fs: introduce f_op->mmap_capabilities for nommu mmap support
[linux-2.6-block.git] / mm / backing-dev.c
1
2 #include <linux/wait.h>
3 #include <linux/backing-dev.h>
4 #include <linux/kthread.h>
5 #include <linux/freezer.h>
6 #include <linux/fs.h>
7 #include <linux/pagemap.h>
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/sched.h>
10 #include <linux/module.h>
11 #include <linux/writeback.h>
12 #include <linux/device.h>
13 #include <trace/events/writeback.h>
14
15 static atomic_long_t bdi_seq = ATOMIC_LONG_INIT(0);
16
17 struct backing_dev_info default_backing_dev_info = {
18         .name           = "default",
19         .ra_pages       = VM_MAX_READAHEAD * 1024 / PAGE_CACHE_SIZE,
20 };
21 EXPORT_SYMBOL_GPL(default_backing_dev_info);
22
23 struct backing_dev_info noop_backing_dev_info = {
24         .name           = "noop",
25         .capabilities   = BDI_CAP_NO_ACCT_AND_WRITEBACK,
26 };
27 EXPORT_SYMBOL_GPL(noop_backing_dev_info);
28
29 static struct class *bdi_class;
30
31 /*
32  * bdi_lock protects updates to bdi_list. bdi_list has RCU reader side
33  * locking.
34  */
35 DEFINE_SPINLOCK(bdi_lock);
36 LIST_HEAD(bdi_list);
37
38 /* bdi_wq serves all asynchronous writeback tasks */
39 struct workqueue_struct *bdi_wq;
40
41 static void bdi_lock_two(struct bdi_writeback *wb1, struct bdi_writeback *wb2)
42 {
43         if (wb1 < wb2) {
44                 spin_lock(&wb1->list_lock);
45                 spin_lock_nested(&wb2->list_lock, 1);
46         } else {
47                 spin_lock(&wb2->list_lock);
48                 spin_lock_nested(&wb1->list_lock, 1);
49         }
50 }
51
52 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
53 #include <linux/debugfs.h>
54 #include <linux/seq_file.h>
55
56 static struct dentry *bdi_debug_root;
57
58 static void bdi_debug_init(void)
59 {
60         bdi_debug_root = debugfs_create_dir("bdi", NULL);
61 }
62
63 static int bdi_debug_stats_show(struct seq_file *m, void *v)
64 {
65         struct backing_dev_info *bdi = m->private;
66         struct bdi_writeback *wb = &bdi->wb;
67         unsigned long background_thresh;
68         unsigned long dirty_thresh;
69         unsigned long bdi_thresh;
70         unsigned long nr_dirty, nr_io, nr_more_io;
71         struct inode *inode;
72
73         nr_dirty = nr_io = nr_more_io = 0;
74         spin_lock(&wb->list_lock);
75         list_for_each_entry(inode, &wb->b_dirty, i_wb_list)
76                 nr_dirty++;
77         list_for_each_entry(inode, &wb->b_io, i_wb_list)
78                 nr_io++;
79         list_for_each_entry(inode, &wb->b_more_io, i_wb_list)
80                 nr_more_io++;
81         spin_unlock(&wb->list_lock);
82
83         global_dirty_limits(&background_thresh, &dirty_thresh);
84         bdi_thresh = bdi_dirty_limit(bdi, dirty_thresh);
85
86 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT - 10))
87         seq_printf(m,
88                    "BdiWriteback:       %10lu kB\n"
89                    "BdiReclaimable:     %10lu kB\n"
90                    "BdiDirtyThresh:     %10lu kB\n"
91                    "DirtyThresh:        %10lu kB\n"
92                    "BackgroundThresh:   %10lu kB\n"
93                    "BdiDirtied:         %10lu kB\n"
94                    "BdiWritten:         %10lu kB\n"
95                    "BdiWriteBandwidth:  %10lu kBps\n"
96                    "b_dirty:            %10lu\n"
97                    "b_io:               %10lu\n"
98                    "b_more_io:          %10lu\n"
99                    "bdi_list:           %10u\n"
100                    "state:              %10lx\n",
101                    (unsigned long) K(bdi_stat(bdi, BDI_WRITEBACK)),
102                    (unsigned long) K(bdi_stat(bdi, BDI_RECLAIMABLE)),
103                    K(bdi_thresh),
104                    K(dirty_thresh),
105                    K(background_thresh),
106                    (unsigned long) K(bdi_stat(bdi, BDI_DIRTIED)),
107                    (unsigned long) K(bdi_stat(bdi, BDI_WRITTEN)),
108                    (unsigned long) K(bdi->write_bandwidth),
109                    nr_dirty,
110                    nr_io,
111                    nr_more_io,
112                    !list_empty(&bdi->bdi_list), bdi->state);
113 #undef K
114
115         return 0;
116 }
117
118 static int bdi_debug_stats_open(struct inode *inode, struct file *file)
119 {
120         return single_open(file, bdi_debug_stats_show, inode->i_private);
121 }
122
123 static const struct file_operations bdi_debug_stats_fops = {
124         .open           = bdi_debug_stats_open,
125         .read           = seq_read,
126         .llseek         = seq_lseek,
127         .release        = single_release,
128 };
129
130 static void bdi_debug_register(struct backing_dev_info *bdi, const char *name)
131 {
132         bdi->debug_dir = debugfs_create_dir(name, bdi_debug_root);
133         bdi->debug_stats = debugfs_create_file("stats", 0444, bdi->debug_dir,
134                                                bdi, &bdi_debug_stats_fops);
135 }
136
137 static void bdi_debug_unregister(struct backing_dev_info *bdi)
138 {
139         debugfs_remove(bdi->debug_stats);
140         debugfs_remove(bdi->debug_dir);
141 }
142 #else
143 static inline void bdi_debug_init(void)
144 {
145 }
146 static inline void bdi_debug_register(struct backing_dev_info *bdi,
147                                       const char *name)
148 {
149 }
150 static inline void bdi_debug_unregister(struct backing_dev_info *bdi)
151 {
152 }
153 #endif
154
155 static ssize_t read_ahead_kb_store(struct device *dev,
156                                   struct device_attribute *attr,
157                                   const char *buf, size_t count)
158 {
159         struct backing_dev_info *bdi = dev_get_drvdata(dev);
160         unsigned long read_ahead_kb;
161         ssize_t ret;
162
163         ret = kstrtoul(buf, 10, &read_ahead_kb);
164         if (ret < 0)
165                 return ret;
166
167         bdi->ra_pages = read_ahead_kb >> (PAGE_SHIFT - 10);
168
169         return count;
170 }
171
172 #define K(pages) ((pages) << (PAGE_SHIFT - 10))
173
174 #define BDI_SHOW(name, expr)                                            \
175 static ssize_t name##_show(struct device *dev,                          \
176                            struct device_attribute *attr, char *page)   \
177 {                                                                       \
178         struct backing_dev_info *bdi = dev_get_drvdata(dev);            \
179                                                                         \
180         return snprintf(page, PAGE_SIZE-1, "%lld\n", (long long)expr);  \
181 }                                                                       \
182 static DEVICE_ATTR_RW(name);
183
184 BDI_SHOW(read_ahead_kb, K(bdi->ra_pages))
185
186 static ssize_t min_ratio_store(struct device *dev,
187                 struct device_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
188 {
189         struct backing_dev_info *bdi = dev_get_drvdata(dev);
190         unsigned int ratio;
191         ssize_t ret;
192
193         ret = kstrtouint(buf, 10, &ratio);
194         if (ret < 0)
195                 return ret;
196
197         ret = bdi_set_min_ratio(bdi, ratio);
198         if (!ret)
199                 ret = count;
200
201         return ret;
202 }
203 BDI_SHOW(min_ratio, bdi->min_ratio)
204
205 static ssize_t max_ratio_store(struct device *dev,
206                 struct device_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
207 {
208         struct backing_dev_info *bdi = dev_get_drvdata(dev);
209         unsigned int ratio;
210         ssize_t ret;
211
212         ret = kstrtouint(buf, 10, &ratio);
213         if (ret < 0)
214                 return ret;
215
216         ret = bdi_set_max_ratio(bdi, ratio);
217         if (!ret)
218                 ret = count;
219
220         return ret;
221 }
222 BDI_SHOW(max_ratio, bdi->max_ratio)
223
224 static ssize_t stable_pages_required_show(struct device *dev,
225                                           struct device_attribute *attr,
226                                           char *page)
227 {
228         struct backing_dev_info *bdi = dev_get_drvdata(dev);
229
230         return snprintf(page, PAGE_SIZE-1, "%d\n",
231                         bdi_cap_stable_pages_required(bdi) ? 1 : 0);
232 }
233 static DEVICE_ATTR_RO(stable_pages_required);
234
235 static struct attribute *bdi_dev_attrs[] = {
236         &dev_attr_read_ahead_kb.attr,
237         &dev_attr_min_ratio.attr,
238         &dev_attr_max_ratio.attr,
239         &dev_attr_stable_pages_required.attr,
240         NULL,
241 };
242 ATTRIBUTE_GROUPS(bdi_dev);
243
244 static __init int bdi_class_init(void)
245 {
246         bdi_class = class_create(THIS_MODULE, "bdi");
247         if (IS_ERR(bdi_class))
248                 return PTR_ERR(bdi_class);
249
250         bdi_class->dev_groups = bdi_dev_groups;
251         bdi_debug_init();
252         return 0;
253 }
254 postcore_initcall(bdi_class_init);
255
256 static int __init default_bdi_init(void)
257 {
258         int err;
259
260         bdi_wq = alloc_workqueue("writeback", WQ_MEM_RECLAIM | WQ_FREEZABLE |
261                                               WQ_UNBOUND | WQ_SYSFS, 0);
262         if (!bdi_wq)
263                 return -ENOMEM;
264
265         err = bdi_init(&default_backing_dev_info);
266         if (!err)
267                 bdi_register(&default_backing_dev_info, NULL, "default");
268         err = bdi_init(&noop_backing_dev_info);
269
270         return err;
271 }
272 subsys_initcall(default_bdi_init);
273
274 int bdi_has_dirty_io(struct backing_dev_info *bdi)
275 {
276         return wb_has_dirty_io(&bdi->wb);
277 }
278
279 /*
280  * This function is used when the first inode for this bdi is marked dirty. It
281  * wakes-up the corresponding bdi thread which should then take care of the
282  * periodic background write-out of dirty inodes. Since the write-out would
283  * starts only 'dirty_writeback_interval' centisecs from now anyway, we just
284  * set up a timer which wakes the bdi thread up later.
285  *
286  * Note, we wouldn't bother setting up the timer, but this function is on the
287  * fast-path (used by '__mark_inode_dirty()'), so we save few context switches
288  * by delaying the wake-up.
289  *
290  * We have to be careful not to postpone flush work if it is scheduled for
291  * earlier. Thus we use queue_delayed_work().
292  */
293 void bdi_wakeup_thread_delayed(struct backing_dev_info *bdi)
294 {
295         unsigned long timeout;
296
297         timeout = msecs_to_jiffies(dirty_writeback_interval * 10);
298         spin_lock_bh(&bdi->wb_lock);
299         if (test_bit(BDI_registered, &bdi->state))
300                 queue_delayed_work(bdi_wq, &bdi->wb.dwork, timeout);
301         spin_unlock_bh(&bdi->wb_lock);
302 }
303
304 /*
305  * Remove bdi from bdi_list, and ensure that it is no longer visible
306  */
307 static void bdi_remove_from_list(struct backing_dev_info *bdi)
308 {
309         spin_lock_bh(&bdi_lock);
310         list_del_rcu(&bdi->bdi_list);
311         spin_unlock_bh(&bdi_lock);
312
313         synchronize_rcu_expedited();
314 }
315
316 int bdi_register(struct backing_dev_info *bdi, struct device *parent,
317                 const char *fmt, ...)
318 {
319         va_list args;
320         struct device *dev;
321
322         if (bdi->dev)   /* The driver needs to use separate queues per device */
323                 return 0;
324
325         va_start(args, fmt);
326         dev = device_create_vargs(bdi_class, parent, MKDEV(0, 0), bdi, fmt, args);
327         va_end(args);
328         if (IS_ERR(dev))
329                 return PTR_ERR(dev);
330
331         bdi->dev = dev;
332
333         bdi_debug_register(bdi, dev_name(dev));
334         set_bit(BDI_registered, &bdi->state);
335
336         spin_lock_bh(&bdi_lock);
337         list_add_tail_rcu(&bdi->bdi_list, &bdi_list);
338         spin_unlock_bh(&bdi_lock);
339
340         trace_writeback_bdi_register(bdi);
341         return 0;
342 }
343 EXPORT_SYMBOL(bdi_register);
344
345 int bdi_register_dev(struct backing_dev_info *bdi, dev_t dev)
346 {
347         return bdi_register(bdi, NULL, "%u:%u", MAJOR(dev), MINOR(dev));
348 }
349 EXPORT_SYMBOL(bdi_register_dev);
350
351 /*
352  * Remove bdi from the global list and shutdown any threads we have running
353  */
354 static void bdi_wb_shutdown(struct backing_dev_info *bdi)
355 {
356         if (!bdi_cap_writeback_dirty(bdi))
357                 return;
358
359         /*
360          * Make sure nobody finds us on the bdi_list anymore
361          */
362         bdi_remove_from_list(bdi);
363
364         /* Make sure nobody queues further work */
365         spin_lock_bh(&bdi->wb_lock);
366         clear_bit(BDI_registered, &bdi->state);
367         spin_unlock_bh(&bdi->wb_lock);
368
369         /*
370          * Drain work list and shutdown the delayed_work.  At this point,
371          * @bdi->bdi_list is empty telling bdi_Writeback_workfn() that @bdi
372          * is dying and its work_list needs to be drained no matter what.
373          */
374         mod_delayed_work(bdi_wq, &bdi->wb.dwork, 0);
375         flush_delayed_work(&bdi->wb.dwork);
376         WARN_ON(!list_empty(&bdi->work_list));
377         WARN_ON(delayed_work_pending(&bdi->wb.dwork));
378 }
379
380 /*
381  * This bdi is going away now, make sure that no super_blocks point to it
382  */
383 static void bdi_prune_sb(struct backing_dev_info *bdi)
384 {
385         struct super_block *sb;
386
387         spin_lock(&sb_lock);
388         list_for_each_entry(sb, &super_blocks, s_list) {
389                 if (sb->s_bdi == bdi)
390                         sb->s_bdi = &default_backing_dev_info;
391         }
392         spin_unlock(&sb_lock);
393 }
394
395 void bdi_unregister(struct backing_dev_info *bdi)
396 {
397         if (bdi->dev) {
398                 bdi_set_min_ratio(bdi, 0);
399                 trace_writeback_bdi_unregister(bdi);
400                 bdi_prune_sb(bdi);
401
402                 bdi_wb_shutdown(bdi);
403                 bdi_debug_unregister(bdi);
404                 device_unregister(bdi->dev);
405                 bdi->dev = NULL;
406         }
407 }
408 EXPORT_SYMBOL(bdi_unregister);
409
410 static void bdi_wb_init(struct bdi_writeback *wb, struct backing_dev_info *bdi)
411 {
412         memset(wb, 0, sizeof(*wb));
413
414         wb->bdi = bdi;
415         wb->last_old_flush = jiffies;
416         INIT_LIST_HEAD(&wb->b_dirty);
417         INIT_LIST_HEAD(&wb->b_io);
418         INIT_LIST_HEAD(&wb->b_more_io);
419         spin_lock_init(&wb->list_lock);
420         INIT_DELAYED_WORK(&wb->dwork, bdi_writeback_workfn);
421 }
422
423 /*
424  * Initial write bandwidth: 100 MB/s
425  */
426 #define INIT_BW         (100 << (20 - PAGE_SHIFT))
427
428 int bdi_init(struct backing_dev_info *bdi)
429 {
430         int i, err;
431
432         bdi->dev = NULL;
433
434         bdi->min_ratio = 0;
435         bdi->max_ratio = 100;
436         bdi->max_prop_frac = FPROP_FRAC_BASE;
437         spin_lock_init(&bdi->wb_lock);
438         INIT_LIST_HEAD(&bdi->bdi_list);
439         INIT_LIST_HEAD(&bdi->work_list);
440
441         bdi_wb_init(&bdi->wb, bdi);
442
443         for (i = 0; i < NR_BDI_STAT_ITEMS; i++) {
444                 err = percpu_counter_init(&bdi->bdi_stat[i], 0, GFP_KERNEL);
445                 if (err)
446                         goto err;
447         }
448
449         bdi->dirty_exceeded = 0;
450
451         bdi->bw_time_stamp = jiffies;
452         bdi->written_stamp = 0;
453
454         bdi->balanced_dirty_ratelimit = INIT_BW;
455         bdi->dirty_ratelimit = INIT_BW;
456         bdi->write_bandwidth = INIT_BW;
457         bdi->avg_write_bandwidth = INIT_BW;
458
459         err = fprop_local_init_percpu(&bdi->completions, GFP_KERNEL);
460
461         if (err) {
462 err:
463                 while (i--)
464                         percpu_counter_destroy(&bdi->bdi_stat[i]);
465         }
466
467         return err;
468 }
469 EXPORT_SYMBOL(bdi_init);
470
471 void bdi_destroy(struct backing_dev_info *bdi)
472 {
473         int i;
474
475         /*
476          * Splice our entries to the default_backing_dev_info.  This
477          * condition shouldn't happen.  @wb must be empty at this point and
478          * dirty inodes on it might cause other issues.  This workaround is
479          * added by ce5f8e779519 ("writeback: splice dirty inode entries to
480          * default bdi on bdi_destroy()") without root-causing the issue.
481          *
482          * http://lkml.kernel.org/g/1253038617-30204-11-git-send-email-jens.axboe@oracle.com
483          * http://thread.gmane.org/gmane.linux.file-systems/35341/focus=35350
484          *
485          * We should probably add WARN_ON() to find out whether it still
486          * happens and track it down if so.
487          */
488         if (bdi_has_dirty_io(bdi)) {
489                 struct bdi_writeback *dst = &default_backing_dev_info.wb;
490
491                 bdi_lock_two(&bdi->wb, dst);
492                 list_splice(&bdi->wb.b_dirty, &dst->b_dirty);
493                 list_splice(&bdi->wb.b_io, &dst->b_io);
494                 list_splice(&bdi->wb.b_more_io, &dst->b_more_io);
495                 spin_unlock(&bdi->wb.list_lock);
496                 spin_unlock(&dst->list_lock);
497         }
498
499         bdi_unregister(bdi);
500
501         WARN_ON(delayed_work_pending(&bdi->wb.dwork));
502
503         for (i = 0; i < NR_BDI_STAT_ITEMS; i++)
504                 percpu_counter_destroy(&bdi->bdi_stat[i]);
505
506         fprop_local_destroy_percpu(&bdi->completions);
507 }
508 EXPORT_SYMBOL(bdi_destroy);
509
510 /*
511  * For use from filesystems to quickly init and register a bdi associated
512  * with dirty writeback
513  */
514 int bdi_setup_and_register(struct backing_dev_info *bdi, char *name)
515 {
516         int err;
517
518         bdi->name = name;
519         bdi->capabilities = 0;
520         err = bdi_init(bdi);
521         if (err)
522                 return err;
523
524         err = bdi_register(bdi, NULL, "%.28s-%ld", name,
525                            atomic_long_inc_return(&bdi_seq));
526         if (err) {
527                 bdi_destroy(bdi);
528                 return err;
529         }
530
531         return 0;
532 }
533 EXPORT_SYMBOL(bdi_setup_and_register);
534
535 static wait_queue_head_t congestion_wqh[2] = {
536                 __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(congestion_wqh[0]),
537                 __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(congestion_wqh[1])
538         };
539 static atomic_t nr_bdi_congested[2];
540
541 void clear_bdi_congested(struct backing_dev_info *bdi, int sync)
542 {
543         enum bdi_state bit;
544         wait_queue_head_t *wqh = &congestion_wqh[sync];
545
546         bit = sync ? BDI_sync_congested : BDI_async_congested;
547         if (test_and_clear_bit(bit, &bdi->state))
548                 atomic_dec(&nr_bdi_congested[sync]);
549         smp_mb__after_atomic();
550         if (waitqueue_active(wqh))
551                 wake_up(wqh);
552 }
553 EXPORT_SYMBOL(clear_bdi_congested);
554
555 void set_bdi_congested(struct backing_dev_info *bdi, int sync)
556 {
557         enum bdi_state bit;
558
559         bit = sync ? BDI_sync_congested : BDI_async_congested;
560         if (!test_and_set_bit(bit, &bdi->state))
561                 atomic_inc(&nr_bdi_congested[sync]);
562 }
563 EXPORT_SYMBOL(set_bdi_congested);
564
565 /**
566  * congestion_wait - wait for a backing_dev to become uncongested
567  * @sync: SYNC or ASYNC IO
568  * @timeout: timeout in jiffies
569  *
570  * Waits for up to @timeout jiffies for a backing_dev (any backing_dev) to exit
571  * write congestion.  If no backing_devs are congested then just wait for the
572  * next write to be completed.
573  */
574 long congestion_wait(int sync, long timeout)
575 {
576         long ret;
577         unsigned long start = jiffies;
578         DEFINE_WAIT(wait);
579         wait_queue_head_t *wqh = &congestion_wqh[sync];
580
581         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
582         ret = io_schedule_timeout(timeout);
583         finish_wait(wqh, &wait);
584
585         trace_writeback_congestion_wait(jiffies_to_usecs(timeout),
586                                         jiffies_to_usecs(jiffies - start));
587
588         return ret;
589 }
590 EXPORT_SYMBOL(congestion_wait);
591
592 /**
593  * wait_iff_congested - Conditionally wait for a backing_dev to become uncongested or a zone to complete writes
594  * @zone: A zone to check if it is heavily congested
595  * @sync: SYNC or ASYNC IO
596  * @timeout: timeout in jiffies
597  *
598  * In the event of a congested backing_dev (any backing_dev) and the given
599  * @zone has experienced recent congestion, this waits for up to @timeout
600  * jiffies for either a BDI to exit congestion of the given @sync queue
601  * or a write to complete.
602  *
603  * In the absence of zone congestion, cond_resched() is called to yield
604  * the processor if necessary but otherwise does not sleep.
605  *
606  * The return value is 0 if the sleep is for the full timeout. Otherwise,
607  * it is the number of jiffies that were still remaining when the function
608  * returned. return_value == timeout implies the function did not sleep.
609  */
610 long wait_iff_congested(struct zone *zone, int sync, long timeout)
611 {
612         long ret;
613         unsigned long start = jiffies;
614         DEFINE_WAIT(wait);
615         wait_queue_head_t *wqh = &congestion_wqh[sync];
616
617         /*
618          * If there is no congestion, or heavy congestion is not being
619          * encountered in the current zone, yield if necessary instead
620          * of sleeping on the congestion queue
621          */
622         if (atomic_read(&nr_bdi_congested[sync]) == 0 ||
623             !test_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags)) {
624                 cond_resched();
625
626                 /* In case we scheduled, work out time remaining */
627                 ret = timeout - (jiffies - start);
628                 if (ret < 0)
629                         ret = 0;
630
631                 goto out;
632         }
633
634         /* Sleep until uncongested or a write happens */
635         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
636         ret = io_schedule_timeout(timeout);
637         finish_wait(wqh, &wait);
638
639 out:
640         trace_writeback_wait_iff_congested(jiffies_to_usecs(timeout),
641                                         jiffies_to_usecs(jiffies - start));
642
643         return ret;
644 }
645 EXPORT_SYMBOL(wait_iff_congested);
646
647 int pdflush_proc_obsolete(struct ctl_table *table, int write,
648                         void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
649 {
650         char kbuf[] = "0\n";
651
652         if (*ppos || *lenp < sizeof(kbuf)) {
653                 *lenp = 0;
654                 return 0;
655         }
656
657         if (copy_to_user(buffer, kbuf, sizeof(kbuf)))
658                 return -EFAULT;
659         printk_once(KERN_WARNING "%s exported in /proc is scheduled for removal\n",
660                         table->procname);
661
662         *lenp = 2;
663         *ppos += *lenp;
664         return 2;
665 }