fs/ext4/page-io.c

   1 /*
   2  * linux/fs/ext4/page-io.c
   3  *
   4  * This contains the new page_io functions for ext4
   5  *
   6  * Written by Theodore Ts'o, 2010.
   7  */
   8
   9 #include <linux/fs.h>
  10 #include <linux/time.h>
  11 #include <linux/jbd2.h>
  12 #include <linux/highuid.h>
  13 #include <linux/pagemap.h>
  14 #include <linux/quotaops.h>
  15 #include <linux/string.h>
  16 #include <linux/buffer_head.h>
  17 #include <linux/writeback.h>
  18 #include <linux/pagevec.h>
  19 #include <linux/mpage.h>
  20 #include <linux/namei.h>
  21 #include <linux/uio.h>
  22 #include <linux/bio.h>
  23 #include <linux/workqueue.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27
  28 #include "ext4_jbd2.h"
  29 #include "xattr.h"
  30 #include "acl.h"
  31
  32 static struct kmem_cache *io_end_cachep;
  33
  34 int __init ext4_init_pageio(void)
  35 {
  36         io_end_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_end, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  37         if (io_end_cachep == NULL)
  38                 return -ENOMEM;
  39         return 0;
  40 }
  41
  42 void ext4_exit_pageio(void)
  43 {
  44         kmem_cache_destroy(io_end_cachep);
  45 }
  46
  47 /*
  48  * This function is called by ext4_evict_inode() to make sure there is
  49  * no more pending I/O completion work left to do.
  50  */
  51 void ext4_ioend_shutdown(struct inode *inode)
  52 {
  53         wait_queue_head_t *wq = ext4_ioend_wq(inode);
  54
  55         wait_event(*wq, (atomic_read(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count) == 0));
  56         /*
  57          * We need to make sure the work structure is finished being
  58          * used before we let the inode get destroyed.
  59          */
  60         if (work_pending(&EXT4_I(inode)->i_unwritten_work))
  61                 cancel_work_sync(&EXT4_I(inode)->i_unwritten_work);
  62 }
  63
  64 static void ext4_release_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
  65 {
  66         BUG_ON(!list_empty(&io_end->list));
  67         BUG_ON(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN);
  68
  69         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(io_end->inode)->i_ioend_count))
  70                 wake_up_all(ext4_ioend_wq(io_end->inode));
  71         if (io_end->flag & EXT4_IO_END_DIRECT)
  72                 inode_dio_done(io_end->inode);
  73         if (io_end->iocb)
  74                 aio_complete(io_end->iocb, io_end->result, 0);
  75         kmem_cache_free(io_end_cachep, io_end);
  76 }
  77
  78 static void ext4_clear_io_unwritten_flag(ext4_io_end_t *io_end)
  79 {
  80         struct inode *inode = io_end->inode;
  81
  82         io_end->flag &= ~EXT4_IO_END_UNWRITTEN;
  83         /* Wake up anyone waiting on unwritten extent conversion */
  84         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(inode)->i_unwritten))
  85                 wake_up_all(ext4_ioend_wq(inode));
  86 }
  87
  88 /* check a range of space and convert unwritten extents to written. */
  89 static int ext4_end_io(ext4_io_end_t *io)
  90 {
  91         struct inode *inode = io->inode;
  92         loff_t offset = io->offset;
  93         ssize_t size = io->size;
  94         int ret = 0;
  95
  96         ext4_debug("ext4_end_io_nolock: io 0x%p from inode %lu,list->next 0x%p,"
  97                    "list->prev 0x%p\n",
  98                    io, inode->i_ino, io->list.next, io->list.prev);
  99
 100         ret = ext4_convert_unwritten_extents(inode, offset, size);
 101         if (ret < 0) {
 102                 ext4_msg(inode->i_sb, KERN_EMERG,
 103                          "failed to convert unwritten extents to written "
 104                          "extents -- potential data loss!  "
 105                          "(inode %lu, offset %llu, size %zd, error %d)",
 106                          inode->i_ino, offset, size, ret);
 107         }
 108         ext4_clear_io_unwritten_flag(io);
 109         ext4_release_io_end(io);
 110         return ret;
 111 }
 112
 113 static void dump_completed_IO(struct inode *inode)
 114 {
 115 #ifdef  EXT4FS_DEBUG
 116         struct list_head *cur, *before, *after;
 117         ext4_io_end_t *io, *io0, *io1;
 118
 119         if (list_empty(&EXT4_I(inode)->i_completed_io_list)) {
 120                 ext4_debug("inode %lu completed_io list is empty\n",
 121                            inode->i_ino);
 122                 return;
 123         }
 124
 125         ext4_debug("Dump inode %lu completed_io list\n", inode->i_ino);
 126         list_for_each_entry(io, &EXT4_I(inode)->i_completed_io_list, list) {
 127                 cur = &io->list;
 128                 before = cur->prev;
 129                 io0 = container_of(before, ext4_io_end_t, list);
 130                 after = cur->next;
 131                 io1 = container_of(after, ext4_io_end_t, list);
 132
 133                 ext4_debug("io 0x%p from inode %lu,prev 0x%p,next 0x%p\n",
 134                             io, inode->i_ino, io0, io1);
 135         }
 136 #endif
 137 }
 138
 139 /* Add the io_end to per-inode completed end_io list. */
 140 static void ext4_add_complete_io(ext4_io_end_t *io_end)
 141 {
 142         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(io_end->inode);
 143         struct workqueue_struct *wq;
 144         unsigned long flags;
 145
 146         BUG_ON(!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 147         wq = EXT4_SB(io_end->inode->i_sb)->dio_unwritten_wq;
 148
 149         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 150         if (list_empty(&ei->i_completed_io_list))
 151                 queue_work(wq, &ei->i_unwritten_work);
 152         list_add_tail(&io_end->list, &ei->i_completed_io_list);
 153         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 154 }
 155
 156 static int ext4_do_flush_completed_IO(struct inode *inode)
 157 {
 158         ext4_io_end_t *io;
 159         struct list_head unwritten;
 160         unsigned long flags;
 161         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 162         int err, ret = 0;
 163
 164         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 165         dump_completed_IO(inode);
 166         list_replace_init(&ei->i_completed_io_list, &unwritten);
 167         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 168
 169         while (!list_empty(&unwritten)) {
 170                 io = list_entry(unwritten.next, ext4_io_end_t, list);
 171                 BUG_ON(!(io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 172                 list_del_init(&io->list);
 173
 174                 err = ext4_end_io(io);
 175                 if (unlikely(!ret && err))
 176                         ret = err;
 177         }
 178         return ret;
 179 }
 180
 181 /*
 182  * work on completed aio dio IO, to convert unwritten extents to extents
 183  */
 184 void ext4_end_io_work(struct work_struct *work)
 185 {
 186         struct ext4_inode_info *ei = container_of(work, struct ext4_inode_info,
 187                                                   i_unwritten_work);
 188         ext4_do_flush_completed_IO(&ei->vfs_inode);
 189 }
 190
 191 int ext4_flush_unwritten_io(struct inode *inode)
 192 {
 193         int ret;
 194         WARN_ON_ONCE(!mutex_is_locked(&inode->i_mutex) &&
 195                      !(inode->i_state & I_FREEING));
 196         ret = ext4_do_flush_completed_IO(inode);
 197         ext4_unwritten_wait(inode);
 198         return ret;
 199 }
 200
 201 ext4_io_end_t *ext4_init_io_end(struct inode *inode, gfp_t flags)
 202 {
 203         ext4_io_end_t *io = kmem_cache_zalloc(io_end_cachep, flags);
 204         if (io) {
 205                 atomic_inc(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count);
 206                 io->inode = inode;
 207                 INIT_LIST_HEAD(&io->list);
 208                 atomic_set(&io->count, 1);
 209         }
 210         return io;
 211 }
 212
 213 void ext4_put_io_end_defer(ext4_io_end_t *io_end)
 214 {
 215         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 216                 if (!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) || !io_end->size) {
 217                         ext4_release_io_end(io_end);
 218                         return;
 219                 }
 220                 ext4_add_complete_io(io_end);
 221         }
 222 }
 223
 224 int ext4_put_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 225 {
 226         int err = 0;
 227
 228         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 229                 if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 230                         err = ext4_convert_unwritten_extents(io_end->inode,
 231                                                 io_end->offset, io_end->size);
 232                         ext4_clear_io_unwritten_flag(io_end);
 233                 }
 234                 ext4_release_io_end(io_end);
 235         }
 236         return err;
 237 }
 238
 239 ext4_io_end_t *ext4_get_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 240 {
 241         atomic_inc(&io_end->count);
 242         return io_end;
 243 }
 244
 245 /*
 246  * Print an buffer I/O error compatible with the fs/buffer.c.  This
 247  * provides compatibility with dmesg scrapers that look for a specific
 248  * buffer I/O error message.  We really need a unified error reporting
 249  * structure to userspace ala Digital Unix's uerf system, but it's
 250  * probably not going to happen in my lifetime, due to LKML politics...
 251  */
 252 static void buffer_io_error(struct buffer_head *bh)
 253 {
 254         char b[BDEVNAME_SIZE];
 255         printk(KERN_ERR "Buffer I/O error on device %s, logical block %llu\n",
 256                         bdevname(bh->b_bdev, b),
 257                         (unsigned long long)bh->b_blocknr);
 258 }
 259
 260 static void ext4_end_bio(struct bio *bio, int error)
 261 {
 262         ext4_io_end_t *io_end = bio->bi_private;
 263         struct inode *inode;
 264         int i;
 265         int blocksize;
 266         sector_t bi_sector = bio->bi_sector;
 267
 268         BUG_ON(!io_end);
 269         inode = io_end->inode;
 270         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
 271         bio->bi_private = NULL;
 272         bio->bi_end_io = NULL;
 273         if (test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags))
 274                 error = 0;
 275         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 276                 struct bio_vec *bvec = &bio->bi_io_vec[i];
 277                 struct page *page = bvec->bv_page;
 278                 struct buffer_head *bh, *head;
 279                 unsigned bio_start = bvec->bv_offset;
 280                 unsigned bio_end = bio_start + bvec->bv_len;
 281                 unsigned under_io = 0;
 282                 unsigned long flags;
 283
 284                 if (!page)
 285                         continue;
 286
 287                 if (error) {
 288                         SetPageError(page);
 289                         set_bit(AS_EIO, &page->mapping->flags);
 290                 }
 291                 bh = head = page_buffers(page);
 292                 /*
 293                  * We check all buffers in the page under BH_Uptodate_Lock
 294                  * to avoid races with other end io clearing async_write flags
 295                  */
 296                 local_irq_save(flags);
 297                 bit_spin_lock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 298                 do {
 299                         if (bh_offset(bh) < bio_start ||
 300                             bh_offset(bh) + blocksize > bio_end) {
 301                                 if (buffer_async_write(bh))
 302                                         under_io++;
 303                                 continue;
 304                         }
 305                         clear_buffer_async_write(bh);
 306                         if (error)
 307                                 buffer_io_error(bh);
 308                 } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 309                 bit_spin_unlock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 310                 local_irq_restore(flags);
 311                 if (!under_io)
 312                         end_page_writeback(page);
 313         }
 314         bio_put(bio);
 315
 316         if (error) {
 317                 io_end->flag |= EXT4_IO_END_ERROR;
 318                 ext4_warning(inode->i_sb, "I/O error writing to inode %lu "
 319                              "(offset %llu size %ld starting block %llu)",
 320                              inode->i_ino,
 321                              (unsigned long long) io_end->offset,
 322                              (long) io_end->size,
 323                              (unsigned long long)
 324                              bi_sector >> (inode->i_blkbits - 9));
 325         }
 326
 327         ext4_put_io_end_defer(io_end);
 328 }
 329
 330 void ext4_io_submit(struct ext4_io_submit *io)
 331 {
 332         struct bio *bio = io->io_bio;
 333
 334         if (bio) {
 335                 bio_get(io->io_bio);
 336                 submit_bio(io->io_op, io->io_bio);
 337                 BUG_ON(bio_flagged(io->io_bio, BIO_EOPNOTSUPP));
 338                 bio_put(io->io_bio);
 339         }
 340         io->io_bio = NULL;
 341 }
 342
 343 void ext4_io_submit_init(struct ext4_io_submit *io,
 344                          struct writeback_control *wbc)
 345 {
 346         io->io_op = (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL ?  WRITE_SYNC : WRITE);
 347         io->io_bio = NULL;
 348         io->io_end = NULL;
 349 }
 350
 351 static int io_submit_init_bio(struct ext4_io_submit *io,
 352                               struct buffer_head *bh)
 353 {
 354         int nvecs = bio_get_nr_vecs(bh->b_bdev);
 355         struct bio *bio;
 356
 357         bio = bio_alloc(GFP_NOIO, min(nvecs, BIO_MAX_PAGES));
 358         bio->bi_sector = bh->b_blocknr * (bh->b_size >> 9);
 359         bio->bi_bdev = bh->b_bdev;
 360         bio->bi_end_io = ext4_end_bio;
 361         bio->bi_private = ext4_get_io_end(io->io_end);
 362         if (!io->io_end->size)
 363                 io->io_end->offset = (bh->b_page->index << PAGE_CACHE_SHIFT)
 364                                      + bh_offset(bh);
 365         io->io_bio = bio;
 366         io->io_next_block = bh->b_blocknr;
 367         return 0;
 368 }
 369
 370 static int io_submit_add_bh(struct ext4_io_submit *io,
 371                             struct inode *inode,
 372                             struct buffer_head *bh)
 373 {
 374         ext4_io_end_t *io_end;
 375         int ret;
 376
 377         if (io->io_bio && bh->b_blocknr != io->io_next_block) {
 378 submit_and_retry:
 379                 ext4_io_submit(io);
 380         }
 381         if (io->io_bio == NULL) {
 382                 ret = io_submit_init_bio(io, bh);
 383                 if (ret)
 384                         return ret;
 385         }
 386         ret = bio_add_page(io->io_bio, bh->b_page, bh->b_size, bh_offset(bh));
 387         if (ret != bh->b_size)
 388                 goto submit_and_retry;
 389         io_end = io->io_end;
 390         if (test_clear_buffer_uninit(bh))
 391                 ext4_set_io_unwritten_flag(inode, io_end);
 392         io_end->size += bh->b_size;
 393         io->io_next_block++;
 394         return 0;
 395 }
 396
 397 int ext4_bio_write_page(struct ext4_io_submit *io,
 398                         struct page *page,
 399                         int len,
 400                         struct writeback_control *wbc)
 401 {
 402         struct inode *inode = page->mapping->host;
 403         unsigned block_start, blocksize;
 404         struct buffer_head *bh, *head;
 405         int ret = 0;
 406         int nr_submitted = 0;
 407
 408         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
 409
 410         BUG_ON(!PageLocked(page));
 411         BUG_ON(PageWriteback(page));
 412
 413         set_page_writeback(page);
 414         ClearPageError(page);
 415
 416         /*
 417          * In the first loop we prepare and mark buffers to submit. We have to
 418          * mark all buffers in the page before submitting so that
 419          * end_page_writeback() cannot be called from ext4_bio_end_io() when IO
 420          * on the first buffer finishes and we are still working on submitting
 421          * the second buffer.
 422          */
 423         bh = head = page_buffers(page);
 424         do {
 425                 block_start = bh_offset(bh);
 426                 if (block_start >= len) {
 427                         /*
 428                          * Comments copied from block_write_full_page_endio:
 429                          *
 430                          * The page straddles i_size.  It must be zeroed out on
 431                          * each and every writepage invocation because it may
 432                          * be mmapped.  "A file is mapped in multiples of the
 433                          * page size.  For a file that is not a multiple of
 434                          * the  page size, the remaining memory is zeroed when
 435                          * mapped, and writes to that region are not written
 436                          * out to the file."
 437                          */
 438                         zero_user_segment(page, block_start,
 439                                           block_start + blocksize);
 440                         clear_buffer_dirty(bh);
 441                         set_buffer_uptodate(bh);
 442                         continue;
 443                 }
 444                 if (!buffer_dirty(bh) || buffer_delay(bh) ||
 445                     !buffer_mapped(bh) || buffer_unwritten(bh)) {
 446                         /* A hole? We can safely clear the dirty bit */
 447                         if (!buffer_mapped(bh))
 448                                 clear_buffer_dirty(bh);
 449                         if (io->io_bio)
 450                                 ext4_io_submit(io);
 451                         continue;
 452                 }
 453                 if (buffer_new(bh)) {
 454                         clear_buffer_new(bh);
 455                         unmap_underlying_metadata(bh->b_bdev, bh->b_blocknr);
 456                 }
 457                 set_buffer_async_write(bh);
 458         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 459
 460         /* Now submit buffers to write */
 461         bh = head = page_buffers(page);
 462         do {
 463                 if (!buffer_async_write(bh))
 464                         continue;
 465                 ret = io_submit_add_bh(io, inode, bh);
 466                 if (ret) {
 467                         /*
 468                          * We only get here on ENOMEM.  Not much else
 469                          * we can do but mark the page as dirty, and
 470                          * better luck next time.
 471                          */
 472                         redirty_page_for_writepage(wbc, page);
 473                         break;
 474                 }
 475                 nr_submitted++;
 476                 clear_buffer_dirty(bh);
 477         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 478
 479         /* Error stopped previous loop? Clean up buffers... */
 480         if (ret) {
 481                 do {
 482                         clear_buffer_async_write(bh);
 483                         bh = bh->b_this_page;
 484                 } while (bh != head);
 485         }
 486         unlock_page(page);
 487         /* Nothing submitted - we have to end page writeback */
 488         if (!nr_submitted)
 489                 end_page_writeback(page);
 490         return ret;
 491 }