
164
165 void drbd_bm_unlock(struct drbd_conf *mdev)
166 {
167         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
168         if (!b) {
169                 dev_err(DEV, "FIXME no bitmap in drbd_bm_unlock!?\n");
170                 return;
171         }
172
173         if (!(BM_LOCKED_MASK & mdev->bitmap->bm_flags))
174                 dev_err(DEV, "FIXME bitmap not locked in bm_unlock\n");
175
176         b->bm_flags &= ~BM_LOCKED_MASK;
177         b->bm_why  = NULL;
178         b->bm_task = NULL;
179         mutex_unlock(&b->bm_change);
180 }
181
182 /* we store some "meta" info about our pages in page->private */
183 /* at a granularity of 4k storage per bitmap bit:
184  * one peta byte storage: 1<<50 byte, 1<<38 * 4k storage blocks
185  *  1<<38 bits,
186  *  1<<23 4k bitmap pages.
187  * Use 24 bits as page index, covers 2 peta byte storage
188  * at a granularity of 4k per bit.
189  * Used to report the failed page idx on io error from the endio handlers.
190  */
191 #define BM_PAGE_IDX_MASK        ((1UL<<24)-1)
192 /* this page is currently read in, or written back */
193 #define BM_PAGE_IO_LOCK         31
194 /* if there has been an IO error for this page */
195 #define BM_PAGE_IO_ERROR        30
196 /* this is to be able to intelligently skip disk IO,
197  * set if bits have been set since last IO. */
198 #define BM_PAGE_NEED_WRITEOUT   29
199 /* to mark for lazy writeout once syncer cleared all clearable bits,
200  * we if bits have been cleared since last IO. */
201 #define BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT   28
202
203 /* store_page_idx uses non-atomic assignment. It is only used directly after
204  * allocating the page.  All other bm_set_page_* and bm_clear_page_* need to
205  * use atomic bit manipulation, as set_out_of_sync (and therefore bitmap
206  * changes) may happen from various contexts, and wait_on_bit/wake_up_bit
207  * requires it all to be atomic as well. */
208 static void bm_store_page_idx(struct page *page, unsigned long idx)
209 {
210         BUG_ON(0 != (idx & ~BM_PAGE_IDX_MASK));
211         page_private(page) |= idx;
212 }
213
214 static unsigned long bm_page_to_idx(struct page *page)
215 {
216         return page_private(page) & BM_PAGE_IDX_MASK;
217 }
218
219 /* As is very unlikely that the same page is under IO from more than one
220  * context, we can get away with a bit per page and one wait queue per bitmap.
221  */
222 static void bm_page_lock_io(struct drbd_conf *mdev, int page_nr)
223 {
224         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
225         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
226         wait_event(b->bm_io_wait, !test_and_set_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr));
227 }
228
229 static void bm_page_unlock_io(struct drbd_conf *mdev, int page_nr)
230 {
231         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
232         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
233         clear_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr);
234         smp_mb__after_clear_bit();
235         wake_up(&mdev->bitmap->bm_io_wait);
236 }
237
238 /* set _before_ submit_io, so it may be reset due to being changed
239  * while this page is in flight... will get submitted later again */
240 static void bm_set_page_unchanged(struct page *page)
241 {
242         /* use cmpxchg? */
243         clear_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
244         clear_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
245 }
246
247 static void bm_set_page_need_writeout(struct page *page)
248 {
249         set_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
250 }
251
252 static int bm_test_page_unchanged(struct page *page)
253 {
254         volatile const unsigned long *addr = &page_private(page);
255         return (*addr & ((1UL<<BM_PAGE_NEED_WRITEOUT)|(1UL<<BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT))) == 0;
256 }
257
258 static void bm_set_page_io_err(struct page *page)
259 {
260         set_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
261 }
262
263 static void bm_clear_page_io_err(struct page *page)
264 {
265         clear_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
266 }
267
268 static void bm_set_page_lazy_writeout(struct page *page)
269 {
270         set_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
271 }
272
273 static int bm_test_page_lazy_writeout(struct page *page)
274 {
275         return test_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
276 }
277
278 /* on a 32bit box, this would allow for exactly (2<<38) bits. */
279 static unsigned int bm_word_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, unsigned long long_nr)
280 {
281         /* page_nr = (word*sizeof(long)) >> PAGE_SHIFT; */
282         unsigned int page_nr = long_nr >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3);
283         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
284         return page_nr;
285 }
286
287 static unsigned int bm_bit_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, u64 bitnr)
288 {
289         /* page_nr = (bitnr/8) >> PAGE_SHIFT; */
290         unsigned int page_nr = bitnr >> (PAGE_SHIFT + 3);
291         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
292         return page_nr;
293 }
294
295 static unsigned long *__bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx, const enum km_type km)
296 {
297         struct page *page = b->bm_pages[idx];
298         return (unsigned long *) kmap_atomic(page, km);
299 }
300
301 static unsigned long *bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
302 {
303         return __bm_map_pidx(b, idx, KM_IRQ1);
304 }
305
306 static void __bm_unmap(unsigned long *p_addr, const enum km_type km)
307 {
308         kunmap_atomic(p_addr, km);
309 };
310
311 static void bm_unmap(unsigned long *p_addr)
312 {
313         return __bm_unmap(p_addr, KM_IRQ1);
314 }
315
316 /* long word offset of _bitmap_ sector */
317 #define S2W(s)  ((s)<<(BM_EXT_SHIFT-BM_BLOCK_SHIFT-LN2_BPL))
318 /* word offset from start of bitmap to word number _in_page_
319  * modulo longs per page
320 #define MLPP(X) ((X) % (PAGE_SIZE/sizeof(long))
321  hm, well, Philipp thinks gcc might not optimize the % into & (... - 1)
322  so do it explicitly:
323  */
324 #define MLPP(X) ((X) & ((PAGE_SIZE/sizeof(long))-1))
325
326 /* Long words per page */
327 #define LWPP (PAGE_SIZE/sizeof(long))
328
329 /*
330  * actually most functions herein should take a struct drbd_bitmap*, not a
331  * struct drbd_conf*, but for the debug macros I like to have the mdev around
332  * to be able to report device specific.
333  */
334
335
336 static void bm_free_pages(struct page **pages, unsigned long number)
337 {
338         unsigned long i;
339         if (!pages)
340                 return;
341
342         for (i = 0; i < number; i++) {
343                 if (!pages[i]) {
344                         printk(KERN_ALERT "drbd: bm_free_pages tried to free "
345                                           "a NULL pointer; i=%lu n=%lu\n",
346                                           i, number);
347                         continue;
348                 }
349                 __free_page(pages[i]);
350                 pages[i] = NULL;
351         }
352 }
353
354 static void bm_vk_free(void *ptr, int v)
355 {
356         if (v)
357                 vfree(ptr);
358         else
359                 kfree(ptr);
360 }
361
362 /*
363  * "have" and "want" are NUMBER OF PAGES.
364  */
365 static struct page **bm_realloc_pages(struct drbd_bitmap *b, unsigned long want)
366 {
367         struct page **old_pages = b->bm_pages;
368         struct page **new_pages, *page;
369         unsigned int i, bytes, vmalloced = 0;
370         unsigned long have = b->bm_number_of_pages;
371
372         BUG_ON(have == 0 && old_pages != NULL);
373         BUG_ON(have != 0 && old_pages == NULL);
374
375         if (have == want)
376                 return old_pages;
377
378         /* Trying kmalloc first, falling back to vmalloc.
379          * GFP_KERNEL is ok, as this is done when a lower level disk is
380          * "attached" to the drbd.  Context is receiver thread or cqueue
381          * thread.  As we have no disk yet, we are not in the IO path,
382          * not even the IO path of the peer. */
383         bytes = sizeof(struct page *)*want;
384         new_pages = kmalloc(bytes, GFP_KERNEL);
385         if (!new_pages) {
386                 new_pages = vmalloc(bytes);
387                 if (!new_pages)
388                         return NULL;
389                 vmalloced = 1;
390         }
391
392         memset(new_pages, 0, bytes);
393         if (want >= have) {
394                 for (i = 0; i < have; i++)
395                         new_pages[i] = old_pages[i];
396                 for (; i < want; i++) {
397                         page = alloc_page(GFP_HIGHUSER);
398                         if (!page) {
399                                 bm_free_pages(new_pages + have, i - have);
400                                 bm_vk_free(new_pages, vmalloced);
401                                 return NULL;
402                         }
403                         /* we want to know which page it is
404                          * from the endio handlers */
405                         bm_store_page_idx(page, i);
406                         new_pages[i] = page;
407                 }
408         } else {
409                 for (i = 0; i < want; i++)
410                         new_pages[i] = old_pages[i];
411                 /* NOT HERE, we are outside the spinlock!
412                 bm_free_pages(old_pages + want, have - want);
413                 */
414         }
415
416         if (vmalloced)
417                 b->bm_flags |= BM_P_VMALLOCED;
418         else
419                 b->bm_flags &= ~BM_P_VMALLOCED;
420
421         return new_pages;
422 }
423
424 /*
425  * called on driver init only. TODO call when a device is created.
426  * allocates the drbd_bitmap, and stores it in mdev->bitmap.
427  */
428 int drbd_bm_init(struct drbd_conf *mdev)
429 {
430         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
431         WARN_ON(b != NULL);
432         b = kzalloc(sizeof(struct drbd_bitmap), GFP_KERNEL);
433         if (!b)
434                 return -ENOMEM;
435         spin_lock_init(&b->bm_lock);
436         mutex_init(&b->bm_change);
437         init_waitqueue_head(&b->bm_io_wait);
438
439         mdev->bitmap = b;
440
441         return 0;
442 }
443
444 sector_t drbd_bm_capacity(struct drbd_conf *mdev)
445 {
446         ERR_IF(!mdev->bitmap) return 0;
447         return mdev->bitmap->bm_dev_capacity;
448 }
449
450 /* called on driver unload. TODO: call when a device is destroyed.
451  */
452 void drbd_bm_cleanup(struct drbd_conf *mdev)
453 {
454         ERR_IF (!mdev->bitmap) return;
455         bm_free_pages(mdev->bitmap->bm_pages, mdev->bitmap->bm_number_of_pages);
456         bm_vk_free(mdev->bitmap->bm_pages, (BM_P_VMALLOCED & mdev->bitmap->bm_flags));
457         kfree(mdev->bitmap);
458         mdev->bitmap = NULL;
459 }
460
461 /*
462  * since (b->bm_bits % BITS_PER_LONG) != 0,
463  * this masks out the remaining bits.
464  * Returns the number of bits cleared.
465  */
466 #define BITS_PER_PAGE           (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
467 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE - 1)
468 #define BITS_PER_LONG_MASK      (BITS_PER_LONG - 1)
469 static int bm_clear_surplus(struct drbd_bitmap *b)
470 {
471         unsigned long mask;
472         unsigned long *p_addr, *bm;
473         int tmp;
474         int cleared = 0;
475
476         /* number of bits modulo bits per page */
477         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
478         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
479         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
480         /* bitmap is always stored little endian,
481          * on disk and in core memory alike */
482         mask = cpu_to_lel(mask);
483
484         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
485         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
486         if (mask) {
487                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
488                  * to the long containing the last bit.
489                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
490                  * after the last (long word aligned) bit. */
491                 cleared = hweight_long(*bm & ~mask);
492                 *bm &= mask;
493                 bm++;
494         }
495
496         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
497                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
498                  * a padding long to align with a 64bit remote */
499                 cleared += hweight_long(*bm);
500                 *bm = 0;
501         }
502         bm_unmap(p_addr);
503         return cleared;
504 }
505
506 static void bm_set_surplus(struct drbd_bitmap *b)
507 {
508         unsigned long mask;
509         unsigned long *p_addr, *bm;
510         int tmp;
511
512         /* number of bits modulo bits per page */
513         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
514         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
515         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
516         /* bitmap is always stored little endian,
517          * on disk and in core memory alike */
518         mask = cpu_to_lel(mask);
519
520         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
521         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
522         if (mask) {
523                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
524                  * to the long containing the last bit.
525                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
526                  * after the last (long word aligned) bit. */
527                 *bm |= ~mask;
528                 bm++;
529         }
530
531         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
532                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
533                  * a padding long to align with a 64bit remote */
534                 *bm = ~0UL;
535         }
536         bm_unmap(p_addr);
537 }
538
539 /* you better not modify the bitmap while this is running,
540  * or its results will be stale */
541 static unsigned long bm_count_bits(struct drbd_bitmap *b)
542 {
543         unsigned long *p_addr;
544         unsigned long bits = 0;
545         unsigned long mask = (1UL << (b->bm_bits & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
546         int idx, i, last_word;
547
548         /* all but last page */
549         for (idx = 0; idx < b->bm_number_of_pages - 1; idx++) {
550                 p_addr = __bm_map_pidx(b, idx, KM_USER0);
551                 for (i = 0; i < LWPP; i++)
552                         bits += hweight_long(p_addr[i]);
553                 __bm_unmap(p_addr, KM_USER0);
554                 cond_resched();
555         }
556         /* last (or only) page */
557         last_word = ((b->bm_bits - 1) & BITS_PER_PAGE_MASK) >> LN2_BPL;
558         p_addr = __bm_map_pidx(b, idx, KM_USER0);
559         for (i = 0; i < last_word; i++)
560                 bits += hweight_long(p_addr[i]);
561         p_addr[last_word] &= cpu_to_lel(mask);
562         bits += hweight_long(p_addr[last_word]);
563         /* 32bit arch, may have an unused padding long */
564         if (BITS_PER_LONG == 32 && (last_word & 1) == 0)
565                 p_addr[last_word+1] = 0;
566         __bm_unmap(p_addr, KM_USER0);
567         return bits;
568 }
569
570 /* offset and len in long words.*/
571 static void bm_memset(struct drbd_bitmap *b, size_t offset, int c, size_t len)
572 {
573         unsigned long *p_addr, *bm;
574         unsigned int idx;
575         size_t do_now, end;
576
577         end = offset + len;
578
579         if (end > b->bm_words) {
580                 printk(KERN_ALERT "drbd: bm_memset end > bm_words\n");
581                 return;
582         }
583
584         while (offset < end) {
585                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset + 1, LWPP), end) - offset;
586                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
587                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
588                 bm = p_addr + MLPP(offset);
589                 if (bm+do_now > p_addr + LWPP) {
590                         printk(KERN_ALERT "drbd: BUG BUG BUG! p_addr:%p bm:%p do_now:%d\n",
591                                p_addr, bm, (int)do_now);
592                 } else
593                         memset(bm, c, do_now * sizeof(long));
594                 bm_unmap(p_addr);
595                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
596                 offset += do_now;
597         }
598 }
599
600 /*
601  * make sure the bitmap has enough room for the attached storage,
602  * if necessary, resize.
603  * called whenever we may have changed the device size.
604  * returns -ENOMEM if we could not allocate enough memory, 0 on success.
605  * In case this is actually a resize, we copy the old bitmap into the new one.
606  * Otherwise, the bitmap is initialized to all bits set.
607  */
608 int drbd_bm_resize(struct drbd_conf *mdev, sector_t capacity, int set_new_bits)
609 {
610         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
611         unsigned long bits, words, owords, obits;
612         unsigned long want, have, onpages; /* number of pages */
613         struct page **npages, **opages = NULL;
614         int err = 0, growing;
615         int opages_vmalloced;
616
617         ERR_IF(!b) return -ENOMEM;
618
619         drbd_bm_lock(mdev, "resize", BM_LOCKED_MASK);
620
621         dev_info(DEV, "drbd_bm_resize called with capacity == %llu\n",
622                         (unsigned long long)capacity);
623
624         if (capacity == b->bm_dev_capacity)
625                 goto out;
626
627         opages_vmalloced = (BM_P_VMALLOCED & b->bm_flags);
628
629         if (capacity == 0) {
630                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
631                 opages = b->bm_pages;
632                 onpages = b->bm_number_of_pages;
633                 owords = b->bm_words;
634                 b->bm_pages = NULL;
635                 b->bm_number_of_pages =
636                 b->bm_set   =
637                 b->bm_bits  =
638                 b->bm_words =
639                 b->bm_dev_capacity = 0;
640                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
641                 bm_free_pages(opages, onpages);
642                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
643                 goto out;
644         }
645         bits  = BM_SECT_TO_BIT(ALIGN(capacity, BM_SECT_PER_BIT));
646
647         /* if we would use
648            words = ALIGN(bits,BITS_PER_LONG) >> LN2_BPL;
649            a 32bit host could present the wrong number of words
650            to a 64bit host.
651         */
652         words = ALIGN(bits, 64) >> LN2_BPL;
653
654         if (get_ldev(mdev)) {
655                 u64 bits_on_disk = ((u64)mdev->ldev->md.md_size_sect-MD_BM_OFFSET) << 12;
656                 put_ldev(mdev);
657                 if (bits > bits_on_disk) {
658                         dev_info(DEV, "bits = %lu\n", bits);
659                         dev_info(DEV, "bits_on_disk = %llu\n", bits_on_disk);
660                         err = -ENOSPC;
661                         goto out;
662                 }
663         }
664
665         want = ALIGN(words*sizeof(long), PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
666         have = b->bm_number_of_pages;
667         if (want == have) {
668                 D_ASSERT(b->bm_pages != NULL);
669                 npages = b->bm_pages;
670         } else {
671                 if (drbd_insert_fault(mdev, DRBD_FAULT_BM_ALLOC))
672                         npages = NULL;
673                 else
674                         npages = bm_realloc_pages(b, want);
675         }
676
677         if (!npages) {
678                 err = -ENOMEM;
679                 goto out;
680         }
681
682         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
683         opages = b->bm_pages;
684         owords = b->bm_words;
685         obits  = b->bm_bits;
686
687         growing = bits > obits;
688         if (opages && growing && set_new_bits)
689                 bm_set_surplus(b);
690
691         b->bm_pages = npages;
692         b->bm_number_of_pages = want;
693         b->bm_bits  = bits;
694         b->bm_words = words;
695         b->bm_dev_capacity = capacity;
696
697         if (growing) {
698                 if (set_new_bits) {
699                         bm_memset(b, owords, 0xff, words-owords);
700                         b->bm_set += bits - obits;
701                 } else
702                         bm_memset(b, owords, 0x00, words-owords);
703
704         }
705
706         if (want < have) {
707                 /* implicit: (opages != NULL) && (opages != npages) */
708                 bm_free_pages(opages + want, have - want);
709         }
710
711         (void)bm_clear_surplus(b);
712
713         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
714         if (opages != npages)
715                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
716         if (!growing)
717                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
718         dev_info(DEV, "resync bitmap: bits=%lu words=%lu pages=%lu\n", bits, words, want);
719
720  out:
721         drbd_bm_unlock(mdev);
722         return err;
723 }
724
725 /* inherently racy:
726  * if not protected by other means, return value may be out of date when
727  * leaving this function...
728  * we still need to lock it, since it is important that this returns
729  * bm_set == 0 precisely.
730  *
731  * maybe bm_set should be atomic_t ?
732  */
733 unsigned long _drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
734 {
735         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
736         unsigned long s;
737         unsigned long flags;
738
739         ERR_IF(!b) return 0;
740         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
741
742         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
743         s = b->bm_set;
744         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
745
746         return s;
747 }
748
749 unsigned long drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
750 {
751         unsigned long s;
752         /* if I don't have a disk, I don't know about out-of-sync status */
753         if (!get_ldev_if_state(mdev, D_NEGOTIATING))
754                 return 0;
755         s = _drbd_bm_total_weight(mdev);
756         put_ldev(mdev);
757         return s;
758 }
759
760 size_t drbd_bm_words(struct drbd_conf *mdev)
761 {
762         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
763         ERR_IF(!b) return 0;
764         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
765
766         return b->bm_words;
767 }
768
769 unsigned long drbd_bm_bits(struct drbd_conf *mdev)
770 {
771         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
772         ERR_IF(!b) return 0;
773
774         return b->bm_bits;
775 }
776
777 /* merge number words from buffer into the bitmap starting at offset.
778  * buffer[i] is expected to be little endian unsigned long.
779  * bitmap must be locked by drbd_bm_lock.
780  * currently only used from receive_bitmap.
781  */
782 void drbd_bm_merge_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
783                         unsigned long *buffer)
784 {
785         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
786         unsigned long *p_addr, *bm;
787         unsigned long word, bits;
788         unsigned int idx;
789         size_t end, do_now;
790
791         end = offset + number;
792
793         ERR_IF(!b) return;
794         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
795         if (number == 0)
796                 return;
797         WARN_ON(offset >= b->bm_words);
798         WARN_ON(end    >  b->bm_words);
799
800         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
801         while (offset < end) {
802                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
803                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
804                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
805                 bm = p_addr + MLPP(offset);
806                 offset += do_now;
807                 while (do_now--) {
808                         bits = hweight_long(*bm);
809                         word = *bm | *buffer++;
810                         *bm++ = word;
811                         b->bm_set += hweight_long(word) - bits;
812                 }
813                 bm_unmap(p_addr);
814                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
815         }
816         /* with 32bit <-> 64bit cross-platform connect
817          * this is only correct for current usage,
818          * where we _know_ that we are 64 bit aligned,
819          * and know that this function is used in this way, too...
820          */
821         if (end == b->bm_words)
822                 b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
823         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
824 }
825
826 /* copy number words from the bitmap starting at offset into the buffer.
827  * buffer[i] will be little endian unsigned long.
828  */
829 void drbd_bm_get_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
830                      unsigned long *buffer)
831 {
832         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
833         unsigned long *p_addr, *bm;
834         size_t end, do_now;
835
836         end = offset + number;
837
838         ERR_IF(!b) return;
839         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
840
841         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
842         if ((offset >= b->bm_words) ||
843             (end    >  b->bm_words) ||
844             (number <= 0))
845                 dev_err(DEV, "offset=%lu number=%lu bm_words=%lu\n",
846                         (unsigned long) offset,
847                         (unsigned long) number,
848                         (unsigned long) b->bm_words);
849         else {
850                 while (offset < end) {
851                         do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
852                         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, offset));
853                         bm = p_addr + MLPP(offset);
854                         offset += do_now;
855                         while (do_now--)
856                                 *buffer++ = *bm++;
857                         bm_unmap(p_addr);
858                 }
859         }
860         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
861 }
862
863 /* set all bits in the bitmap */
864 void drbd_bm_set_all(struct drbd_conf *mdev)
865 {
866         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
867         ERR_IF(!b) return;
868         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
869
870         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
871         bm_memset(b, 0, 0xff, b->bm_words);
872         (void)bm_clear_surplus(b);
873         b->bm_set = b->bm_bits;
874         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
875 }
876
877 /* clear all bits in the bitmap */
878 void drbd_bm_clear_all(struct drbd_conf *mdev)
879 {
880         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
881         ERR_IF(!b) return;
882         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
883
884         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
885         bm_memset(b, 0, 0, b->bm_words);
886         b->bm_set = 0;
887         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
888 }
889
890 struct bm_aio_ctx {
891         struct drbd_conf *mdev;
892         atomic_t in_flight;
893         struct completion done;
894         unsigned flags;
895 #define BM_AIO_COPY_PAGES       1
896         int error;
897 };
898
899 /* bv_page may be a copy, or may be the original */
900 static void bm_async_io_complete(struct bio *bio, int error)
901 {
902         struct bm_aio_ctx *ctx = bio->bi_private;
903         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
904         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
905         unsigned int idx = bm_page_to_idx(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
906         int uptodate = bio_flagged(bio, BIO_UPTODATE);
907
908
909         /* strange behavior of some lower level drivers...
910          * fail the request by clearing the uptodate flag,
911          * but do not return any error?!
912          * do we want to WARN() on this? */
913         if (!error && !uptodate)
914                 error = -EIO;
915
916         if ((ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) == 0 &&
917             !bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[idx]))
918                 dev_warn(DEV, "bitmap page idx %u changed during IO!\n", idx);
919
920         if (error) {
921                 /* ctx error will hold the completed-last non-zero error code,
922                  * in case error codes differ. */
923                 ctx->error = error;
924                 bm_set_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
925                 /* Not identical to on disk version of it.
926                  * Is BM_PAGE_IO_ERROR enough? */
927                 if (__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
928                         dev_err(DEV, "IO ERROR %d on bitmap page idx %u\n",
929                                         error, idx);
930         } else {
931                 bm_clear_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
932                 dynamic_dev_dbg(DEV, "bitmap page idx %u completed\n", idx);
933         }
934
935         bm_page_unlock_io(mdev, idx);
936
937         /* FIXME give back to page pool */
938         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES)
939                 put_page(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
940
941         bio_put(bio);
942
943         if (atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight))
944                 complete(&ctx->done);
945 }
946
947 static void bm_page_io_async(struct bm_aio_ctx *ctx, int page_nr, int rw) __must_hold(local)
948 {
949         /* we are process context. we always get a bio */
950         struct bio *bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, 1);
951         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
952         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
953         struct page *page;
954         unsigned int len;
955
956         sector_t on_disk_sector =
957                 mdev->ldev->md.md_offset + mdev->ldev->md.bm_offset;
958         on_disk_sector += ((sector_t)page_nr) << (PAGE_SHIFT-9);
959
960         /* this might happen with very small
961          * flexible external meta data device,
962          * or with PAGE_SIZE > 4k */
963         len = min_t(unsigned int, PAGE_SIZE,
964                 (drbd_md_last_sector(mdev->ldev) - on_disk_sector + 1)<<9);
965
966         /* serialize IO on this page */
967         bm_page_lock_io(mdev, page_nr);
968         /* before memcpy and submit,
969          * so it can be redirtied any time */
970         bm_set_page_unchanged(b->bm_pages[page_nr]);
971
972         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) {
973                 /* FIXME alloc_page is good enough for now, but actually needs
974                  * to use pre-allocated page pool */
975                 void *src, *dest;
976                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_WAIT);
977                 dest = kmap_atomic(page, KM_USER0);
978                 src = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr], KM_USER1);
979                 memcpy(dest, src, PAGE_SIZE);
980                 kunmap_atomic(src, KM_USER1);
981                 kunmap_atomic(dest, KM_USER0);
982                 bm_store_page_idx(page, page_nr);
983         } else
984                 page = b->bm_pages[page_nr];
985
986         bio->bi_bdev = mdev->ldev->md_bdev;
987         bio->bi_sector = on_disk_sector;
988         bio_add_page(bio, page, len, 0);
989         bio->bi_private = ctx;
990         bio->bi_end_io = bm_async_io_complete;
991
992         if (drbd_insert_fault(mdev, (rw & WRITE) ? DRBD_FAULT_MD_WR : DRBD_FAULT_MD_RD)) {
993                 bio->bi_rw |= rw;
994                 bio_endio(bio, -EIO);
995         } else {
996                 submit_bio(rw, bio);
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, const enum km_type km)
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);
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);
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);
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, KM_IRQ1);
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_USER0);
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_USER0);
1353 }
1354
1355 /* Same thing as drbd_bm_set_bits, but without taking the spin_lock_irqsave.
1356  * You must first drbd_bm_lock().
1357  * Can be called to set the whole bitmap in one go.
1358  * Sets bits from s to e _inclusive_. */
1359 void _drbd_bm_set_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1360 {
1361         /* First set_bit from the first bit (s)
1362          * up to the next long boundary (sl),
1363          * then assign full words up to the last long boundary (el),
1364          * then set_bit up to and including the last bit (e).
1365          *
1366          * Do not use memset, because we must account for changes,
1367          * so we need to loop over the words with hweight() anyways.
1368          */
1369         unsigned long sl = ALIGN(s,BITS_PER_LONG);
1370         unsigned long el = (e+1) & ~((unsigned long)BITS_PER_LONG-1);
1371         int first_page;
1372         int last_page;
1373         int page_nr;
1374         int first_word;
1375         int last_word;
1376
1377         if (e - s <= 3*BITS_PER_LONG) {
1378                 /* don't bother; el and sl may even be wrong. */
1379                 __bm_change_bits_to(mdev, s, e, 1, KM_USER0);
1380                 return;
1381         }
1382
1383         /* difference is large enough that we can trust sl and el */
1384
1385         /* bits filling the current long */
1386         if (sl)
1387                 __bm_change_bits_to(mdev, s, sl-1, 1, KM_USER0);
1388
1389         first_page = sl >> (3 + PAGE_SHIFT);
1390         last_page = el >> (3 + PAGE_SHIFT);
1391
1392         /* MLPP: modulo longs per page */
1393         /* LWPP: long words per page */
1394         first_word = MLPP(sl >> LN2_BPL);
1395         last_word = LWPP;
1396
1397         /* first and full pages, unless first page == last page */
1398         for (page_nr = first_page; page_nr < last_page; page_nr++) {
1399                 bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, page_nr, first_word, last_word);
1400                 cond_resched();
1401                 first_word = 0;
1402         }
1403
1404         /* last page (respectively only page, for first page == last page) */
1405         last_word = MLPP(el >> LN2_BPL);
1406         bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, last_page, first_word, last_word);
1407
1408         /* possibly trailing bits.
1409          * example: (e & 63) == 63, el will be e+1.
1410          * if that even was the very last bit,
1411          * it would trigger an assert in __bm_change_bits_to()
1412          */
1413         if (el <= e)
1414                 __bm_change_bits_to(mdev, el, e, 1, KM_USER0);
1415 }
1416
1417 /* returns bit state
1418  * wants bitnr, NOT sector.
1419  * inherently racy... area needs to be locked by means of {al,rs}_lru
1420  *  1 ... bit set
1421  *  0 ... bit not set
1422  * -1 ... first out of bounds access, stop testing for bits!
1423  */
1424 int drbd_bm_test_bit(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long bitnr)
1425 {
1426         unsigned long flags;
1427         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1428         unsigned long *p_addr;
1429         int i;
1430
1431         ERR_IF(!b) return 0;
1432         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1433
1434         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1435         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1436                 bm_print_lock_info(mdev);
1437         if (bitnr < b->bm_bits) {
1438                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bitnr));
1439                 i = test_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr) ? 1 : 0;
1440                 bm_unmap(p_addr);
1441         } else if (bitnr == b->bm_bits) {
1442                 i = -1;
1443         } else { /* (bitnr > b->bm_bits) */
1444                 dev_err(DEV, "bitnr=%lu > bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1445                 i = 0;
1446         }
1447
1448         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1449         return i;
1450 }
1451
1452 /* returns number of bits set in the range [s, e] */
1453 int drbd_bm_count_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1454 {
1455         unsigned long flags;
1456         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1457         unsigned long *p_addr = NULL;
1458         unsigned long bitnr;
1459         unsigned int page_nr = -1U;
1460         int c = 0;
1461
1462         /* If this is called without a bitmap, that is a bug.  But just to be
1463          * robust in case we screwed up elsewhere, in that case pretend there
1464          * was one dirty bit in the requested area, so we won't try to do a
1465          * local read there (no bitmap probably implies no disk) */
1466         ERR_IF(!b) return 1;
1467         ERR_IF(!b->bm_pages) return 1;
1468
1469         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1470         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1471                 bm_print_lock_info(mdev);
1472         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1473                 unsigned int idx = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1474                 if (page_nr != idx) {
1475                         page_nr = idx;
1476                         if (p_addr)
1477                                 bm_unmap(p_addr);
1478                         p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
1479                 }
1480                 ERR_IF (bitnr >= b->bm_bits) {
1481                         dev_err(DEV, "bitnr=%lu bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1482                 } else {
1483                         c += (0 != test_bit_le(bitnr - (page_nr << (PAGE_SHIFT+3)), p_addr));
1484                 }
1485         }
1486         if (p_addr)
1487                 bm_unmap(p_addr);
1488         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1489         return c;
1490 }
1491
1492
1493 /* inherently racy...
1494  * return value may be already out-of-date when this function returns.
1495  * but the general usage is that this is only use during a cstate when bits are
1496  * only cleared, not set, and typically only care for the case when the return
1497  * value is zero, or we already "locked" this "bitmap extent" by other means.
1498  *
1499  * enr is bm-extent number, since we chose to name one sector (512 bytes)
1500  * worth of the bitmap a "bitmap extent".
1501  *
1502  * TODO
1503  * I think since we use it like a reference count, we should use the real
1504  * reference count of some bitmap extent element from some lru instead...
1505  *
1506  */
1507 int drbd_bm_e_weight(struct drbd_conf *mdev, unsigned long enr)
1508 {
1509         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1510         int count, s, e;
1511         unsigned long flags;
1512         unsigned long *p_addr, *bm;
1513
1514         ERR_IF(!b) return 0;
1515         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1516
1517         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1518         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1519                 bm_print_lock_info(mdev);
1520
1521         s = S2W(enr);
1522         e = min((size_t)S2W(enr+1), b->bm_words);
1523         count = 0;
1524         if (s < b->bm_words) {
1525                 int n = e-s;
1526                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1527                 bm = p_addr + MLPP(s);
1528                 while (n--)
1529                         count += hweight_long(*bm++);
1530                 bm_unmap(p_addr);
1531         } else {
1532                 dev_err(DEV, "start offset (%d) too large in drbd_bm_e_weight\n", s);
1533         }
1534         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1535         return count;
1536 }
1537
1538 /* Set all bits covered by the AL-extent al_enr.
1539  * Returns number of bits changed. */
1540 unsigned long drbd_bm_ALe_set_all(struct drbd_conf *mdev, unsigned long al_enr)
1541 {
1542         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1543         unsigned long *p_addr, *bm;
1544         unsigned long weight;
1545         unsigned long s, e;
1546         int count, i, do_now;
1547         ERR_IF(!b) return 0;
1548         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1549
1550         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1551         if (BM_DONT_SET & b->bm_flags)
1552                 bm_print_lock_info(mdev);
1553         weight = b->bm_set;
1554
1555         s = al_enr * BM_WORDS_PER_AL_EXT;
1556         e = min_t(size_t, s + BM_WORDS_PER_AL_EXT, b->bm_words);
1557         /* assert that s and e are on the same page */
1558         D_ASSERT((e-1) >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3)
1559               ==  s    >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3));
1560         count = 0;
1561         if (s < b->bm_words) {
1562                 i = do_now = e-s;
1563                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1564                 bm = p_addr + MLPP(s);
1565                 while (i--) {
1566                         count += hweight_long(*bm);
1567                         *bm = -1UL;
1568                         bm++;
1569                 }
1570                 bm_unmap(p_addr);
1571                 b->bm_set += do_now*BITS_PER_LONG - count;
1572                 if (e == b->bm_words)
1573                         b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
1574         } else {
1575                 dev_err(DEV, "start offset (%lu) too large in drbd_bm_ALe_set_all\n", s);
1576         }
1577         weight = b->bm_set - weight;
1578         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1579         return weight;
1580 }