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/module.h>
  10 #include <linux/fs.h>
  11 #include <linux/time.h>
  12 #include <linux/jbd2.h>
  13 #include <linux/highuid.h>
  14 #include <linux/pagemap.h>
  15 #include <linux/quotaops.h>
  16 #include <linux/string.h>
  17 #include <linux/buffer_head.h>
  18 #include <linux/writeback.h>
  19 #include <linux/pagevec.h>
  20 #include <linux/mpage.h>
  21 #include <linux/namei.h>
  22 #include <linux/uio.h>
  23 #include <linux/bio.h>
  24 #include <linux/workqueue.h>
  25 #include <linux/kernel.h>
  26 #include <linux/slab.h>
  27
  28 #include "ext4_jbd2.h"
  29 #include "xattr.h"
  30 #include "acl.h"
  31 #include "ext4_extents.h"
  32
  33 static struct kmem_cache *io_page_cachep, *io_end_cachep;
  34
  35 #define WQ_HASH_SZ              37
  36 #define to_ioend_wq(v)  (&ioend_wq[((unsigned long)v) % WQ_HASH_SZ])
  37 static wait_queue_head_t ioend_wq[WQ_HASH_SZ];
  38
  39 int __init ext4_init_pageio(void)
  40 {
  41         int i;
  42
  43         io_page_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_page, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  44         if (io_page_cachep == NULL)
  45                 return -ENOMEM;
  46         io_end_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_end, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  47         if (io_page_cachep == NULL) {
  48                 kmem_cache_destroy(io_page_cachep);
  49                 return -ENOMEM;
  50         }
  51         for (i = 0; i < WQ_HASH_SZ; i++)
  52                 init_waitqueue_head(&ioend_wq[i]);
  53
  54         return 0;
  55 }
  56
  57 void ext4_exit_pageio(void)
  58 {
  59         kmem_cache_destroy(io_end_cachep);
  60         kmem_cache_destroy(io_page_cachep);
  61 }
  62
  63 void ext4_ioend_wait(struct inode *inode)
  64 {
  65         wait_queue_head_t *wq = to_ioend_wq(inode);
  66
  67         wait_event(*wq, (atomic_read(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count) == 0));
  68 }
  69
  70 static void put_io_page(struct ext4_io_page *io_page)
  71 {
  72         if (atomic_dec_and_test(&io_page->p_count)) {
  73                 end_page_writeback(io_page->p_page);
  74                 put_page(io_page->p_page);
  75                 kmem_cache_free(io_page_cachep, io_page);
  76         }
  77 }
  78
  79 void ext4_free_io_end(ext4_io_end_t *io)
  80 {
  81         int i;
  82         wait_queue_head_t *wq;
  83
  84         BUG_ON(!io);
  85         if (io->page)
  86                 put_page(io->page);
  87         for (i = 0; i < io->num_io_pages; i++)
  88                 put_io_page(io->pages[i]);
  89         io->num_io_pages = 0;
  90         wq = to_ioend_wq(io->inode);
  91         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(io->inode)->i_ioend_count) &&
  92             waitqueue_active(wq))
  93                 wake_up_all(wq);
  94         kmem_cache_free(io_end_cachep, io);
  95 }
  96
  97 /*
  98  * check a range of space and convert unwritten extents to written.
  99  */
 100 int ext4_end_io_nolock(ext4_io_end_t *io)
 101 {
 102         struct inode *inode = io->inode;
 103         loff_t offset = io->offset;
 104         ssize_t size = io->size;
 105         int ret = 0;
 106
 107         ext4_debug("ext4_end_io_nolock: io 0x%p from inode %lu,list->next 0x%p,"
 108                    "list->prev 0x%p\n",
 109                    io, inode->i_ino, io->list.next, io->list.prev);
 110
 111         if (list_empty(&io->list))
 112                 return ret;
 113
 114         if (!(io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN))
 115                 return ret;
 116
 117         ret = ext4_convert_unwritten_extents(inode, offset, size);
 118         if (ret < 0) {
 119                 printk(KERN_EMERG "%s: failed to convert unwritten "
 120                         "extents to written extents, error is %d "
 121                         "io is still on inode %lu aio dio list\n",
 122                        __func__, ret, inode->i_ino);
 123                 return ret;
 124         }
 125
 126         if (io->iocb)
 127                 aio_complete(io->iocb, io->result, 0);
 128         /* clear the DIO AIO unwritten flag */
 129         io->flag &= ~EXT4_IO_END_UNWRITTEN;
 130         return ret;
 131 }
 132
 133 /*
 134  * work on completed aio dio IO, to convert unwritten extents to extents
 135  */
 136 static void ext4_end_io_work(struct work_struct *work)
 137 {
 138         ext4_io_end_t           *io = container_of(work, ext4_io_end_t, work);
 139         struct inode            *inode = io->inode;
 140         struct ext4_inode_info  *ei = EXT4_I(inode);
 141         unsigned long           flags;
 142         int                     ret;
 143
 144         mutex_lock(&inode->i_mutex);
 145         ret = ext4_end_io_nolock(io);
 146         if (ret < 0) {
 147                 mutex_unlock(&inode->i_mutex);
 148                 return;
 149         }
 150
 151         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 152         if (!list_empty(&io->list))
 153                 list_del_init(&io->list);
 154         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 155         mutex_unlock(&inode->i_mutex);
 156         ext4_free_io_end(io);
 157 }
 158
 159 ext4_io_end_t *ext4_init_io_end(struct inode *inode, gfp_t flags)
 160 {
 161         ext4_io_end_t *io = NULL;
 162
 163         io = kmem_cache_alloc(io_end_cachep, flags);
 164         if (io) {
 165                 memset(io, 0, sizeof(*io));
 166                 atomic_inc(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count);
 167                 io->inode = inode;
 168                 INIT_WORK(&io->work, ext4_end_io_work);
 169                 INIT_LIST_HEAD(&io->list);
 170         }
 171         return io;
 172 }
 173
 174 /*
 175  * Print an buffer I/O error compatible with the fs/buffer.c.  This
 176  * provides compatibility with dmesg scrapers that look for a specific
 177  * buffer I/O error message.  We really need a unified error reporting
 178  * structure to userspace ala Digital Unix's uerf system, but it's
 179  * probably not going to happen in my lifetime, due to LKML politics...
 180  */
 181 static void buffer_io_error(struct buffer_head *bh)
 182 {
 183         char b[BDEVNAME_SIZE];
 184         printk(KERN_ERR "Buffer I/O error on device %s, logical block %llu\n",
 185                         bdevname(bh->b_bdev, b),
 186                         (unsigned long long)bh->b_blocknr);
 187 }
 188
 189 static void ext4_end_bio(struct bio *bio, int error)
 190 {
 191         ext4_io_end_t *io_end = bio->bi_private;
 192         struct workqueue_struct *wq;
 193         struct inode *inode;
 194         unsigned long flags;
 195         int i;
 196
 197         BUG_ON(!io_end);
 198         bio->bi_private = NULL;
 199         bio->bi_end_io = NULL;
 200         if (test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags))
 201                 error = 0;
 202         bio_put(bio);
 203
 204         for (i = 0; i < io_end->num_io_pages; i++) {
 205                 struct page *page = io_end->pages[i]->p_page;
 206                 struct buffer_head *bh, *head;
 207                 int partial_write = 0;
 208
 209                 head = page_buffers(page);
 210                 if (error)
 211                         SetPageError(page);
 212                 BUG_ON(!head);
 213                 if (head->b_size == PAGE_CACHE_SIZE)
 214                         clear_buffer_dirty(head);
 215                 else {
 216                         loff_t offset;
 217                         loff_t io_end_offset = io_end->offset + io_end->size;
 218
 219                         offset = (sector_t) page->index << PAGE_CACHE_SHIFT;
 220                         bh = head;
 221                         do {
 222                                 if ((offset >= io_end->offset) &&
 223                                     (offset+bh->b_size <= io_end_offset)) {
 224                                         if (error)
 225                                                 buffer_io_error(bh);
 226
 227                                         clear_buffer_dirty(bh);
 228                                 }
 229                                 if (buffer_delay(bh))
 230                                         partial_write = 1;
 231                                 else if (!buffer_mapped(bh))
 232                                         clear_buffer_dirty(bh);
 233                                 else if (buffer_dirty(bh))
 234                                         partial_write = 1;
 235                                 offset += bh->b_size;
 236                                 bh = bh->b_this_page;
 237                         } while (bh != head);
 238                 }
 239
 240                 put_io_page(io_end->pages[i]);
 241
 242                 /*
 243                  * If this is a partial write which happened to make
 244                  * all buffers uptodate then we can optimize away a
 245                  * bogus readpage() for the next read(). Here we
 246                  * 'discover' whether the page went uptodate as a
 247                  * result of this (potentially partial) write.
 248                  */
 249                 if (!partial_write)
 250                         SetPageUptodate(page);
 251         }
 252         io_end->num_io_pages = 0;
 253         inode = io_end->inode;
 254
 255         if (error) {
 256                 io_end->flag |= EXT4_IO_END_ERROR;
 257                 ext4_warning(inode->i_sb, "I/O error writing to inode %lu "
 258                              "(offset %llu size %ld starting block %llu)",
 259                              inode->i_ino,
 260                              (unsigned long long) io_end->offset,
 261                              (long) io_end->size,
 262                              (unsigned long long)
 263                              bio->bi_sector >> (inode->i_blkbits - 9));
 264         }
 265
 266         /* Add the io_end to per-inode completed io list*/
 267         spin_lock_irqsave(&EXT4_I(inode)->i_completed_io_lock, flags);
 268         list_add_tail(&io_end->list, &EXT4_I(inode)->i_completed_io_list);
 269         spin_unlock_irqrestore(&EXT4_I(inode)->i_completed_io_lock, flags);
 270
 271         wq = EXT4_SB(inode->i_sb)->dio_unwritten_wq;
 272         /* queue the work to convert unwritten extents to written */
 273         queue_work(wq, &io_end->work);
 274 }
 275
 276 void ext4_io_submit(struct ext4_io_submit *io)
 277 {
 278         struct bio *bio = io->io_bio;
 279
 280         if (bio) {
 281                 bio_get(io->io_bio);
 282                 submit_bio(io->io_op, io->io_bio);
 283                 BUG_ON(bio_flagged(io->io_bio, BIO_EOPNOTSUPP));
 284                 bio_put(io->io_bio);
 285         }
 286         io->io_bio = 0;
 287         io->io_op = 0;
 288         io->io_end = 0;
 289 }
 290
 291 static int io_submit_init(struct ext4_io_submit *io,
 292                           struct inode *inode,
 293                           struct writeback_control *wbc,
 294                           struct buffer_head *bh)
 295 {
 296         ext4_io_end_t *io_end;
 297         struct page *page = bh->b_page;
 298         int nvecs = bio_get_nr_vecs(bh->b_bdev);
 299         struct bio *bio;
 300
 301         io_end = ext4_init_io_end(inode, GFP_NOFS);
 302         if (!io_end)
 303                 return -ENOMEM;
 304         do {
 305                 bio = bio_alloc(GFP_NOIO, nvecs);
 306                 nvecs >>= 1;
 307         } while (bio == NULL);
 308
 309         bio->bi_sector = bh->b_blocknr * (bh->b_size >> 9);
 310         bio->bi_bdev = bh->b_bdev;
 311         bio->bi_private = io->io_end = io_end;
 312         bio->bi_end_io = ext4_end_bio;
 313
 314         io_end->offset = (page->index << PAGE_CACHE_SHIFT) + bh_offset(bh);
 315
 316         io->io_bio = bio;
 317         io->io_op = (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL ?
 318                         WRITE_SYNC_PLUG : WRITE);
 319         io->io_next_block = bh->b_blocknr;
 320         return 0;
 321 }
 322
 323 static int io_submit_add_bh(struct ext4_io_submit *io,
 324                             struct ext4_io_page *io_page,
 325                             struct inode *inode,
 326                             struct writeback_control *wbc,
 327                             struct buffer_head *bh)
 328 {
 329         ext4_io_end_t *io_end;
 330         int ret;
 331
 332         if (buffer_new(bh)) {
 333                 clear_buffer_new(bh);
 334                 unmap_underlying_metadata(bh->b_bdev, bh->b_blocknr);
 335         }
 336
 337         if (!buffer_mapped(bh) || buffer_delay(bh)) {
 338                 if (!buffer_mapped(bh))
 339                         clear_buffer_dirty(bh);
 340                 if (io->io_bio)
 341                         ext4_io_submit(io);
 342                 return 0;
 343         }
 344
 345         if (io->io_bio && bh->b_blocknr != io->io_next_block) {
 346 submit_and_retry:
 347                 ext4_io_submit(io);
 348         }
 349         if (io->io_bio == NULL) {
 350                 ret = io_submit_init(io, inode, wbc, bh);
 351                 if (ret)
 352                         return ret;
 353         }
 354         io_end = io->io_end;
 355         if ((io_end->num_io_pages >= MAX_IO_PAGES) &&
 356             (io_end->pages[io_end->num_io_pages-1] != io_page))
 357                 goto submit_and_retry;
 358         if (buffer_uninit(bh))
 359                 io->io_end->flag |= EXT4_IO_END_UNWRITTEN;
 360         io->io_end->size += bh->b_size;
 361         io->io_next_block++;
 362         ret = bio_add_page(io->io_bio, bh->b_page, bh->b_size, bh_offset(bh));
 363         if (ret != bh->b_size)
 364                 goto submit_and_retry;
 365         if ((io_end->num_io_pages == 0) ||
 366             (io_end->pages[io_end->num_io_pages-1] != io_page)) {
 367                 io_end->pages[io_end->num_io_pages++] = io_page;
 368                 atomic_inc(&io_page->p_count);
 369         }
 370         return 0;
 371 }
 372
 373 int ext4_bio_write_page(struct ext4_io_submit *io,
 374                         struct page *page,
 375                         int len,
 376                         struct writeback_control *wbc)
 377 {
 378         struct inode *inode = page->mapping->host;
 379         unsigned block_start, block_end, blocksize;
 380         struct ext4_io_page *io_page;
 381         struct buffer_head *bh, *head;
 382         int ret = 0;
 383
 384         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
 385
 386         BUG_ON(PageWriteback(page));
 387         set_page_writeback(page);
 388         ClearPageError(page);
 389
 390         io_page = kmem_cache_alloc(io_page_cachep, GFP_NOFS);
 391         if (!io_page) {
 392                 set_page_dirty(page);
 393                 unlock_page(page);
 394                 return -ENOMEM;
 395         }
 396         io_page->p_page = page;
 397         atomic_set(&io_page->p_count, 1);
 398         get_page(page);
 399
 400         for (bh = head = page_buffers(page), block_start = 0;
 401              bh != head || !block_start;
 402              block_start = block_end, bh = bh->b_this_page) {
 403                 block_end = block_start + blocksize;
 404                 if (block_start >= len) {
 405                         clear_buffer_dirty(bh);
 406                         set_buffer_uptodate(bh);
 407                         continue;
 408                 }
 409                 ret = io_submit_add_bh(io, io_page, inode, wbc, bh);
 410                 if (ret) {
 411                         /*
 412                          * We only get here on ENOMEM.  Not much else
 413                          * we can do but mark the page as dirty, and
 414                          * better luck next time.
 415                          */
 416                         set_page_dirty(page);
 417                         break;
 418                 }
 419         }
 420         unlock_page(page);
 421         /*
 422          * If the page was truncated before we could do the writeback,
 423          * or we had a memory allocation error while trying to write
 424          * the first buffer head, we won't have submitted any pages for
 425          * I/O.  In that case we need to make sure we've cleared the
 426          * PageWriteback bit from the page to prevent the system from
 427          * wedging later on.
 428          */
 429         put_io_page(io_page);
 430         return ret;
 431 }