f2fs: clarify and enhance the f2fs_gc flow
[linux-2.6-block.git] / fs / f2fs / file.c
1 /*
2  * fs/f2fs/file.c
3  *
4  * Copyright (c) 2012 Samsung Electronics Co., Ltd.
5  *             http://www.samsung.com/
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
9  * published by the Free Software Foundation.
10  */
11 #include <linux/fs.h>
12 #include <linux/f2fs_fs.h>
13 #include <linux/stat.h>
14 #include <linux/buffer_head.h>
15 #include <linux/writeback.h>
16 #include <linux/falloc.h>
17 #include <linux/types.h>
18 #include <linux/uaccess.h>
19 #include <linux/mount.h>
20
21 #include "f2fs.h"
22 #include "node.h"
23 #include "segment.h"
24 #include "xattr.h"
25 #include "acl.h"
26
27 static int f2fs_vm_page_mkwrite(struct vm_area_struct *vma,
28                                                 struct vm_fault *vmf)
29 {
30         struct page *page = vmf->page;
31         struct inode *inode = vma->vm_file->f_path.dentry->d_inode;
32         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(inode->i_sb);
33         block_t old_blk_addr;
34         struct dnode_of_data dn;
35         int err;
36
37         f2fs_balance_fs(sbi);
38
39         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
40
41         mutex_lock_op(sbi, DATA_NEW);
42
43         /* block allocation */
44         set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
45         err = get_dnode_of_data(&dn, page->index, 0);
46         if (err) {
47                 mutex_unlock_op(sbi, DATA_NEW);
48                 goto out;
49         }
50
51         old_blk_addr = dn.data_blkaddr;
52
53         if (old_blk_addr == NULL_ADDR) {
54                 err = reserve_new_block(&dn);
55                 if (err) {
56                         f2fs_put_dnode(&dn);
57                         mutex_unlock_op(sbi, DATA_NEW);
58                         goto out;
59                 }
60         }
61         f2fs_put_dnode(&dn);
62
63         mutex_unlock_op(sbi, DATA_NEW);
64
65         lock_page(page);
66         if (page->mapping != inode->i_mapping ||
67                         page_offset(page) >= i_size_read(inode) ||
68                         !PageUptodate(page)) {
69                 unlock_page(page);
70                 err = -EFAULT;
71                 goto out;
72         }
73
74         /*
75          * check to see if the page is mapped already (no holes)
76          */
77         if (PageMappedToDisk(page))
78                 goto out;
79
80         /* fill the page */
81         wait_on_page_writeback(page);
82
83         /* page is wholly or partially inside EOF */
84         if (((page->index + 1) << PAGE_CACHE_SHIFT) > i_size_read(inode)) {
85                 unsigned offset;
86                 offset = i_size_read(inode) & ~PAGE_CACHE_MASK;
87                 zero_user_segment(page, offset, PAGE_CACHE_SIZE);
88         }
89         set_page_dirty(page);
90         SetPageUptodate(page);
91
92         file_update_time(vma->vm_file);
93 out:
94         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
95         return block_page_mkwrite_return(err);
96 }
97
98 static const struct vm_operations_struct f2fs_file_vm_ops = {
99         .fault          = filemap_fault,
100         .page_mkwrite   = f2fs_vm_page_mkwrite,
101         .remap_pages    = generic_file_remap_pages,
102 };
103
104 static int need_to_sync_dir(struct f2fs_sb_info *sbi, struct inode *inode)
105 {
106         struct dentry *dentry;
107         nid_t pino;
108
109         inode = igrab(inode);
110         dentry = d_find_any_alias(inode);
111         if (!dentry) {
112                 iput(inode);
113                 return 0;
114         }
115         pino = dentry->d_parent->d_inode->i_ino;
116         dput(dentry);
117         iput(inode);
118         return !is_checkpointed_node(sbi, pino);
119 }
120
121 int f2fs_sync_file(struct file *file, loff_t start, loff_t end, int datasync)
122 {
123         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
124         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(inode->i_sb);
125         unsigned long long cur_version;
126         int ret = 0;
127         bool need_cp = false;
128         struct writeback_control wbc = {
129                 .sync_mode = WB_SYNC_ALL,
130                 .nr_to_write = LONG_MAX,
131                 .for_reclaim = 0,
132         };
133
134         if (inode->i_sb->s_flags & MS_RDONLY)
135                 return 0;
136
137         ret = filemap_write_and_wait_range(inode->i_mapping, start, end);
138         if (ret)
139                 return ret;
140
141         /* guarantee free sections for fsync */
142         f2fs_balance_fs(sbi);
143
144         mutex_lock(&inode->i_mutex);
145
146         if (datasync && !(inode->i_state & I_DIRTY_DATASYNC))
147                 goto out;
148
149         mutex_lock(&sbi->cp_mutex);
150         cur_version = le64_to_cpu(F2FS_CKPT(sbi)->checkpoint_ver);
151         mutex_unlock(&sbi->cp_mutex);
152
153         if (F2FS_I(inode)->data_version != cur_version &&
154                                         !(inode->i_state & I_DIRTY))
155                 goto out;
156         F2FS_I(inode)->data_version--;
157
158         if (!S_ISREG(inode->i_mode) || inode->i_nlink != 1)
159                 need_cp = true;
160         else if (is_inode_flag_set(F2FS_I(inode), FI_NEED_CP))
161                 need_cp = true;
162         else if (!space_for_roll_forward(sbi))
163                 need_cp = true;
164         else if (need_to_sync_dir(sbi, inode))
165                 need_cp = true;
166
167         if (need_cp) {
168                 /* all the dirty node pages should be flushed for POR */
169                 ret = f2fs_sync_fs(inode->i_sb, 1);
170                 clear_inode_flag(F2FS_I(inode), FI_NEED_CP);
171         } else {
172                 /* if there is no written node page, write its inode page */
173                 while (!sync_node_pages(sbi, inode->i_ino, &wbc)) {
174                         ret = f2fs_write_inode(inode, NULL);
175                         if (ret)
176                                 goto out;
177                 }
178                 filemap_fdatawait_range(sbi->node_inode->i_mapping,
179                                                         0, LONG_MAX);
180         }
181 out:
182         mutex_unlock(&inode->i_mutex);
183         return ret;
184 }
185
186 static int f2fs_file_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
187 {
188         file_accessed(file);
189         vma->vm_ops = &f2fs_file_vm_ops;
190         return 0;
191 }
192
193 static int truncate_data_blocks_range(struct dnode_of_data *dn, int count)
194 {
195         int nr_free = 0, ofs = dn->ofs_in_node;
196         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(dn->inode->i_sb);
197         struct f2fs_node *raw_node;
198         __le32 *addr;
199
200         raw_node = page_address(dn->node_page);
201         addr = blkaddr_in_node(raw_node) + ofs;
202
203         for ( ; count > 0; count--, addr++, dn->ofs_in_node++) {
204                 block_t blkaddr = le32_to_cpu(*addr);
205                 if (blkaddr == NULL_ADDR)
206                         continue;
207
208                 update_extent_cache(NULL_ADDR, dn);
209                 invalidate_blocks(sbi, blkaddr);
210                 dec_valid_block_count(sbi, dn->inode, 1);
211                 nr_free++;
212         }
213         if (nr_free) {
214                 set_page_dirty(dn->node_page);
215                 sync_inode_page(dn);
216         }
217         dn->ofs_in_node = ofs;
218         return nr_free;
219 }
220
221 void truncate_data_blocks(struct dnode_of_data *dn)
222 {
223         truncate_data_blocks_range(dn, ADDRS_PER_BLOCK);
224 }
225
226 static void truncate_partial_data_page(struct inode *inode, u64 from)
227 {
228         unsigned offset = from & (PAGE_CACHE_SIZE - 1);
229         struct page *page;
230
231         if (!offset)
232                 return;
233
234         page = find_data_page(inode, from >> PAGE_CACHE_SHIFT);
235         if (IS_ERR(page))
236                 return;
237
238         lock_page(page);
239         wait_on_page_writeback(page);
240         zero_user(page, offset, PAGE_CACHE_SIZE - offset);
241         set_page_dirty(page);
242         f2fs_put_page(page, 1);
243 }
244
245 static int truncate_blocks(struct inode *inode, u64 from)
246 {
247         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(inode->i_sb);
248         unsigned int blocksize = inode->i_sb->s_blocksize;
249         struct dnode_of_data dn;
250         pgoff_t free_from;
251         int count = 0;
252         int err;
253
254         free_from = (pgoff_t)
255                         ((from + blocksize - 1) >> (sbi->log_blocksize));
256
257         mutex_lock_op(sbi, DATA_TRUNC);
258
259         set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
260         err = get_dnode_of_data(&dn, free_from, RDONLY_NODE);
261         if (err) {
262                 if (err == -ENOENT)
263                         goto free_next;
264                 mutex_unlock_op(sbi, DATA_TRUNC);
265                 return err;
266         }
267
268         if (IS_INODE(dn.node_page))
269                 count = ADDRS_PER_INODE;
270         else
271                 count = ADDRS_PER_BLOCK;
272
273         count -= dn.ofs_in_node;
274         BUG_ON(count < 0);
275         if (dn.ofs_in_node || IS_INODE(dn.node_page)) {
276                 truncate_data_blocks_range(&dn, count);
277                 free_from += count;
278         }
279
280         f2fs_put_dnode(&dn);
281 free_next:
282         err = truncate_inode_blocks(inode, free_from);
283         mutex_unlock_op(sbi, DATA_TRUNC);
284
285         /* lastly zero out the first data page */
286         truncate_partial_data_page(inode, from);
287
288         return err;
289 }
290
291 void f2fs_truncate(struct inode *inode)
292 {
293         if (!(S_ISREG(inode->i_mode) || S_ISDIR(inode->i_mode) ||
294                                 S_ISLNK(inode->i_mode)))
295                 return;
296
297         if (!truncate_blocks(inode, i_size_read(inode))) {
298                 inode->i_mtime = inode->i_ctime = CURRENT_TIME;
299                 mark_inode_dirty(inode);
300         }
301 }
302
303 static int f2fs_getattr(struct vfsmount *mnt,
304                          struct dentry *dentry, struct kstat *stat)
305 {
306         struct inode *inode = dentry->d_inode;
307         generic_fillattr(inode, stat);
308         stat->blocks <<= 3;
309         return 0;
310 }
311
312 #ifdef CONFIG_F2FS_FS_POSIX_ACL
313 static void __setattr_copy(struct inode *inode, const struct iattr *attr)
314 {
315         struct f2fs_inode_info *fi = F2FS_I(inode);
316         unsigned int ia_valid = attr->ia_valid;
317
318         if (ia_valid & ATTR_UID)
319                 inode->i_uid = attr->ia_uid;
320         if (ia_valid & ATTR_GID)
321                 inode->i_gid = attr->ia_gid;
322         if (ia_valid & ATTR_ATIME)
323                 inode->i_atime = timespec_trunc(attr->ia_atime,
324                                                 inode->i_sb->s_time_gran);
325         if (ia_valid & ATTR_MTIME)
326                 inode->i_mtime = timespec_trunc(attr->ia_mtime,
327                                                 inode->i_sb->s_time_gran);
328         if (ia_valid & ATTR_CTIME)
329                 inode->i_ctime = timespec_trunc(attr->ia_ctime,
330                                                 inode->i_sb->s_time_gran);
331         if (ia_valid & ATTR_MODE) {
332                 umode_t mode = attr->ia_mode;
333
334                 if (!in_group_p(inode->i_gid) && !capable(CAP_FSETID))
335                         mode &= ~S_ISGID;
336                 set_acl_inode(fi, mode);
337         }
338 }
339 #else
340 #define __setattr_copy setattr_copy
341 #endif
342
343 int f2fs_setattr(struct dentry *dentry, struct iattr *attr)
344 {
345         struct inode *inode = dentry->d_inode;
346         struct f2fs_inode_info *fi = F2FS_I(inode);
347         int err;
348
349         err = inode_change_ok(inode, attr);
350         if (err)
351                 return err;
352
353         if ((attr->ia_valid & ATTR_SIZE) &&
354                         attr->ia_size != i_size_read(inode)) {
355                 truncate_setsize(inode, attr->ia_size);
356                 f2fs_truncate(inode);
357                 f2fs_balance_fs(F2FS_SB(inode->i_sb));
358         }
359
360         __setattr_copy(inode, attr);
361
362         if (attr->ia_valid & ATTR_MODE) {
363                 err = f2fs_acl_chmod(inode);
364                 if (err || is_inode_flag_set(fi, FI_ACL_MODE)) {
365                         inode->i_mode = fi->i_acl_mode;
366                         clear_inode_flag(fi, FI_ACL_MODE);
367                 }
368         }
369
370         mark_inode_dirty(inode);
371         return err;
372 }
373
374 const struct inode_operations f2fs_file_inode_operations = {
375         .getattr        = f2fs_getattr,
376         .setattr        = f2fs_setattr,
377         .get_acl        = f2fs_get_acl,
378 #ifdef CONFIG_F2FS_FS_XATTR
379         .setxattr       = generic_setxattr,
380         .getxattr       = generic_getxattr,
381         .listxattr      = f2fs_listxattr,
382         .removexattr    = generic_removexattr,
383 #endif
384 };
385
386 static void fill_zero(struct inode *inode, pgoff_t index,
387                                         loff_t start, loff_t len)
388 {
389         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(inode->i_sb);
390         struct page *page;
391
392         if (!len)
393                 return;
394
395         f2fs_balance_fs(sbi);
396
397         mutex_lock_op(sbi, DATA_NEW);
398         page = get_new_data_page(inode, index, false);
399         mutex_unlock_op(sbi, DATA_NEW);
400
401         if (!IS_ERR(page)) {
402                 wait_on_page_writeback(page);
403                 zero_user(page, start, len);
404                 set_page_dirty(page);
405                 f2fs_put_page(page, 1);
406         }
407 }
408
409 int truncate_hole(struct inode *inode, pgoff_t pg_start, pgoff_t pg_end)
410 {
411         pgoff_t index;
412         int err;
413
414         for (index = pg_start; index < pg_end; index++) {
415                 struct dnode_of_data dn;
416                 struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(inode->i_sb);
417
418                 f2fs_balance_fs(sbi);
419
420                 mutex_lock_op(sbi, DATA_TRUNC);
421                 set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
422                 err = get_dnode_of_data(&dn, index, RDONLY_NODE);
423                 if (err) {
424                         mutex_unlock_op(sbi, DATA_TRUNC);
425                         if (err == -ENOENT)
426                                 continue;
427                         return err;
428                 }
429
430                 if (dn.data_blkaddr != NULL_ADDR)
431                         truncate_data_blocks_range(&dn, 1);
432                 f2fs_put_dnode(&dn);
433                 mutex_unlock_op(sbi, DATA_TRUNC);
434         }
435         return 0;
436 }
437
438 static int punch_hole(struct inode *inode, loff_t offset, loff_t len, int mode)
439 {
440         pgoff_t pg_start, pg_end;
441         loff_t off_start, off_end;
442         int ret = 0;
443
444         pg_start = ((unsigned long long) offset) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
445         pg_end = ((unsigned long long) offset + len) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
446
447         off_start = offset & (PAGE_CACHE_SIZE - 1);
448         off_end = (offset + len) & (PAGE_CACHE_SIZE - 1);
449
450         if (pg_start == pg_end) {
451                 fill_zero(inode, pg_start, off_start,
452                                                 off_end - off_start);
453         } else {
454                 if (off_start)
455                         fill_zero(inode, pg_start++, off_start,
456                                         PAGE_CACHE_SIZE - off_start);
457                 if (off_end)
458                         fill_zero(inode, pg_end, 0, off_end);
459
460                 if (pg_start < pg_end) {
461                         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
462                         loff_t blk_start, blk_end;
463
464                         blk_start = pg_start << PAGE_CACHE_SHIFT;
465                         blk_end = pg_end << PAGE_CACHE_SHIFT;
466                         truncate_inode_pages_range(mapping, blk_start,
467                                         blk_end - 1);
468                         ret = truncate_hole(inode, pg_start, pg_end);
469                 }
470         }
471
472         if (!(mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) &&
473                 i_size_read(inode) <= (offset + len)) {
474                 i_size_write(inode, offset);
475                 mark_inode_dirty(inode);
476         }
477
478         return ret;
479 }
480
481 static int expand_inode_data(struct inode *inode, loff_t offset,
482                                         loff_t len, int mode)
483 {
484         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(inode->i_sb);
485         pgoff_t index, pg_start, pg_end;
486         loff_t new_size = i_size_read(inode);
487         loff_t off_start, off_end;
488         int ret = 0;
489
490         ret = inode_newsize_ok(inode, (len + offset));
491         if (ret)
492                 return ret;
493
494         pg_start = ((unsigned long long) offset) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
495         pg_end = ((unsigned long long) offset + len) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
496
497         off_start = offset & (PAGE_CACHE_SIZE - 1);
498         off_end = (offset + len) & (PAGE_CACHE_SIZE - 1);
499
500         for (index = pg_start; index <= pg_end; index++) {
501                 struct dnode_of_data dn;
502
503                 mutex_lock_op(sbi, DATA_NEW);
504
505                 set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
506                 ret = get_dnode_of_data(&dn, index, 0);
507                 if (ret) {
508                         mutex_unlock_op(sbi, DATA_NEW);
509                         break;
510                 }
511
512                 if (dn.data_blkaddr == NULL_ADDR) {
513                         ret = reserve_new_block(&dn);
514                         if (ret) {
515                                 f2fs_put_dnode(&dn);
516                                 mutex_unlock_op(sbi, DATA_NEW);
517                                 break;
518                         }
519                 }
520                 f2fs_put_dnode(&dn);
521
522                 mutex_unlock_op(sbi, DATA_NEW);
523
524                 if (pg_start == pg_end)
525                         new_size = offset + len;
526                 else if (index == pg_start && off_start)
527                         new_size = (index + 1) << PAGE_CACHE_SHIFT;
528                 else if (index == pg_end)
529                         new_size = (index << PAGE_CACHE_SHIFT) + off_end;
530                 else
531                         new_size += PAGE_CACHE_SIZE;
532         }
533
534         if (!(mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) &&
535                 i_size_read(inode) < new_size) {
536                 i_size_write(inode, new_size);
537                 mark_inode_dirty(inode);
538         }
539
540         return ret;
541 }
542
543 static long f2fs_fallocate(struct file *file, int mode,
544                                 loff_t offset, loff_t len)
545 {
546         struct inode *inode = file->f_path.dentry->d_inode;
547         long ret;
548
549         if (mode & ~(FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE))
550                 return -EOPNOTSUPP;
551
552         if (mode & FALLOC_FL_PUNCH_HOLE)
553                 ret = punch_hole(inode, offset, len, mode);
554         else
555                 ret = expand_inode_data(inode, offset, len, mode);
556
557         if (!ret) {
558                 inode->i_mtime = inode->i_ctime = CURRENT_TIME;
559                 mark_inode_dirty(inode);
560         }
561         return ret;
562 }
563
564 #define F2FS_REG_FLMASK         (~(FS_DIRSYNC_FL | FS_TOPDIR_FL))
565 #define F2FS_OTHER_FLMASK       (FS_NODUMP_FL | FS_NOATIME_FL)
566
567 static inline __u32 f2fs_mask_flags(umode_t mode, __u32 flags)
568 {
569         if (S_ISDIR(mode))
570                 return flags;
571         else if (S_ISREG(mode))
572                 return flags & F2FS_REG_FLMASK;
573         else
574                 return flags & F2FS_OTHER_FLMASK;
575 }
576
577 long f2fs_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
578 {
579         struct inode *inode = filp->f_dentry->d_inode;
580         struct f2fs_inode_info *fi = F2FS_I(inode);
581         unsigned int flags;
582         int ret;
583
584         switch (cmd) {
585         case FS_IOC_GETFLAGS:
586                 flags = fi->i_flags & FS_FL_USER_VISIBLE;
587                 return put_user(flags, (int __user *) arg);
588         case FS_IOC_SETFLAGS:
589         {
590                 unsigned int oldflags;
591
592                 ret = mnt_want_write(filp->f_path.mnt);
593                 if (ret)
594                         return ret;
595
596                 if (!inode_owner_or_capable(inode)) {
597                         ret = -EACCES;
598                         goto out;
599                 }
600
601                 if (get_user(flags, (int __user *) arg)) {
602                         ret = -EFAULT;
603                         goto out;
604                 }
605
606                 flags = f2fs_mask_flags(inode->i_mode, flags);
607
608                 mutex_lock(&inode->i_mutex);
609
610                 oldflags = fi->i_flags;
611
612                 if ((flags ^ oldflags) & (FS_APPEND_FL | FS_IMMUTABLE_FL)) {
613                         if (!capable(CAP_LINUX_IMMUTABLE)) {
614                                 mutex_unlock(&inode->i_mutex);
615                                 ret = -EPERM;
616                                 goto out;
617                         }
618                 }
619
620                 flags = flags & FS_FL_USER_MODIFIABLE;
621                 flags |= oldflags & ~FS_FL_USER_MODIFIABLE;
622                 fi->i_flags = flags;
623                 mutex_unlock(&inode->i_mutex);
624
625                 f2fs_set_inode_flags(inode);
626                 inode->i_ctime = CURRENT_TIME;
627                 mark_inode_dirty(inode);
628 out:
629                 mnt_drop_write(filp->f_path.mnt);
630                 return ret;
631         }
632         default:
633                 return -ENOTTY;
634         }
635 }
636
637 const struct file_operations f2fs_file_operations = {
638         .llseek         = generic_file_llseek,
639         .read           = do_sync_read,
640         .write          = do_sync_write,
641         .aio_read       = generic_file_aio_read,
642         .aio_write      = generic_file_aio_write,
643         .open           = generic_file_open,
644         .mmap           = f2fs_file_mmap,
645         .fsync          = f2fs_sync_file,
646         .fallocate      = f2fs_fallocate,
647         .unlocked_ioctl = f2fs_ioctl,
648         .splice_read    = generic_file_splice_read,
649         .splice_write   = generic_file_splice_write,
650 };