fs/btrfs/bio.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
   4  * Copyright (C) 2022 Christoph Hellwig.
   5  */
   6
   7 #include <linux/bio.h>
   8 #include "bio.h"
   9 #include "ctree.h"
  10 #include "volumes.h"
  11 #include "raid56.h"
  12 #include "async-thread.h"
  13 #include "dev-replace.h"
  14 #include "zoned.h"
  15 #include "file-item.h"
  16 #include "raid-stripe-tree.h"
  17
  18 static struct bio_set btrfs_bioset;
  19 static struct bio_set btrfs_clone_bioset;
  20 static struct bio_set btrfs_repair_bioset;
  21 static mempool_t btrfs_failed_bio_pool;
  22
  23 struct btrfs_failed_bio {
  24         struct btrfs_bio *bbio;
  25         int num_copies;
  26         atomic_t repair_count;
  27 };
  28
  29 /* Is this a data path I/O that needs storage layer checksum and repair? */
  30 static inline bool is_data_bbio(struct btrfs_bio *bbio)
  31 {
  32         return bbio->inode && is_data_inode(&bbio->inode->vfs_inode);
  33 }
  34
  35 static bool bbio_has_ordered_extent(struct btrfs_bio *bbio)
  36 {
  37         return is_data_bbio(bbio) && btrfs_op(&bbio->bio) == BTRFS_MAP_WRITE;
  38 }
  39
  40 /*
  41  * Initialize a btrfs_bio structure.  This skips the embedded bio itself as it
  42  * is already initialized by the block layer.
  43  */
  44 void btrfs_bio_init(struct btrfs_bio *bbio, struct btrfs_fs_info *fs_info,
  45                     btrfs_bio_end_io_t end_io, void *private)
  46 {
  47         memset(bbio, 0, offsetof(struct btrfs_bio, bio));
  48         bbio->fs_info = fs_info;
  49         bbio->end_io = end_io;
  50         bbio->private = private;
  51         atomic_set(&bbio->pending_ios, 1);
  52 }
  53
  54 /*
  55  * Allocate a btrfs_bio structure.  The btrfs_bio is the main I/O container for
  56  * btrfs, and is used for all I/O submitted through btrfs_submit_bio.
  57  *
  58  * Just like the underlying bio_alloc_bioset it will not fail as it is backed by
  59  * a mempool.
  60  */
  61 struct btrfs_bio *btrfs_bio_alloc(unsigned int nr_vecs, blk_opf_t opf,
  62                                   struct btrfs_fs_info *fs_info,
  63                                   btrfs_bio_end_io_t end_io, void *private)
  64 {
  65         struct btrfs_bio *bbio;
  66         struct bio *bio;
  67
  68         bio = bio_alloc_bioset(NULL, nr_vecs, opf, GFP_NOFS, &btrfs_bioset);
  69         bbio = btrfs_bio(bio);
  70         btrfs_bio_init(bbio, fs_info, end_io, private);
  71         return bbio;
  72 }
  73
  74 static struct btrfs_bio *btrfs_split_bio(struct btrfs_fs_info *fs_info,
  75                                          struct btrfs_bio *orig_bbio,
  76                                          u64 map_length, bool use_append)
  77 {
  78         struct btrfs_bio *bbio;
  79         struct bio *bio;
  80
  81         if (use_append) {
  82                 unsigned int nr_segs;
  83
  84                 bio = bio_split_rw(&orig_bbio->bio, &fs_info->limits, &nr_segs,
  85                                    &btrfs_clone_bioset, map_length);
  86         } else {
  87                 bio = bio_split(&orig_bbio->bio, map_length >> SECTOR_SHIFT,
  88                                 GFP_NOFS, &btrfs_clone_bioset);
  89         }
  90         bbio = btrfs_bio(bio);
  91         btrfs_bio_init(bbio, fs_info, NULL, orig_bbio);
  92         bbio->inode = orig_bbio->inode;
  93         bbio->file_offset = orig_bbio->file_offset;
  94         orig_bbio->file_offset += map_length;
  95         if (bbio_has_ordered_extent(bbio)) {
  96                 refcount_inc(&orig_bbio->ordered->refs);
  97                 bbio->ordered = orig_bbio->ordered;
  98         }
  99         atomic_inc(&orig_bbio->pending_ios);
 100         return bbio;
 101 }
 102
 103 /* Free a bio that was never submitted to the underlying device. */
 104 static void btrfs_cleanup_bio(struct btrfs_bio *bbio)
 105 {
 106         if (bbio_has_ordered_extent(bbio))
 107                 btrfs_put_ordered_extent(bbio->ordered);
 108         bio_put(&bbio->bio);
 109 }
 110
 111 static void __btrfs_bio_end_io(struct btrfs_bio *bbio)
 112 {
 113         if (bbio_has_ordered_extent(bbio)) {
 114                 struct btrfs_ordered_extent *ordered = bbio->ordered;
 115
 116                 bbio->end_io(bbio);
 117                 btrfs_put_ordered_extent(ordered);
 118         } else {
 119                 bbio->end_io(bbio);
 120         }
 121 }
 122
 123 void btrfs_bio_end_io(struct btrfs_bio *bbio, blk_status_t status)
 124 {
 125         bbio->bio.bi_status = status;
 126         __btrfs_bio_end_io(bbio);
 127 }
 128
 129 static void btrfs_orig_write_end_io(struct bio *bio);
 130
 131 static void btrfs_bbio_propagate_error(struct btrfs_bio *bbio,
 132                                        struct btrfs_bio *orig_bbio)
 133 {
 134         /*
 135          * For writes we tolerate nr_mirrors - 1 write failures, so we can't
 136          * just blindly propagate a write failure here.  Instead increment the
 137          * error count in the original I/O context so that it is guaranteed to
 138          * be larger than the error tolerance.
 139          */
 140         if (bbio->bio.bi_end_io == &btrfs_orig_write_end_io) {
 141                 struct btrfs_io_stripe *orig_stripe = orig_bbio->bio.bi_private;
 142                 struct btrfs_io_context *orig_bioc = orig_stripe->bioc;
 143
 144                 atomic_add(orig_bioc->max_errors, &orig_bioc->error);
 145         } else {
 146                 orig_bbio->bio.bi_status = bbio->bio.bi_status;
 147         }
 148 }
 149
 150 static void btrfs_orig_bbio_end_io(struct btrfs_bio *bbio)
 151 {
 152         if (bbio->bio.bi_pool == &btrfs_clone_bioset) {
 153                 struct btrfs_bio *orig_bbio = bbio->private;
 154
 155                 if (bbio->bio.bi_status)
 156                         btrfs_bbio_propagate_error(bbio, orig_bbio);
 157                 btrfs_cleanup_bio(bbio);
 158                 bbio = orig_bbio;
 159         }
 160
 161         if (atomic_dec_and_test(&bbio->pending_ios))
 162                 __btrfs_bio_end_io(bbio);
 163 }
 164
 165 static int next_repair_mirror(struct btrfs_failed_bio *fbio, int cur_mirror)
 166 {
 167         if (cur_mirror == fbio->num_copies)
 168                 return cur_mirror + 1 - fbio->num_copies;
 169         return cur_mirror + 1;
 170 }
 171
 172 static int prev_repair_mirror(struct btrfs_failed_bio *fbio, int cur_mirror)
 173 {
 174         if (cur_mirror == 1)
 175                 return fbio->num_copies;
 176         return cur_mirror - 1;
 177 }
 178
 179 static void btrfs_repair_done(struct btrfs_failed_bio *fbio)
 180 {
 181         if (atomic_dec_and_test(&fbio->repair_count)) {
 182                 btrfs_orig_bbio_end_io(fbio->bbio);
 183                 mempool_free(fbio, &btrfs_failed_bio_pool);
 184         }
 185 }
 186
 187 static void btrfs_end_repair_bio(struct btrfs_bio *repair_bbio,
 188                                  struct btrfs_device *dev)
 189 {
 190         struct btrfs_failed_bio *fbio = repair_bbio->private;
 191         struct btrfs_inode *inode = repair_bbio->inode;
 192         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 193         struct bio_vec *bv = bio_first_bvec_all(&repair_bbio->bio);
 194         int mirror = repair_bbio->mirror_num;
 195
 196         /*
 197          * We can only trigger this for data bio, which doesn't support larger
 198          * folios yet.
 199          */
 200         ASSERT(folio_order(page_folio(bv->bv_page)) == 0);
 201
 202         if (repair_bbio->bio.bi_status ||
 203             !btrfs_data_csum_ok(repair_bbio, dev, 0, bv)) {
 204                 bio_reset(&repair_bbio->bio, NULL, REQ_OP_READ);
 205                 repair_bbio->bio.bi_iter = repair_bbio->saved_iter;
 206
 207                 mirror = next_repair_mirror(fbio, mirror);
 208                 if (mirror == fbio->bbio->mirror_num) {
 209                         btrfs_debug(fs_info, "no mirror left");
 210                         fbio->bbio->bio.bi_status = BLK_STS_IOERR;
 211                         goto done;
 212                 }
 213
 214                 btrfs_submit_bio(repair_bbio, mirror);
 215                 return;
 216         }
 217
 218         do {
 219                 mirror = prev_repair_mirror(fbio, mirror);
 220                 btrfs_repair_io_failure(fs_info, btrfs_ino(inode),
 221                                   repair_bbio->file_offset, fs_info->sectorsize,
 222                                   repair_bbio->saved_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT,
 223                                   page_folio(bv->bv_page), bv->bv_offset, mirror);
 224         } while (mirror != fbio->bbio->mirror_num);
 225
 226 done:
 227         btrfs_repair_done(fbio);
 228         bio_put(&repair_bbio->bio);
 229 }
 230
 231 /*
 232  * Try to kick off a repair read to the next available mirror for a bad sector.
 233  *
 234  * This primarily tries to recover good data to serve the actual read request,
 235  * but also tries to write the good data back to the bad mirror(s) when a
 236  * read succeeded to restore the redundancy.
 237  */
 238 static struct btrfs_failed_bio *repair_one_sector(struct btrfs_bio *failed_bbio,
 239                                                   u32 bio_offset,
 240                                                   struct bio_vec *bv,
 241                                                   struct btrfs_failed_bio *fbio)
 242 {
 243         struct btrfs_inode *inode = failed_bbio->inode;
 244         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 245         const u32 sectorsize = fs_info->sectorsize;
 246         const u64 logical = (failed_bbio->saved_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT);
 247         struct btrfs_bio *repair_bbio;
 248         struct bio *repair_bio;
 249         int num_copies;
 250         int mirror;
 251
 252         btrfs_debug(fs_info, "repair read error: read error at %llu",
 253                     failed_bbio->file_offset + bio_offset);
 254
 255         num_copies = btrfs_num_copies(fs_info, logical, sectorsize);
 256         if (num_copies == 1) {
 257                 btrfs_debug(fs_info, "no copy to repair from");
 258                 failed_bbio->bio.bi_status = BLK_STS_IOERR;
 259                 return fbio;
 260         }
 261
 262         if (!fbio) {
 263                 fbio = mempool_alloc(&btrfs_failed_bio_pool, GFP_NOFS);
 264                 fbio->bbio = failed_bbio;
 265                 fbio->num_copies = num_copies;
 266                 atomic_set(&fbio->repair_count, 1);
 267         }
 268
 269         atomic_inc(&fbio->repair_count);
 270
 271         repair_bio = bio_alloc_bioset(NULL, 1, REQ_OP_READ, GFP_NOFS,
 272                                       &btrfs_repair_bioset);
 273         repair_bio->bi_iter.bi_sector = failed_bbio->saved_iter.bi_sector;
 274         __bio_add_page(repair_bio, bv->bv_page, bv->bv_len, bv->bv_offset);
 275
 276         repair_bbio = btrfs_bio(repair_bio);
 277         btrfs_bio_init(repair_bbio, fs_info, NULL, fbio);
 278         repair_bbio->inode = failed_bbio->inode;
 279         repair_bbio->file_offset = failed_bbio->file_offset + bio_offset;
 280
 281         mirror = next_repair_mirror(fbio, failed_bbio->mirror_num);
 282         btrfs_debug(fs_info, "submitting repair read to mirror %d", mirror);
 283         btrfs_submit_bio(repair_bbio, mirror);
 284         return fbio;
 285 }
 286
 287 static void btrfs_check_read_bio(struct btrfs_bio *bbio, struct btrfs_device *dev)
 288 {
 289         struct btrfs_inode *inode = bbio->inode;
 290         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 291         u32 sectorsize = fs_info->sectorsize;
 292         struct bvec_iter *iter = &bbio->saved_iter;
 293         blk_status_t status = bbio->bio.bi_status;
 294         struct btrfs_failed_bio *fbio = NULL;
 295         u32 offset = 0;
 296
 297         /* Read-repair requires the inode field to be set by the submitter. */
 298         ASSERT(inode);
 299
 300         /*
 301          * Hand off repair bios to the repair code as there is no upper level
 302          * submitter for them.
 303          */
 304         if (bbio->bio.bi_pool == &btrfs_repair_bioset) {
 305                 btrfs_end_repair_bio(bbio, dev);
 306                 return;
 307         }
 308
 309         /* Clear the I/O error. A failed repair will reset it. */
 310         bbio->bio.bi_status = BLK_STS_OK;
 311
 312         while (iter->bi_size) {
 313                 struct bio_vec bv = bio_iter_iovec(&bbio->bio, *iter);
 314
 315                 bv.bv_len = min(bv.bv_len, sectorsize);
 316                 if (status || !btrfs_data_csum_ok(bbio, dev, offset, &bv))
 317                         fbio = repair_one_sector(bbio, offset, &bv, fbio);
 318
 319                 bio_advance_iter_single(&bbio->bio, iter, sectorsize);
 320                 offset += sectorsize;
 321         }
 322
 323         if (bbio->csum != bbio->csum_inline)
 324                 kfree(bbio->csum);
 325
 326         if (fbio)
 327                 btrfs_repair_done(fbio);
 328         else
 329                 btrfs_orig_bbio_end_io(bbio);
 330 }
 331
 332 static void btrfs_log_dev_io_error(struct bio *bio, struct btrfs_device *dev)
 333 {
 334         if (!dev || !dev->bdev)
 335                 return;
 336         if (bio->bi_status != BLK_STS_IOERR && bio->bi_status != BLK_STS_TARGET)
 337                 return;
 338
 339         if (btrfs_op(bio) == BTRFS_MAP_WRITE)
 340                 btrfs_dev_stat_inc_and_print(dev, BTRFS_DEV_STAT_WRITE_ERRS);
 341         else if (!(bio->bi_opf & REQ_RAHEAD))
 342                 btrfs_dev_stat_inc_and_print(dev, BTRFS_DEV_STAT_READ_ERRS);
 343         if (bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH)
 344                 btrfs_dev_stat_inc_and_print(dev, BTRFS_DEV_STAT_FLUSH_ERRS);
 345 }
 346
 347 static struct workqueue_struct *btrfs_end_io_wq(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 348                                                 struct bio *bio)
 349 {
 350         if (bio->bi_opf & REQ_META)
 351                 return fs_info->endio_meta_workers;
 352         return fs_info->endio_workers;
 353 }
 354
 355 static void btrfs_end_bio_work(struct work_struct *work)
 356 {
 357         struct btrfs_bio *bbio = container_of(work, struct btrfs_bio, end_io_work);
 358
 359         /* Metadata reads are checked and repaired by the submitter. */
 360         if (is_data_bbio(bbio))
 361                 btrfs_check_read_bio(bbio, bbio->bio.bi_private);
 362         else
 363                 btrfs_orig_bbio_end_io(bbio);
 364 }
 365
 366 static void btrfs_simple_end_io(struct bio *bio)
 367 {
 368         struct btrfs_bio *bbio = btrfs_bio(bio);
 369         struct btrfs_device *dev = bio->bi_private;
 370         struct btrfs_fs_info *fs_info = bbio->fs_info;
 371
 372         btrfs_bio_counter_dec(fs_info);
 373
 374         if (bio->bi_status)
 375                 btrfs_log_dev_io_error(bio, dev);
 376
 377         if (bio_op(bio) == REQ_OP_READ) {
 378                 INIT_WORK(&bbio->end_io_work, btrfs_end_bio_work);
 379                 queue_work(btrfs_end_io_wq(fs_info, bio), &bbio->end_io_work);
 380         } else {
 381                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND && !bio->bi_status)
 382                         btrfs_record_physical_zoned(bbio);
 383                 btrfs_orig_bbio_end_io(bbio);
 384         }
 385 }
 386
 387 static void btrfs_raid56_end_io(struct bio *bio)
 388 {
 389         struct btrfs_io_context *bioc = bio->bi_private;
 390         struct btrfs_bio *bbio = btrfs_bio(bio);
 391
 392         btrfs_bio_counter_dec(bioc->fs_info);
 393         bbio->mirror_num = bioc->mirror_num;
 394         if (bio_op(bio) == REQ_OP_READ && is_data_bbio(bbio))
 395                 btrfs_check_read_bio(bbio, NULL);
 396         else
 397                 btrfs_orig_bbio_end_io(bbio);
 398
 399         btrfs_put_bioc(bioc);
 400 }
 401
 402 static void btrfs_orig_write_end_io(struct bio *bio)
 403 {
 404         struct btrfs_io_stripe *stripe = bio->bi_private;
 405         struct btrfs_io_context *bioc = stripe->bioc;
 406         struct btrfs_bio *bbio = btrfs_bio(bio);
 407
 408         btrfs_bio_counter_dec(bioc->fs_info);
 409
 410         if (bio->bi_status) {
 411                 atomic_inc(&bioc->error);
 412                 btrfs_log_dev_io_error(bio, stripe->dev);
 413         }
 414
 415         /*
 416          * Only send an error to the higher layers if it is beyond the tolerance
 417          * threshold.
 418          */
 419         if (atomic_read(&bioc->error) > bioc->max_errors)
 420                 bio->bi_status = BLK_STS_IOERR;
 421         else
 422                 bio->bi_status = BLK_STS_OK;
 423
 424         if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND && !bio->bi_status)
 425                 stripe->physical = bio->bi_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT;
 426
 427         btrfs_orig_bbio_end_io(bbio);
 428         btrfs_put_bioc(bioc);
 429 }
 430
 431 static void btrfs_clone_write_end_io(struct bio *bio)
 432 {
 433         struct btrfs_io_stripe *stripe = bio->bi_private;
 434
 435         if (bio->bi_status) {
 436                 atomic_inc(&stripe->bioc->error);
 437                 btrfs_log_dev_io_error(bio, stripe->dev);
 438         } else if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
 439                 stripe->physical = bio->bi_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT;
 440         }
 441
 442         /* Pass on control to the original bio this one was cloned from */
 443         bio_endio(stripe->bioc->orig_bio);
 444         bio_put(bio);
 445 }
 446
 447 static void btrfs_submit_dev_bio(struct btrfs_device *dev, struct bio *bio)
 448 {
 449         if (!dev || !dev->bdev ||
 450             test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &dev->dev_state) ||
 451             (btrfs_op(bio) == BTRFS_MAP_WRITE &&
 452              !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &dev->dev_state))) {
 453                 bio_io_error(bio);
 454                 return;
 455         }
 456
 457         bio_set_dev(bio, dev->bdev);
 458
 459         /*
 460          * For zone append writing, bi_sector must point the beginning of the
 461          * zone
 462          */
 463         if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
 464                 u64 physical = bio->bi_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT;
 465                 u64 zone_start = round_down(physical, dev->fs_info->zone_size);
 466
 467                 ASSERT(btrfs_dev_is_sequential(dev, physical));
 468                 bio->bi_iter.bi_sector = zone_start >> SECTOR_SHIFT;
 469         }
 470         btrfs_debug_in_rcu(dev->fs_info,
 471         "%s: rw %d 0x%x, sector=%llu, dev=%lu (%s id %llu), size=%u",
 472                 __func__, bio_op(bio), bio->bi_opf, bio->bi_iter.bi_sector,
 473                 (unsigned long)dev->bdev->bd_dev, btrfs_dev_name(dev),
 474                 dev->devid, bio->bi_iter.bi_size);
 475
 476         if (bio->bi_opf & REQ_BTRFS_CGROUP_PUNT)
 477                 blkcg_punt_bio_submit(bio);
 478         else
 479                 submit_bio(bio);
 480 }
 481
 482 static void btrfs_submit_mirrored_bio(struct btrfs_io_context *bioc, int dev_nr)
 483 {
 484         struct bio *orig_bio = bioc->orig_bio, *bio;
 485
 486         ASSERT(bio_op(orig_bio) != REQ_OP_READ);
 487
 488         /* Reuse the bio embedded into the btrfs_bio for the last mirror */
 489         if (dev_nr == bioc->num_stripes - 1) {
 490                 bio = orig_bio;
 491                 bio->bi_end_io = btrfs_orig_write_end_io;
 492         } else {
 493                 bio = bio_alloc_clone(NULL, orig_bio, GFP_NOFS, &fs_bio_set);
 494                 bio_inc_remaining(orig_bio);
 495                 bio->bi_end_io = btrfs_clone_write_end_io;
 496         }
 497
 498         bio->bi_private = &bioc->stripes[dev_nr];
 499         bio->bi_iter.bi_sector = bioc->stripes[dev_nr].physical >> SECTOR_SHIFT;
 500         bioc->stripes[dev_nr].bioc = bioc;
 501         bioc->size = bio->bi_iter.bi_size;
 502         btrfs_submit_dev_bio(bioc->stripes[dev_nr].dev, bio);
 503 }
 504
 505 static void __btrfs_submit_bio(struct bio *bio, struct btrfs_io_context *bioc,
 506                                struct btrfs_io_stripe *smap, int mirror_num)
 507 {
 508         if (!bioc) {
 509                 /* Single mirror read/write fast path. */
 510                 btrfs_bio(bio)->mirror_num = mirror_num;
 511                 bio->bi_iter.bi_sector = smap->physical >> SECTOR_SHIFT;
 512                 if (bio_op(bio) != REQ_OP_READ)
 513                         btrfs_bio(bio)->orig_physical = smap->physical;
 514                 bio->bi_private = smap->dev;
 515                 bio->bi_end_io = btrfs_simple_end_io;
 516                 btrfs_submit_dev_bio(smap->dev, bio);
 517         } else if (bioc->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) {
 518                 /* Parity RAID write or read recovery. */
 519                 bio->bi_private = bioc;
 520                 bio->bi_end_io = btrfs_raid56_end_io;
 521                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_READ)
 522                         raid56_parity_recover(bio, bioc, mirror_num);
 523                 else
 524                         raid56_parity_write(bio, bioc);
 525         } else {
 526                 /* Write to multiple mirrors. */
 527                 int total_devs = bioc->num_stripes;
 528
 529                 bioc->orig_bio = bio;
 530                 for (int dev_nr = 0; dev_nr < total_devs; dev_nr++)
 531                         btrfs_submit_mirrored_bio(bioc, dev_nr);
 532         }
 533 }
 534
 535 static blk_status_t btrfs_bio_csum(struct btrfs_bio *bbio)
 536 {
 537         if (bbio->bio.bi_opf & REQ_META)
 538                 return btree_csum_one_bio(bbio);
 539         return btrfs_csum_one_bio(bbio);
 540 }
 541
 542 /*
 543  * Async submit bios are used to offload expensive checksumming onto the worker
 544  * threads.
 545  */
 546 struct async_submit_bio {
 547         struct btrfs_bio *bbio;
 548         struct btrfs_io_context *bioc;
 549         struct btrfs_io_stripe smap;
 550         int mirror_num;
 551         struct btrfs_work work;
 552 };
 553
 554 /*
 555  * In order to insert checksums into the metadata in large chunks, we wait
 556  * until bio submission time.   All the pages in the bio are checksummed and
 557  * sums are attached onto the ordered extent record.
 558  *
 559  * At IO completion time the csums attached on the ordered extent record are
 560  * inserted into the btree.
 561  */
 562 static void run_one_async_start(struct btrfs_work *work)
 563 {
 564         struct async_submit_bio *async =
 565                 container_of(work, struct async_submit_bio, work);
 566         blk_status_t ret;
 567
 568         ret = btrfs_bio_csum(async->bbio);
 569         if (ret)
 570                 async->bbio->bio.bi_status = ret;
 571 }
 572
 573 /*
 574  * In order to insert checksums into the metadata in large chunks, we wait
 575  * until bio submission time.   All the pages in the bio are checksummed and
 576  * sums are attached onto the ordered extent record.
 577  *
 578  * At IO completion time the csums attached on the ordered extent record are
 579  * inserted into the tree.
 580  *
 581  * If called with @do_free == true, then it will free the work struct.
 582  */
 583 static void run_one_async_done(struct btrfs_work *work, bool do_free)
 584 {
 585         struct async_submit_bio *async =
 586                 container_of(work, struct async_submit_bio, work);
 587         struct bio *bio = &async->bbio->bio;
 588
 589         if (do_free) {
 590                 kfree(container_of(work, struct async_submit_bio, work));
 591                 return;
 592         }
 593
 594         /* If an error occurred we just want to clean up the bio and move on. */
 595         if (bio->bi_status) {
 596                 btrfs_orig_bbio_end_io(async->bbio);
 597                 return;
 598         }
 599
 600         /*
 601          * All of the bios that pass through here are from async helpers.
 602          * Use REQ_BTRFS_CGROUP_PUNT to issue them from the owning cgroup's
 603          * context.  This changes nothing when cgroups aren't in use.
 604          */
 605         bio->bi_opf |= REQ_BTRFS_CGROUP_PUNT;
 606         __btrfs_submit_bio(bio, async->bioc, &async->smap, async->mirror_num);
 607 }
 608
 609 static bool should_async_write(struct btrfs_bio *bbio)
 610 {
 611         bool auto_csum_mode = true;
 612
 613 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
 614         struct btrfs_fs_devices *fs_devices = bbio->fs_info->fs_devices;
 615         enum btrfs_offload_csum_mode csum_mode = READ_ONCE(fs_devices->offload_csum_mode);
 616
 617         if (csum_mode == BTRFS_OFFLOAD_CSUM_FORCE_OFF)
 618                 return false;
 619
 620         auto_csum_mode = (csum_mode == BTRFS_OFFLOAD_CSUM_AUTO);
 621 #endif
 622
 623         /* Submit synchronously if the checksum implementation is fast. */
 624         if (auto_csum_mode && test_bit(BTRFS_FS_CSUM_IMPL_FAST, &bbio->fs_info->flags))
 625                 return false;
 626
 627         /*
 628          * Try to defer the submission to a workqueue to parallelize the
 629          * checksum calculation unless the I/O is issued synchronously.
 630          */
 631         if (op_is_sync(bbio->bio.bi_opf))
 632                 return false;
 633
 634         /* Zoned devices require I/O to be submitted in order. */
 635         if ((bbio->bio.bi_opf & REQ_META) && btrfs_is_zoned(bbio->fs_info))
 636                 return false;
 637
 638         return true;
 639 }
 640
 641 /*
 642  * Submit bio to an async queue.
 643  *
 644  * Return true if the work has been successfully submitted, else false.
 645  */
 646 static bool btrfs_wq_submit_bio(struct btrfs_bio *bbio,
 647                                 struct btrfs_io_context *bioc,
 648                                 struct btrfs_io_stripe *smap, int mirror_num)
 649 {
 650         struct btrfs_fs_info *fs_info = bbio->fs_info;
 651         struct async_submit_bio *async;
 652
 653         async = kmalloc(sizeof(*async), GFP_NOFS);
 654         if (!async)
 655                 return false;
 656
 657         async->bbio = bbio;
 658         async->bioc = bioc;
 659         async->smap = *smap;
 660         async->mirror_num = mirror_num;
 661
 662         btrfs_init_work(&async->work, run_one_async_start, run_one_async_done);
 663         btrfs_queue_work(fs_info->workers, &async->work);
 664         return true;
 665 }
 666
 667 static bool btrfs_submit_chunk(struct btrfs_bio *bbio, int mirror_num)
 668 {
 669         struct btrfs_inode *inode = bbio->inode;
 670         struct btrfs_fs_info *fs_info = bbio->fs_info;
 671         struct btrfs_bio *orig_bbio = bbio;
 672         struct bio *bio = &bbio->bio;
 673         u64 logical = bio->bi_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT;
 674         u64 length = bio->bi_iter.bi_size;
 675         u64 map_length = length;
 676         bool use_append = btrfs_use_zone_append(bbio);
 677         struct btrfs_io_context *bioc = NULL;
 678         struct btrfs_io_stripe smap;
 679         blk_status_t ret;
 680         int error;
 681
 682         smap.is_scrub = !bbio->inode;
 683
 684         btrfs_bio_counter_inc_blocked(fs_info);
 685         error = btrfs_map_block(fs_info, btrfs_op(bio), logical, &map_length,
 686                                 &bioc, &smap, &mirror_num);
 687         if (error) {
 688                 ret = errno_to_blk_status(error);
 689                 goto fail;
 690         }
 691
 692         map_length = min(map_length, length);
 693         if (use_append)
 694                 map_length = min(map_length, fs_info->max_zone_append_size);
 695
 696         if (map_length < length) {
 697                 bbio = btrfs_split_bio(fs_info, bbio, map_length, use_append);
 698                 bio = &bbio->bio;
 699         }
 700
 701         /*
 702          * Save the iter for the end_io handler and preload the checksums for
 703          * data reads.
 704          */
 705         if (bio_op(bio) == REQ_OP_READ && is_data_bbio(bbio)) {
 706                 bbio->saved_iter = bio->bi_iter;
 707                 ret = btrfs_lookup_bio_sums(bbio);
 708                 if (ret)
 709                         goto fail_put_bio;
 710         }
 711
 712         if (btrfs_op(bio) == BTRFS_MAP_WRITE) {
 713                 if (use_append) {
 714                         bio->bi_opf &= ~REQ_OP_WRITE;
 715                         bio->bi_opf |= REQ_OP_ZONE_APPEND;
 716                 }
 717
 718                 if (is_data_bbio(bbio) && bioc &&
 719                     btrfs_need_stripe_tree_update(bioc->fs_info, bioc->map_type)) {
 720                         /*
 721                          * No locking for the list update, as we only add to
 722                          * the list in the I/O submission path, and list
 723                          * iteration only happens in the completion path, which
 724                          * can't happen until after the last submission.
 725                          */
 726                         btrfs_get_bioc(bioc);
 727                         list_add_tail(&bioc->rst_ordered_entry, &bbio->ordered->bioc_list);
 728                 }
 729
 730                 /*
 731                  * Csum items for reloc roots have already been cloned at this
 732                  * point, so they are handled as part of the no-checksum case.
 733                  */
 734                 if (inode && !(inode->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM) &&
 735                     !test_bit(BTRFS_FS_STATE_NO_CSUMS, &fs_info->fs_state) &&
 736                     !btrfs_is_data_reloc_root(inode->root)) {
 737                         if (should_async_write(bbio) &&
 738                             btrfs_wq_submit_bio(bbio, bioc, &smap, mirror_num))
 739                                 goto done;
 740
 741                         ret = btrfs_bio_csum(bbio);
 742                         if (ret)
 743                                 goto fail_put_bio;
 744                 } else if (use_append) {
 745                         ret = btrfs_alloc_dummy_sum(bbio);
 746                         if (ret)
 747                                 goto fail_put_bio;
 748                 }
 749         }
 750
 751         __btrfs_submit_bio(bio, bioc, &smap, mirror_num);
 752 done:
 753         return map_length == length;
 754
 755 fail_put_bio:
 756         if (map_length < length)
 757                 btrfs_cleanup_bio(bbio);
 758 fail:
 759         btrfs_bio_counter_dec(fs_info);
 760         btrfs_bio_end_io(orig_bbio, ret);
 761         /* Do not submit another chunk */
 762         return true;
 763 }
 764
 765 void btrfs_submit_bio(struct btrfs_bio *bbio, int mirror_num)
 766 {
 767         /* If bbio->inode is not populated, its file_offset must be 0. */
 768         ASSERT(bbio->inode || bbio->file_offset == 0);
 769
 770         while (!btrfs_submit_chunk(bbio, mirror_num))
 771                 ;
 772 }
 773
 774 /*
 775  * Submit a repair write.
 776  *
 777  * This bypasses btrfs_submit_bio deliberately, as that writes all copies in a
 778  * RAID setup.  Here we only want to write the one bad copy, so we do the
 779  * mapping ourselves and submit the bio directly.
 780  *
 781  * The I/O is issued synchronously to block the repair read completion from
 782  * freeing the bio.
 783  */
 784 int btrfs_repair_io_failure(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 ino, u64 start,
 785                             u64 length, u64 logical, struct folio *folio,
 786                             unsigned int folio_offset, int mirror_num)
 787 {
 788         struct btrfs_io_stripe smap = { 0 };
 789         struct bio_vec bvec;
 790         struct bio bio;
 791         int ret = 0;
 792
 793         ASSERT(!(fs_info->sb->s_flags & SB_RDONLY));
 794         BUG_ON(!mirror_num);
 795
 796         if (btrfs_repair_one_zone(fs_info, logical))
 797                 return 0;
 798
 799         /*
 800          * Avoid races with device replace and make sure our bioc has devices
 801          * associated to its stripes that don't go away while we are doing the
 802          * read repair operation.
 803          */
 804         btrfs_bio_counter_inc_blocked(fs_info);
 805         ret = btrfs_map_repair_block(fs_info, &smap, logical, length, mirror_num);
 806         if (ret < 0)
 807                 goto out_counter_dec;
 808
 809         if (!smap.dev->bdev ||
 810             !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &smap.dev->dev_state)) {
 811                 ret = -EIO;
 812                 goto out_counter_dec;
 813         }
 814
 815         bio_init(&bio, smap.dev->bdev, &bvec, 1, REQ_OP_WRITE | REQ_SYNC);
 816         bio.bi_iter.bi_sector = smap.physical >> SECTOR_SHIFT;
 817         ret = bio_add_folio(&bio, folio, length, folio_offset);
 818         ASSERT(ret);
 819         ret = submit_bio_wait(&bio);
 820         if (ret) {
 821                 /* try to remap that extent elsewhere? */
 822                 btrfs_dev_stat_inc_and_print(smap.dev, BTRFS_DEV_STAT_WRITE_ERRS);
 823                 goto out_bio_uninit;
 824         }
 825
 826         btrfs_info_rl_in_rcu(fs_info,
 827                 "read error corrected: ino %llu off %llu (dev %s sector %llu)",
 828                              ino, start, btrfs_dev_name(smap.dev),
 829                              smap.physical >> SECTOR_SHIFT);
 830         ret = 0;
 831
 832 out_bio_uninit:
 833         bio_uninit(&bio);
 834 out_counter_dec:
 835         btrfs_bio_counter_dec(fs_info);
 836         return ret;
 837 }
 838
 839 /*
 840  * Submit a btrfs_bio based repair write.
 841  *
 842  * If @dev_replace is true, the write would be submitted to dev-replace target.
 843  */
 844 void btrfs_submit_repair_write(struct btrfs_bio *bbio, int mirror_num, bool dev_replace)
 845 {
 846         struct btrfs_fs_info *fs_info = bbio->fs_info;
 847         u64 logical = bbio->bio.bi_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT;
 848         u64 length = bbio->bio.bi_iter.bi_size;
 849         struct btrfs_io_stripe smap = { 0 };
 850         int ret;
 851
 852         ASSERT(fs_info);
 853         ASSERT(mirror_num > 0);
 854         ASSERT(btrfs_op(&bbio->bio) == BTRFS_MAP_WRITE);
 855         ASSERT(!bbio->inode);
 856
 857         btrfs_bio_counter_inc_blocked(fs_info);
 858         ret = btrfs_map_repair_block(fs_info, &smap, logical, length, mirror_num);
 859         if (ret < 0)
 860                 goto fail;
 861
 862         if (dev_replace) {
 863                 ASSERT(smap.dev == fs_info->dev_replace.srcdev);
 864                 smap.dev = fs_info->dev_replace.tgtdev;
 865         }
 866         __btrfs_submit_bio(&bbio->bio, NULL, &smap, mirror_num);
 867         return;
 868
 869 fail:
 870         btrfs_bio_counter_dec(fs_info);
 871         btrfs_bio_end_io(bbio, errno_to_blk_status(ret));
 872 }
 873
 874 int __init btrfs_bioset_init(void)
 875 {
 876         if (bioset_init(&btrfs_bioset, BIO_POOL_SIZE,
 877                         offsetof(struct btrfs_bio, bio),
 878                         BIOSET_NEED_BVECS))
 879                 return -ENOMEM;
 880         if (bioset_init(&btrfs_clone_bioset, BIO_POOL_SIZE,
 881                         offsetof(struct btrfs_bio, bio), 0))
 882                 goto out_free_bioset;
 883         if (bioset_init(&btrfs_repair_bioset, BIO_POOL_SIZE,
 884                         offsetof(struct btrfs_bio, bio),
 885                         BIOSET_NEED_BVECS))
 886                 goto out_free_clone_bioset;
 887         if (mempool_init_kmalloc_pool(&btrfs_failed_bio_pool, BIO_POOL_SIZE,
 888                                       sizeof(struct btrfs_failed_bio)))
 889                 goto out_free_repair_bioset;
 890         return 0;
 891
 892 out_free_repair_bioset:
 893         bioset_exit(&btrfs_repair_bioset);
 894 out_free_clone_bioset:
 895         bioset_exit(&btrfs_clone_bioset);
 896 out_free_bioset:
 897         bioset_exit(&btrfs_bioset);
 898         return -ENOMEM;
 899 }
 900
 901 void __cold btrfs_bioset_exit(void)
 902 {
 903         mempool_exit(&btrfs_failed_bio_pool);
 904         bioset_exit(&btrfs_repair_bioset);
 905         bioset_exit(&btrfs_clone_bioset);
 906         bioset_exit(&btrfs_bioset);
 907 }