Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mason/btrfs-unstable
[pandora-kernel.git] / fs / btrfs / compression.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2008 Oracle.  All rights reserved.
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU General Public
6  * License v2 as 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 GNU
11  * General Public License for more details.
12  *
13  * You should have received a copy of the GNU General Public
14  * License along with this program; if not, write to the
15  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
16  * Boston, MA 021110-1307, USA.
17  */
18
19 #include <linux/kernel.h>
20 #include <linux/bio.h>
21 #include <linux/buffer_head.h>
22 #include <linux/file.h>
23 #include <linux/fs.h>
24 #include <linux/pagemap.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/time.h>
27 #include <linux/init.h>
28 #include <linux/string.h>
29 #include <linux/backing-dev.h>
30 #include <linux/mpage.h>
31 #include <linux/swap.h>
32 #include <linux/writeback.h>
33 #include <linux/bit_spinlock.h>
34 #include <linux/slab.h>
35 #include "compat.h"
36 #include "ctree.h"
37 #include "disk-io.h"
38 #include "transaction.h"
39 #include "btrfs_inode.h"
40 #include "volumes.h"
41 #include "ordered-data.h"
42 #include "compression.h"
43 #include "extent_io.h"
44 #include "extent_map.h"
45
46 struct compressed_bio {
47         /* number of bios pending for this compressed extent */
48         atomic_t pending_bios;
49
50         /* the pages with the compressed data on them */
51         struct page **compressed_pages;
52
53         /* inode that owns this data */
54         struct inode *inode;
55
56         /* starting offset in the inode for our pages */
57         u64 start;
58
59         /* number of bytes in the inode we're working on */
60         unsigned long len;
61
62         /* number of bytes on disk */
63         unsigned long compressed_len;
64
65         /* number of compressed pages in the array */
66         unsigned long nr_pages;
67
68         /* IO errors */
69         int errors;
70         int mirror_num;
71
72         /* for reads, this is the bio we are copying the data into */
73         struct bio *orig_bio;
74
75         /*
76          * the start of a variable length array of checksums only
77          * used by reads
78          */
79         u32 sums;
80 };
81
82 static inline int compressed_bio_size(struct btrfs_root *root,
83                                       unsigned long disk_size)
84 {
85         u16 csum_size = btrfs_super_csum_size(&root->fs_info->super_copy);
86         return sizeof(struct compressed_bio) +
87                 ((disk_size + root->sectorsize - 1) / root->sectorsize) *
88                 csum_size;
89 }
90
91 static struct bio *compressed_bio_alloc(struct block_device *bdev,
92                                         u64 first_byte, gfp_t gfp_flags)
93 {
94         struct bio *bio;
95         int nr_vecs;
96
97         nr_vecs = bio_get_nr_vecs(bdev);
98         bio = bio_alloc(gfp_flags, nr_vecs);
99
100         if (bio == NULL && (current->flags & PF_MEMALLOC)) {
101                 while (!bio && (nr_vecs /= 2))
102                         bio = bio_alloc(gfp_flags, nr_vecs);
103         }
104
105         if (bio) {
106                 bio->bi_size = 0;
107                 bio->bi_bdev = bdev;
108                 bio->bi_sector = first_byte >> 9;
109         }
110         return bio;
111 }
112
113 static int check_compressed_csum(struct inode *inode,
114                                  struct compressed_bio *cb,
115                                  u64 disk_start)
116 {
117         int ret;
118         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
119         struct page *page;
120         unsigned long i;
121         char *kaddr;
122         u32 csum;
123         u32 *cb_sum = &cb->sums;
124
125         if (BTRFS_I(inode)->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM)
126                 return 0;
127
128         for (i = 0; i < cb->nr_pages; i++) {
129                 page = cb->compressed_pages[i];
130                 csum = ~(u32)0;
131
132                 kaddr = kmap_atomic(page, KM_USER0);
133                 csum = btrfs_csum_data(root, kaddr, csum, PAGE_CACHE_SIZE);
134                 btrfs_csum_final(csum, (char *)&csum);
135                 kunmap_atomic(kaddr, KM_USER0);
136
137                 if (csum != *cb_sum) {
138                         printk(KERN_INFO "btrfs csum failed ino %lu "
139                                "extent %llu csum %u "
140                                "wanted %u mirror %d\n", inode->i_ino,
141                                (unsigned long long)disk_start,
142                                csum, *cb_sum, cb->mirror_num);
143                         ret = -EIO;
144                         goto fail;
145                 }
146                 cb_sum++;
147
148         }
149         ret = 0;
150 fail:
151         return ret;
152 }
153
154 /* when we finish reading compressed pages from the disk, we
155  * decompress them and then run the bio end_io routines on the
156  * decompressed pages (in the inode address space).
157  *
158  * This allows the checksumming and other IO error handling routines
159  * to work normally
160  *
161  * The compressed pages are freed here, and it must be run
162  * in process context
163  */
164 static void end_compressed_bio_read(struct bio *bio, int err)
165 {
166         struct extent_io_tree *tree;
167         struct compressed_bio *cb = bio->bi_private;
168         struct inode *inode;
169         struct page *page;
170         unsigned long index;
171         int ret;
172
173         if (err)
174                 cb->errors = 1;
175
176         /* if there are more bios still pending for this compressed
177          * extent, just exit
178          */
179         if (!atomic_dec_and_test(&cb->pending_bios))
180                 goto out;
181
182         inode = cb->inode;
183         ret = check_compressed_csum(inode, cb, (u64)bio->bi_sector << 9);
184         if (ret)
185                 goto csum_failed;
186
187         /* ok, we're the last bio for this extent, lets start
188          * the decompression.
189          */
190         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
191         ret = btrfs_zlib_decompress_biovec(cb->compressed_pages,
192                                         cb->start,
193                                         cb->orig_bio->bi_io_vec,
194                                         cb->orig_bio->bi_vcnt,
195                                         cb->compressed_len);
196 csum_failed:
197         if (ret)
198                 cb->errors = 1;
199
200         /* release the compressed pages */
201         index = 0;
202         for (index = 0; index < cb->nr_pages; index++) {
203                 page = cb->compressed_pages[index];
204                 page->mapping = NULL;
205                 page_cache_release(page);
206         }
207
208         /* do io completion on the original bio */
209         if (cb->errors) {
210                 bio_io_error(cb->orig_bio);
211         } else {
212                 int bio_index = 0;
213                 struct bio_vec *bvec = cb->orig_bio->bi_io_vec;
214
215                 /*
216                  * we have verified the checksum already, set page
217                  * checked so the end_io handlers know about it
218                  */
219                 while (bio_index < cb->orig_bio->bi_vcnt) {
220                         SetPageChecked(bvec->bv_page);
221                         bvec++;
222                         bio_index++;
223                 }
224                 bio_endio(cb->orig_bio, 0);
225         }
226
227         /* finally free the cb struct */
228         kfree(cb->compressed_pages);
229         kfree(cb);
230 out:
231         bio_put(bio);
232 }
233
234 /*
235  * Clear the writeback bits on all of the file
236  * pages for a compressed write
237  */
238 static noinline int end_compressed_writeback(struct inode *inode, u64 start,
239                                              unsigned long ram_size)
240 {
241         unsigned long index = start >> PAGE_CACHE_SHIFT;
242         unsigned long end_index = (start + ram_size - 1) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
243         struct page *pages[16];
244         unsigned long nr_pages = end_index - index + 1;
245         int i;
246         int ret;
247
248         while (nr_pages > 0) {
249                 ret = find_get_pages_contig(inode->i_mapping, index,
250                                      min_t(unsigned long,
251                                      nr_pages, ARRAY_SIZE(pages)), pages);
252                 if (ret == 0) {
253                         nr_pages -= 1;
254                         index += 1;
255                         continue;
256                 }
257                 for (i = 0; i < ret; i++) {
258                         end_page_writeback(pages[i]);
259                         page_cache_release(pages[i]);
260                 }
261                 nr_pages -= ret;
262                 index += ret;
263         }
264         /* the inode may be gone now */
265         return 0;
266 }
267
268 /*
269  * do the cleanup once all the compressed pages hit the disk.
270  * This will clear writeback on the file pages and free the compressed
271  * pages.
272  *
273  * This also calls the writeback end hooks for the file pages so that
274  * metadata and checksums can be updated in the file.
275  */
276 static void end_compressed_bio_write(struct bio *bio, int err)
277 {
278         struct extent_io_tree *tree;
279         struct compressed_bio *cb = bio->bi_private;
280         struct inode *inode;
281         struct page *page;
282         unsigned long index;
283
284         if (err)
285                 cb->errors = 1;
286
287         /* if there are more bios still pending for this compressed
288          * extent, just exit
289          */
290         if (!atomic_dec_and_test(&cb->pending_bios))
291                 goto out;
292
293         /* ok, we're the last bio for this extent, step one is to
294          * call back into the FS and do all the end_io operations
295          */
296         inode = cb->inode;
297         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
298         cb->compressed_pages[0]->mapping = cb->inode->i_mapping;
299         tree->ops->writepage_end_io_hook(cb->compressed_pages[0],
300                                          cb->start,
301                                          cb->start + cb->len - 1,
302                                          NULL, 1);
303         cb->compressed_pages[0]->mapping = NULL;
304
305         end_compressed_writeback(inode, cb->start, cb->len);
306         /* note, our inode could be gone now */
307
308         /*
309          * release the compressed pages, these came from alloc_page and
310          * are not attached to the inode at all
311          */
312         index = 0;
313         for (index = 0; index < cb->nr_pages; index++) {
314                 page = cb->compressed_pages[index];
315                 page->mapping = NULL;
316                 page_cache_release(page);
317         }
318
319         /* finally free the cb struct */
320         kfree(cb->compressed_pages);
321         kfree(cb);
322 out:
323         bio_put(bio);
324 }
325
326 /*
327  * worker function to build and submit bios for previously compressed pages.
328  * The corresponding pages in the inode should be marked for writeback
329  * and the compressed pages should have a reference on them for dropping
330  * when the IO is complete.
331  *
332  * This also checksums the file bytes and gets things ready for
333  * the end io hooks.
334  */
335 int btrfs_submit_compressed_write(struct inode *inode, u64 start,
336                                  unsigned long len, u64 disk_start,
337                                  unsigned long compressed_len,
338                                  struct page **compressed_pages,
339                                  unsigned long nr_pages)
340 {
341         struct bio *bio = NULL;
342         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
343         struct compressed_bio *cb;
344         unsigned long bytes_left;
345         struct extent_io_tree *io_tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
346         int page_index = 0;
347         struct page *page;
348         u64 first_byte = disk_start;
349         struct block_device *bdev;
350         int ret;
351
352         WARN_ON(start & ((u64)PAGE_CACHE_SIZE - 1));
353         cb = kmalloc(compressed_bio_size(root, compressed_len), GFP_NOFS);
354         atomic_set(&cb->pending_bios, 0);
355         cb->errors = 0;
356         cb->inode = inode;
357         cb->start = start;
358         cb->len = len;
359         cb->mirror_num = 0;
360         cb->compressed_pages = compressed_pages;
361         cb->compressed_len = compressed_len;
362         cb->orig_bio = NULL;
363         cb->nr_pages = nr_pages;
364
365         bdev = BTRFS_I(inode)->root->fs_info->fs_devices->latest_bdev;
366
367         bio = compressed_bio_alloc(bdev, first_byte, GFP_NOFS);
368         bio->bi_private = cb;
369         bio->bi_end_io = end_compressed_bio_write;
370         atomic_inc(&cb->pending_bios);
371
372         /* create and submit bios for the compressed pages */
373         bytes_left = compressed_len;
374         for (page_index = 0; page_index < cb->nr_pages; page_index++) {
375                 page = compressed_pages[page_index];
376                 page->mapping = inode->i_mapping;
377                 if (bio->bi_size)
378                         ret = io_tree->ops->merge_bio_hook(page, 0,
379                                                            PAGE_CACHE_SIZE,
380                                                            bio, 0);
381                 else
382                         ret = 0;
383
384                 page->mapping = NULL;
385                 if (ret || bio_add_page(bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0) <
386                     PAGE_CACHE_SIZE) {
387                         bio_get(bio);
388
389                         /*
390                          * inc the count before we submit the bio so
391                          * we know the end IO handler won't happen before
392                          * we inc the count.  Otherwise, the cb might get
393                          * freed before we're done setting it up
394                          */
395                         atomic_inc(&cb->pending_bios);
396                         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, bio, 0);
397                         BUG_ON(ret);
398
399                         ret = btrfs_csum_one_bio(root, inode, bio, start, 1);
400                         BUG_ON(ret);
401
402                         ret = btrfs_map_bio(root, WRITE, bio, 0, 1);
403                         BUG_ON(ret);
404
405                         bio_put(bio);
406
407                         bio = compressed_bio_alloc(bdev, first_byte, GFP_NOFS);
408                         bio->bi_private = cb;
409                         bio->bi_end_io = end_compressed_bio_write;
410                         bio_add_page(bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
411                 }
412                 if (bytes_left < PAGE_CACHE_SIZE) {
413                         printk("bytes left %lu compress len %lu nr %lu\n",
414                                bytes_left, cb->compressed_len, cb->nr_pages);
415                 }
416                 bytes_left -= PAGE_CACHE_SIZE;
417                 first_byte += PAGE_CACHE_SIZE;
418                 cond_resched();
419         }
420         bio_get(bio);
421
422         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, bio, 0);
423         BUG_ON(ret);
424
425         ret = btrfs_csum_one_bio(root, inode, bio, start, 1);
426         BUG_ON(ret);
427
428         ret = btrfs_map_bio(root, WRITE, bio, 0, 1);
429         BUG_ON(ret);
430
431         bio_put(bio);
432         return 0;
433 }
434
435 static noinline int add_ra_bio_pages(struct inode *inode,
436                                      u64 compressed_end,
437                                      struct compressed_bio *cb)
438 {
439         unsigned long end_index;
440         unsigned long page_index;
441         u64 last_offset;
442         u64 isize = i_size_read(inode);
443         int ret;
444         struct page *page;
445         unsigned long nr_pages = 0;
446         struct extent_map *em;
447         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
448         struct extent_map_tree *em_tree;
449         struct extent_io_tree *tree;
450         u64 end;
451         int misses = 0;
452
453         page = cb->orig_bio->bi_io_vec[cb->orig_bio->bi_vcnt - 1].bv_page;
454         last_offset = (page_offset(page) + PAGE_CACHE_SIZE);
455         em_tree = &BTRFS_I(inode)->extent_tree;
456         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
457
458         if (isize == 0)
459                 return 0;
460
461         end_index = (i_size_read(inode) - 1) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
462
463         while (last_offset < compressed_end) {
464                 page_index = last_offset >> PAGE_CACHE_SHIFT;
465
466                 if (page_index > end_index)
467                         break;
468
469                 rcu_read_lock();
470                 page = radix_tree_lookup(&mapping->page_tree, page_index);
471                 rcu_read_unlock();
472                 if (page) {
473                         misses++;
474                         if (misses > 4)
475                                 break;
476                         goto next;
477                 }
478
479                 page = __page_cache_alloc(mapping_gfp_mask(mapping) &
480                                                                 ~__GFP_FS);
481                 if (!page)
482                         break;
483
484                 if (add_to_page_cache_lru(page, mapping, page_index,
485                                                                 GFP_NOFS)) {
486                         page_cache_release(page);
487                         goto next;
488                 }
489
490                 end = last_offset + PAGE_CACHE_SIZE - 1;
491                 /*
492                  * at this point, we have a locked page in the page cache
493                  * for these bytes in the file.  But, we have to make
494                  * sure they map to this compressed extent on disk.
495                  */
496                 set_page_extent_mapped(page);
497                 lock_extent(tree, last_offset, end, GFP_NOFS);
498                 read_lock(&em_tree->lock);
499                 em = lookup_extent_mapping(em_tree, last_offset,
500                                            PAGE_CACHE_SIZE);
501                 read_unlock(&em_tree->lock);
502
503                 if (!em || last_offset < em->start ||
504                     (last_offset + PAGE_CACHE_SIZE > extent_map_end(em)) ||
505                     (em->block_start >> 9) != cb->orig_bio->bi_sector) {
506                         free_extent_map(em);
507                         unlock_extent(tree, last_offset, end, GFP_NOFS);
508                         unlock_page(page);
509                         page_cache_release(page);
510                         break;
511                 }
512                 free_extent_map(em);
513
514                 if (page->index == end_index) {
515                         char *userpage;
516                         size_t zero_offset = isize & (PAGE_CACHE_SIZE - 1);
517
518                         if (zero_offset) {
519                                 int zeros;
520                                 zeros = PAGE_CACHE_SIZE - zero_offset;
521                                 userpage = kmap_atomic(page, KM_USER0);
522                                 memset(userpage + zero_offset, 0, zeros);
523                                 flush_dcache_page(page);
524                                 kunmap_atomic(userpage, KM_USER0);
525                         }
526                 }
527
528                 ret = bio_add_page(cb->orig_bio, page,
529                                    PAGE_CACHE_SIZE, 0);
530
531                 if (ret == PAGE_CACHE_SIZE) {
532                         nr_pages++;
533                         page_cache_release(page);
534                 } else {
535                         unlock_extent(tree, last_offset, end, GFP_NOFS);
536                         unlock_page(page);
537                         page_cache_release(page);
538                         break;
539                 }
540 next:
541                 last_offset += PAGE_CACHE_SIZE;
542         }
543         return 0;
544 }
545
546 /*
547  * for a compressed read, the bio we get passed has all the inode pages
548  * in it.  We don't actually do IO on those pages but allocate new ones
549  * to hold the compressed pages on disk.
550  *
551  * bio->bi_sector points to the compressed extent on disk
552  * bio->bi_io_vec points to all of the inode pages
553  * bio->bi_vcnt is a count of pages
554  *
555  * After the compressed pages are read, we copy the bytes into the
556  * bio we were passed and then call the bio end_io calls
557  */
558 int btrfs_submit_compressed_read(struct inode *inode, struct bio *bio,
559                                  int mirror_num, unsigned long bio_flags)
560 {
561         struct extent_io_tree *tree;
562         struct extent_map_tree *em_tree;
563         struct compressed_bio *cb;
564         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
565         unsigned long uncompressed_len = bio->bi_vcnt * PAGE_CACHE_SIZE;
566         unsigned long compressed_len;
567         unsigned long nr_pages;
568         unsigned long page_index;
569         struct page *page;
570         struct block_device *bdev;
571         struct bio *comp_bio;
572         u64 cur_disk_byte = (u64)bio->bi_sector << 9;
573         u64 em_len;
574         u64 em_start;
575         struct extent_map *em;
576         int ret;
577         u32 *sums;
578
579         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
580         em_tree = &BTRFS_I(inode)->extent_tree;
581
582         /* we need the actual starting offset of this extent in the file */
583         read_lock(&em_tree->lock);
584         em = lookup_extent_mapping(em_tree,
585                                    page_offset(bio->bi_io_vec->bv_page),
586                                    PAGE_CACHE_SIZE);
587         read_unlock(&em_tree->lock);
588
589         compressed_len = em->block_len;
590         cb = kmalloc(compressed_bio_size(root, compressed_len), GFP_NOFS);
591         atomic_set(&cb->pending_bios, 0);
592         cb->errors = 0;
593         cb->inode = inode;
594         cb->mirror_num = mirror_num;
595         sums = &cb->sums;
596
597         cb->start = em->orig_start;
598         em_len = em->len;
599         em_start = em->start;
600
601         free_extent_map(em);
602         em = NULL;
603
604         cb->len = uncompressed_len;
605         cb->compressed_len = compressed_len;
606         cb->orig_bio = bio;
607
608         nr_pages = (compressed_len + PAGE_CACHE_SIZE - 1) /
609                                  PAGE_CACHE_SIZE;
610         cb->compressed_pages = kmalloc(sizeof(struct page *) * nr_pages,
611                                        GFP_NOFS);
612         bdev = BTRFS_I(inode)->root->fs_info->fs_devices->latest_bdev;
613
614         for (page_index = 0; page_index < nr_pages; page_index++) {
615                 cb->compressed_pages[page_index] = alloc_page(GFP_NOFS |
616                                                               __GFP_HIGHMEM);
617         }
618         cb->nr_pages = nr_pages;
619
620         add_ra_bio_pages(inode, em_start + em_len, cb);
621
622         /* include any pages we added in add_ra-bio_pages */
623         uncompressed_len = bio->bi_vcnt * PAGE_CACHE_SIZE;
624         cb->len = uncompressed_len;
625
626         comp_bio = compressed_bio_alloc(bdev, cur_disk_byte, GFP_NOFS);
627         comp_bio->bi_private = cb;
628         comp_bio->bi_end_io = end_compressed_bio_read;
629         atomic_inc(&cb->pending_bios);
630
631         for (page_index = 0; page_index < nr_pages; page_index++) {
632                 page = cb->compressed_pages[page_index];
633                 page->mapping = inode->i_mapping;
634                 page->index = em_start >> PAGE_CACHE_SHIFT;
635
636                 if (comp_bio->bi_size)
637                         ret = tree->ops->merge_bio_hook(page, 0,
638                                                         PAGE_CACHE_SIZE,
639                                                         comp_bio, 0);
640                 else
641                         ret = 0;
642
643                 page->mapping = NULL;
644                 if (ret || bio_add_page(comp_bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0) <
645                     PAGE_CACHE_SIZE) {
646                         bio_get(comp_bio);
647
648                         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, comp_bio, 0);
649                         BUG_ON(ret);
650
651                         /*
652                          * inc the count before we submit the bio so
653                          * we know the end IO handler won't happen before
654                          * we inc the count.  Otherwise, the cb might get
655                          * freed before we're done setting it up
656                          */
657                         atomic_inc(&cb->pending_bios);
658
659                         if (!(BTRFS_I(inode)->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM)) {
660                                 btrfs_lookup_bio_sums(root, inode, comp_bio,
661                                                       sums);
662                         }
663                         sums += (comp_bio->bi_size + root->sectorsize - 1) /
664                                 root->sectorsize;
665
666                         ret = btrfs_map_bio(root, READ, comp_bio,
667                                             mirror_num, 0);
668                         BUG_ON(ret);
669
670                         bio_put(comp_bio);
671
672                         comp_bio = compressed_bio_alloc(bdev, cur_disk_byte,
673                                                         GFP_NOFS);
674                         comp_bio->bi_private = cb;
675                         comp_bio->bi_end_io = end_compressed_bio_read;
676
677                         bio_add_page(comp_bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
678                 }
679                 cur_disk_byte += PAGE_CACHE_SIZE;
680         }
681         bio_get(comp_bio);
682
683         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, comp_bio, 0);
684         BUG_ON(ret);
685
686         if (!(BTRFS_I(inode)->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM))
687                 btrfs_lookup_bio_sums(root, inode, comp_bio, sums);
688
689         ret = btrfs_map_bio(root, READ, comp_bio, mirror_num, 0);
690         BUG_ON(ret);
691
692         bio_put(comp_bio);
693         return 0;
694 }