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 {
 318         int retried_segments = 0;
 319         struct bio_vec *bvec;
 320
 321         /*
 322          * cloned bio must not modify vec list
 323          */
 324         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
 325                 return 0;
 326
 327         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
 328                 return 0;
 329
 330         if (((bio->bi_size + len) >> 9) > q->max_sectors)
 331                 return 0;
 332
 333         /*
 334          * we might lose a segment or two here, but rather that than
 335          * make this too complex.
 336          */
 337
 338         while (bio->bi_phys_segments >= q->max_phys_segments
 339                || bio->bi_hw_segments >= q->max_hw_segments
 340                || BIOVEC_VIRT_OVERSIZE(bio->bi_size)) {
 341
 342                 if (retried_segments)
 343                         return 0;
 344
 345                 retried_segments = 1;
 346                 blk_recount_segments(q, bio);
 347         }
 348
 349         /*
 350          * setup the new entry, we might clear it again later if we
 351          * cannot add the page
 352          */
 353         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
 354         bvec->bv_page = page;
 355         bvec->bv_len = len;
 356         bvec->bv_offset = offset;
 357
 358         /*
 359          * if queue has other restrictions (eg varying max sector size
 360          * depending on offset), it can specify a merge_bvec_fn in the
 361          * queue to get further control
 362          */
 363         if (q->merge_bvec_fn) {
 364                 /*
 365                  * merge_bvec_fn() returns number of bytes it can accept
 366                  * at this offset
 367                  */
 368                 if (q->merge_bvec_fn(q, bio, bvec) < len) {
 369                         bvec->bv_page = NULL;
 370                         bvec->bv_len = 0;
 371                         bvec->bv_offset = 0;
 372                         return 0;
 373                 }
 374         }
 375
 376         /* If we may be able to merge these biovecs, force a recount */
 377         if (bio->bi_vcnt && (BIOVEC_PHYS_MERGEABLE(bvec-1, bvec) ||
 378             BIOVEC_VIRT_MERGEABLE(bvec-1, bvec)))
 379                 bio->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
 380
 381         bio->bi_vcnt++;
 382         bio->bi_phys_segments++;
 383         bio->bi_hw_segments++;
 384         bio->bi_size += len;
 385         return len;
 386 }
 387
 388 /**
 389  *      bio_add_pc_page -       attempt to add page to bio
 390  *      @bio: destination bio
 391  *      @page: page to add
 392  *      @len: vec entry length
 393  *      @offset: vec entry offset
 394  *
 395  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 396  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 397  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 398  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 399  *      page to an empty bio. This should only be used by REQ_PC bios.
 400  */
 401 int bio_add_pc_page(request_queue_t *q, struct bio *bio, struct page *page,
 402                     unsigned int len, unsigned int offset)
 403 {
 404         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset);
 405 }
 406
 407 /**
 408  *      bio_add_page    -       attempt to add page to bio
 409  *      @bio: destination bio
 410  *      @page: page to add
 411  *      @len: vec entry length
 412  *      @offset: vec entry offset
 413  *
 414  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 415  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 416  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 417  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 418  *      page to an empty bio.
 419  */
 420 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page, unsigned int len,
 421                  unsigned int offset)
 422 {
 423         return __bio_add_page(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio, page,
 424                               len, offset);
 425 }
 426
 427 struct bio_map_data {
 428         struct bio_vec *iovecs;
 429         void __user *userptr;
 430 };
 431
 432 static void bio_set_map_data(struct bio_map_data *bmd, struct bio *bio)
 433 {
 434         memcpy(bmd->iovecs, bio->bi_io_vec, sizeof(struct bio_vec) * bio->bi_vcnt);
 435         bio->bi_private = bmd;
 436 }
 437
 438 static void bio_free_map_data(struct bio_map_data *bmd)
 439 {
 440         kfree(bmd->iovecs);
 441         kfree(bmd);
 442 }
 443
 444 static struct bio_map_data *bio_alloc_map_data(int nr_segs)
 445 {
 446         struct bio_map_data *bmd = kmalloc(sizeof(*bmd), GFP_KERNEL);
 447
 448         if (!bmd)
 449                 return NULL;
 450
 451         bmd->iovecs = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * nr_segs, GFP_KERNEL);
 452         if (bmd->iovecs)
 453                 return bmd;
 454
 455         kfree(bmd);
 456         return NULL;
 457 }
 458
 459 /**
 460  *      bio_uncopy_user -       finish previously mapped bio
 461  *      @bio: bio being terminated
 462  *
 463  *      Free pages allocated from bio_copy_user() and write back data
 464  *      to user space in case of a read.
 465  */
 466 int bio_uncopy_user(struct bio *bio)
 467 {
 468         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
 469         const int read = bio_data_dir(bio) == READ;
 470         struct bio_vec *bvec;
 471         int i, ret = 0;
 472
 473         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 474                 char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 475                 unsigned int len = bmd->iovecs[i].bv_len;
 476
 477                 if (read && !ret && copy_to_user(bmd->userptr, addr, len))
 478                         ret = -EFAULT;
 479
 480                 __free_page(bvec->bv_page);
 481                 bmd->userptr += len;
 482         }
 483         bio_free_map_data(bmd);
 484         bio_put(bio);
 485         return ret;
 486 }
 487
 488 /**
 489  *      bio_copy_user   -       copy user data to bio
 490  *      @q: destination block queue
 491  *      @uaddr: start of user address
 492  *      @len: length in bytes
 493  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 494  *
 495  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
 496  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
 497  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
 498  */
 499 struct bio *bio_copy_user(request_queue_t *q, unsigned long uaddr,
 500                           unsigned int len, int write_to_vm)
 501 {
 502         unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 503         unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 504         struct bio_map_data *bmd;
 505         struct bio_vec *bvec;
 506         struct page *page;
 507         struct bio *bio;
 508         int i, ret;
 509
 510         bmd = bio_alloc_map_data(end - start);
 511         if (!bmd)
 512                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 513
 514         bmd->userptr = (void __user *) uaddr;
 515
 516         ret = -ENOMEM;
 517         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, end - start);
 518         if (!bio)
 519                 goto out_bmd;
 520
 521         bio->bi_rw |= (!write_to_vm << BIO_RW);
 522
 523         ret = 0;
 524         while (len) {
 525                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
 526
 527                 if (bytes > len)
 528                         bytes = len;
 529
 530                 page = alloc_page(q->bounce_gfp | GFP_KERNEL);
 531                 if (!page) {
 532                         ret = -ENOMEM;
 533                         break;
 534                 }
 535
 536                 if (__bio_add_page(q, bio, page, bytes, 0) < bytes) {
 537                         ret = -EINVAL;
 538                         break;
 539                 }
 540
 541                 len -= bytes;
 542         }
 543
 544         if (ret)
 545                 goto cleanup;
 546
 547         /*
 548          * success
 549          */
 550         if (!write_to_vm) {
 551                 char __user *p = (char __user *) uaddr;
 552
 553                 /*
 554                  * for a write, copy in data to kernel pages
 555                  */
 556                 ret = -EFAULT;
 557                 bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
 558                         char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 559
 560                         if (copy_from_user(addr, p, bvec->bv_len))
 561                                 goto cleanup;
 562                         p += bvec->bv_len;
 563                 }
 564         }
 565
 566         bio_set_map_data(bmd, bio);
 567         return bio;
 568 cleanup:
 569         bio_for_each_segment(bvec, bio, i)
 570                 __free_page(bvec->bv_page);
 571
 572         bio_put(bio);
 573 out_bmd:
 574         bio_free_map_data(bmd);
 575         return ERR_PTR(ret);
 576 }
 577
 578 static struct bio *__bio_map_user_iov(request_queue_t *q,
 579                                       struct block_device *bdev,
 580                                       struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 581                                       int write_to_vm)
 582 {
 583         int i, j;
 584         int nr_pages = 0;
 585         struct page **pages;
 586         struct bio *bio;
 587         int cur_page = 0;
 588         int ret, offset;
 589
 590         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 591                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 592                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 593                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 594                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 595
 596                 nr_pages += end - start;
 597                 /*
 598                  * transfer and buffer must be aligned to at least hardsector
 599                  * size for now, in the future we can relax this restriction
 600                  */
 601                 if ((uaddr & queue_dma_alignment(q)) || (len & queue_dma_alignment(q)))
 602                         return ERR_PTR(-EINVAL);
 603         }
 604
 605         if (!nr_pages)
 606                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 607
 608         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 609         if (!bio)
 610                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 611
 612         ret = -ENOMEM;
 613         pages = kmalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
 614         if (!pages)
 615                 goto out;
 616
 617         memset(pages, 0, nr_pages * sizeof(struct page *));
 618
 619         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 620                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 621                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 622                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 623                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 624                 const int local_nr_pages = end - start;
 625                 const int page_limit = cur_page + local_nr_pages;
 626
 627                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 628                 ret = get_user_pages(current, current->mm, uaddr,
 629                                      local_nr_pages,
 630                                      write_to_vm, 0, &pages[cur_page], NULL);
 631                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 632
 633                 if (ret < local_nr_pages)
 634                         goto out_unmap;
 635
 636
 637                 offset = uaddr & ~PAGE_MASK;
 638                 for (j = cur_page; j < page_limit; j++) {
 639                         unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 640
 641                         if (len <= 0)
 642                                 break;
 643
 644                         if (bytes > len)
 645                                 bytes = len;
 646
 647                         /*
 648                          * sorry...
 649                          */
 650                         if (__bio_add_page(q, bio, pages[j], bytes, offset) < bytes)
 651                                 break;
 652
 653                         len -= bytes;
 654                         offset = 0;
 655                 }
 656
 657                 cur_page = j;
 658                 /*
 659                  * release the pages we didn't map into the bio, if any
 660                  */
 661                 while (j < page_limit)
 662                         page_cache_release(pages[j++]);
 663         }
 664
 665         kfree(pages);
 666
 667         /*
 668          * set data direction, and check if mapped pages need bouncing
 669          */
 670         if (!write_to_vm)
 671                 bio->bi_rw |= (1 << BIO_RW);
 672
 673         bio->bi_bdev = bdev;
 674         bio->bi_flags |= (1 << BIO_USER_MAPPED);
 675         return bio;
 676
 677  out_unmap:
 678         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 679                 if(!pages[i])
 680                         break;
 681                 page_cache_release(pages[i]);
 682         }
 683  out:
 684         kfree(pages);
 685         bio_put(bio);
 686         return ERR_PTR(ret);
 687 }
 688
 689 /**
 690  *      bio_map_user    -       map user address into bio
 691  *      @q: the request_queue_t for the bio
 692  *      @bdev: destination block device
 693  *      @uaddr: start of user address
 694  *      @len: length in bytes
 695  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 696  *
 697  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 698  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 699  */
 700 struct bio *bio_map_user(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
 701                          unsigned long uaddr, unsigned int len, int write_to_vm)
 702 {
 703         struct sg_iovec iov;
 704
 705         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
 706         iov.iov_len = len;
 707
 708         return bio_map_user_iov(q, bdev, &iov, 1, write_to_vm);
 709 }
 710
 711 /**
 712  *      bio_map_user_iov - map user sg_iovec table into bio
 713  *      @q: the request_queue_t for the bio
 714  *      @bdev: destination block device
 715  *      @iov:   the iovec.
 716  *      @iov_count: number of elements in the iovec
 717  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 718  *
 719  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 720  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 721  */
 722 struct bio *bio_map_user_iov(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
 723                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 724                              int write_to_vm)
 725 {
 726         struct bio *bio;
 727         int len = 0, i;
 728
 729         bio = __bio_map_user_iov(q, bdev, iov, iov_count, write_to_vm);
 730
 731         if (IS_ERR(bio))
 732                 return bio;
 733
 734         /*
 735          * subtle -- if __bio_map_user() ended up bouncing a bio,
 736          * it would normally disappear when its bi_end_io is run.
 737          * however, we need it for the unmap, so grab an extra
 738          * reference to it
 739          */
 740         bio_get(bio);
 741
 742         for (i = 0; i < iov_count; i++)
 743                 len += iov[i].iov_len;
 744
 745         if (bio->bi_size == len)
 746                 return bio;
 747
 748         /*
 749          * don't support partial mappings
 750          */
 751         bio_endio(bio, bio->bi_size, 0);
 752         bio_unmap_user(bio);
 753         return ERR_PTR(-EINVAL);
 754 }
 755
 756 static void __bio_unmap_user(struct bio *bio)
 757 {
 758         struct bio_vec *bvec;
 759         int i;
 760
 761         /*
 762          * make sure we dirty pages we wrote to
 763          */
 764         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 765                 if (bio_data_dir(bio) == READ)
 766                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
 767
 768                 page_cache_release(bvec->bv_page);
 769         }
 770
 771         bio_put(bio);
 772 }
 773
 774 /**
 775  *      bio_unmap_user  -       unmap a bio
 776  *      @bio:           the bio being unmapped
 777  *
 778  *      Unmap a bio previously mapped by bio_map_user(). Must be called with
 779  *      a process context.
 780  *
 781  *      bio_unmap_user() may sleep.
 782  */
 783 void bio_unmap_user(struct bio *bio)
 784 {
 785         __bio_unmap_user(bio);
 786         bio_put(bio);
 787 }
 788
 789 static int bio_map_kern_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int err)
 790 {
 791         if (bio->bi_size)
 792                 return 1;
 793
 794         bio_put(bio);
 795         return 0;
 796 }
 797
 798
 799 static struct bio *__bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data,
 800                                   unsigned int len, gfp_t gfp_mask)
 801 {
 802         unsigned long kaddr = (unsigned long)data;
 803         unsigned long end = (kaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 804         unsigned long start = kaddr >> PAGE_SHIFT;
 805         const int nr_pages = end - start;
 806         int offset, i;
 807         struct bio *bio;
 808
 809         bio = bio_alloc(gfp_mask, nr_pages);
 810         if (!bio)
 811                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 812
 813         offset = offset_in_page(kaddr);
 814         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 815                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 816
 817                 if (len <= 0)
 818                         break;
 819
 820                 if (bytes > len)
 821                         bytes = len;
 822
 823                 if (__bio_add_page(q, bio, virt_to_page(data), bytes,
 824                                    offset) < bytes)
 825                         break;
 826
 827                 data += bytes;
 828                 len -= bytes;
 829                 offset = 0;
 830         }
 831
 832         bio->bi_end_io = bio_map_kern_endio;
 833         return bio;
 834 }
 835
 836 /**
 837  *      bio_map_kern    -       map kernel address into bio
 838  *      @q: the request_queue_t for the bio
 839  *      @data: pointer to buffer to map
 840  *      @len: length in bytes
 841  *      @gfp_mask: allocation flags for bio allocation
 842  *
 843  *      Map the kernel address into a bio suitable for io to a block
 844  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 845  */
 846 struct bio *bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data, unsigned int len,
 847                          gfp_t gfp_mask)
 848 {
 849         struct bio *bio;
 850
 851         bio = __bio_map_kern(q, data, len, gfp_mask);
 852         if (IS_ERR(bio))
 853                 return bio;
 854
 855         if (bio->bi_size == len)
 856                 return bio;
 857
 858         /*
 859          * Don't support partial mappings.
 860          */
 861         bio_put(bio);
 862         return ERR_PTR(-EINVAL);
 863 }
 864
 865 /*
 866  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
 867  * for performing direct-IO in BIOs.
 868  *
 869  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
 870  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
 871  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
 872  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
 873  * in process context.
 874  *
 875  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
 876  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
 877  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
 878  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
 879  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
 880  *
 881  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
 882  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
 883  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
 884  * But other code (eg, pdflush) could clean the pages if they are mapped
 885  * pagecache.
 886  *
 887  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
 888  * deferred bio dirtying paths.
 889  */
 890
 891 /*
 892  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
 893  */
 894 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
 895 {
 896         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 897         int i;
 898
 899         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 900                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 901
 902                 if (page && !PageCompound(page))
 903                         set_page_dirty_lock(page);
 904         }
 905 }
 906
 907 static void bio_release_pages(struct bio *bio)
 908 {
 909         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 910         int i;
 911
 912         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 913                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 914
 915                 if (page)
 916                         put_page(page);
 917         }
 918 }
 919
 920 /*
 921  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
 922  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
 923  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
 924  * the BIO and the offending pages and re-dirty the pages in process context.
 925  *
 926  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
 927  * here on.  It will run one page_cache_release() against each page and will
 928  * run one bio_put() against the BIO.
 929  */
 930
 931 static void bio_dirty_fn(void *data);
 932
 933 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn, NULL);
 934 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
 935 static struct bio *bio_dirty_list;
 936
 937 /*
 938  * This runs in process context
 939  */
 940 static void bio_dirty_fn(void *data)
 941 {
 942         unsigned long flags;
 943         struct bio *bio;
 944
 945         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
 946         bio = bio_dirty_list;
 947         bio_dirty_list = NULL;
 948         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
 949
 950         while (bio) {
 951                 struct bio *next = bio->bi_private;
 952
 953                 bio_set_pages_dirty(bio);
 954                 bio_release_pages(bio);
 955                 bio_put(bio);
 956                 bio = next;
 957         }
 958 }
 959
 960 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
 961 {
 962         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 963         int nr_clean_pages = 0;
 964         int i;
 965
 966         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 967                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 968
 969                 if (PageDirty(page) || PageCompound(page)) {
 970                         page_cache_release(page);
 971                         bvec[i].bv_page = NULL;
 972                 } else {
 973                         nr_clean_pages++;
 974                 }
 975         }
 976
 977         if (nr_clean_pages) {
 978                 unsigned long flags;
 979
 980                 spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
 981                 bio->bi_private = bio_dirty_list;
 982                 bio_dirty_list = bio;
 983                 spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
 984                 schedule_work(&bio_dirty_work);
 985         } else {
 986                 bio_put(bio);
 987         }
 988 }
 989
 990 /**
 991  * bio_endio - end I/O on a bio
 992  * @bio:        bio
 993  * @bytes_done: number of bytes completed
 994  * @error:      error, if any
 995  *
 996  * Description:
 997  *   bio_endio() will end I/O on @bytes_done number of bytes. This may be
 998  *   just a partial part of the bio, or it may be the whole bio. bio_endio()
 999  *   is the preferred way to end I/O on a bio, it takes care of decrementing
1000  *   bi_size and clearing BIO_UPTODATE on error. @error is 0 on success, and
1001  *   and one of the established -Exxxx (-EIO, for instance) error values in
1002  *   case something went wrong. Noone should call bi_end_io() directly on
1003  *   a bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1004  **/
1005 void bio_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int error)
1006 {
1007         if (error)
1008                 clear_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
1009
1010         if (unlikely(bytes_done > bio->bi_size)) {
1011                 printk("%s: want %u bytes done, only %u left\n", __FUNCTION__,
1012                                                 bytes_done, bio->bi_size);
1013                 bytes_done = bio->bi_size;
1014         }
1015
1016         bio->bi_size -= bytes_done;
1017         bio->bi_sector += (bytes_done >> 9);
1018
1019         if (bio->bi_end_io)
1020                 bio->bi_end_io(bio, bytes_done, error);
1021 }
1022
1023 void bio_pair_release(struct bio_pair *bp)
1024 {
1025         if (atomic_dec_and_test(&bp->cnt)) {
1026                 struct bio *master = bp->bio1.bi_private;
1027
1028                 bio_endio(master, master->bi_size, bp->error);
1029                 mempool_free(bp, bp->bio2.bi_private);
1030         }
1031 }
1032
1033 static int bio_pair_end_1(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1034 {
1035         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio1);
1036
1037         if (err)
1038                 bp->error = err;
1039
1040         if (bi->bi_size)
1041                 return 1;
1042
1043         bio_pair_release(bp);
1044         return 0;
1045 }
1046
1047 static int bio_pair_end_2(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1048 {
1049         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio2);
1050
1051         if (err)
1052                 bp->error = err;
1053
1054         if (bi->bi_size)
1055                 return 1;
1056
1057         bio_pair_release(bp);
1058         return 0;
1059 }
1060
1061 /*
1062  * split a bio - only worry about a bio with a single page
1063  * in it's iovec
1064  */
1065 struct bio_pair *bio_split(struct bio *bi, mempool_t *pool, int first_sectors)
1066 {
1067         struct bio_pair *bp = mempool_alloc(pool, GFP_NOIO);
1068
1069         if (!bp)
1070                 return bp;
1071
1072         BUG_ON(bi->bi_vcnt != 1);
1073         BUG_ON(bi->bi_idx != 0);
1074         atomic_set(&bp->cnt, 3);
1075         bp->error = 0;
1076         bp->bio1 = *bi;
1077         bp->bio2 = *bi;
1078         bp->bio2.bi_sector += first_sectors;
1079         bp->bio2.bi_size -= first_sectors << 9;
1080         bp->bio1.bi_size = first_sectors << 9;
1081
1082         bp->bv1 = bi->bi_io_vec[0];
1083         bp->bv2 = bi->bi_io_vec[0];
1084         bp->bv2.bv_offset += first_sectors << 9;
1085         bp->bv2.bv_len -= first_sectors << 9;
1086         bp->bv1.bv_len = first_sectors << 9;
1087
1088         bp->bio1.bi_io_vec = &bp->bv1;
1089         bp->bio2.bi_io_vec = &bp->bv2;
1090
1091         bp->bio1.bi_end_io = bio_pair_end_1;
1092         bp->bio2.bi_end_io = bio_pair_end_2;
1093
1094         bp->bio1.bi_private = bi;
1095         bp->bio2.bi_private = pool;
1096
1097         return bp;
1098 }
1099
1100 static void *bio_pair_alloc(gfp_t gfp_flags, void *data)
1101 {
1102         return kmalloc(sizeof(struct bio_pair), gfp_flags);
1103 }
1104
1105 static void bio_pair_free(void *bp, void *data)
1106 {
1107         kfree(bp);
1108 }
1109
1110
1111 /*
1112  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1113  * use the global biovec slabs created for general use.
1114  */
1115 static int biovec_create_pools(struct bio_set *bs, int pool_entries, int scale)
1116 {
1117         int i;
1118
1119         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1120                 struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + i;
1121                 mempool_t **bvp = bs->bvec_pools + i;
1122
1123                 if (i >= scale)
1124                         pool_entries >>= 1;
1125
1126                 *bvp = mempool_create(pool_entries, mempool_alloc_slab,
1127                                         mempool_free_slab, bp->slab);
1128                 if (!*bvp)
1129                         return -ENOMEM;
1130         }
1131         return 0;
1132 }
1133
1134 static void biovec_free_pools(struct bio_set *bs)
1135 {
1136         int i;
1137
1138         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1139                 mempool_t *bvp = bs->bvec_pools[i];
1140
1141                 if (bvp)
1142                         mempool_destroy(bvp);
1143         }
1144
1145 }
1146
1147 void bioset_free(struct bio_set *bs)
1148 {
1149         if (bs->bio_pool)
1150                 mempool_destroy(bs->bio_pool);
1151
1152         biovec_free_pools(bs);
1153
1154         kfree(bs);
1155 }
1156
1157 struct bio_set *bioset_create(int bio_pool_size, int bvec_pool_size, int scale)
1158 {
1159         struct bio_set *bs = kmalloc(sizeof(*bs), GFP_KERNEL);
1160
1161         if (!bs)
1162                 return NULL;
1163
1164         memset(bs, 0, sizeof(*bs));
1165         bs->bio_pool = mempool_create(bio_pool_size, mempool_alloc_slab,
1166                         mempool_free_slab, bio_slab);
1167
1168         if (!bs->bio_pool)
1169                 goto bad;
1170
1171         if (!biovec_create_pools(bs, bvec_pool_size, scale))
1172                 return bs;
1173
1174 bad:
1175         bioset_free(bs);
1176         return NULL;
1177 }
1178
1179 static void __init biovec_init_slabs(void)
1180 {
1181         int i;
1182
1183         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1184                 int size;
1185                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1186
1187                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
1188                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
1189                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1190         }
1191 }
1192
1193 static int __init init_bio(void)
1194 {
1195         int megabytes, bvec_pool_entries;
1196         int scale = BIOVEC_NR_POOLS;
1197
1198         bio_slab = kmem_cache_create("bio", sizeof(struct bio), 0,
1199                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1200
1201         biovec_init_slabs();
1202
1203         megabytes = nr_free_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1204
1205         /*
1206          * find out where to start scaling
1207          */
1208         if (megabytes <= 16)
1209                 scale = 0;
1210         else if (megabytes <= 32)
1211                 scale = 1;
1212         else if (megabytes <= 64)
1213                 scale = 2;
1214         else if (megabytes <= 96)
1215                 scale = 3;
1216         else if (megabytes <= 128)
1217                 scale = 4;
1218
1219         /*
1220          * scale number of entries
1221          */
1222         bvec_pool_entries = megabytes * 2;
1223         if (bvec_pool_entries > 256)
1224                 bvec_pool_entries = 256;
1225
1226         fs_bio_set = bioset_create(BIO_POOL_SIZE, bvec_pool_entries, scale);
1227         if (!fs_bio_set)
1228                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1229
1230         bio_split_pool = mempool_create(BIO_SPLIT_ENTRIES,
1231                                 bio_pair_alloc, bio_pair_free, NULL);
1232         if (!bio_split_pool)
1233                 panic("bio: can't create split pool\n");
1234
1235         return 0;
1236 }
1237
1238 subsys_initcall(init_bio);
1239
1240 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc);
1241 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
1242 EXPORT_SYMBOL(bio_free);
1243 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1244 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
1245 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone);
1246 EXPORT_SYMBOL(bio_clone);
1247 EXPORT_SYMBOL(bio_phys_segments);
1248 EXPORT_SYMBOL(bio_hw_segments);
1249 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1250 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
1251 EXPORT_SYMBOL(bio_get_nr_vecs);
1252 EXPORT_SYMBOL(bio_map_user);
1253 EXPORT_SYMBOL(bio_unmap_user);
1254 EXPORT_SYMBOL(bio_map_kern);
1255 EXPORT_SYMBOL(bio_pair_release);
1256 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1257 EXPORT_SYMBOL(bio_split_pool);
1258 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_user);
1259 EXPORT_SYMBOL(bio_uncopy_user);
1260 EXPORT_SYMBOL(bioset_create);
1261 EXPORT_SYMBOL(bioset_free);
1262 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);