fs/xfs/xfs_aops.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Copyright (c) 2000-2005 Silicon Graphics, Inc.
   4  * Copyright (c) 2016-2018 Christoph Hellwig.
   5  * All Rights Reserved.
   6  */
   7 #include "xfs.h"
   8 #include "xfs_shared.h"
   9 #include "xfs_format.h"
  10 #include "xfs_log_format.h"
  11 #include "xfs_trans_resv.h"
  12 #include "xfs_mount.h"
  13 #include "xfs_inode.h"
  14 #include "xfs_trans.h"
  15 #include "xfs_iomap.h"
  16 #include "xfs_trace.h"
  17 #include "xfs_bmap.h"
  18 #include "xfs_bmap_util.h"
  19 #include "xfs_reflink.h"
  20 #include "xfs_errortag.h"
  21 #include "xfs_error.h"
  22
  23 struct xfs_writepage_ctx {
  24         struct iomap_writepage_ctx ctx;
  25         unsigned int            data_seq;
  26         unsigned int            cow_seq;
  27 };
  28
  29 static inline struct xfs_writepage_ctx *
  30 XFS_WPC(struct iomap_writepage_ctx *ctx)
  31 {
  32         return container_of(ctx, struct xfs_writepage_ctx, ctx);
  33 }
  34
  35 /*
  36  * Fast and loose check if this write could update the on-disk inode size.
  37  */
  38 static inline bool xfs_ioend_is_append(struct iomap_ioend *ioend)
  39 {
  40         return ioend->io_offset + ioend->io_size >
  41                 XFS_I(ioend->io_inode)->i_disk_size;
  42 }
  43
  44 /*
  45  * Update on-disk file size now that data has been written to disk.
  46  */
  47 int
  48 xfs_setfilesize(
  49         struct xfs_inode        *ip,
  50         xfs_off_t               offset,
  51         size_t                  size)
  52 {
  53         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
  54         struct xfs_trans        *tp;
  55         xfs_fsize_t             isize;
  56         int                     error;
  57
  58         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_fsyncts, 0, 0, 0, &tp);
  59         if (error)
  60                 return error;
  61
  62         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
  63         isize = xfs_new_eof(ip, offset + size);
  64         if (!isize) {
  65                 xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
  66                 xfs_trans_cancel(tp);
  67                 return 0;
  68         }
  69
  70         trace_xfs_setfilesize(ip, offset, size);
  71
  72         ip->i_disk_size = isize;
  73         xfs_trans_ijoin(tp, ip, XFS_ILOCK_EXCL);
  74         xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
  75
  76         return xfs_trans_commit(tp);
  77 }
  78
  79 /*
  80  * IO write completion.
  81  */
  82 STATIC void
  83 xfs_end_ioend(
  84         struct iomap_ioend      *ioend)
  85 {
  86         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(ioend->io_inode);
  87         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
  88         xfs_off_t               offset = ioend->io_offset;
  89         size_t                  size = ioend->io_size;
  90         unsigned int            nofs_flag;
  91         int                     error;
  92
  93         /*
  94          * We can allocate memory here while doing writeback on behalf of
  95          * memory reclaim.  To avoid memory allocation deadlocks set the
  96          * task-wide nofs context for the following operations.
  97          */
  98         nofs_flag = memalloc_nofs_save();
  99
 100         /*
 101          * Just clean up the in-memory structures if the fs has been shut down.
 102          */
 103         if (xfs_is_shutdown(mp)) {
 104                 error = -EIO;
 105                 goto done;
 106         }
 107
 108         /*
 109          * Clean up all COW blocks and underlying data fork delalloc blocks on
 110          * I/O error. The delalloc punch is required because this ioend was
 111          * mapped to blocks in the COW fork and the associated pages are no
 112          * longer dirty. If we don't remove delalloc blocks here, they become
 113          * stale and can corrupt free space accounting on unmount.
 114          */
 115         error = blk_status_to_errno(ioend->io_bio->bi_status);
 116         if (unlikely(error)) {
 117                 if (ioend->io_flags & IOMAP_F_SHARED) {
 118                         xfs_reflink_cancel_cow_range(ip, offset, size, true);
 119                         xfs_bmap_punch_delalloc_range(ip, offset,
 120                                         offset + size);
 121                 }
 122                 goto done;
 123         }
 124
 125         /*
 126          * Success: commit the COW or unwritten blocks if needed.
 127          */
 128         if (ioend->io_flags & IOMAP_F_SHARED)
 129                 error = xfs_reflink_end_cow(ip, offset, size);
 130         else if (ioend->io_type == IOMAP_UNWRITTEN)
 131                 error = xfs_iomap_write_unwritten(ip, offset, size, false);
 132
 133         if (!error && xfs_ioend_is_append(ioend))
 134                 error = xfs_setfilesize(ip, ioend->io_offset, ioend->io_size);
 135 done:
 136         iomap_finish_ioends(ioend, error);
 137         memalloc_nofs_restore(nofs_flag);
 138 }
 139
 140 /*
 141  * Finish all pending IO completions that require transactional modifications.
 142  *
 143  * We try to merge physical and logically contiguous ioends before completion to
 144  * minimise the number of transactions we need to perform during IO completion.
 145  * Both unwritten extent conversion and COW remapping need to iterate and modify
 146  * one physical extent at a time, so we gain nothing by merging physically
 147  * discontiguous extents here.
 148  *
 149  * The ioend chain length that we can be processing here is largely unbound in
 150  * length and we may have to perform significant amounts of work on each ioend
 151  * to complete it. Hence we have to be careful about holding the CPU for too
 152  * long in this loop.
 153  */
 154 void
 155 xfs_end_io(
 156         struct work_struct      *work)
 157 {
 158         struct xfs_inode        *ip =
 159                 container_of(work, struct xfs_inode, i_ioend_work);
 160         struct iomap_ioend      *ioend;
 161         struct list_head        tmp;
 162         unsigned long           flags;
 163
 164         spin_lock_irqsave(&ip->i_ioend_lock, flags);
 165         list_replace_init(&ip->i_ioend_list, &tmp);
 166         spin_unlock_irqrestore(&ip->i_ioend_lock, flags);
 167
 168         iomap_sort_ioends(&tmp);
 169         while ((ioend = list_first_entry_or_null(&tmp, struct iomap_ioend,
 170                         io_list))) {
 171                 list_del_init(&ioend->io_list);
 172                 iomap_ioend_try_merge(ioend, &tmp);
 173                 xfs_end_ioend(ioend);
 174                 cond_resched();
 175         }
 176 }
 177
 178 STATIC void
 179 xfs_end_bio(
 180         struct bio              *bio)
 181 {
 182         struct iomap_ioend      *ioend = bio->bi_private;
 183         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(ioend->io_inode);
 184         unsigned long           flags;
 185
 186         spin_lock_irqsave(&ip->i_ioend_lock, flags);
 187         if (list_empty(&ip->i_ioend_list))
 188                 WARN_ON_ONCE(!queue_work(ip->i_mount->m_unwritten_workqueue,
 189                                          &ip->i_ioend_work));
 190         list_add_tail(&ioend->io_list, &ip->i_ioend_list);
 191         spin_unlock_irqrestore(&ip->i_ioend_lock, flags);
 192 }
 193
 194 /*
 195  * Fast revalidation of the cached writeback mapping. Return true if the current
 196  * mapping is valid, false otherwise.
 197  */
 198 static bool
 199 xfs_imap_valid(
 200         struct iomap_writepage_ctx      *wpc,
 201         struct xfs_inode                *ip,
 202         loff_t                          offset)
 203 {
 204         if (offset < wpc->iomap.offset ||
 205             offset >= wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length)
 206                 return false;
 207         /*
 208          * If this is a COW mapping, it is sufficient to check that the mapping
 209          * covers the offset. Be careful to check this first because the caller
 210          * can revalidate a COW mapping without updating the data seqno.
 211          */
 212         if (wpc->iomap.flags & IOMAP_F_SHARED)
 213                 return true;
 214
 215         /*
 216          * This is not a COW mapping. Check the sequence number of the data fork
 217          * because concurrent changes could have invalidated the extent. Check
 218          * the COW fork because concurrent changes since the last time we
 219          * checked (and found nothing at this offset) could have added
 220          * overlapping blocks.
 221          */
 222         if (XFS_WPC(wpc)->data_seq != READ_ONCE(ip->i_df.if_seq)) {
 223                 trace_xfs_wb_data_iomap_invalid(ip, &wpc->iomap,
 224                                 XFS_WPC(wpc)->data_seq, XFS_DATA_FORK);
 225                 return false;
 226         }
 227         if (xfs_inode_has_cow_data(ip) &&
 228             XFS_WPC(wpc)->cow_seq != READ_ONCE(ip->i_cowfp->if_seq)) {
 229                 trace_xfs_wb_cow_iomap_invalid(ip, &wpc->iomap,
 230                                 XFS_WPC(wpc)->cow_seq, XFS_COW_FORK);
 231                 return false;
 232         }
 233         return true;
 234 }
 235
 236 /*
 237  * Pass in a dellalloc extent and convert it to real extents, return the real
 238  * extent that maps offset_fsb in wpc->iomap.
 239  *
 240  * The current page is held locked so nothing could have removed the block
 241  * backing offset_fsb, although it could have moved from the COW to the data
 242  * fork by another thread.
 243  */
 244 static int
 245 xfs_convert_blocks(
 246         struct iomap_writepage_ctx *wpc,
 247         struct xfs_inode        *ip,
 248         int                     whichfork,
 249         loff_t                  offset)
 250 {
 251         int                     error;
 252         unsigned                *seq;
 253
 254         if (whichfork == XFS_COW_FORK)
 255                 seq = &XFS_WPC(wpc)->cow_seq;
 256         else
 257                 seq = &XFS_WPC(wpc)->data_seq;
 258
 259         /*
 260          * Attempt to allocate whatever delalloc extent currently backs offset
 261          * and put the result into wpc->iomap.  Allocate in a loop because it
 262          * may take several attempts to allocate real blocks for a contiguous
 263          * delalloc extent if free space is sufficiently fragmented.
 264          */
 265         do {
 266                 error = xfs_bmapi_convert_delalloc(ip, whichfork, offset,
 267                                 &wpc->iomap, seq);
 268                 if (error)
 269                         return error;
 270         } while (wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length <= offset);
 271
 272         return 0;
 273 }
 274
 275 static int
 276 xfs_map_blocks(
 277         struct iomap_writepage_ctx *wpc,
 278         struct inode            *inode,
 279         loff_t                  offset)
 280 {
 281         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 282         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 283         ssize_t                 count = i_blocksize(inode);
 284         xfs_fileoff_t           offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
 285         xfs_fileoff_t           end_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + count);
 286         xfs_fileoff_t           cow_fsb;
 287         int                     whichfork;
 288         struct xfs_bmbt_irec    imap;
 289         struct xfs_iext_cursor  icur;
 290         int                     retries = 0;
 291         int                     error = 0;
 292
 293         if (xfs_is_shutdown(mp))
 294                 return -EIO;
 295
 296         XFS_ERRORTAG_DELAY(mp, XFS_ERRTAG_WB_DELAY_MS);
 297
 298         /*
 299          * COW fork blocks can overlap data fork blocks even if the blocks
 300          * aren't shared.  COW I/O always takes precedent, so we must always
 301          * check for overlap on reflink inodes unless the mapping is already a
 302          * COW one, or the COW fork hasn't changed from the last time we looked
 303          * at it.
 304          *
 305          * It's safe to check the COW fork if_seq here without the ILOCK because
 306          * we've indirectly protected against concurrent updates: writeback has
 307          * the page locked, which prevents concurrent invalidations by reflink
 308          * and directio and prevents concurrent buffered writes to the same
 309          * page.  Changes to if_seq always happen under i_lock, which protects
 310          * against concurrent updates and provides a memory barrier on the way
 311          * out that ensures that we always see the current value.
 312          */
 313         if (xfs_imap_valid(wpc, ip, offset))
 314                 return 0;
 315
 316         /*
 317          * If we don't have a valid map, now it's time to get a new one for this
 318          * offset.  This will convert delayed allocations (including COW ones)
 319          * into real extents.  If we return without a valid map, it means we
 320          * landed in a hole and we skip the block.
 321          */
 322 retry:
 323         cow_fsb = NULLFILEOFF;
 324         whichfork = XFS_DATA_FORK;
 325         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 326         ASSERT(!xfs_need_iread_extents(&ip->i_df));
 327
 328         /*
 329          * Check if this is offset is covered by a COW extents, and if yes use
 330          * it directly instead of looking up anything in the data fork.
 331          */
 332         if (xfs_inode_has_cow_data(ip) &&
 333             xfs_iext_lookup_extent(ip, ip->i_cowfp, offset_fsb, &icur, &imap))
 334                 cow_fsb = imap.br_startoff;
 335         if (cow_fsb != NULLFILEOFF && cow_fsb <= offset_fsb) {
 336                 XFS_WPC(wpc)->cow_seq = READ_ONCE(ip->i_cowfp->if_seq);
 337                 xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 338
 339                 whichfork = XFS_COW_FORK;
 340                 goto allocate_blocks;
 341         }
 342
 343         /*
 344          * No COW extent overlap. Revalidate now that we may have updated
 345          * ->cow_seq. If the data mapping is still valid, we're done.
 346          */
 347         if (xfs_imap_valid(wpc, ip, offset)) {
 348                 xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 349                 return 0;
 350         }
 351
 352         /*
 353          * If we don't have a valid map, now it's time to get a new one for this
 354          * offset.  This will convert delayed allocations (including COW ones)
 355          * into real extents.
 356          */
 357         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, &ip->i_df, offset_fsb, &icur, &imap))
 358                 imap.br_startoff = end_fsb;     /* fake a hole past EOF */
 359         XFS_WPC(wpc)->data_seq = READ_ONCE(ip->i_df.if_seq);
 360         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 361
 362         /* landed in a hole or beyond EOF? */
 363         if (imap.br_startoff > offset_fsb) {
 364                 imap.br_blockcount = imap.br_startoff - offset_fsb;
 365                 imap.br_startoff = offset_fsb;
 366                 imap.br_startblock = HOLESTARTBLOCK;
 367                 imap.br_state = XFS_EXT_NORM;
 368         }
 369
 370         /*
 371          * Truncate to the next COW extent if there is one.  This is the only
 372          * opportunity to do this because we can skip COW fork lookups for the
 373          * subsequent blocks in the mapping; however, the requirement to treat
 374          * the COW range separately remains.
 375          */
 376         if (cow_fsb != NULLFILEOFF &&
 377             cow_fsb < imap.br_startoff + imap.br_blockcount)
 378                 imap.br_blockcount = cow_fsb - imap.br_startoff;
 379
 380         /* got a delalloc extent? */
 381         if (imap.br_startblock != HOLESTARTBLOCK &&
 382             isnullstartblock(imap.br_startblock))
 383                 goto allocate_blocks;
 384
 385         xfs_bmbt_to_iomap(ip, &wpc->iomap, &imap, 0, 0, XFS_WPC(wpc)->data_seq);
 386         trace_xfs_map_blocks_found(ip, offset, count, whichfork, &imap);
 387         return 0;
 388 allocate_blocks:
 389         error = xfs_convert_blocks(wpc, ip, whichfork, offset);
 390         if (error) {
 391                 /*
 392                  * If we failed to find the extent in the COW fork we might have
 393                  * raced with a COW to data fork conversion or truncate.
 394                  * Restart the lookup to catch the extent in the data fork for
 395                  * the former case, but prevent additional retries to avoid
 396                  * looping forever for the latter case.
 397                  */
 398                 if (error == -EAGAIN && whichfork == XFS_COW_FORK && !retries++)
 399                         goto retry;
 400                 ASSERT(error != -EAGAIN);
 401                 return error;
 402         }
 403
 404         /*
 405          * Due to merging the return real extent might be larger than the
 406          * original delalloc one.  Trim the return extent to the next COW
 407          * boundary again to force a re-lookup.
 408          */
 409         if (whichfork != XFS_COW_FORK && cow_fsb != NULLFILEOFF) {
 410                 loff_t          cow_offset = XFS_FSB_TO_B(mp, cow_fsb);
 411
 412                 if (cow_offset < wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length)
 413                         wpc->iomap.length = cow_offset - wpc->iomap.offset;
 414         }
 415
 416         ASSERT(wpc->iomap.offset <= offset);
 417         ASSERT(wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length > offset);
 418         trace_xfs_map_blocks_alloc(ip, offset, count, whichfork, &imap);
 419         return 0;
 420 }
 421
 422 static int
 423 xfs_prepare_ioend(
 424         struct iomap_ioend      *ioend,
 425         int                     status)
 426 {
 427         unsigned int            nofs_flag;
 428
 429         /*
 430          * We can allocate memory here while doing writeback on behalf of
 431          * memory reclaim.  To avoid memory allocation deadlocks set the
 432          * task-wide nofs context for the following operations.
 433          */
 434         nofs_flag = memalloc_nofs_save();
 435
 436         /* Convert CoW extents to regular */
 437         if (!status && (ioend->io_flags & IOMAP_F_SHARED)) {
 438                 status = xfs_reflink_convert_cow(XFS_I(ioend->io_inode),
 439                                 ioend->io_offset, ioend->io_size);
 440         }
 441
 442         memalloc_nofs_restore(nofs_flag);
 443
 444         /* send ioends that might require a transaction to the completion wq */
 445         if (xfs_ioend_is_append(ioend) || ioend->io_type == IOMAP_UNWRITTEN ||
 446             (ioend->io_flags & IOMAP_F_SHARED))
 447                 ioend->io_bio->bi_end_io = xfs_end_bio;
 448         return status;
 449 }
 450
 451 /*
 452  * If the page has delalloc blocks on it, we need to punch them out before we
 453  * invalidate the page.  If we don't, we leave a stale delalloc mapping on the
 454  * inode that can trip up a later direct I/O read operation on the same region.
 455  *
 456  * We prevent this by truncating away the delalloc regions on the page.  Because
 457  * they are delalloc, we can do this without needing a transaction. Indeed - if
 458  * we get ENOSPC errors, we have to be able to do this truncation without a
 459  * transaction as there is no space left for block reservation (typically why we
 460  * see a ENOSPC in writeback).
 461  */
 462 static void
 463 xfs_discard_folio(
 464         struct folio            *folio,
 465         loff_t                  pos)
 466 {
 467         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(folio->mapping->host);
 468         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 469         int                     error;
 470
 471         if (xfs_is_shutdown(mp))
 472                 return;
 473
 474         xfs_alert_ratelimited(mp,
 475                 "page discard on page "PTR_FMT", inode 0x%llx, pos %llu.",
 476                         folio, ip->i_ino, pos);
 477
 478         error = xfs_bmap_punch_delalloc_range(ip, pos,
 479                         round_up(pos, folio_size(folio)));
 480
 481         if (error && !xfs_is_shutdown(mp))
 482                 xfs_alert(mp, "page discard unable to remove delalloc mapping.");
 483 }
 484
 485 static const struct iomap_writeback_ops xfs_writeback_ops = {
 486         .map_blocks             = xfs_map_blocks,
 487         .prepare_ioend          = xfs_prepare_ioend,
 488         .discard_folio          = xfs_discard_folio,
 489 };
 490
 491 STATIC int
 492 xfs_vm_writepages(
 493         struct address_space    *mapping,
 494         struct writeback_control *wbc)
 495 {
 496         struct xfs_writepage_ctx wpc = { };
 497
 498         /*
 499          * Writing back data in a transaction context can result in recursive
 500          * transactions. This is bad, so issue a warning and get out of here.
 501          */
 502         if (WARN_ON_ONCE(current->journal_info))
 503                 return 0;
 504
 505         xfs_iflags_clear(XFS_I(mapping->host), XFS_ITRUNCATED);
 506         return iomap_writepages(mapping, wbc, &wpc.ctx, &xfs_writeback_ops);
 507 }
 508
 509 STATIC int
 510 xfs_dax_writepages(
 511         struct address_space    *mapping,
 512         struct writeback_control *wbc)
 513 {
 514         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(mapping->host);
 515
 516         xfs_iflags_clear(ip, XFS_ITRUNCATED);
 517         return dax_writeback_mapping_range(mapping,
 518                         xfs_inode_buftarg(ip)->bt_daxdev, wbc);
 519 }
 520
 521 STATIC sector_t
 522 xfs_vm_bmap(
 523         struct address_space    *mapping,
 524         sector_t                block)
 525 {
 526         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(mapping->host);
 527
 528         trace_xfs_vm_bmap(ip);
 529
 530         /*
 531          * The swap code (ab-)uses ->bmap to get a block mapping and then
 532          * bypasses the file system for actual I/O.  We really can't allow
 533          * that on reflinks inodes, so we have to skip out here.  And yes,
 534          * 0 is the magic code for a bmap error.
 535          *
 536          * Since we don't pass back blockdev info, we can't return bmap
 537          * information for rt files either.
 538          */
 539         if (xfs_is_cow_inode(ip) || XFS_IS_REALTIME_INODE(ip))
 540                 return 0;
 541         return iomap_bmap(mapping, block, &xfs_read_iomap_ops);
 542 }
 543
 544 STATIC int
 545 xfs_vm_read_folio(
 546         struct file             *unused,
 547         struct folio            *folio)
 548 {
 549         return iomap_read_folio(folio, &xfs_read_iomap_ops);
 550 }
 551
 552 STATIC void
 553 xfs_vm_readahead(
 554         struct readahead_control        *rac)
 555 {
 556         iomap_readahead(rac, &xfs_read_iomap_ops);
 557 }
 558
 559 static int
 560 xfs_iomap_swapfile_activate(
 561         struct swap_info_struct         *sis,
 562         struct file                     *swap_file,
 563         sector_t                        *span)
 564 {
 565         sis->bdev = xfs_inode_buftarg(XFS_I(file_inode(swap_file)))->bt_bdev;
 566         return iomap_swapfile_activate(sis, swap_file, span,
 567                         &xfs_read_iomap_ops);
 568 }
 569
 570 const struct address_space_operations xfs_address_space_operations = {
 571         .read_folio             = xfs_vm_read_folio,
 572         .readahead              = xfs_vm_readahead,
 573         .writepages             = xfs_vm_writepages,
 574         .dirty_folio            = filemap_dirty_folio,
 575         .release_folio          = iomap_release_folio,
 576         .invalidate_folio       = iomap_invalidate_folio,
 577         .bmap                   = xfs_vm_bmap,
 578         .direct_IO              = noop_direct_IO,
 579         .migrate_folio          = filemap_migrate_folio,
 580         .is_partially_uptodate  = iomap_is_partially_uptodate,
 581         .error_remove_page      = generic_error_remove_page,
 582         .swap_activate          = xfs_iomap_swapfile_activate,
 583 };
 584
 585 const struct address_space_operations xfs_dax_aops = {
 586         .writepages             = xfs_dax_writepages,
 587         .direct_IO              = noop_direct_IO,
 588         .dirty_folio            = noop_dirty_folio,
 589         .swap_activate          = xfs_iomap_swapfile_activate,
 590 };