fs/ext4/page-io.c

   1 /*
   2  * linux/fs/ext4/page-io.c
   3  *
   4  * This contains the new page_io functions for ext4
   5  *
   6  * Written by Theodore Ts'o, 2010.
   7  */
   8
   9 #include <linux/fs.h>
  10 #include <linux/time.h>
  11 #include <linux/highuid.h>
  12 #include <linux/pagemap.h>
  13 #include <linux/quotaops.h>
  14 #include <linux/string.h>
  15 #include <linux/buffer_head.h>
  16 #include <linux/writeback.h>
  17 #include <linux/pagevec.h>
  18 #include <linux/mpage.h>
  19 #include <linux/namei.h>
  20 #include <linux/uio.h>
  21 #include <linux/bio.h>
  22 #include <linux/workqueue.h>
  23 #include <linux/kernel.h>
  24 #include <linux/slab.h>
  25 #include <linux/mm.h>
  26
  27 #include "ext4_jbd2.h"
  28 #include "xattr.h"
  29 #include "acl.h"
  30
  31 static struct kmem_cache *io_end_cachep;
  32
  33 int __init ext4_init_pageio(void)
  34 {
  35         io_end_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_end, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  36         if (io_end_cachep == NULL)
  37                 return -ENOMEM;
  38         return 0;
  39 }
  40
  41 void ext4_exit_pageio(void)
  42 {
  43         kmem_cache_destroy(io_end_cachep);
  44 }
  45
  46 /*
  47  * Print an buffer I/O error compatible with the fs/buffer.c.  This
  48  * provides compatibility with dmesg scrapers that look for a specific
  49  * buffer I/O error message.  We really need a unified error reporting
  50  * structure to userspace ala Digital Unix's uerf system, but it's
  51  * probably not going to happen in my lifetime, due to LKML politics...
  52  */
  53 static void buffer_io_error(struct buffer_head *bh)
  54 {
  55         printk_ratelimited(KERN_ERR "Buffer I/O error on device %pg, logical block %llu\n",
  56                        bh->b_bdev,
  57                         (unsigned long long)bh->b_blocknr);
  58 }
  59
  60 static void ext4_finish_bio(struct bio *bio)
  61 {
  62         int i;
  63         struct bio_vec *bvec;
  64
  65         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
  66                 struct page *page = bvec->bv_page;
  67 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
  68                 struct page *data_page = NULL;
  69                 struct ext4_crypto_ctx *ctx = NULL;
  70 #endif
  71                 struct buffer_head *bh, *head;
  72                 unsigned bio_start = bvec->bv_offset;
  73                 unsigned bio_end = bio_start + bvec->bv_len;
  74                 unsigned under_io = 0;
  75                 unsigned long flags;
  76
  77                 if (!page)
  78                         continue;
  79
  80 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
  81                 if (!page->mapping) {
  82                         /* The bounce data pages are unmapped. */
  83                         data_page = page;
  84                         ctx = (struct ext4_crypto_ctx *)page_private(data_page);
  85                         page = ctx->w.control_page;
  86                 }
  87 #endif
  88
  89                 if (bio->bi_error) {
  90                         SetPageError(page);
  91                         set_bit(AS_EIO, &page->mapping->flags);
  92                 }
  93                 bh = head = page_buffers(page);
  94                 /*
  95                  * We check all buffers in the page under BH_Uptodate_Lock
  96                  * to avoid races with other end io clearing async_write flags
  97                  */
  98                 local_irq_save(flags);
  99                 bit_spin_lock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 100                 do {
 101                         if (bh_offset(bh) < bio_start ||
 102                             bh_offset(bh) + bh->b_size > bio_end) {
 103                                 if (buffer_async_write(bh))
 104                                         under_io++;
 105                                 continue;
 106                         }
 107                         clear_buffer_async_write(bh);
 108                         if (bio->bi_error)
 109                                 buffer_io_error(bh);
 110                 } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 111                 bit_spin_unlock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 112                 local_irq_restore(flags);
 113                 if (!under_io) {
 114 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
 115                         if (ctx)
 116                                 ext4_restore_control_page(data_page);
 117 #endif
 118                         end_page_writeback(page);
 119                 }
 120         }
 121 }
 122
 123 static void ext4_release_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 124 {
 125         struct bio *bio, *next_bio;
 126
 127         BUG_ON(!list_empty(&io_end->list));
 128         BUG_ON(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN);
 129         WARN_ON(io_end->handle);
 130
 131         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(io_end->inode)->i_ioend_count))
 132                 wake_up_all(ext4_ioend_wq(io_end->inode));
 133
 134         for (bio = io_end->bio; bio; bio = next_bio) {
 135                 next_bio = bio->bi_private;
 136                 ext4_finish_bio(bio);
 137                 bio_put(bio);
 138         }
 139         kmem_cache_free(io_end_cachep, io_end);
 140 }
 141
 142 static void ext4_clear_io_unwritten_flag(ext4_io_end_t *io_end)
 143 {
 144         struct inode *inode = io_end->inode;
 145
 146         io_end->flag &= ~EXT4_IO_END_UNWRITTEN;
 147         /* Wake up anyone waiting on unwritten extent conversion */
 148         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(inode)->i_unwritten))
 149                 wake_up_all(ext4_ioend_wq(inode));
 150 }
 151
 152 /*
 153  * Check a range of space and convert unwritten extents to written. Note that
 154  * we are protected from truncate touching same part of extent tree by the
 155  * fact that truncate code waits for all DIO to finish (thus exclusion from
 156  * direct IO is achieved) and also waits for PageWriteback bits. Thus we
 157  * cannot get to ext4_ext_truncate() before all IOs overlapping that range are
 158  * completed (happens from ext4_free_ioend()).
 159  */
 160 static int ext4_end_io(ext4_io_end_t *io)
 161 {
 162         struct inode *inode = io->inode;
 163         loff_t offset = io->offset;
 164         ssize_t size = io->size;
 165         handle_t *handle = io->handle;
 166         int ret = 0;
 167
 168         ext4_debug("ext4_end_io_nolock: io 0x%p from inode %lu,list->next 0x%p,"
 169                    "list->prev 0x%p\n",
 170                    io, inode->i_ino, io->list.next, io->list.prev);
 171
 172         io->handle = NULL;      /* Following call will use up the handle */
 173         ret = ext4_convert_unwritten_extents(handle, inode, offset, size);
 174         if (ret < 0) {
 175                 ext4_msg(inode->i_sb, KERN_EMERG,
 176                          "failed to convert unwritten extents to written "
 177                          "extents -- potential data loss!  "
 178                          "(inode %lu, offset %llu, size %zd, error %d)",
 179                          inode->i_ino, offset, size, ret);
 180         }
 181         ext4_clear_io_unwritten_flag(io);
 182         ext4_release_io_end(io);
 183         return ret;
 184 }
 185
 186 static void dump_completed_IO(struct inode *inode, struct list_head *head)
 187 {
 188 #ifdef  EXT4FS_DEBUG
 189         struct list_head *cur, *before, *after;
 190         ext4_io_end_t *io, *io0, *io1;
 191
 192         if (list_empty(head))
 193                 return;
 194
 195         ext4_debug("Dump inode %lu completed io list\n", inode->i_ino);
 196         list_for_each_entry(io, head, list) {
 197                 cur = &io->list;
 198                 before = cur->prev;
 199                 io0 = container_of(before, ext4_io_end_t, list);
 200                 after = cur->next;
 201                 io1 = container_of(after, ext4_io_end_t, list);
 202
 203                 ext4_debug("io 0x%p from inode %lu,prev 0x%p,next 0x%p\n",
 204                             io, inode->i_ino, io0, io1);
 205         }
 206 #endif
 207 }
 208
 209 /* Add the io_end to per-inode completed end_io list. */
 210 static void ext4_add_complete_io(ext4_io_end_t *io_end)
 211 {
 212         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(io_end->inode);
 213         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(io_end->inode->i_sb);
 214         struct workqueue_struct *wq;
 215         unsigned long flags;
 216
 217         /* Only reserved conversions from writeback should enter here */
 218         WARN_ON(!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 219         WARN_ON(!io_end->handle && sbi->s_journal);
 220         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 221         wq = sbi->rsv_conversion_wq;
 222         if (list_empty(&ei->i_rsv_conversion_list))
 223                 queue_work(wq, &ei->i_rsv_conversion_work);
 224         list_add_tail(&io_end->list, &ei->i_rsv_conversion_list);
 225         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 226 }
 227
 228 static int ext4_do_flush_completed_IO(struct inode *inode,
 229                                       struct list_head *head)
 230 {
 231         ext4_io_end_t *io;
 232         struct list_head unwritten;
 233         unsigned long flags;
 234         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 235         int err, ret = 0;
 236
 237         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 238         dump_completed_IO(inode, head);
 239         list_replace_init(head, &unwritten);
 240         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 241
 242         while (!list_empty(&unwritten)) {
 243                 io = list_entry(unwritten.next, ext4_io_end_t, list);
 244                 BUG_ON(!(io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 245                 list_del_init(&io->list);
 246
 247                 err = ext4_end_io(io);
 248                 if (unlikely(!ret && err))
 249                         ret = err;
 250         }
 251         return ret;
 252 }
 253
 254 /*
 255  * work on completed IO, to convert unwritten extents to extents
 256  */
 257 void ext4_end_io_rsv_work(struct work_struct *work)
 258 {
 259         struct ext4_inode_info *ei = container_of(work, struct ext4_inode_info,
 260                                                   i_rsv_conversion_work);
 261         ext4_do_flush_completed_IO(&ei->vfs_inode, &ei->i_rsv_conversion_list);
 262 }
 263
 264 ext4_io_end_t *ext4_init_io_end(struct inode *inode, gfp_t flags)
 265 {
 266         ext4_io_end_t *io = kmem_cache_zalloc(io_end_cachep, flags);
 267         if (io) {
 268                 atomic_inc(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count);
 269                 io->inode = inode;
 270                 INIT_LIST_HEAD(&io->list);
 271                 atomic_set(&io->count, 1);
 272         }
 273         return io;
 274 }
 275
 276 void ext4_put_io_end_defer(ext4_io_end_t *io_end)
 277 {
 278         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 279                 if (!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) || !io_end->size) {
 280                         ext4_release_io_end(io_end);
 281                         return;
 282                 }
 283                 ext4_add_complete_io(io_end);
 284         }
 285 }
 286
 287 int ext4_put_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 288 {
 289         int err = 0;
 290
 291         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 292                 if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 293                         err = ext4_convert_unwritten_extents(io_end->handle,
 294                                                 io_end->inode, io_end->offset,
 295                                                 io_end->size);
 296                         io_end->handle = NULL;
 297                         ext4_clear_io_unwritten_flag(io_end);
 298                 }
 299                 ext4_release_io_end(io_end);
 300         }
 301         return err;
 302 }
 303
 304 ext4_io_end_t *ext4_get_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 305 {
 306         atomic_inc(&io_end->count);
 307         return io_end;
 308 }
 309
 310 /* BIO completion function for page writeback */
 311 static void ext4_end_bio(struct bio *bio)
 312 {
 313         ext4_io_end_t *io_end = bio->bi_private;
 314         sector_t bi_sector = bio->bi_iter.bi_sector;
 315
 316         BUG_ON(!io_end);
 317         bio->bi_end_io = NULL;
 318
 319         if (bio->bi_error) {
 320                 struct inode *inode = io_end->inode;
 321
 322                 ext4_warning(inode->i_sb, "I/O error %d writing to inode %lu "
 323                              "(offset %llu size %ld starting block %llu)",
 324                              bio->bi_error, inode->i_ino,
 325                              (unsigned long long) io_end->offset,
 326                              (long) io_end->size,
 327                              (unsigned long long)
 328                              bi_sector >> (inode->i_blkbits - 9));
 329                 mapping_set_error(inode->i_mapping, bio->bi_error);
 330         }
 331
 332         if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 333                 /*
 334                  * Link bio into list hanging from io_end. We have to do it
 335                  * atomically as bio completions can be racing against each
 336                  * other.
 337                  */
 338                 bio->bi_private = xchg(&io_end->bio, bio);
 339                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 340         } else {
 341                 /*
 342                  * Drop io_end reference early. Inode can get freed once
 343                  * we finish the bio.
 344                  */
 345                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 346                 ext4_finish_bio(bio);
 347                 bio_put(bio);
 348         }
 349 }
 350
 351 void ext4_io_submit(struct ext4_io_submit *io)
 352 {
 353         struct bio *bio = io->io_bio;
 354
 355         if (bio) {
 356                 int io_op = io->io_wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL ?
 357                             WRITE_SYNC : WRITE;
 358                 bio_get(io->io_bio);
 359                 submit_bio(io_op, io->io_bio);
 360                 bio_put(io->io_bio);
 361         }
 362         io->io_bio = NULL;
 363 }
 364
 365 void ext4_io_submit_init(struct ext4_io_submit *io,
 366                          struct writeback_control *wbc)
 367 {
 368         io->io_wbc = wbc;
 369         io->io_bio = NULL;
 370         io->io_end = NULL;
 371 }
 372
 373 static int io_submit_init_bio(struct ext4_io_submit *io,
 374                               struct buffer_head *bh)
 375 {
 376         struct bio *bio;
 377
 378         bio = bio_alloc(GFP_NOIO, BIO_MAX_PAGES);
 379         if (!bio)
 380                 return -ENOMEM;
 381         wbc_init_bio(io->io_wbc, bio);
 382         bio->bi_iter.bi_sector = bh->b_blocknr * (bh->b_size >> 9);
 383         bio->bi_bdev = bh->b_bdev;
 384         bio->bi_end_io = ext4_end_bio;
 385         bio->bi_private = ext4_get_io_end(io->io_end);
 386         io->io_bio = bio;
 387         io->io_next_block = bh->b_blocknr;
 388         return 0;
 389 }
 390
 391 static int io_submit_add_bh(struct ext4_io_submit *io,
 392                             struct inode *inode,
 393                             struct page *page,
 394                             struct buffer_head *bh)
 395 {
 396         int ret;
 397
 398         if (io->io_bio && bh->b_blocknr != io->io_next_block) {
 399 submit_and_retry:
 400                 ext4_io_submit(io);
 401         }
 402         if (io->io_bio == NULL) {
 403                 ret = io_submit_init_bio(io, bh);
 404                 if (ret)
 405                         return ret;
 406         }
 407         ret = bio_add_page(io->io_bio, page, bh->b_size, bh_offset(bh));
 408         if (ret != bh->b_size)
 409                 goto submit_and_retry;
 410         wbc_account_io(io->io_wbc, page, bh->b_size);
 411         io->io_next_block++;
 412         return 0;
 413 }
 414
 415 int ext4_bio_write_page(struct ext4_io_submit *io,
 416                         struct page *page,
 417                         int len,
 418                         struct writeback_control *wbc,
 419                         bool keep_towrite)
 420 {
 421         struct page *data_page = NULL;
 422         struct inode *inode = page->mapping->host;
 423         unsigned block_start, blocksize;
 424         struct buffer_head *bh, *head;
 425         int ret = 0;
 426         int nr_submitted = 0;
 427         int nr_to_submit = 0;
 428
 429         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
 430
 431         BUG_ON(!PageLocked(page));
 432         BUG_ON(PageWriteback(page));
 433
 434         if (keep_towrite)
 435                 set_page_writeback_keepwrite(page);
 436         else
 437                 set_page_writeback(page);
 438         ClearPageError(page);
 439
 440         /*
 441          * Comments copied from block_write_full_page:
 442          *
 443          * The page straddles i_size.  It must be zeroed out on each and every
 444          * writepage invocation because it may be mmapped.  "A file is mapped
 445          * in multiples of the page size.  For a file that is not a multiple of
 446          * the page size, the remaining memory is zeroed when mapped, and
 447          * writes to that region are not written out to the file."
 448          */
 449         if (len < PAGE_CACHE_SIZE)
 450                 zero_user_segment(page, len, PAGE_CACHE_SIZE);
 451         /*
 452          * In the first loop we prepare and mark buffers to submit. We have to
 453          * mark all buffers in the page before submitting so that
 454          * end_page_writeback() cannot be called from ext4_bio_end_io() when IO
 455          * on the first buffer finishes and we are still working on submitting
 456          * the second buffer.
 457          */
 458         bh = head = page_buffers(page);
 459         do {
 460                 block_start = bh_offset(bh);
 461                 if (block_start >= len) {
 462                         clear_buffer_dirty(bh);
 463                         set_buffer_uptodate(bh);
 464                         continue;
 465                 }
 466                 if (!buffer_dirty(bh) || buffer_delay(bh) ||
 467                     !buffer_mapped(bh) || buffer_unwritten(bh)) {
 468                         /* A hole? We can safely clear the dirty bit */
 469                         if (!buffer_mapped(bh))
 470                                 clear_buffer_dirty(bh);
 471                         if (io->io_bio)
 472                                 ext4_io_submit(io);
 473                         continue;
 474                 }
 475                 if (buffer_new(bh)) {
 476                         clear_buffer_new(bh);
 477                         unmap_underlying_metadata(bh->b_bdev, bh->b_blocknr);
 478                 }
 479                 set_buffer_async_write(bh);
 480                 nr_to_submit++;
 481         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 482
 483         bh = head = page_buffers(page);
 484
 485         if (ext4_encrypted_inode(inode) && S_ISREG(inode->i_mode) &&
 486             nr_to_submit) {
 487                 data_page = ext4_encrypt(inode, page);
 488                 if (IS_ERR(data_page)) {
 489                         ret = PTR_ERR(data_page);
 490                         data_page = NULL;
 491                         goto out;
 492                 }
 493         }
 494
 495         /* Now submit buffers to write */
 496         do {
 497                 if (!buffer_async_write(bh))
 498                         continue;
 499                 ret = io_submit_add_bh(io, inode,
 500                                        data_page ? data_page : page, bh);
 501                 if (ret) {
 502                         /*
 503                          * We only get here on ENOMEM.  Not much else
 504                          * we can do but mark the page as dirty, and
 505                          * better luck next time.
 506                          */
 507                         break;
 508                 }
 509                 nr_submitted++;
 510                 clear_buffer_dirty(bh);
 511         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 512
 513         /* Error stopped previous loop? Clean up buffers... */
 514         if (ret) {
 515         out:
 516                 if (data_page)
 517                         ext4_restore_control_page(data_page);
 518                 printk_ratelimited(KERN_ERR "%s: ret = %d\n", __func__, ret);
 519                 redirty_page_for_writepage(wbc, page);
 520                 do {
 521                         clear_buffer_async_write(bh);
 522                         bh = bh->b_this_page;
 523                 } while (bh != head);
 524         }
 525         unlock_page(page);
 526         /* Nothing submitted - we have to end page writeback */
 527         if (!nr_submitted)
 528                 end_page_writeback(page);
 529         return ret;
 530 }