fs/bio.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  11  * GNU General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
  14  * along with this program; if not, write to the Free Software
  15  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
  16  *
  17  */
  18 #include <linux/mm.h>
  19 #include <linux/swap.h>
  20 #include <linux/bio.h>
  21 #include <linux/blkdev.h>
  22 #include <linux/slab.h>
  23 #include <linux/init.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/mempool.h>
  27 #include <linux/workqueue.h>
  28 #include <linux/blktrace_api.h>
  29 #include <scsi/sg.h>            /* for struct sg_iovec */
  30
  31 #define BIO_POOL_SIZE 256
  32
  33 static kmem_cache_t *bio_slab __read_mostly;
  34
  35 #define BIOVEC_NR_POOLS 6
  36
  37 /*
  38  * a small number of entries is fine, not going to be performance critical.
  39  * basically we just need to survive
  40  */
  41 #define BIO_SPLIT_ENTRIES 8
  42 mempool_t *bio_split_pool __read_mostly;
  43
  44 struct biovec_slab {
  45         int nr_vecs;
  46         char *name;
  47         kmem_cache_t *slab;
  48 };
  49
  50 /*
  51  * if you change this list, also change bvec_alloc or things will
  52  * break badly! cannot be bigger than what you can fit into an
  53  * unsigned short
  54  */
  55
  56 #define BV(x) { .nr_vecs = x, .name = "biovec-"__stringify(x) }
  57 static struct biovec_slab bvec_slabs[BIOVEC_NR_POOLS] __read_mostly = {
  58         BV(1), BV(4), BV(16), BV(64), BV(128), BV(BIO_MAX_PAGES),
  59 };
  60 #undef BV
  61
  62 /*
  63  * bio_set is used to allow other portions of the IO system to
  64  * allocate their own private memory pools for bio and iovec structures.
  65  * These memory pools in turn all allocate from the bio_slab
  66  * and the bvec_slabs[].
  67  */
  68 struct bio_set {
  69         mempool_t *bio_pool;
  70         mempool_t *bvec_pools[BIOVEC_NR_POOLS];
  71 };
  72
  73 /*
  74  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
  75  * IO code that does not need private memory pools.
  76  */
  77 static struct bio_set *fs_bio_set;
  78
  79 static inline struct bio_vec *bvec_alloc_bs(gfp_t gfp_mask, int nr, unsigned long *idx, struct bio_set *bs)
  80 {
  81         struct bio_vec *bvl;
  82
  83         /*
  84          * see comment near bvec_array define!
  85          */
  86         switch (nr) {
  87                 case   1        : *idx = 0; break;
  88                 case   2 ...   4: *idx = 1; break;
  89                 case   5 ...  16: *idx = 2; break;
  90                 case  17 ...  64: *idx = 3; break;
  91                 case  65 ... 128: *idx = 4; break;
  92                 case 129 ... BIO_MAX_PAGES: *idx = 5; break;
  93                 default:
  94                         return NULL;
  95         }
  96         /*
  97          * idx now points to the pool we want to allocate from
  98          */
  99
 100         bvl = mempool_alloc(bs->bvec_pools[*idx], gfp_mask);
 101         if (bvl) {
 102                 struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + *idx;
 103
 104                 memset(bvl, 0, bp->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec));
 105         }
 106
 107         return bvl;
 108 }
 109
 110 void bio_free(struct bio *bio, struct bio_set *bio_set)
 111 {
 112         const int pool_idx = BIO_POOL_IDX(bio);
 113
 114         BIO_BUG_ON(pool_idx >= BIOVEC_NR_POOLS);
 115
 116         mempool_free(bio->bi_io_vec, bio_set->bvec_pools[pool_idx]);
 117         mempool_free(bio, bio_set->bio_pool);
 118 }
 119
 120 /*
 121  * default destructor for a bio allocated with bio_alloc_bioset()
 122  */
 123 static void bio_fs_destructor(struct bio *bio)
 124 {
 125         bio_free(bio, fs_bio_set);
 126 }
 127
 128 void bio_init(struct bio *bio)
 129 {
 130         bio->bi_next = NULL;
 131         bio->bi_bdev = NULL;
 132         bio->bi_flags = 1 << BIO_UPTODATE;
 133         bio->bi_rw = 0;
 134         bio->bi_vcnt = 0;
 135         bio->bi_idx = 0;
 136         bio->bi_phys_segments = 0;
 137         bio->bi_hw_segments = 0;
 138         bio->bi_hw_front_size = 0;
 139         bio->bi_hw_back_size = 0;
 140         bio->bi_size = 0;
 141         bio->bi_max_vecs = 0;
 142         bio->bi_end_io = NULL;
 143         atomic_set(&bio->bi_cnt, 1);
 144         bio->bi_private = NULL;
 145 }
 146
 147 /**
 148  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
 149  * @gfp_mask:   the GFP_ mask given to the slab allocator
 150  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
 151  * @bs:         the bio_set to allocate from
 152  *
 153  * Description:
 154  *   bio_alloc_bioset will first try it's on mempool to satisfy the allocation.
 155  *   If %__GFP_WAIT is set then we will block on the internal pool waiting
 156  *   for a &struct bio to become free.
 157  *
 158  *   allocate bio and iovecs from the memory pools specified by the
 159  *   bio_set structure.
 160  **/
 161 struct bio *bio_alloc_bioset(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs, struct bio_set *bs)
 162 {
 163         struct bio *bio = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
 164
 165         if (likely(bio)) {
 166                 struct bio_vec *bvl = NULL;
 167
 168                 bio_init(bio);
 169                 if (likely(nr_iovecs)) {
 170                         unsigned long idx = 0; /* shut up gcc */
 171
 172                         bvl = bvec_alloc_bs(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs);
 173                         if (unlikely(!bvl)) {
 174                                 mempool_free(bio, bs->bio_pool);
 175                                 bio = NULL;
 176                                 goto out;
 177                         }
 178                         bio->bi_flags |= idx << BIO_POOL_OFFSET;
 179                         bio->bi_max_vecs = bvec_slabs[idx].nr_vecs;
 180                 }
 181                 bio->bi_io_vec = bvl;
 182         }
 183 out:
 184         return bio;
 185 }
 186
 187 struct bio *bio_alloc(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs)
 188 {
 189         struct bio *bio = bio_alloc_bioset(gfp_mask, nr_iovecs, fs_bio_set);
 190
 191         if (bio)
 192                 bio->bi_destructor = bio_fs_destructor;
 193
 194         return bio;
 195 }
 196
 197 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
 198 {
 199         unsigned long flags;
 200         struct bio_vec *bv;
 201         int i;
 202
 203         bio_for_each_segment(bv, bio, i) {
 204                 char *data = bvec_kmap_irq(bv, &flags);
 205                 memset(data, 0, bv->bv_len);
 206                 flush_dcache_page(bv->bv_page);
 207                 bvec_kunmap_irq(data, &flags);
 208         }
 209 }
 210 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
 211
 212 /**
 213  * bio_put - release a reference to a bio
 214  * @bio:   bio to release reference to
 215  *
 216  * Description:
 217  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
 218  *   bio_alloc or bio_get. The last put of a bio will free it.
 219  **/
 220 void bio_put(struct bio *bio)
 221 {
 222         BIO_BUG_ON(!atomic_read(&bio->bi_cnt));
 223
 224         /*
 225          * last put frees it
 226          */
 227         if (atomic_dec_and_test(&bio->bi_cnt)) {
 228                 bio->bi_next = NULL;
 229                 bio->bi_destructor(bio);
 230         }
 231 }
 232
 233 inline int bio_phys_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
 234 {
 235         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 236                 blk_recount_segments(q, bio);
 237
 238         return bio->bi_phys_segments;
 239 }
 240
 241 inline int bio_hw_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
 242 {
 243         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 244                 blk_recount_segments(q, bio);
 245
 246         return bio->bi_hw_segments;
 247 }
 248
 249 /**
 250  *      __bio_clone     -       clone a bio
 251  *      @bio: destination bio
 252  *      @bio_src: bio to clone
 253  *
 254  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
 255  *      the actual data it points to. Reference count of returned
 256  *      bio will be one.
 257  */
 258 void __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
 259 {
 260         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bio_src->bi_bdev);
 261
 262         memcpy(bio->bi_io_vec, bio_src->bi_io_vec,
 263                 bio_src->bi_max_vecs * sizeof(struct bio_vec));
 264
 265         bio->bi_sector = bio_src->bi_sector;
 266         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
 267         bio->bi_flags |= 1 << BIO_CLONED;
 268         bio->bi_rw = bio_src->bi_rw;
 269         bio->bi_vcnt = bio_src->bi_vcnt;
 270         bio->bi_size = bio_src->bi_size;
 271         bio->bi_idx = bio_src->bi_idx;
 272         bio_phys_segments(q, bio);
 273         bio_hw_segments(q, bio);
 274 }
 275
 276 /**
 277  *      bio_clone       -       clone a bio
 278  *      @bio: bio to clone
 279  *      @gfp_mask: allocation priority
 280  *
 281  *      Like __bio_clone, only also allocates the returned bio
 282  */
 283 struct bio *bio_clone(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask)
 284 {
 285         struct bio *b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, bio->bi_max_vecs, fs_bio_set);
 286
 287         if (b) {
 288                 b->bi_destructor = bio_fs_destructor;
 289                 __bio_clone(b, bio);
 290         }
 291
 292         return b;
 293 }
 294
 295 /**
 296  *      bio_get_nr_vecs         - return approx number of vecs
 297  *      @bdev:  I/O target
 298  *
 299  *      Return the approximate number of pages we can send to this target.
 300  *      There's no guarantee that you will be able to fit this number of pages
 301  *      into a bio, it does not account for dynamic restrictions that vary
 302  *      on offset.
 303  */
 304 int bio_get_nr_vecs(struct block_device *bdev)
 305 {
 306         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bdev);
 307         int nr_pages;
 308
 309         nr_pages = ((q->max_sectors << 9) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 310         if (nr_pages > q->max_phys_segments)
 311                 nr_pages = q->max_phys_segments;
 312         if (nr_pages > q->max_hw_segments)
 313                 nr_pages = q->max_hw_segments;
 314
 315         return nr_pages;
 316 }
 317
 318 static int __bio_add_page(request_queue_t *q, struct bio *bio, struct page
 319                           *page, unsigned int len, unsigned int offset,
 320                           unsigned short max_sectors)
 321 {
 322         int retried_segments = 0;
 323         struct bio_vec *bvec;
 324
 325         /*
 326          * cloned bio must not modify vec list
 327          */
 328         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
 329                 return 0;
 330
 331         if (((bio->bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
 332                 return 0;
 333
 334         /*
 335          * For filesystems with a blocksize smaller than the pagesize
 336          * we will often be called with the same page as last time and
 337          * a consecutive offset.  Optimize this special case.
 338          */
 339         if (bio->bi_vcnt > 0) {
 340                 struct bio_vec *prev = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
 341
 342                 if (page == prev->bv_page &&
 343                     offset == prev->bv_offset + prev->bv_len) {
 344                         prev->bv_len += len;
 345                         if (q->merge_bvec_fn &&
 346                             q->merge_bvec_fn(q, bio, prev) < len) {
 347                                 prev->bv_len -= len;
 348                                 return 0;
 349                         }
 350
 351                         goto done;
 352                 }
 353         }
 354
 355         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
 356                 return 0;
 357
 358         /*
 359          * we might lose a segment or two here, but rather that than
 360          * make this too complex.
 361          */
 362
 363         while (bio->bi_phys_segments >= q->max_phys_segments
 364                || bio->bi_hw_segments >= q->max_hw_segments
 365                || BIOVEC_VIRT_OVERSIZE(bio->bi_size)) {
 366
 367                 if (retried_segments)
 368                         return 0;
 369
 370                 retried_segments = 1;
 371                 blk_recount_segments(q, bio);
 372         }
 373
 374         /*
 375          * setup the new entry, we might clear it again later if we
 376          * cannot add the page
 377          */
 378         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
 379         bvec->bv_page = page;
 380         bvec->bv_len = len;
 381         bvec->bv_offset = offset;
 382
 383         /*
 384          * if queue has other restrictions (eg varying max sector size
 385          * depending on offset), it can specify a merge_bvec_fn in the
 386          * queue to get further control
 387          */
 388         if (q->merge_bvec_fn) {
 389                 /*
 390                  * merge_bvec_fn() returns number of bytes it can accept
 391                  * at this offset
 392                  */
 393                 if (q->merge_bvec_fn(q, bio, bvec) < len) {
 394                         bvec->bv_page = NULL;
 395                         bvec->bv_len = 0;
 396                         bvec->bv_offset = 0;
 397                         return 0;
 398                 }
 399         }
 400
 401         /* If we may be able to merge these biovecs, force a recount */
 402         if (bio->bi_vcnt && (BIOVEC_PHYS_MERGEABLE(bvec-1, bvec) ||
 403             BIOVEC_VIRT_MERGEABLE(bvec-1, bvec)))
 404                 bio->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
 405
 406         bio->bi_vcnt++;
 407         bio->bi_phys_segments++;
 408         bio->bi_hw_segments++;
 409  done:
 410         bio->bi_size += len;
 411         return len;
 412 }
 413
 414 /**
 415  *      bio_add_pc_page -       attempt to add page to bio
 416  *      @q: the target queue
 417  *      @bio: destination bio
 418  *      @page: page to add
 419  *      @len: vec entry length
 420  *      @offset: vec entry offset
 421  *
 422  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 423  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 424  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 425  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 426  *      page to an empty bio. This should only be used by REQ_PC bios.
 427  */
 428 int bio_add_pc_page(request_queue_t *q, struct bio *bio, struct page *page,
 429                     unsigned int len, unsigned int offset)
 430 {
 431         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_hw_sectors);
 432 }
 433
 434 /**
 435  *      bio_add_page    -       attempt to add page to bio
 436  *      @bio: destination bio
 437  *      @page: page to add
 438  *      @len: vec entry length
 439  *      @offset: vec entry offset
 440  *
 441  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 442  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 443  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 444  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 445  *      page to an empty bio.
 446  */
 447 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page, unsigned int len,
 448                  unsigned int offset)
 449 {
 450         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
 451         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_sectors);
 452 }
 453
 454 struct bio_map_data {
 455         struct bio_vec *iovecs;
 456         void __user *userptr;
 457 };
 458
 459 static void bio_set_map_data(struct bio_map_data *bmd, struct bio *bio)
 460 {
 461         memcpy(bmd->iovecs, bio->bi_io_vec, sizeof(struct bio_vec) * bio->bi_vcnt);
 462         bio->bi_private = bmd;
 463 }
 464
 465 static void bio_free_map_data(struct bio_map_data *bmd)
 466 {
 467         kfree(bmd->iovecs);
 468         kfree(bmd);
 469 }
 470
 471 static struct bio_map_data *bio_alloc_map_data(int nr_segs)
 472 {
 473         struct bio_map_data *bmd = kmalloc(sizeof(*bmd), GFP_KERNEL);
 474
 475         if (!bmd)
 476                 return NULL;
 477
 478         bmd->iovecs = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * nr_segs, GFP_KERNEL);
 479         if (bmd->iovecs)
 480                 return bmd;
 481
 482         kfree(bmd);
 483         return NULL;
 484 }
 485
 486 /**
 487  *      bio_uncopy_user -       finish previously mapped bio
 488  *      @bio: bio being terminated
 489  *
 490  *      Free pages allocated from bio_copy_user() and write back data
 491  *      to user space in case of a read.
 492  */
 493 int bio_uncopy_user(struct bio *bio)
 494 {
 495         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
 496         const int read = bio_data_dir(bio) == READ;
 497         struct bio_vec *bvec;
 498         int i, ret = 0;
 499
 500         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 501                 char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 502                 unsigned int len = bmd->iovecs[i].bv_len;
 503
 504                 if (read && !ret && copy_to_user(bmd->userptr, addr, len))
 505                         ret = -EFAULT;
 506
 507                 __free_page(bvec->bv_page);
 508                 bmd->userptr += len;
 509         }
 510         bio_free_map_data(bmd);
 511         bio_put(bio);
 512         return ret;
 513 }
 514
 515 /**
 516  *      bio_copy_user   -       copy user data to bio
 517  *      @q: destination block queue
 518  *      @uaddr: start of user address
 519  *      @len: length in bytes
 520  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 521  *
 522  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
 523  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
 524  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
 525  */
 526 struct bio *bio_copy_user(request_queue_t *q, unsigned long uaddr,
 527                           unsigned int len, int write_to_vm)
 528 {
 529         unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 530         unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 531         struct bio_map_data *bmd;
 532         struct bio_vec *bvec;
 533         struct page *page;
 534         struct bio *bio;
 535         int i, ret;
 536
 537         bmd = bio_alloc_map_data(end - start);
 538         if (!bmd)
 539                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 540
 541         bmd->userptr = (void __user *) uaddr;
 542
 543         ret = -ENOMEM;
 544         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, end - start);
 545         if (!bio)
 546                 goto out_bmd;
 547
 548         bio->bi_rw |= (!write_to_vm << BIO_RW);
 549
 550         ret = 0;
 551         while (len) {
 552                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
 553
 554                 if (bytes > len)
 555                         bytes = len;
 556
 557                 page = alloc_page(q->bounce_gfp | GFP_KERNEL);
 558                 if (!page) {
 559                         ret = -ENOMEM;
 560                         break;
 561                 }
 562
 563                 if (bio_add_pc_page(q, bio, page, bytes, 0) < bytes) {
 564                         ret = -EINVAL;
 565                         break;
 566                 }
 567
 568                 len -= bytes;
 569         }
 570
 571         if (ret)
 572                 goto cleanup;
 573
 574         /*
 575          * success
 576          */
 577         if (!write_to_vm) {
 578                 char __user *p = (char __user *) uaddr;
 579
 580                 /*
 581                  * for a write, copy in data to kernel pages
 582                  */
 583                 ret = -EFAULT;
 584                 bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
 585                         char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 586
 587                         if (copy_from_user(addr, p, bvec->bv_len))
 588                                 goto cleanup;
 589                         p += bvec->bv_len;
 590                 }
 591         }
 592
 593         bio_set_map_data(bmd, bio);
 594         return bio;
 595 cleanup:
 596         bio_for_each_segment(bvec, bio, i)
 597                 __free_page(bvec->bv_page);
 598
 599         bio_put(bio);
 600 out_bmd:
 601         bio_free_map_data(bmd);
 602         return ERR_PTR(ret);
 603 }
 604
 605 static struct bio *__bio_map_user_iov(request_queue_t *q,
 606                                       struct block_device *bdev,
 607                                       struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 608                                       int write_to_vm)
 609 {
 610         int i, j;
 611         int nr_pages = 0;
 612         struct page **pages;
 613         struct bio *bio;
 614         int cur_page = 0;
 615         int ret, offset;
 616
 617         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 618                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 619                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 620                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 621                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 622
 623                 nr_pages += end - start;
 624                 /*
 625                  * transfer and buffer must be aligned to at least hardsector
 626                  * size for now, in the future we can relax this restriction
 627                  */
 628                 if ((uaddr & queue_dma_alignment(q)) || (len & queue_dma_alignment(q)))
 629                         return ERR_PTR(-EINVAL);
 630         }
 631
 632         if (!nr_pages)
 633                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 634
 635         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 636         if (!bio)
 637                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 638
 639         ret = -ENOMEM;
 640         pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
 641         if (!pages)
 642                 goto out;
 643
 644         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 645                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 646                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 647                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 648                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 649                 const int local_nr_pages = end - start;
 650                 const int page_limit = cur_page + local_nr_pages;
 651
 652                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 653                 ret = get_user_pages(current, current->mm, uaddr,
 654                                      local_nr_pages,
 655                                      write_to_vm, 0, &pages[cur_page], NULL);
 656                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 657
 658                 if (ret < local_nr_pages) {
 659                         ret = -EFAULT;
 660                         goto out_unmap;
 661                 }
 662
 663                 offset = uaddr & ~PAGE_MASK;
 664                 for (j = cur_page; j < page_limit; j++) {
 665                         unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 666
 667                         if (len <= 0)
 668                                 break;
 669
 670                         if (bytes > len)
 671                                 bytes = len;
 672
 673                         /*
 674                          * sorry...
 675                          */
 676                         if (bio_add_pc_page(q, bio, pages[j], bytes, offset) <
 677                                             bytes)
 678                                 break;
 679
 680                         len -= bytes;
 681                         offset = 0;
 682                 }
 683
 684                 cur_page = j;
 685                 /*
 686                  * release the pages we didn't map into the bio, if any
 687                  */
 688                 while (j < page_limit)
 689                         page_cache_release(pages[j++]);
 690         }
 691
 692         kfree(pages);
 693
 694         /*
 695          * set data direction, and check if mapped pages need bouncing
 696          */
 697         if (!write_to_vm)
 698                 bio->bi_rw |= (1 << BIO_RW);
 699
 700         bio->bi_bdev = bdev;
 701         bio->bi_flags |= (1 << BIO_USER_MAPPED);
 702         return bio;
 703
 704  out_unmap:
 705         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 706                 if(!pages[i])
 707                         break;
 708                 page_cache_release(pages[i]);
 709         }
 710  out:
 711         kfree(pages);
 712         bio_put(bio);
 713         return ERR_PTR(ret);
 714 }
 715
 716 /**
 717  *      bio_map_user    -       map user address into bio
 718  *      @q: the request_queue_t for the bio
 719  *      @bdev: destination block device
 720  *      @uaddr: start of user address
 721  *      @len: length in bytes
 722  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 723  *
 724  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 725  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 726  */
 727 struct bio *bio_map_user(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
 728                          unsigned long uaddr, unsigned int len, int write_to_vm)
 729 {
 730         struct sg_iovec iov;
 731
 732         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
 733         iov.iov_len = len;
 734
 735         return bio_map_user_iov(q, bdev, &iov, 1, write_to_vm);
 736 }
 737
 738 /**
 739  *      bio_map_user_iov - map user sg_iovec table into bio
 740  *      @q: the request_queue_t for the bio
 741  *      @bdev: destination block device
 742  *      @iov:   the iovec.
 743  *      @iov_count: number of elements in the iovec
 744  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 745  *
 746  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 747  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 748  */
 749 struct bio *bio_map_user_iov(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
 750                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 751                              int write_to_vm)
 752 {
 753         struct bio *bio;
 754         int len = 0, i;
 755
 756         bio = __bio_map_user_iov(q, bdev, iov, iov_count, write_to_vm);
 757
 758         if (IS_ERR(bio))
 759                 return bio;
 760
 761         /*
 762          * subtle -- if __bio_map_user() ended up bouncing a bio,
 763          * it would normally disappear when its bi_end_io is run.
 764          * however, we need it for the unmap, so grab an extra
 765          * reference to it
 766          */
 767         bio_get(bio);
 768
 769         for (i = 0; i < iov_count; i++)
 770                 len += iov[i].iov_len;
 771
 772         if (bio->bi_size == len)
 773                 return bio;
 774
 775         /*
 776          * don't support partial mappings
 777          */
 778         bio_endio(bio, bio->bi_size, 0);
 779         bio_unmap_user(bio);
 780         return ERR_PTR(-EINVAL);
 781 }
 782
 783 static void __bio_unmap_user(struct bio *bio)
 784 {
 785         struct bio_vec *bvec;
 786         int i;
 787
 788         /*
 789          * make sure we dirty pages we wrote to
 790          */
 791         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 792                 if (bio_data_dir(bio) == READ)
 793                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
 794
 795                 page_cache_release(bvec->bv_page);
 796         }
 797
 798         bio_put(bio);
 799 }
 800
 801 /**
 802  *      bio_unmap_user  -       unmap a bio
 803  *      @bio:           the bio being unmapped
 804  *
 805  *      Unmap a bio previously mapped by bio_map_user(). Must be called with
 806  *      a process context.
 807  *
 808  *      bio_unmap_user() may sleep.
 809  */
 810 void bio_unmap_user(struct bio *bio)
 811 {
 812         __bio_unmap_user(bio);
 813         bio_put(bio);
 814 }
 815
 816 static int bio_map_kern_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int err)
 817 {
 818         if (bio->bi_size)
 819                 return 1;
 820
 821         bio_put(bio);
 822         return 0;
 823 }
 824
 825
 826 static struct bio *__bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data,
 827                                   unsigned int len, gfp_t gfp_mask)
 828 {
 829         unsigned long kaddr = (unsigned long)data;
 830         unsigned long end = (kaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 831         unsigned long start = kaddr >> PAGE_SHIFT;
 832         const int nr_pages = end - start;
 833         int offset, i;
 834         struct bio *bio;
 835
 836         bio = bio_alloc(gfp_mask, nr_pages);
 837         if (!bio)
 838                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 839
 840         offset = offset_in_page(kaddr);
 841         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 842                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 843
 844                 if (len <= 0)
 845                         break;
 846
 847                 if (bytes > len)
 848                         bytes = len;
 849
 850                 if (bio_add_pc_page(q, bio, virt_to_page(data), bytes,
 851                                     offset) < bytes)
 852                         break;
 853
 854                 data += bytes;
 855                 len -= bytes;
 856                 offset = 0;
 857         }
 858
 859         bio->bi_end_io = bio_map_kern_endio;
 860         return bio;
 861 }
 862
 863 /**
 864  *      bio_map_kern    -       map kernel address into bio
 865  *      @q: the request_queue_t for the bio
 866  *      @data: pointer to buffer to map
 867  *      @len: length in bytes
 868  *      @gfp_mask: allocation flags for bio allocation
 869  *
 870  *      Map the kernel address into a bio suitable for io to a block
 871  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 872  */
 873 struct bio *bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data, unsigned int len,
 874                          gfp_t gfp_mask)
 875 {
 876         struct bio *bio;
 877
 878         bio = __bio_map_kern(q, data, len, gfp_mask);
 879         if (IS_ERR(bio))
 880                 return bio;
 881
 882         if (bio->bi_size == len)
 883                 return bio;
 884
 885         /*
 886          * Don't support partial mappings.
 887          */
 888         bio_put(bio);
 889         return ERR_PTR(-EINVAL);
 890 }
 891
 892 /*
 893  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
 894  * for performing direct-IO in BIOs.
 895  *
 896  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
 897  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
 898  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
 899  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
 900  * in process context.
 901  *
 902  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
 903  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
 904  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
 905  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
 906  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
 907  *
 908  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
 909  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
 910  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
 911  * But other code (eg, pdflush) could clean the pages if they are mapped
 912  * pagecache.
 913  *
 914  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
 915  * deferred bio dirtying paths.
 916  */
 917
 918 /*
 919  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
 920  */
 921 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
 922 {
 923         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 924         int i;
 925
 926         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 927                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 928
 929                 if (page && !PageCompound(page))
 930                         set_page_dirty_lock(page);
 931         }
 932 }
 933
 934 static void bio_release_pages(struct bio *bio)
 935 {
 936         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 937         int i;
 938
 939         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 940                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 941
 942                 if (page)
 943                         put_page(page);
 944         }
 945 }
 946
 947 /*
 948  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
 949  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
 950  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
 951  * the BIO and the offending pages and re-dirty the pages in process context.
 952  *
 953  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
 954  * here on.  It will run one page_cache_release() against each page and will
 955  * run one bio_put() against the BIO.
 956  */
 957
 958 static void bio_dirty_fn(void *data);
 959
 960 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn, NULL);
 961 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
 962 static struct bio *bio_dirty_list;
 963
 964 /*
 965  * This runs in process context
 966  */
 967 static void bio_dirty_fn(void *data)
 968 {
 969         unsigned long flags;
 970         struct bio *bio;
 971
 972         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
 973         bio = bio_dirty_list;
 974         bio_dirty_list = NULL;
 975         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
 976
 977         while (bio) {
 978                 struct bio *next = bio->bi_private;
 979
 980                 bio_set_pages_dirty(bio);
 981                 bio_release_pages(bio);
 982                 bio_put(bio);
 983                 bio = next;
 984         }
 985 }
 986
 987 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
 988 {
 989         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 990         int nr_clean_pages = 0;
 991         int i;
 992
 993         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 994                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 995
 996                 if (PageDirty(page) || PageCompound(page)) {
 997                         page_cache_release(page);
 998                         bvec[i].bv_page = NULL;
 999                 } else {
1000                         nr_clean_pages++;
1001                 }
1002         }
1003
1004         if (nr_clean_pages) {
1005                 unsigned long flags;
1006
1007                 spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1008                 bio->bi_private = bio_dirty_list;
1009                 bio_dirty_list = bio;
1010                 spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1011                 schedule_work(&bio_dirty_work);
1012         } else {
1013                 bio_put(bio);
1014         }
1015 }
1016
1017 /**
1018  * bio_endio - end I/O on a bio
1019  * @bio:        bio
1020  * @bytes_done: number of bytes completed
1021  * @error:      error, if any
1022  *
1023  * Description:
1024  *   bio_endio() will end I/O on @bytes_done number of bytes. This may be
1025  *   just a partial part of the bio, or it may be the whole bio. bio_endio()
1026  *   is the preferred way to end I/O on a bio, it takes care of decrementing
1027  *   bi_size and clearing BIO_UPTODATE on error. @error is 0 on success, and
1028  *   and one of the established -Exxxx (-EIO, for instance) error values in
1029  *   case something went wrong. Noone should call bi_end_io() directly on
1030  *   a bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1031  **/
1032 void bio_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int error)
1033 {
1034         if (error)
1035                 clear_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
1036
1037         if (unlikely(bytes_done > bio->bi_size)) {
1038                 printk("%s: want %u bytes done, only %u left\n", __FUNCTION__,
1039                                                 bytes_done, bio->bi_size);
1040                 bytes_done = bio->bi_size;
1041         }
1042
1043         bio->bi_size -= bytes_done;
1044         bio->bi_sector += (bytes_done >> 9);
1045
1046         if (bio->bi_end_io)
1047                 bio->bi_end_io(bio, bytes_done, error);
1048 }
1049
1050 void bio_pair_release(struct bio_pair *bp)
1051 {
1052         if (atomic_dec_and_test(&bp->cnt)) {
1053                 struct bio *master = bp->bio1.bi_private;
1054
1055                 bio_endio(master, master->bi_size, bp->error);
1056                 mempool_free(bp, bp->bio2.bi_private);
1057         }
1058 }
1059
1060 static int bio_pair_end_1(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1061 {
1062         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio1);
1063
1064         if (err)
1065                 bp->error = err;
1066
1067         if (bi->bi_size)
1068                 return 1;
1069
1070         bio_pair_release(bp);
1071         return 0;
1072 }
1073
1074 static int bio_pair_end_2(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1075 {
1076         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio2);
1077
1078         if (err)
1079                 bp->error = err;
1080
1081         if (bi->bi_size)
1082                 return 1;
1083
1084         bio_pair_release(bp);
1085         return 0;
1086 }
1087
1088 /*
1089  * split a bio - only worry about a bio with a single page
1090  * in it's iovec
1091  */
1092 struct bio_pair *bio_split(struct bio *bi, mempool_t *pool, int first_sectors)
1093 {
1094         struct bio_pair *bp = mempool_alloc(pool, GFP_NOIO);
1095
1096         if (!bp)
1097                 return bp;
1098
1099         blk_add_trace_pdu_int(bdev_get_queue(bi->bi_bdev), BLK_TA_SPLIT, bi,
1100                                 bi->bi_sector + first_sectors);
1101
1102         BUG_ON(bi->bi_vcnt != 1);
1103         BUG_ON(bi->bi_idx != 0);
1104         atomic_set(&bp->cnt, 3);
1105         bp->error = 0;
1106         bp->bio1 = *bi;
1107         bp->bio2 = *bi;
1108         bp->bio2.bi_sector += first_sectors;
1109         bp->bio2.bi_size -= first_sectors << 9;
1110         bp->bio1.bi_size = first_sectors << 9;
1111
1112         bp->bv1 = bi->bi_io_vec[0];
1113         bp->bv2 = bi->bi_io_vec[0];
1114         bp->bv2.bv_offset += first_sectors << 9;
1115         bp->bv2.bv_len -= first_sectors << 9;
1116         bp->bv1.bv_len = first_sectors << 9;
1117
1118         bp->bio1.bi_io_vec = &bp->bv1;
1119         bp->bio2.bi_io_vec = &bp->bv2;
1120
1121         bp->bio1.bi_max_vecs = 1;
1122         bp->bio2.bi_max_vecs = 1;
1123
1124         bp->bio1.bi_end_io = bio_pair_end_1;
1125         bp->bio2.bi_end_io = bio_pair_end_2;
1126
1127         bp->bio1.bi_private = bi;
1128         bp->bio2.bi_private = pool;
1129
1130         return bp;
1131 }
1132
1133
1134 /*
1135  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1136  * use the global biovec slabs created for general use.
1137  */
1138 static int biovec_create_pools(struct bio_set *bs, int pool_entries, int scale)
1139 {
1140         int i;
1141
1142         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1143                 struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + i;
1144                 mempool_t **bvp = bs->bvec_pools + i;
1145
1146                 if (pool_entries > 1 && i >= scale)
1147                         pool_entries >>= 1;
1148
1149                 *bvp = mempool_create_slab_pool(pool_entries, bp->slab);
1150                 if (!*bvp)
1151                         return -ENOMEM;
1152         }
1153         return 0;
1154 }
1155
1156 static void biovec_free_pools(struct bio_set *bs)
1157 {
1158         int i;
1159
1160         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1161                 mempool_t *bvp = bs->bvec_pools[i];
1162
1163                 if (bvp)
1164                         mempool_destroy(bvp);
1165         }
1166
1167 }
1168
1169 void bioset_free(struct bio_set *bs)
1170 {
1171         if (bs->bio_pool)
1172                 mempool_destroy(bs->bio_pool);
1173
1174         biovec_free_pools(bs);
1175
1176         kfree(bs);
1177 }
1178
1179 struct bio_set *bioset_create(int bio_pool_size, int bvec_pool_size, int scale)
1180 {
1181         struct bio_set *bs = kzalloc(sizeof(*bs), GFP_KERNEL);
1182
1183         if (!bs)
1184                 return NULL;
1185
1186         bs->bio_pool = mempool_create_slab_pool(bio_pool_size, bio_slab);
1187         if (!bs->bio_pool)
1188                 goto bad;
1189
1190         if (!biovec_create_pools(bs, bvec_pool_size, scale))
1191                 return bs;
1192
1193 bad:
1194         bioset_free(bs);
1195         return NULL;
1196 }
1197
1198 static void __init biovec_init_slabs(void)
1199 {
1200         int i;
1201
1202         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1203                 int size;
1204                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1205
1206                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
1207                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
1208                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1209         }
1210 }
1211
1212 static int __init init_bio(void)
1213 {
1214         int megabytes, bvec_pool_entries;
1215         int scale = BIOVEC_NR_POOLS;
1216
1217         bio_slab = kmem_cache_create("bio", sizeof(struct bio), 0,
1218                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1219
1220         biovec_init_slabs();
1221
1222         megabytes = nr_free_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1223
1224         /*
1225          * find out where to start scaling
1226          */
1227         if (megabytes <= 16)
1228                 scale = 0;
1229         else if (megabytes <= 32)
1230                 scale = 1;
1231         else if (megabytes <= 64)
1232                 scale = 2;
1233         else if (megabytes <= 96)
1234                 scale = 3;
1235         else if (megabytes <= 128)
1236                 scale = 4;
1237
1238         /*
1239          * Limit number of entries reserved -- mempools are only used when
1240          * the system is completely unable to allocate memory, so we only
1241          * need enough to make progress.
1242          */
1243         bvec_pool_entries = 1 + scale;
1244
1245         fs_bio_set = bioset_create(BIO_POOL_SIZE, bvec_pool_entries, scale);
1246         if (!fs_bio_set)
1247                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1248
1249         bio_split_pool = mempool_create_kmalloc_pool(BIO_SPLIT_ENTRIES,
1250                                                      sizeof(struct bio_pair));
1251         if (!bio_split_pool)
1252                 panic("bio: can't create split pool\n");
1253
1254         return 0;
1255 }
1256
1257 subsys_initcall(init_bio);
1258
1259 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc);
1260 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
1261 EXPORT_SYMBOL(bio_free);
1262 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1263 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
1264 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone);
1265 EXPORT_SYMBOL(bio_clone);
1266 EXPORT_SYMBOL(bio_phys_segments);
1267 EXPORT_SYMBOL(bio_hw_segments);
1268 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1269 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
1270 EXPORT_SYMBOL(bio_get_nr_vecs);
1271 EXPORT_SYMBOL(bio_map_user);
1272 EXPORT_SYMBOL(bio_unmap_user);
1273 EXPORT_SYMBOL(bio_map_kern);
1274 EXPORT_SYMBOL(bio_pair_release);
1275 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1276 EXPORT_SYMBOL(bio_split_pool);
1277 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_user);
1278 EXPORT_SYMBOL(bio_uncopy_user);
1279 EXPORT_SYMBOL(bioset_create);
1280 EXPORT_SYMBOL(bioset_free);
1281 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);