fs/ext4/page-io.c

   1 /*
   2  * linux/fs/ext4/page-io.c
   3  *
   4  * This contains the new page_io functions for ext4
   5  *
   6  * Written by Theodore Ts'o, 2010.
   7  */
   8
   9 #include <linux/fs.h>
  10 #include <linux/time.h>
  11 #include <linux/jbd2.h>
  12 #include <linux/highuid.h>
  13 #include <linux/pagemap.h>
  14 #include <linux/quotaops.h>
  15 #include <linux/string.h>
  16 #include <linux/buffer_head.h>
  17 #include <linux/writeback.h>
  18 #include <linux/pagevec.h>
  19 #include <linux/mpage.h>
  20 #include <linux/namei.h>
  21 #include <linux/uio.h>
  22 #include <linux/bio.h>
  23 #include <linux/workqueue.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26
  27 #include "ext4_jbd2.h"
  28 #include "xattr.h"
  29 #include "acl.h"
  30 #include "ext4_extents.h"
  31
  32 static struct kmem_cache *io_page_cachep, *io_end_cachep;
  33
  34 int __init ext4_init_pageio(void)
  35 {
  36         io_page_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_page, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  37         if (io_page_cachep == NULL)
  38                 return -ENOMEM;
  39         io_end_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_end, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  40         if (io_end_cachep == NULL) {
  41                 kmem_cache_destroy(io_page_cachep);
  42                 return -ENOMEM;
  43         }
  44         return 0;
  45 }
  46
  47 void ext4_exit_pageio(void)
  48 {
  49         kmem_cache_destroy(io_end_cachep);
  50         kmem_cache_destroy(io_page_cachep);
  51 }
  52
  53 void ext4_ioend_wait(struct inode *inode)
  54 {
  55         wait_queue_head_t *wq = ext4_ioend_wq(inode);
  56
  57         wait_event(*wq, (atomic_read(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count) == 0));
  58 }
  59
  60 static void put_io_page(struct ext4_io_page *io_page)
  61 {
  62         if (atomic_dec_and_test(&io_page->p_count)) {
  63                 put_page(io_page->p_page);
  64                 kmem_cache_free(io_page_cachep, io_page);
  65         }
  66 }
  67
  68 void ext4_free_io_end(ext4_io_end_t *io)
  69 {
  70         int i;
  71
  72         BUG_ON(!io);
  73         if (io->page)
  74                 put_page(io->page);
  75         for (i = 0; i < io->num_io_pages; i++)
  76                 put_io_page(io->pages[i]);
  77         io->num_io_pages = 0;
  78         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(io->inode)->i_ioend_count))
  79                 wake_up_all(ext4_ioend_wq(io->inode));
  80         kmem_cache_free(io_end_cachep, io);
  81 }
  82
  83 /*
  84  * check a range of space and convert unwritten extents to written.
  85  *
  86  * Called with inode->i_mutex; we depend on this when we manipulate
  87  * io->flag, since we could otherwise race with ext4_flush_completed_IO()
  88  */
  89 int ext4_end_io_nolock(ext4_io_end_t *io)
  90 {
  91         struct inode *inode = io->inode;
  92         loff_t offset = io->offset;
  93         ssize_t size = io->size;
  94         int ret = 0;
  95
  96         ext4_debug("ext4_end_io_nolock: io 0x%p from inode %lu,list->next 0x%p,"
  97                    "list->prev 0x%p\n",
  98                    io, inode->i_ino, io->list.next, io->list.prev);
  99
 100         ret = ext4_convert_unwritten_extents(inode, offset, size);
 101         if (ret < 0) {
 102                 ext4_msg(inode->i_sb, KERN_EMERG,
 103                          "failed to convert unwritten extents to written "
 104                          "extents -- potential data loss!  "
 105                          "(inode %lu, offset %llu, size %zd, error %d)",
 106                          inode->i_ino, offset, size, ret);
 107         }
 108
 109         if (io->iocb)
 110                 aio_complete(io->iocb, io->result, 0);
 111
 112         if (io->flag & EXT4_IO_END_DIRECT)
 113                 inode_dio_done(inode);
 114         /* Wake up anyone waiting on unwritten extent conversion */
 115         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(inode)->i_aiodio_unwritten))
 116                 wake_up_all(ext4_ioend_wq(io->inode));
 117         return ret;
 118 }
 119
 120 /*
 121  * work on completed aio dio IO, to convert unwritten extents to extents
 122  */
 123 static void ext4_end_io_work(struct work_struct *work)
 124 {
 125         ext4_io_end_t           *io = container_of(work, ext4_io_end_t, work);
 126         struct inode            *inode = io->inode;
 127         struct ext4_inode_info  *ei = EXT4_I(inode);
 128         unsigned long           flags;
 129
 130         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 131         if (io->flag & EXT4_IO_END_IN_FSYNC)
 132                 goto requeue;
 133         if (list_empty(&io->list)) {
 134                 spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 135                 goto free;
 136         }
 137
 138         if (!mutex_trylock(&inode->i_mutex)) {
 139                 bool was_queued;
 140 requeue:
 141                 was_queued = !!(io->flag & EXT4_IO_END_QUEUED);
 142                 io->flag |= EXT4_IO_END_QUEUED;
 143                 spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 144                 /*
 145                  * Requeue the work instead of waiting so that the work
 146                  * items queued after this can be processed.
 147                  */
 148                 queue_work(EXT4_SB(inode->i_sb)->dio_unwritten_wq, &io->work);
 149                 /*
 150                  * To prevent the ext4-dio-unwritten thread from keeping
 151                  * requeueing end_io requests and occupying cpu for too long,
 152                  * yield the cpu if it sees an end_io request that has already
 153                  * been requeued.
 154                  */
 155                 if (was_queued)
 156                         yield();
 157                 return;
 158         }
 159         list_del_init(&io->list);
 160         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 161         (void) ext4_end_io_nolock(io);
 162         mutex_unlock(&inode->i_mutex);
 163 free:
 164         ext4_free_io_end(io);
 165 }
 166
 167 ext4_io_end_t *ext4_init_io_end(struct inode *inode, gfp_t flags)
 168 {
 169         ext4_io_end_t *io = kmem_cache_zalloc(io_end_cachep, flags);
 170         if (io) {
 171                 atomic_inc(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count);
 172                 io->inode = inode;
 173                 INIT_WORK(&io->work, ext4_end_io_work);
 174                 INIT_LIST_HEAD(&io->list);
 175         }
 176         return io;
 177 }
 178
 179 /*
 180  * Print an buffer I/O error compatible with the fs/buffer.c.  This
 181  * provides compatibility with dmesg scrapers that look for a specific
 182  * buffer I/O error message.  We really need a unified error reporting
 183  * structure to userspace ala Digital Unix's uerf system, but it's
 184  * probably not going to happen in my lifetime, due to LKML politics...
 185  */
 186 static void buffer_io_error(struct buffer_head *bh)
 187 {
 188         char b[BDEVNAME_SIZE];
 189         printk(KERN_ERR "Buffer I/O error on device %s, logical block %llu\n",
 190                         bdevname(bh->b_bdev, b),
 191                         (unsigned long long)bh->b_blocknr);
 192 }
 193
 194 static void ext4_end_bio(struct bio *bio, int error)
 195 {
 196         ext4_io_end_t *io_end = bio->bi_private;
 197         struct workqueue_struct *wq;
 198         struct inode *inode;
 199         unsigned long flags;
 200         int i;
 201         sector_t bi_sector = bio->bi_sector;
 202
 203         BUG_ON(!io_end);
 204         bio->bi_private = NULL;
 205         bio->bi_end_io = NULL;
 206         if (test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags))
 207                 error = 0;
 208         bio_put(bio);
 209
 210         for (i = 0; i < io_end->num_io_pages; i++) {
 211                 struct page *page = io_end->pages[i]->p_page;
 212                 struct buffer_head *bh, *head;
 213                 loff_t offset;
 214                 loff_t io_end_offset;
 215
 216                 if (error) {
 217                         SetPageError(page);
 218                         set_bit(AS_EIO, &page->mapping->flags);
 219                         head = page_buffers(page);
 220                         BUG_ON(!head);
 221
 222                         io_end_offset = io_end->offset + io_end->size;
 223
 224                         offset = (sector_t) page->index << PAGE_CACHE_SHIFT;
 225                         bh = head;
 226                         do {
 227                                 if ((offset >= io_end->offset) &&
 228                                     (offset+bh->b_size <= io_end_offset))
 229                                         buffer_io_error(bh);
 230
 231                                 offset += bh->b_size;
 232                                 bh = bh->b_this_page;
 233                         } while (bh != head);
 234                 }
 235
 236                 if (atomic_read(&io_end->pages[i]->p_count) == 1)
 237                         end_page_writeback(io_end->pages[i]->p_page);
 238         }
 239         inode = io_end->inode;
 240
 241         if (error) {
 242                 io_end->flag |= EXT4_IO_END_ERROR;
 243                 ext4_warning(inode->i_sb, "I/O error writing to inode %lu "
 244                              "(offset %llu size %ld starting block %llu)",
 245                              inode->i_ino,
 246                              (unsigned long long) io_end->offset,
 247                              (long) io_end->size,
 248                              (unsigned long long)
 249                              bi_sector >> (inode->i_blkbits - 9));
 250         }
 251
 252         if (!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN)) {
 253                 ext4_free_io_end(io_end);
 254                 return;
 255         }
 256
 257         /* Add the io_end to per-inode completed io list*/
 258         spin_lock_irqsave(&EXT4_I(inode)->i_completed_io_lock, flags);
 259         list_add_tail(&io_end->list, &EXT4_I(inode)->i_completed_io_list);
 260         spin_unlock_irqrestore(&EXT4_I(inode)->i_completed_io_lock, flags);
 261
 262         wq = EXT4_SB(inode->i_sb)->dio_unwritten_wq;
 263         /* queue the work to convert unwritten extents to written */
 264         queue_work(wq, &io_end->work);
 265 }
 266
 267 void ext4_io_submit(struct ext4_io_submit *io)
 268 {
 269         struct bio *bio = io->io_bio;
 270
 271         if (bio) {
 272                 bio_get(io->io_bio);
 273                 submit_bio(io->io_op, io->io_bio);
 274                 BUG_ON(bio_flagged(io->io_bio, BIO_EOPNOTSUPP));
 275                 bio_put(io->io_bio);
 276         }
 277         io->io_bio = NULL;
 278         io->io_op = 0;
 279         io->io_end = NULL;
 280 }
 281
 282 static int io_submit_init(struct ext4_io_submit *io,
 283                           struct inode *inode,
 284                           struct writeback_control *wbc,
 285                           struct buffer_head *bh)
 286 {
 287         ext4_io_end_t *io_end;
 288         struct page *page = bh->b_page;
 289         int nvecs = bio_get_nr_vecs(bh->b_bdev);
 290         struct bio *bio;
 291
 292         io_end = ext4_init_io_end(inode, GFP_NOFS);
 293         if (!io_end)
 294                 return -ENOMEM;
 295         bio = bio_alloc(GFP_NOIO, min(nvecs, BIO_MAX_PAGES));
 296         bio->bi_sector = bh->b_blocknr * (bh->b_size >> 9);
 297         bio->bi_bdev = bh->b_bdev;
 298         bio->bi_private = io->io_end = io_end;
 299         bio->bi_end_io = ext4_end_bio;
 300
 301         io_end->offset = (page->index << PAGE_CACHE_SHIFT) + bh_offset(bh);
 302
 303         io->io_bio = bio;
 304         io->io_op = (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL ?  WRITE_SYNC : WRITE);
 305         io->io_next_block = bh->b_blocknr;
 306         return 0;
 307 }
 308
 309 static int io_submit_add_bh(struct ext4_io_submit *io,
 310                             struct ext4_io_page *io_page,
 311                             struct inode *inode,
 312                             struct writeback_control *wbc,
 313                             struct buffer_head *bh)
 314 {
 315         ext4_io_end_t *io_end;
 316         int ret;
 317
 318         if (buffer_new(bh)) {
 319                 clear_buffer_new(bh);
 320                 unmap_underlying_metadata(bh->b_bdev, bh->b_blocknr);
 321         }
 322
 323         if (!buffer_mapped(bh) || buffer_delay(bh)) {
 324                 if (!buffer_mapped(bh))
 325                         clear_buffer_dirty(bh);
 326                 if (io->io_bio)
 327                         ext4_io_submit(io);
 328                 return 0;
 329         }
 330
 331         if (io->io_bio && bh->b_blocknr != io->io_next_block) {
 332 submit_and_retry:
 333                 ext4_io_submit(io);
 334         }
 335         if (io->io_bio == NULL) {
 336                 ret = io_submit_init(io, inode, wbc, bh);
 337                 if (ret)
 338                         return ret;
 339         }
 340         io_end = io->io_end;
 341         if ((io_end->num_io_pages >= MAX_IO_PAGES) &&
 342             (io_end->pages[io_end->num_io_pages-1] != io_page))
 343                 goto submit_and_retry;
 344         if (buffer_uninit(bh))
 345                 ext4_set_io_unwritten_flag(inode, io_end);
 346         io->io_end->size += bh->b_size;
 347         io->io_next_block++;
 348         ret = bio_add_page(io->io_bio, bh->b_page, bh->b_size, bh_offset(bh));
 349         if (ret != bh->b_size)
 350                 goto submit_and_retry;
 351         if ((io_end->num_io_pages == 0) ||
 352             (io_end->pages[io_end->num_io_pages-1] != io_page)) {
 353                 io_end->pages[io_end->num_io_pages++] = io_page;
 354                 atomic_inc(&io_page->p_count);
 355         }
 356         return 0;
 357 }
 358
 359 int ext4_bio_write_page(struct ext4_io_submit *io,
 360                         struct page *page,
 361                         int len,
 362                         struct writeback_control *wbc)
 363 {
 364         struct inode *inode = page->mapping->host;
 365         unsigned block_start, block_end, blocksize;
 366         struct ext4_io_page *io_page;
 367         struct buffer_head *bh, *head;
 368         int ret = 0;
 369
 370         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
 371
 372         BUG_ON(!PageLocked(page));
 373         BUG_ON(PageWriteback(page));
 374
 375         io_page = kmem_cache_alloc(io_page_cachep, GFP_NOFS);
 376         if (!io_page) {
 377                 set_page_dirty(page);
 378                 unlock_page(page);
 379                 return -ENOMEM;
 380         }
 381         io_page->p_page = page;
 382         atomic_set(&io_page->p_count, 1);
 383         get_page(page);
 384         set_page_writeback(page);
 385         ClearPageError(page);
 386
 387         for (bh = head = page_buffers(page), block_start = 0;
 388              bh != head || !block_start;
 389              block_start = block_end, bh = bh->b_this_page) {
 390
 391                 block_end = block_start + blocksize;
 392                 if (block_start >= len) {
 393                         /*
 394                          * Comments copied from block_write_full_page_endio:
 395                          *
 396                          * The page straddles i_size.  It must be zeroed out on
 397                          * each and every writepage invocation because it may
 398                          * be mmapped.  "A file is mapped in multiples of the
 399                          * page size.  For a file that is not a multiple of
 400                          * the  page size, the remaining memory is zeroed when
 401                          * mapped, and writes to that region are not written
 402                          * out to the file."
 403                          */
 404                         zero_user_segment(page, block_start, block_end);
 405                         clear_buffer_dirty(bh);
 406                         set_buffer_uptodate(bh);
 407                         continue;
 408                 }
 409                 clear_buffer_dirty(bh);
 410                 ret = io_submit_add_bh(io, io_page, inode, wbc, bh);
 411                 if (ret) {
 412                         /*
 413                          * We only get here on ENOMEM.  Not much else
 414                          * we can do but mark the page as dirty, and
 415                          * better luck next time.
 416                          */
 417                         set_page_dirty(page);
 418                         break;
 419                 }
 420         }
 421         unlock_page(page);
 422         /*
 423          * If the page was truncated before we could do the writeback,
 424          * or we had a memory allocation error while trying to write
 425          * the first buffer head, we won't have submitted any pages for
 426          * I/O.  In that case we need to make sure we've cleared the
 427          * PageWriteback bit from the page to prevent the system from
 428          * wedging later on.
 429          */
 430         if (atomic_read(&io_page->p_count) == 1)
 431                 end_page_writeback(page);
 432         put_io_page(io_page);
 433         return ret;
 434 }