0dabc9b93725b3f1c5de274128ea7aeaa832c79d
[cascardo/linux.git] / drivers / block / drbd / drbd_bitmap.c
1 /*
2    drbd_bitmap.c
3
4    This file is part of DRBD by Philipp Reisner and Lars Ellenberg.
5
6    Copyright (C) 2004-2008, LINBIT Information Technologies GmbH.
7    Copyright (C) 2004-2008, Philipp Reisner <philipp.reisner@linbit.com>.
8    Copyright (C) 2004-2008, Lars Ellenberg <lars.ellenberg@linbit.com>.
9
10    drbd is free software; you can redistribute it and/or modify
11    it under the terms of the GNU General Public License as published by
12    the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
13    any later version.
14
15    drbd is distributed in the hope that it will be useful,
16    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18    GNU General Public License for more details.
19
20    You should have received a copy of the GNU General Public License
21    along with drbd; see the file COPYING.  If not, write to
22    the Free Software Foundation, 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
23  */
24
25 #define pr_fmt(fmt)     KBUILD_MODNAME ": " fmt
26
27 #include <linux/bitmap.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/string.h>
30 #include <linux/drbd.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/highmem.h>
33
34 #include "drbd_int.h"
35
36
37 /* OPAQUE outside this file!
38  * interface defined in drbd_int.h
39
40  * convention:
41  * function name drbd_bm_... => used elsewhere, "public".
42  * function name      bm_... => internal to implementation, "private".
43  */
44
45
46 /*
47  * LIMITATIONS:
48  * We want to support >= peta byte of backend storage, while for now still using
49  * a granularity of one bit per 4KiB of storage.
50  * 1 << 50              bytes backend storage (1 PiB)
51  * 1 << (50 - 12)       bits needed
52  *      38 --> we need u64 to index and count bits
53  * 1 << (38 - 3)        bitmap bytes needed
54  *      35 --> we still need u64 to index and count bytes
55  *                      (that's 32 GiB of bitmap for 1 PiB storage)
56  * 1 << (35 - 2)        32bit longs needed
57  *      33 --> we'd even need u64 to index and count 32bit long words.
58  * 1 << (35 - 3)        64bit longs needed
59  *      32 --> we could get away with a 32bit unsigned int to index and count
60  *      64bit long words, but I rather stay with unsigned long for now.
61  *      We probably should neither count nor point to bytes or long words
62  *      directly, but either by bitnumber, or by page index and offset.
63  * 1 << (35 - 12)
64  *      22 --> we need that much 4KiB pages of bitmap.
65  *      1 << (22 + 3) --> on a 64bit arch,
66  *      we need 32 MiB to store the array of page pointers.
67  *
68  * Because I'm lazy, and because the resulting patch was too large, too ugly
69  * and still incomplete, on 32bit we still "only" support 16 TiB (minus some),
70  * (1 << 32) bits * 4k storage.
71  *
72
73  * bitmap storage and IO:
74  *      Bitmap is stored little endian on disk, and is kept little endian in
75  *      core memory. Currently we still hold the full bitmap in core as long
76  *      as we are "attached" to a local disk, which at 32 GiB for 1PiB storage
77  *      seems excessive.
78  *
79  *      We plan to reduce the amount of in-core bitmap pages by paging them in
80  *      and out against their on-disk location as necessary, but need to make
81  *      sure we don't cause too much meta data IO, and must not deadlock in
82  *      tight memory situations. This needs some more work.
83  */
84
85 /*
86  * NOTE
87  *  Access to the *bm_pages is protected by bm_lock.
88  *  It is safe to read the other members within the lock.
89  *
90  *  drbd_bm_set_bits is called from bio_endio callbacks,
91  *  We may be called with irq already disabled,
92  *  so we need spin_lock_irqsave().
93  *  And we need the kmap_atomic.
94  */
95 struct drbd_bitmap {
96         struct page **bm_pages;
97         spinlock_t bm_lock;
98
99         /* see LIMITATIONS: above */
100
101         unsigned long bm_set;       /* nr of set bits; THINK maybe atomic_t? */
102         unsigned long bm_bits;
103         size_t   bm_words;
104         size_t   bm_number_of_pages;
105         sector_t bm_dev_capacity;
106         struct mutex bm_change; /* serializes resize operations */
107
108         wait_queue_head_t bm_io_wait; /* used to serialize IO of single pages */
109
110         enum bm_flag bm_flags;
111
112         /* debugging aid, in case we are still racy somewhere */
113         char          *bm_why;
114         struct task_struct *bm_task;
115 };
116
117 #define bm_print_lock_info(m) __bm_print_lock_info(m, __func__)
118 static void __bm_print_lock_info(struct drbd_device *device, const char *func)
119 {
120         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
121         if (!__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
122                 return;
123         drbd_err(device, "FIXME %s[%d] in %s, bitmap locked for '%s' by %s[%d]\n",
124                  current->comm, task_pid_nr(current),
125                  func, b->bm_why ?: "?",
126                  b->bm_task->comm, task_pid_nr(b->bm_task));
127 }
128
129 void drbd_bm_lock(struct drbd_device *device, char *why, enum bm_flag flags)
130 {
131         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
132         int trylock_failed;
133
134         if (!b) {
135                 drbd_err(device, "FIXME no bitmap in drbd_bm_lock!?\n");
136                 return;
137         }
138
139         trylock_failed = !mutex_trylock(&b->bm_change);
140
141         if (trylock_failed) {
142                 drbd_warn(device, "%s[%d] going to '%s' but bitmap already locked for '%s' by %s[%d]\n",
143                           current->comm, task_pid_nr(current),
144                           why, b->bm_why ?: "?",
145                           b->bm_task->comm, task_pid_nr(b->bm_task));
146                 mutex_lock(&b->bm_change);
147         }
148         if (BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags)
149                 drbd_err(device, "FIXME bitmap already locked in bm_lock\n");
150         b->bm_flags |= flags & BM_LOCKED_MASK;
151
152         b->bm_why  = why;
153         b->bm_task = current;
154 }
155
156 void drbd_bm_unlock(struct drbd_device *device)
157 {
158         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
159         if (!b) {
160                 drbd_err(device, "FIXME no bitmap in drbd_bm_unlock!?\n");
161                 return;
162         }
163
164         if (!(BM_LOCKED_MASK & device->bitmap->bm_flags))
165                 drbd_err(device, "FIXME bitmap not locked in bm_unlock\n");
166
167         b->bm_flags &= ~BM_LOCKED_MASK;
168         b->bm_why  = NULL;
169         b->bm_task = NULL;
170         mutex_unlock(&b->bm_change);
171 }
172
173 /* we store some "meta" info about our pages in page->private */
174 /* at a granularity of 4k storage per bitmap bit:
175  * one peta byte storage: 1<<50 byte, 1<<38 * 4k storage blocks
176  *  1<<38 bits,
177  *  1<<23 4k bitmap pages.
178  * Use 24 bits as page index, covers 2 peta byte storage
179  * at a granularity of 4k per bit.
180  * Used to report the failed page idx on io error from the endio handlers.
181  */
182 #define BM_PAGE_IDX_MASK        ((1UL<<24)-1)
183 /* this page is currently read in, or written back */
184 #define BM_PAGE_IO_LOCK         31
185 /* if there has been an IO error for this page */
186 #define BM_PAGE_IO_ERROR        30
187 /* this is to be able to intelligently skip disk IO,
188  * set if bits have been set since last IO. */
189 #define BM_PAGE_NEED_WRITEOUT   29
190 /* to mark for lazy writeout once syncer cleared all clearable bits,
191  * we if bits have been cleared since last IO. */
192 #define BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT   28
193 /* pages marked with this "HINT" will be considered for writeout
194  * on activity log transactions */
195 #define BM_PAGE_HINT_WRITEOUT   27
196
197 /* store_page_idx uses non-atomic assignment. It is only used directly after
198  * allocating the page.  All other bm_set_page_* and bm_clear_page_* need to
199  * use atomic bit manipulation, as set_out_of_sync (and therefore bitmap
200  * changes) may happen from various contexts, and wait_on_bit/wake_up_bit
201  * requires it all to be atomic as well. */
202 static void bm_store_page_idx(struct page *page, unsigned long idx)
203 {
204         BUG_ON(0 != (idx & ~BM_PAGE_IDX_MASK));
205         set_page_private(page, idx);
206 }
207
208 static unsigned long bm_page_to_idx(struct page *page)
209 {
210         return page_private(page) & BM_PAGE_IDX_MASK;
211 }
212
213 /* As is very unlikely that the same page is under IO from more than one
214  * context, we can get away with a bit per page and one wait queue per bitmap.
215  */
216 static void bm_page_lock_io(struct drbd_device *device, int page_nr)
217 {
218         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
219         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
220         wait_event(b->bm_io_wait, !test_and_set_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr));
221 }
222
223 static void bm_page_unlock_io(struct drbd_device *device, int page_nr)
224 {
225         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
226         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
227         clear_bit_unlock(BM_PAGE_IO_LOCK, addr);
228         wake_up(&device->bitmap->bm_io_wait);
229 }
230
231 /* set _before_ submit_io, so it may be reset due to being changed
232  * while this page is in flight... will get submitted later again */
233 static void bm_set_page_unchanged(struct page *page)
234 {
235         /* use cmpxchg? */
236         clear_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
237         clear_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
238 }
239
240 static void bm_set_page_need_writeout(struct page *page)
241 {
242         set_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
243 }
244
245 /**
246  * drbd_bm_mark_for_writeout() - mark a page with a "hint" to be considered for writeout
247  * @device:     DRBD device.
248  * @page_nr:    the bitmap page to mark with the "hint" flag
249  *
250  * From within an activity log transaction, we mark a few pages with these
251  * hints, then call drbd_bm_write_hinted(), which will only write out changed
252  * pages which are flagged with this mark.
253  */
254 void drbd_bm_mark_for_writeout(struct drbd_device *device, int page_nr)
255 {
256         struct page *page;
257         if (page_nr >= device->bitmap->bm_number_of_pages) {
258                 drbd_warn(device, "BAD: page_nr: %u, number_of_pages: %u\n",
259                          page_nr, (int)device->bitmap->bm_number_of_pages);
260                 return;
261         }
262         page = device->bitmap->bm_pages[page_nr];
263         set_bit(BM_PAGE_HINT_WRITEOUT, &page_private(page));
264 }
265
266 static int bm_test_page_unchanged(struct page *page)
267 {
268         volatile const unsigned long *addr = &page_private(page);
269         return (*addr & ((1UL<<BM_PAGE_NEED_WRITEOUT)|(1UL<<BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT))) == 0;
270 }
271
272 static void bm_set_page_io_err(struct page *page)
273 {
274         set_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
275 }
276
277 static void bm_clear_page_io_err(struct page *page)
278 {
279         clear_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
280 }
281
282 static void bm_set_page_lazy_writeout(struct page *page)
283 {
284         set_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
285 }
286
287 static int bm_test_page_lazy_writeout(struct page *page)
288 {
289         return test_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
290 }
291
292 /* on a 32bit box, this would allow for exactly (2<<38) bits. */
293 static unsigned int bm_word_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, unsigned long long_nr)
294 {
295         /* page_nr = (word*sizeof(long)) >> PAGE_SHIFT; */
296         unsigned int page_nr = long_nr >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3);
297         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
298         return page_nr;
299 }
300
301 static unsigned int bm_bit_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, u64 bitnr)
302 {
303         /* page_nr = (bitnr/8) >> PAGE_SHIFT; */
304         unsigned int page_nr = bitnr >> (PAGE_SHIFT + 3);
305         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
306         return page_nr;
307 }
308
309 static unsigned long *__bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
310 {
311         struct page *page = b->bm_pages[idx];
312         return (unsigned long *) kmap_atomic(page);
313 }
314
315 static unsigned long *bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
316 {
317         return __bm_map_pidx(b, idx);
318 }
319
320 static void __bm_unmap(unsigned long *p_addr)
321 {
322         kunmap_atomic(p_addr);
323 };
324
325 static void bm_unmap(unsigned long *p_addr)
326 {
327         return __bm_unmap(p_addr);
328 }
329
330 /* long word offset of _bitmap_ sector */
331 #define S2W(s)  ((s)<<(BM_EXT_SHIFT-BM_BLOCK_SHIFT-LN2_BPL))
332 /* word offset from start of bitmap to word number _in_page_
333  * modulo longs per page
334 #define MLPP(X) ((X) % (PAGE_SIZE/sizeof(long))
335  hm, well, Philipp thinks gcc might not optimize the % into & (... - 1)
336  so do it explicitly:
337  */
338 #define MLPP(X) ((X) & ((PAGE_SIZE/sizeof(long))-1))
339
340 /* Long words per page */
341 #define LWPP (PAGE_SIZE/sizeof(long))
342
343 /*
344  * actually most functions herein should take a struct drbd_bitmap*, not a
345  * struct drbd_device*, but for the debug macros I like to have the device around
346  * to be able to report device specific.
347  */
348
349
350 static void bm_free_pages(struct page **pages, unsigned long number)
351 {
352         unsigned long i;
353         if (!pages)
354                 return;
355
356         for (i = 0; i < number; i++) {
357                 if (!pages[i]) {
358                         pr_alert("bm_free_pages tried to free a NULL pointer; i=%lu n=%lu\n",
359                                  i, number);
360                         continue;
361                 }
362                 __free_page(pages[i]);
363                 pages[i] = NULL;
364         }
365 }
366
367 static void bm_vk_free(void *ptr, int v)
368 {
369         if (v)
370                 vfree(ptr);
371         else
372                 kfree(ptr);
373 }
374
375 /*
376  * "have" and "want" are NUMBER OF PAGES.
377  */
378 static struct page **bm_realloc_pages(struct drbd_bitmap *b, unsigned long want)
379 {
380         struct page **old_pages = b->bm_pages;
381         struct page **new_pages, *page;
382         unsigned int i, bytes, vmalloced = 0;
383         unsigned long have = b->bm_number_of_pages;
384
385         BUG_ON(have == 0 && old_pages != NULL);
386         BUG_ON(have != 0 && old_pages == NULL);
387
388         if (have == want)
389                 return old_pages;
390
391         /* Trying kmalloc first, falling back to vmalloc.
392          * GFP_NOIO, as this is called while drbd IO is "suspended",
393          * and during resize or attach on diskless Primary,
394          * we must not block on IO to ourselves.
395          * Context is receiver thread or dmsetup. */
396         bytes = sizeof(struct page *)*want;
397         new_pages = kzalloc(bytes, GFP_NOIO | __GFP_NOWARN);
398         if (!new_pages) {
399                 new_pages = __vmalloc(bytes,
400                                 GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
401                                 PAGE_KERNEL);
402                 if (!new_pages)
403                         return NULL;
404                 vmalloced = 1;
405         }
406
407         if (want >= have) {
408                 for (i = 0; i < have; i++)
409                         new_pages[i] = old_pages[i];
410                 for (; i < want; i++) {
411                         page = alloc_page(GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM);
412                         if (!page) {
413                                 bm_free_pages(new_pages + have, i - have);
414                                 bm_vk_free(new_pages, vmalloced);
415                                 return NULL;
416                         }
417                         /* we want to know which page it is
418                          * from the endio handlers */
419                         bm_store_page_idx(page, i);
420                         new_pages[i] = page;
421                 }
422         } else {
423                 for (i = 0; i < want; i++)
424                         new_pages[i] = old_pages[i];
425                 /* NOT HERE, we are outside the spinlock!
426                 bm_free_pages(old_pages + want, have - want);
427                 */
428         }
429
430         if (vmalloced)
431                 b->bm_flags |= BM_P_VMALLOCED;
432         else
433                 b->bm_flags &= ~BM_P_VMALLOCED;
434
435         return new_pages;
436 }
437
438 /*
439  * called on driver init only. TODO call when a device is created.
440  * allocates the drbd_bitmap, and stores it in device->bitmap.
441  */
442 int drbd_bm_init(struct drbd_device *device)
443 {
444         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
445         WARN_ON(b != NULL);
446         b = kzalloc(sizeof(struct drbd_bitmap), GFP_KERNEL);
447         if (!b)
448                 return -ENOMEM;
449         spin_lock_init(&b->bm_lock);
450         mutex_init(&b->bm_change);
451         init_waitqueue_head(&b->bm_io_wait);
452
453         device->bitmap = b;
454
455         return 0;
456 }
457
458 sector_t drbd_bm_capacity(struct drbd_device *device)
459 {
460         if (!expect(device->bitmap))
461                 return 0;
462         return device->bitmap->bm_dev_capacity;
463 }
464
465 /* called on driver unload. TODO: call when a device is destroyed.
466  */
467 void drbd_bm_cleanup(struct drbd_device *device)
468 {
469         if (!expect(device->bitmap))
470                 return;
471         bm_free_pages(device->bitmap->bm_pages, device->bitmap->bm_number_of_pages);
472         bm_vk_free(device->bitmap->bm_pages, (BM_P_VMALLOCED & device->bitmap->bm_flags));
473         kfree(device->bitmap);
474         device->bitmap = NULL;
475 }
476
477 /*
478  * since (b->bm_bits % BITS_PER_LONG) != 0,
479  * this masks out the remaining bits.
480  * Returns the number of bits cleared.
481  */
482 #ifndef BITS_PER_PAGE
483 #define BITS_PER_PAGE           (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
484 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE - 1)
485 #else
486 # if BITS_PER_PAGE != (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
487 #  error "ambiguous BITS_PER_PAGE"
488 # endif
489 #endif
490 #define BITS_PER_LONG_MASK      (BITS_PER_LONG - 1)
491 static int bm_clear_surplus(struct drbd_bitmap *b)
492 {
493         unsigned long mask;
494         unsigned long *p_addr, *bm;
495         int tmp;
496         int cleared = 0;
497
498         /* number of bits modulo bits per page */
499         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
500         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
501         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
502         /* bitmap is always stored little endian,
503          * on disk and in core memory alike */
504         mask = cpu_to_lel(mask);
505
506         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
507         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
508         if (mask) {
509                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
510                  * to the long containing the last bit.
511                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
512                  * after the last (long word aligned) bit. */
513                 cleared = hweight_long(*bm & ~mask);
514                 *bm &= mask;
515                 bm++;
516         }
517
518         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
519                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
520                  * a padding long to align with a 64bit remote */
521                 cleared += hweight_long(*bm);
522                 *bm = 0;
523         }
524         bm_unmap(p_addr);
525         return cleared;
526 }
527
528 static void bm_set_surplus(struct drbd_bitmap *b)
529 {
530         unsigned long mask;
531         unsigned long *p_addr, *bm;
532         int tmp;
533
534         /* number of bits modulo bits per page */
535         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
536         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
537         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
538         /* bitmap is always stored little endian,
539          * on disk and in core memory alike */
540         mask = cpu_to_lel(mask);
541
542         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
543         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
544         if (mask) {
545                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
546                  * to the long containing the last bit.
547                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
548                  * after the last (long word aligned) bit. */
549                 *bm |= ~mask;
550                 bm++;
551         }
552
553         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
554                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
555                  * a padding long to align with a 64bit remote */
556                 *bm = ~0UL;
557         }
558         bm_unmap(p_addr);
559 }
560
561 /* you better not modify the bitmap while this is running,
562  * or its results will be stale */
563 static unsigned long bm_count_bits(struct drbd_bitmap *b)
564 {
565         unsigned long *p_addr;
566         unsigned long bits = 0;
567         unsigned long mask = (1UL << (b->bm_bits & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
568         int idx, last_word;
569
570         /* all but last page */
571         for (idx = 0; idx < b->bm_number_of_pages - 1; idx++) {
572                 p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
573                 bits += bitmap_weight(p_addr, BITS_PER_PAGE);
574                 __bm_unmap(p_addr);
575                 cond_resched();
576         }
577         /* last (or only) page */
578         last_word = ((b->bm_bits - 1) & BITS_PER_PAGE_MASK) >> LN2_BPL;
579         p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
580         bits += bitmap_weight(p_addr, last_word * BITS_PER_LONG);
581         p_addr[last_word] &= cpu_to_lel(mask);
582         bits += hweight_long(p_addr[last_word]);
583         /* 32bit arch, may have an unused padding long */
584         if (BITS_PER_LONG == 32 && (last_word & 1) == 0)
585                 p_addr[last_word+1] = 0;
586         __bm_unmap(p_addr);
587         return bits;
588 }
589
590 /* offset and len in long words.*/
591 static void bm_memset(struct drbd_bitmap *b, size_t offset, int c, size_t len)
592 {
593         unsigned long *p_addr, *bm;
594         unsigned int idx;
595         size_t do_now, end;
596
597         end = offset + len;
598
599         if (end > b->bm_words) {
600                 pr_alert("bm_memset end > bm_words\n");
601                 return;
602         }
603
604         while (offset < end) {
605                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset + 1, LWPP), end) - offset;
606                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
607                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
608                 bm = p_addr + MLPP(offset);
609                 if (bm+do_now > p_addr + LWPP) {
610                         pr_alert("BUG BUG BUG! p_addr:%p bm:%p do_now:%d\n",
611                                p_addr, bm, (int)do_now);
612                 } else
613                         memset(bm, c, do_now * sizeof(long));
614                 bm_unmap(p_addr);
615                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
616                 offset += do_now;
617         }
618 }
619
620 /* For the layout, see comment above drbd_md_set_sector_offsets(). */
621 static u64 drbd_md_on_disk_bits(struct drbd_backing_dev *ldev)
622 {
623         u64 bitmap_sectors;
624         if (ldev->md.al_offset == 8)
625                 bitmap_sectors = ldev->md.md_size_sect - ldev->md.bm_offset;
626         else
627                 bitmap_sectors = ldev->md.al_offset - ldev->md.bm_offset;
628         return bitmap_sectors << (9 + 3);
629 }
630
631 /*
632  * make sure the bitmap has enough room for the attached storage,
633  * if necessary, resize.
634  * called whenever we may have changed the device size.
635  * returns -ENOMEM if we could not allocate enough memory, 0 on success.
636  * In case this is actually a resize, we copy the old bitmap into the new one.
637  * Otherwise, the bitmap is initialized to all bits set.
638  */
639 int drbd_bm_resize(struct drbd_device *device, sector_t capacity, int set_new_bits)
640 {
641         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
642         unsigned long bits, words, owords, obits;
643         unsigned long want, have, onpages; /* number of pages */
644         struct page **npages, **opages = NULL;
645         int err = 0, growing;
646         int opages_vmalloced;
647
648         if (!expect(b))
649                 return -ENOMEM;
650
651         drbd_bm_lock(device, "resize", BM_LOCKED_MASK);
652
653         drbd_info(device, "drbd_bm_resize called with capacity == %llu\n",
654                         (unsigned long long)capacity);
655
656         if (capacity == b->bm_dev_capacity)
657                 goto out;
658
659         opages_vmalloced = (BM_P_VMALLOCED & b->bm_flags);
660
661         if (capacity == 0) {
662                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
663                 opages = b->bm_pages;
664                 onpages = b->bm_number_of_pages;
665                 owords = b->bm_words;
666                 b->bm_pages = NULL;
667                 b->bm_number_of_pages =
668                 b->bm_set   =
669                 b->bm_bits  =
670                 b->bm_words =
671                 b->bm_dev_capacity = 0;
672                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
673                 bm_free_pages(opages, onpages);
674                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
675                 goto out;
676         }
677         bits  = BM_SECT_TO_BIT(ALIGN(capacity, BM_SECT_PER_BIT));
678
679         /* if we would use
680            words = ALIGN(bits,BITS_PER_LONG) >> LN2_BPL;
681            a 32bit host could present the wrong number of words
682            to a 64bit host.
683         */
684         words = ALIGN(bits, 64) >> LN2_BPL;
685
686         if (get_ldev(device)) {
687                 u64 bits_on_disk = drbd_md_on_disk_bits(device->ldev);
688                 put_ldev(device);
689                 if (bits > bits_on_disk) {
690                         drbd_info(device, "bits = %lu\n", bits);
691                         drbd_info(device, "bits_on_disk = %llu\n", bits_on_disk);
692                         err = -ENOSPC;
693                         goto out;
694                 }
695         }
696
697         want = ALIGN(words*sizeof(long), PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
698         have = b->bm_number_of_pages;
699         if (want == have) {
700                 D_ASSERT(device, b->bm_pages != NULL);
701                 npages = b->bm_pages;
702         } else {
703                 if (drbd_insert_fault(device, DRBD_FAULT_BM_ALLOC))
704                         npages = NULL;
705                 else
706                         npages = bm_realloc_pages(b, want);
707         }
708
709         if (!npages) {
710                 err = -ENOMEM;
711                 goto out;
712         }
713
714         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
715         opages = b->bm_pages;
716         owords = b->bm_words;
717         obits  = b->bm_bits;
718
719         growing = bits > obits;
720         if (opages && growing && set_new_bits)
721                 bm_set_surplus(b);
722
723         b->bm_pages = npages;
724         b->bm_number_of_pages = want;
725         b->bm_bits  = bits;
726         b->bm_words = words;
727         b->bm_dev_capacity = capacity;
728
729         if (growing) {
730                 if (set_new_bits) {
731                         bm_memset(b, owords, 0xff, words-owords);
732                         b->bm_set += bits - obits;
733                 } else
734                         bm_memset(b, owords, 0x00, words-owords);
735
736         }
737
738         if (want < have) {
739                 /* implicit: (opages != NULL) && (opages != npages) */
740                 bm_free_pages(opages + want, have - want);
741         }
742
743         (void)bm_clear_surplus(b);
744
745         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
746         if (opages != npages)
747                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
748         if (!growing)
749                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
750         drbd_info(device, "resync bitmap: bits=%lu words=%lu pages=%lu\n", bits, words, want);
751
752  out:
753         drbd_bm_unlock(device);
754         return err;
755 }
756
757 /* inherently racy:
758  * if not protected by other means, return value may be out of date when
759  * leaving this function...
760  * we still need to lock it, since it is important that this returns
761  * bm_set == 0 precisely.
762  *
763  * maybe bm_set should be atomic_t ?
764  */
765 unsigned long _drbd_bm_total_weight(struct drbd_device *device)
766 {
767         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
768         unsigned long s;
769         unsigned long flags;
770
771         if (!expect(b))
772                 return 0;
773         if (!expect(b->bm_pages))
774                 return 0;
775
776         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
777         s = b->bm_set;
778         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
779
780         return s;
781 }
782
783 unsigned long drbd_bm_total_weight(struct drbd_device *device)
784 {
785         unsigned long s;
786         /* if I don't have a disk, I don't know about out-of-sync status */
787         if (!get_ldev_if_state(device, D_NEGOTIATING))
788                 return 0;
789         s = _drbd_bm_total_weight(device);
790         put_ldev(device);
791         return s;
792 }
793
794 size_t drbd_bm_words(struct drbd_device *device)
795 {
796         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
797         if (!expect(b))
798                 return 0;
799         if (!expect(b->bm_pages))
800                 return 0;
801
802         return b->bm_words;
803 }
804
805 unsigned long drbd_bm_bits(struct drbd_device *device)
806 {
807         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
808         if (!expect(b))
809                 return 0;
810
811         return b->bm_bits;
812 }
813
814 /* merge number words from buffer into the bitmap starting at offset.
815  * buffer[i] is expected to be little endian unsigned long.
816  * bitmap must be locked by drbd_bm_lock.
817  * currently only used from receive_bitmap.
818  */
819 void drbd_bm_merge_lel(struct drbd_device *device, size_t offset, size_t number,
820                         unsigned long *buffer)
821 {
822         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
823         unsigned long *p_addr, *bm;
824         unsigned long word, bits;
825         unsigned int idx;
826         size_t end, do_now;
827
828         end = offset + number;
829
830         if (!expect(b))
831                 return;
832         if (!expect(b->bm_pages))
833                 return;
834         if (number == 0)
835                 return;
836         WARN_ON(offset >= b->bm_words);
837         WARN_ON(end    >  b->bm_words);
838
839         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
840         while (offset < end) {
841                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
842                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
843                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
844                 bm = p_addr + MLPP(offset);
845                 offset += do_now;
846                 while (do_now--) {
847                         bits = hweight_long(*bm);
848                         word = *bm | *buffer++;
849                         *bm++ = word;
850                         b->bm_set += hweight_long(word) - bits;
851                 }
852                 bm_unmap(p_addr);
853                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
854         }
855         /* with 32bit <-> 64bit cross-platform connect
856          * this is only correct for current usage,
857          * where we _know_ that we are 64 bit aligned,
858          * and know that this function is used in this way, too...
859          */
860         if (end == b->bm_words)
861                 b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
862         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
863 }
864
865 /* copy number words from the bitmap starting at offset into the buffer.
866  * buffer[i] will be little endian unsigned long.
867  */
868 void drbd_bm_get_lel(struct drbd_device *device, size_t offset, size_t number,
869                      unsigned long *buffer)
870 {
871         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
872         unsigned long *p_addr, *bm;
873         size_t end, do_now;
874
875         end = offset + number;
876
877         if (!expect(b))
878                 return;
879         if (!expect(b->bm_pages))
880                 return;
881
882         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
883         if ((offset >= b->bm_words) ||
884             (end    >  b->bm_words) ||
885             (number <= 0))
886                 drbd_err(device, "offset=%lu number=%lu bm_words=%lu\n",
887                         (unsigned long) offset,
888                         (unsigned long) number,
889                         (unsigned long) b->bm_words);
890         else {
891                 while (offset < end) {
892                         do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
893                         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, offset));
894                         bm = p_addr + MLPP(offset);
895                         offset += do_now;
896                         while (do_now--)
897                                 *buffer++ = *bm++;
898                         bm_unmap(p_addr);
899                 }
900         }
901         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
902 }
903
904 /* set all bits in the bitmap */
905 void drbd_bm_set_all(struct drbd_device *device)
906 {
907         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
908         if (!expect(b))
909                 return;
910         if (!expect(b->bm_pages))
911                 return;
912
913         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
914         bm_memset(b, 0, 0xff, b->bm_words);
915         (void)bm_clear_surplus(b);
916         b->bm_set = b->bm_bits;
917         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
918 }
919
920 /* clear all bits in the bitmap */
921 void drbd_bm_clear_all(struct drbd_device *device)
922 {
923         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
924         if (!expect(b))
925                 return;
926         if (!expect(b->bm_pages))
927                 return;
928
929         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
930         bm_memset(b, 0, 0, b->bm_words);
931         b->bm_set = 0;
932         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
933 }
934
935 static void drbd_bm_aio_ctx_destroy(struct kref *kref)
936 {
937         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx = container_of(kref, struct drbd_bm_aio_ctx, kref);
938         unsigned long flags;
939
940         spin_lock_irqsave(&ctx->device->resource->req_lock, flags);
941         list_del(&ctx->list);
942         spin_unlock_irqrestore(&ctx->device->resource->req_lock, flags);
943         put_ldev(ctx->device);
944         kfree(ctx);
945 }
946
947 /* bv_page may be a copy, or may be the original */
948 static void drbd_bm_endio(struct bio *bio)
949 {
950         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx = bio->bi_private;
951         struct drbd_device *device = ctx->device;
952         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
953         unsigned int idx = bm_page_to_idx(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
954
955         if ((ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) == 0 &&
956             !bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[idx]))
957                 drbd_warn(device, "bitmap page idx %u changed during IO!\n", idx);
958
959         if (bio->bi_error) {
960                 /* ctx error will hold the completed-last non-zero error code,
961                  * in case error codes differ. */
962                 ctx->error = bio->bi_error;
963                 bm_set_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
964                 /* Not identical to on disk version of it.
965                  * Is BM_PAGE_IO_ERROR enough? */
966                 if (__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
967                         drbd_err(device, "IO ERROR %d on bitmap page idx %u\n",
968                                         bio->bi_error, idx);
969         } else {
970                 bm_clear_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
971                 dynamic_drbd_dbg(device, "bitmap page idx %u completed\n", idx);
972         }
973
974         bm_page_unlock_io(device, idx);
975
976         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES)
977                 mempool_free(bio->bi_io_vec[0].bv_page, drbd_md_io_page_pool);
978
979         bio_put(bio);
980
981         if (atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight)) {
982                 ctx->done = 1;
983                 wake_up(&device->misc_wait);
984                 kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
985         }
986 }
987
988 static void bm_page_io_async(struct drbd_bm_aio_ctx *ctx, int page_nr) __must_hold(local)
989 {
990         struct bio *bio = bio_alloc_drbd(GFP_NOIO);
991         struct drbd_device *device = ctx->device;
992         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
993         struct page *page;
994         unsigned int len;
995         unsigned int rw = (ctx->flags & BM_AIO_READ) ? READ : WRITE;
996
997         sector_t on_disk_sector =
998                 device->ldev->md.md_offset + device->ldev->md.bm_offset;
999         on_disk_sector += ((sector_t)page_nr) << (PAGE_SHIFT-9);
1000
1001         /* this might happen with very small
1002          * flexible external meta data device,
1003          * or with PAGE_SIZE > 4k */
1004         len = min_t(unsigned int, PAGE_SIZE,
1005                 (drbd_md_last_sector(device->ldev) - on_disk_sector + 1)<<9);
1006
1007         /* serialize IO on this page */
1008         bm_page_lock_io(device, page_nr);
1009         /* before memcpy and submit,
1010          * so it can be redirtied any time */
1011         bm_set_page_unchanged(b->bm_pages[page_nr]);
1012
1013         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) {
1014                 page = mempool_alloc(drbd_md_io_page_pool, __GFP_HIGHMEM|__GFP_RECLAIM);
1015                 copy_highpage(page, b->bm_pages[page_nr]);
1016                 bm_store_page_idx(page, page_nr);
1017         } else
1018                 page = b->bm_pages[page_nr];
1019         bio->bi_bdev = device->ldev->md_bdev;
1020         bio->bi_iter.bi_sector = on_disk_sector;
1021         /* bio_add_page of a single page to an empty bio will always succeed,
1022          * according to api.  Do we want to assert that? */
1023         bio_add_page(bio, page, len, 0);
1024         bio->bi_private = ctx;
1025         bio->bi_end_io = drbd_bm_endio;
1026
1027         if (drbd_insert_fault(device, (rw & WRITE) ? DRBD_FAULT_MD_WR : DRBD_FAULT_MD_RD)) {
1028                 bio->bi_rw |= rw;
1029                 bio_io_error(bio);
1030         } else {
1031                 submit_bio(rw, bio);
1032                 /* this should not count as user activity and cause the
1033                  * resync to throttle -- see drbd_rs_should_slow_down(). */
1034                 atomic_add(len >> 9, &device->rs_sect_ev);
1035         }
1036 }
1037
1038 /*
1039  * bm_rw: read/write the whole bitmap from/to its on disk location.
1040  */
1041 static int bm_rw(struct drbd_device *device, const unsigned int flags, unsigned lazy_writeout_upper_idx) __must_hold(local)
1042 {
1043         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx;
1044         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1045         int num_pages, i, count = 0;
1046         unsigned long now;
1047         char ppb[10];
1048         int err = 0;
1049
1050         /*
1051          * We are protected against bitmap disappearing/resizing by holding an
1052          * ldev reference (caller must have called get_ldev()).
1053          * For read/write, we are protected against changes to the bitmap by
1054          * the bitmap lock (see drbd_bitmap_io).
1055          * For lazy writeout, we don't care for ongoing changes to the bitmap,
1056          * as we submit copies of pages anyways.
1057          */
1058
1059         ctx = kmalloc(sizeof(struct drbd_bm_aio_ctx), GFP_NOIO);
1060         if (!ctx)
1061                 return -ENOMEM;
1062
1063         *ctx = (struct drbd_bm_aio_ctx) {
1064                 .device = device,
1065                 .start_jif = jiffies,
1066                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1067                 .done = 0,
1068                 .flags = flags,
1069                 .error = 0,
1070                 .kref = { ATOMIC_INIT(2) },
1071         };
1072
1073         if (!get_ldev_if_state(device, D_ATTACHING)) {  /* put is in drbd_bm_aio_ctx_destroy() */
1074                 drbd_err(device, "ASSERT FAILED: get_ldev_if_state() == 1 in bm_rw()\n");
1075                 kfree(ctx);
1076                 return -ENODEV;
1077         }
1078         /* Here D_ATTACHING is sufficient since drbd_bm_read() is called only from
1079            drbd_adm_attach(), after device->ldev was assigned. */
1080
1081         if (0 == (ctx->flags & ~BM_AIO_READ))
1082                 WARN_ON(!(BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags));
1083
1084         spin_lock_irq(&device->resource->req_lock);
1085         list_add_tail(&ctx->list, &device->pending_bitmap_io);
1086         spin_unlock_irq(&device->resource->req_lock);
1087
1088         num_pages = b->bm_number_of_pages;
1089
1090         now = jiffies;
1091
1092         /* let the layers below us try to merge these bios... */
1093         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1094                 /* ignore completely unchanged pages */
1095                 if (lazy_writeout_upper_idx && i == lazy_writeout_upper_idx)
1096                         break;
1097                 if (!(flags & BM_AIO_READ)) {
1098                         if ((flags & BM_AIO_WRITE_HINTED) &&
1099                             !test_and_clear_bit(BM_PAGE_HINT_WRITEOUT,
1100                                     &page_private(b->bm_pages[i])))
1101                                 continue;
1102
1103                         if (!(flags & BM_AIO_WRITE_ALL_PAGES) &&
1104                             bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[i])) {
1105                                 dynamic_drbd_dbg(device, "skipped bm write for idx %u\n", i);
1106                                 continue;
1107                         }
1108                         /* during lazy writeout,
1109                          * ignore those pages not marked for lazy writeout. */
1110                         if (lazy_writeout_upper_idx &&
1111                             !bm_test_page_lazy_writeout(b->bm_pages[i])) {
1112                                 dynamic_drbd_dbg(device, "skipped bm lazy write for idx %u\n", i);
1113                                 continue;
1114                         }
1115                 }
1116                 atomic_inc(&ctx->in_flight);
1117                 bm_page_io_async(ctx, i);
1118                 ++count;
1119                 cond_resched();
1120         }
1121
1122         /*
1123          * We initialize ctx->in_flight to one to make sure drbd_bm_endio
1124          * will not set ctx->done early, and decrement / test it here.  If there
1125          * are still some bios in flight, we need to wait for them here.
1126          * If all IO is done already (or nothing had been submitted), there is
1127          * no need to wait.  Still, we need to put the kref associated with the
1128          * "in_flight reached zero, all done" event.
1129          */
1130         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight))
1131                 wait_until_done_or_force_detached(device, device->ldev, &ctx->done);
1132         else
1133                 kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
1134
1135         /* summary for global bitmap IO */
1136         if (flags == 0)
1137                 drbd_info(device, "bitmap %s of %u pages took %lu jiffies\n",
1138                          (flags & BM_AIO_READ) ? "READ" : "WRITE",
1139                          count, jiffies - now);
1140
1141         if (ctx->error) {
1142                 drbd_alert(device, "we had at least one MD IO ERROR during bitmap IO\n");
1143                 drbd_chk_io_error(device, 1, DRBD_META_IO_ERROR);
1144                 err = -EIO; /* ctx->error ? */
1145         }
1146
1147         if (atomic_read(&ctx->in_flight))
1148                 err = -EIO; /* Disk timeout/force-detach during IO... */
1149
1150         now = jiffies;
1151         if (flags & BM_AIO_READ) {
1152                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
1153                 drbd_info(device, "recounting of set bits took additional %lu jiffies\n",
1154                      jiffies - now);
1155         }
1156         now = b->bm_set;
1157
1158         if ((flags & ~BM_AIO_READ) == 0)
1159                 drbd_info(device, "%s (%lu bits) marked out-of-sync by on disk bit-map.\n",
1160                      ppsize(ppb, now << (BM_BLOCK_SHIFT-10)), now);
1161
1162         kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
1163         return err;
1164 }
1165
1166 /**
1167  * drbd_bm_read() - Read the whole bitmap from its on disk location.
1168  * @device:     DRBD device.
1169  */
1170 int drbd_bm_read(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1171 {
1172         return bm_rw(device, BM_AIO_READ, 0);
1173 }
1174
1175 /**
1176  * drbd_bm_write() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1177  * @device:     DRBD device.
1178  *
1179  * Will only write pages that have changed since last IO.
1180  */
1181 int drbd_bm_write(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1182 {
1183         return bm_rw(device, 0, 0);
1184 }
1185
1186 /**
1187  * drbd_bm_write_all() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1188  * @device:     DRBD device.
1189  *
1190  * Will write all pages.
1191  */
1192 int drbd_bm_write_all(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1193 {
1194         return bm_rw(device, BM_AIO_WRITE_ALL_PAGES, 0);
1195 }
1196
1197 /**
1198  * drbd_bm_write_lazy() - Write bitmap pages 0 to @upper_idx-1, if they have changed.
1199  * @device:     DRBD device.
1200  * @upper_idx:  0: write all changed pages; +ve: page index to stop scanning for changed pages
1201  */
1202 int drbd_bm_write_lazy(struct drbd_device *device, unsigned upper_idx) __must_hold(local)
1203 {
1204         return bm_rw(device, BM_AIO_COPY_PAGES, upper_idx);
1205 }
1206
1207 /**
1208  * drbd_bm_write_copy_pages() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1209  * @device:     DRBD device.
1210  *
1211  * Will only write pages that have changed since last IO.
1212  * In contrast to drbd_bm_write(), this will copy the bitmap pages
1213  * to temporary writeout pages. It is intended to trigger a full write-out
1214  * while still allowing the bitmap to change, for example if a resync or online
1215  * verify is aborted due to a failed peer disk, while local IO continues, or
1216  * pending resync acks are still being processed.
1217  */
1218 int drbd_bm_write_copy_pages(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1219 {
1220         return bm_rw(device, BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1221 }
1222
1223 /**
1224  * drbd_bm_write_hinted() - Write bitmap pages with "hint" marks, if they have changed.
1225  * @device:     DRBD device.
1226  */
1227 int drbd_bm_write_hinted(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1228 {
1229         return bm_rw(device, BM_AIO_WRITE_HINTED | BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1230 }
1231
1232 /* NOTE
1233  * find_first_bit returns int, we return unsigned long.
1234  * For this to work on 32bit arch with bitnumbers > (1<<32),
1235  * we'd need to return u64, and get a whole lot of other places
1236  * fixed where we still use unsigned long.
1237  *
1238  * this returns a bit number, NOT a sector!
1239  */
1240 static unsigned long __bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo,
1241         const int find_zero_bit)
1242 {
1243         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1244         unsigned long *p_addr;
1245         unsigned long bit_offset;
1246         unsigned i;
1247
1248
1249         if (bm_fo > b->bm_bits) {
1250                 drbd_err(device, "bm_fo=%lu bm_bits=%lu\n", bm_fo, b->bm_bits);
1251                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1252         } else {
1253                 while (bm_fo < b->bm_bits) {
1254                         /* bit offset of the first bit in the page */
1255                         bit_offset = bm_fo & ~BITS_PER_PAGE_MASK;
1256                         p_addr = __bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bm_fo));
1257
1258                         if (find_zero_bit)
1259                                 i = find_next_zero_bit_le(p_addr,
1260                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1261                         else
1262                                 i = find_next_bit_le(p_addr,
1263                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1264
1265                         __bm_unmap(p_addr);
1266                         if (i < PAGE_SIZE*8) {
1267                                 bm_fo = bit_offset + i;
1268                                 if (bm_fo >= b->bm_bits)
1269                                         break;
1270                                 goto found;
1271                         }
1272                         bm_fo = bit_offset + PAGE_SIZE*8;
1273                 }
1274                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1275         }
1276  found:
1277         return bm_fo;
1278 }
1279
1280 static unsigned long bm_find_next(struct drbd_device *device,
1281         unsigned long bm_fo, const int find_zero_bit)
1282 {
1283         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1284         unsigned long i = DRBD_END_OF_BITMAP;
1285
1286         if (!expect(b))
1287                 return i;
1288         if (!expect(b->bm_pages))
1289                 return i;
1290
1291         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1292         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1293                 bm_print_lock_info(device);
1294
1295         i = __bm_find_next(device, bm_fo, find_zero_bit);
1296
1297         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1298         return i;
1299 }
1300
1301 unsigned long drbd_bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1302 {
1303         return bm_find_next(device, bm_fo, 0);
1304 }
1305
1306 #if 0
1307 /* not yet needed for anything. */
1308 unsigned long drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1309 {
1310         return bm_find_next(device, bm_fo, 1);
1311 }
1312 #endif
1313
1314 /* does not spin_lock_irqsave.
1315  * you must take drbd_bm_lock() first */
1316 unsigned long _drbd_bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1317 {
1318         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & device->b->bm_flags)); */
1319         return __bm_find_next(device, bm_fo, 0);
1320 }
1321
1322 unsigned long _drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1323 {
1324         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & device->b->bm_flags)); */
1325         return __bm_find_next(device, bm_fo, 1);
1326 }
1327
1328 /* returns number of bits actually changed.
1329  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1330  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1331  * wants bitnr, not sector.
1332  * expected to be called for only a few bits (e - s about BITS_PER_LONG).
1333  * Must hold bitmap lock already. */
1334 static int __bm_change_bits_to(struct drbd_device *device, const unsigned long s,
1335         unsigned long e, int val)
1336 {
1337         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1338         unsigned long *p_addr = NULL;
1339         unsigned long bitnr;
1340         unsigned int last_page_nr = -1U;
1341         int c = 0;
1342         int changed_total = 0;
1343
1344         if (e >= b->bm_bits) {
1345                 drbd_err(device, "ASSERT FAILED: bit_s=%lu bit_e=%lu bm_bits=%lu\n",
1346                                 s, e, b->bm_bits);
1347                 e = b->bm_bits ? b->bm_bits -1 : 0;
1348         }
1349         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1350                 unsigned int page_nr = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1351                 if (page_nr != last_page_nr) {
1352                         if (p_addr)
1353                                 __bm_unmap(p_addr);
1354                         if (c < 0)
1355                                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1356                         else if (c > 0)
1357                                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1358                         changed_total += c;
1359                         c = 0;
1360                         p_addr = __bm_map_pidx(b, page_nr);
1361                         last_page_nr = page_nr;
1362                 }
1363                 if (val)
1364                         c += (0 == __test_and_set_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1365                 else
1366                         c -= (0 != __test_and_clear_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1367         }
1368         if (p_addr)
1369                 __bm_unmap(p_addr);
1370         if (c < 0)
1371                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1372         else if (c > 0)
1373                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1374         changed_total += c;
1375         b->bm_set += changed_total;
1376         return changed_total;
1377 }
1378
1379 /* returns number of bits actually changed.
1380  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1381  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1382  * wants bitnr, not sector */
1383 static int bm_change_bits_to(struct drbd_device *device, const unsigned long s,
1384         const unsigned long e, int val)
1385 {
1386         unsigned long flags;
1387         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1388         int c = 0;
1389
1390         if (!expect(b))
1391                 return 1;
1392         if (!expect(b->bm_pages))
1393                 return 0;
1394
1395         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1396         if ((val ? BM_DONT_SET : BM_DONT_CLEAR) & b->bm_flags)
1397                 bm_print_lock_info(device);
1398
1399         c = __bm_change_bits_to(device, s, e, val);
1400
1401         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1402         return c;
1403 }
1404
1405 /* returns number of bits changed 0 -> 1 */
1406 int drbd_bm_set_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1407 {
1408         return bm_change_bits_to(device, s, e, 1);
1409 }
1410
1411 /* returns number of bits changed 1 -> 0 */
1412 int drbd_bm_clear_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1413 {
1414         return -bm_change_bits_to(device, s, e, 0);
1415 }
1416
1417 /* sets all bits in full words,
1418  * from first_word up to, but not including, last_word */
1419 static inline void bm_set_full_words_within_one_page(struct drbd_bitmap *b,
1420                 int page_nr, int first_word, int last_word)
1421 {
1422         int i;
1423         int bits;
1424         int changed = 0;
1425         unsigned long *paddr = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr]);
1426
1427         /* I think it is more cache line friendly to hweight_long then set to ~0UL,
1428          * than to first bitmap_weight() all words, then bitmap_fill() all words */
1429         for (i = first_word; i < last_word; i++) {
1430                 bits = hweight_long(paddr[i]);
1431                 paddr[i] = ~0UL;
1432                 changed += BITS_PER_LONG - bits;
1433         }
1434         kunmap_atomic(paddr);
1435         if (changed) {
1436                 /* We only need lazy writeout, the information is still in the
1437                  * remote bitmap as well, and is reconstructed during the next
1438                  * bitmap exchange, if lost locally due to a crash. */
1439                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[page_nr]);
1440                 b->bm_set += changed;
1441         }
1442 }
1443
1444 /* Same thing as drbd_bm_set_bits,
1445  * but more efficient for a large bit range.
1446  * You must first drbd_bm_lock().
1447  * Can be called to set the whole bitmap in one go.
1448  * Sets bits from s to e _inclusive_. */
1449 void _drbd_bm_set_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1450 {
1451         /* First set_bit from the first bit (s)
1452          * up to the next long boundary (sl),
1453          * then assign full words up to the last long boundary (el),
1454          * then set_bit up to and including the last bit (e).
1455          *
1456          * Do not use memset, because we must account for changes,
1457          * so we need to loop over the words with hweight() anyways.
1458          */
1459         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1460         unsigned long sl = ALIGN(s,BITS_PER_LONG);
1461         unsigned long el = (e+1) & ~((unsigned long)BITS_PER_LONG-1);
1462         int first_page;
1463         int last_page;
1464         int page_nr;
1465         int first_word;
1466         int last_word;
1467
1468         if (e - s <= 3*BITS_PER_LONG) {
1469                 /* don't bother; el and sl may even be wrong. */
1470                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1471                 __bm_change_bits_to(device, s, e, 1);
1472                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1473                 return;
1474         }
1475
1476         /* difference is large enough that we can trust sl and el */
1477
1478         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1479
1480         /* bits filling the current long */
1481         if (sl)
1482                 __bm_change_bits_to(device, s, sl-1, 1);
1483
1484         first_page = sl >> (3 + PAGE_SHIFT);
1485         last_page = el >> (3 + PAGE_SHIFT);
1486
1487         /* MLPP: modulo longs per page */
1488         /* LWPP: long words per page */
1489         first_word = MLPP(sl >> LN2_BPL);
1490         last_word = LWPP;
1491
1492         /* first and full pages, unless first page == last page */
1493         for (page_nr = first_page; page_nr < last_page; page_nr++) {
1494                 bm_set_full_words_within_one_page(device->bitmap, page_nr, first_word, last_word);
1495                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1496                 cond_resched();
1497                 first_word = 0;
1498                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1499         }
1500         /* last page (respectively only page, for first page == last page) */
1501         last_word = MLPP(el >> LN2_BPL);
1502
1503         /* consider bitmap->bm_bits = 32768, bitmap->bm_number_of_pages = 1. (or multiples).
1504          * ==> e = 32767, el = 32768, last_page = 2,
1505          * and now last_word = 0.
1506          * We do not want to touch last_page in this case,
1507          * as we did not allocate it, it is not present in bitmap->bm_pages.
1508          */
1509         if (last_word)
1510                 bm_set_full_words_within_one_page(device->bitmap, last_page, first_word, last_word);
1511
1512         /* possibly trailing bits.
1513          * example: (e & 63) == 63, el will be e+1.
1514          * if that even was the very last bit,
1515          * it would trigger an assert in __bm_change_bits_to()
1516          */
1517         if (el <= e)
1518                 __bm_change_bits_to(device, el, e, 1);
1519         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1520 }
1521
1522 /* returns bit state
1523  * wants bitnr, NOT sector.
1524  * inherently racy... area needs to be locked by means of {al,rs}_lru
1525  *  1 ... bit set
1526  *  0 ... bit not set
1527  * -1 ... first out of bounds access, stop testing for bits!
1528  */
1529 int drbd_bm_test_bit(struct drbd_device *device, const unsigned long bitnr)
1530 {
1531         unsigned long flags;
1532         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1533         unsigned long *p_addr;
1534         int i;
1535
1536         if (!expect(b))
1537                 return 0;
1538         if (!expect(b->bm_pages))
1539                 return 0;
1540
1541         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1542         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1543                 bm_print_lock_info(device);
1544         if (bitnr < b->bm_bits) {
1545                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bitnr));
1546                 i = test_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr) ? 1 : 0;
1547                 bm_unmap(p_addr);
1548         } else if (bitnr == b->bm_bits) {
1549                 i = -1;
1550         } else { /* (bitnr > b->bm_bits) */
1551                 drbd_err(device, "bitnr=%lu > bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1552                 i = 0;
1553         }
1554
1555         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1556         return i;
1557 }
1558
1559 /* returns number of bits set in the range [s, e] */
1560 int drbd_bm_count_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1561 {
1562         unsigned long flags;
1563         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1564         unsigned long *p_addr = NULL;
1565         unsigned long bitnr;
1566         unsigned int page_nr = -1U;
1567         int c = 0;
1568
1569         /* If this is called without a bitmap, that is a bug.  But just to be
1570          * robust in case we screwed up elsewhere, in that case pretend there
1571          * was one dirty bit in the requested area, so we won't try to do a
1572          * local read there (no bitmap probably implies no disk) */
1573         if (!expect(b))
1574                 return 1;
1575         if (!expect(b->bm_pages))
1576                 return 1;
1577
1578         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1579         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1580                 bm_print_lock_info(device);
1581         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1582                 unsigned int idx = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1583                 if (page_nr != idx) {
1584                         page_nr = idx;
1585                         if (p_addr)
1586                                 bm_unmap(p_addr);
1587                         p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
1588                 }
1589                 if (expect(bitnr < b->bm_bits))
1590                         c += (0 != test_bit_le(bitnr - (page_nr << (PAGE_SHIFT+3)), p_addr));
1591                 else
1592                         drbd_err(device, "bitnr=%lu bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1593         }
1594         if (p_addr)
1595                 bm_unmap(p_addr);
1596         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1597         return c;
1598 }
1599
1600
1601 /* inherently racy...
1602  * return value may be already out-of-date when this function returns.
1603  * but the general usage is that this is only use during a cstate when bits are
1604  * only cleared, not set, and typically only care for the case when the return
1605  * value is zero, or we already "locked" this "bitmap extent" by other means.
1606  *
1607  * enr is bm-extent number, since we chose to name one sector (512 bytes)
1608  * worth of the bitmap a "bitmap extent".
1609  *
1610  * TODO
1611  * I think since we use it like a reference count, we should use the real
1612  * reference count of some bitmap extent element from some lru instead...
1613  *
1614  */
1615 int drbd_bm_e_weight(struct drbd_device *device, unsigned long enr)
1616 {
1617         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1618         int count, s, e;
1619         unsigned long flags;
1620         unsigned long *p_addr, *bm;
1621
1622         if (!expect(b))
1623                 return 0;
1624         if (!expect(b->bm_pages))
1625                 return 0;
1626
1627         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1628         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1629                 bm_print_lock_info(device);
1630
1631         s = S2W(enr);
1632         e = min((size_t)S2W(enr+1), b->bm_words);
1633         count = 0;
1634         if (s < b->bm_words) {
1635                 int n = e-s;
1636                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1637                 bm = p_addr + MLPP(s);
1638                 count += bitmap_weight(bm, n * BITS_PER_LONG);
1639                 bm_unmap(p_addr);
1640         } else {
1641                 drbd_err(device, "start offset (%d) too large in drbd_bm_e_weight\n", s);
1642         }
1643         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1644         return count;
1645 }