fs/bio.c

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