fs/bio.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@suse.de>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  11  * GNU General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
  14  * along with this program; if not, write to the Free Software
  15  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
  16  *
  17  */
  18 #include <linux/mm.h>
  19 #include <linux/swap.h>
  20 #include <linux/bio.h>
  21 #include <linux/blkdev.h>
  22 #include <linux/slab.h>
  23 #include <linux/init.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/mempool.h>
  27 #include <linux/workqueue.h>
  28 #include <scsi/sg.h>            /* for struct sg_iovec */
  29
  30 #define BIO_POOL_SIZE 256
  31
  32 static kmem_cache_t *bio_slab;
  33
  34 #define BIOVEC_NR_POOLS 6
  35
  36 /*
  37  * a small number of entries is fine, not going to be performance critical.
  38  * basically we just need to survive
  39  */
  40 #define BIO_SPLIT_ENTRIES 8
  41 mempool_t *bio_split_pool;
  42
  43 struct biovec_slab {
  44         int nr_vecs;
  45         char *name;
  46         kmem_cache_t *slab;
  47 };
  48
  49 /*
  50  * if you change this list, also change bvec_alloc or things will
  51  * break badly! cannot be bigger than what you can fit into an
  52  * unsigned short
  53  */
  54
  55 #define BV(x) { .nr_vecs = x, .name = "biovec-"__stringify(x) }
  56 static struct biovec_slab bvec_slabs[BIOVEC_NR_POOLS] = {
  57         BV(1), BV(4), BV(16), BV(64), BV(128), BV(BIO_MAX_PAGES),
  58 };
  59 #undef BV
  60
  61 /*
  62  * bio_set is used to allow other portions of the IO system to
  63  * allocate their own private memory pools for bio and iovec structures.
  64  * These memory pools in turn all allocate from the bio_slab
  65  * and the bvec_slabs[].
  66  */
  67 struct bio_set {
  68         mempool_t *bio_pool;
  69         mempool_t *bvec_pools[BIOVEC_NR_POOLS];
  70 };
  71
  72 /*
  73  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
  74  * IO code that does not need private memory pools.
  75  */
  76 static struct bio_set *fs_bio_set;
  77
  78 static inline struct bio_vec *bvec_alloc_bs(unsigned int __nocast gfp_mask, int nr, unsigned long *idx, struct bio_set *bs)
  79 {
  80         struct bio_vec *bvl;
  81         struct biovec_slab *bp;
  82
  83         /*
  84          * see comment near bvec_array define!
  85          */
  86         switch (nr) {
  87                 case   1        : *idx = 0; break;
  88                 case   2 ...   4: *idx = 1; break;
  89                 case   5 ...  16: *idx = 2; break;
  90                 case  17 ...  64: *idx = 3; break;
  91                 case  65 ... 128: *idx = 4; break;
  92                 case 129 ... BIO_MAX_PAGES: *idx = 5; break;
  93                 default:
  94                         return NULL;
  95         }
  96         /*
  97          * idx now points to the pool we want to allocate from
  98          */
  99
 100         bp = bvec_slabs + *idx;
 101         bvl = mempool_alloc(bs->bvec_pools[*idx], gfp_mask);
 102         if (bvl)
 103                 memset(bvl, 0, bp->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec));
 104
 105         return bvl;
 106 }
 107
 108 /*
 109  * default destructor for a bio allocated with bio_alloc_bioset()
 110  */
 111 static void bio_destructor(struct bio *bio)
 112 {
 113         const int pool_idx = BIO_POOL_IDX(bio);
 114         struct bio_set *bs = bio->bi_set;
 115
 116         BIO_BUG_ON(pool_idx >= BIOVEC_NR_POOLS);
 117
 118         mempool_free(bio->bi_io_vec, bs->bvec_pools[pool_idx]);
 119         mempool_free(bio, bs->bio_pool);
 120 }
 121
 122 inline void bio_init(struct bio *bio)
 123 {
 124         bio->bi_next = NULL;
 125         bio->bi_flags = 1 << BIO_UPTODATE;
 126         bio->bi_rw = 0;
 127         bio->bi_vcnt = 0;
 128         bio->bi_idx = 0;
 129         bio->bi_phys_segments = 0;
 130         bio->bi_hw_segments = 0;
 131         bio->bi_hw_front_size = 0;
 132         bio->bi_hw_back_size = 0;
 133         bio->bi_size = 0;
 134         bio->bi_max_vecs = 0;
 135         bio->bi_end_io = NULL;
 136         atomic_set(&bio->bi_cnt, 1);
 137         bio->bi_private = NULL;
 138 }
 139
 140 /**
 141  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
 142  * @gfp_mask:   the GFP_ mask given to the slab allocator
 143  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
 144  * @bs:         the bio_set to allocate from
 145  *
 146  * Description:
 147  *   bio_alloc_bioset will first try it's on mempool to satisfy the allocation.
 148  *   If %__GFP_WAIT is set then we will block on the internal pool waiting
 149  *   for a &struct bio to become free.
 150  *
 151  *   allocate bio and iovecs from the memory pools specified by the
 152  *   bio_set structure.
 153  **/
 154 struct bio *bio_alloc_bioset(unsigned int __nocast gfp_mask, int nr_iovecs, struct bio_set *bs)
 155 {
 156         struct bio *bio = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
 157
 158         if (likely(bio)) {
 159                 struct bio_vec *bvl = NULL;
 160
 161                 bio_init(bio);
 162                 if (likely(nr_iovecs)) {
 163                         unsigned long idx;
 164
 165                         bvl = bvec_alloc_bs(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs);
 166                         if (unlikely(!bvl)) {
 167                                 mempool_free(bio, bs->bio_pool);
 168                                 bio = NULL;
 169                                 goto out;
 170                         }
 171                         bio->bi_flags |= idx << BIO_POOL_OFFSET;
 172                         bio->bi_max_vecs = bvec_slabs[idx].nr_vecs;
 173                 }
 174                 bio->bi_io_vec = bvl;
 175                 bio->bi_destructor = bio_destructor;
 176                 bio->bi_set = bs;
 177         }
 178 out:
 179         return bio;
 180 }
 181
 182 struct bio *bio_alloc(unsigned int __nocast gfp_mask, int nr_iovecs)
 183 {
 184         return bio_alloc_bioset(gfp_mask, nr_iovecs, fs_bio_set);
 185 }
 186
 187 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
 188 {
 189         unsigned long flags;
 190         struct bio_vec *bv;
 191         int i;
 192
 193         bio_for_each_segment(bv, bio, i) {
 194                 char *data = bvec_kmap_irq(bv, &flags);
 195                 memset(data, 0, bv->bv_len);
 196                 flush_dcache_page(bv->bv_page);
 197                 bvec_kunmap_irq(data, &flags);
 198         }
 199 }
 200 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
 201
 202 /**
 203  * bio_put - release a reference to a bio
 204  * @bio:   bio to release reference to
 205  *
 206  * Description:
 207  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
 208  *   bio_alloc or bio_get. The last put of a bio will free it.
 209  **/
 210 void bio_put(struct bio *bio)
 211 {
 212         BIO_BUG_ON(!atomic_read(&bio->bi_cnt));
 213
 214         /*
 215          * last put frees it
 216          */
 217         if (atomic_dec_and_test(&bio->bi_cnt)) {
 218                 bio->bi_next = NULL;
 219                 bio->bi_destructor(bio);
 220         }
 221 }
 222
 223 inline int bio_phys_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
 224 {
 225         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 226                 blk_recount_segments(q, bio);
 227
 228         return bio->bi_phys_segments;
 229 }
 230
 231 inline int bio_hw_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
 232 {
 233         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 234                 blk_recount_segments(q, bio);
 235
 236         return bio->bi_hw_segments;
 237 }
 238
 239 /**
 240  *      __bio_clone     -       clone a bio
 241  *      @bio: destination bio
 242  *      @bio_src: bio to clone
 243  *
 244  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
 245  *      the actual data it points to. Reference count of returned
 246  *      bio will be one.
 247  */
 248 inline void __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
 249 {
 250         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bio_src->bi_bdev);
 251
 252         memcpy(bio->bi_io_vec, bio_src->bi_io_vec, bio_src->bi_max_vecs * sizeof(struct bio_vec));
 253
 254         bio->bi_sector = bio_src->bi_sector;
 255         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
 256         bio->bi_flags |= 1 << BIO_CLONED;
 257         bio->bi_rw = bio_src->bi_rw;
 258
 259         /*
 260          * notes -- maybe just leave bi_idx alone. assume identical mapping
 261          * for the clone
 262          */
 263         bio->bi_vcnt = bio_src->bi_vcnt;
 264         bio->bi_size = bio_src->bi_size;
 265         bio_phys_segments(q, bio);
 266         bio_hw_segments(q, bio);
 267 }
 268
 269 /**
 270  *      bio_clone       -       clone a bio
 271  *      @bio: bio to clone
 272  *      @gfp_mask: allocation priority
 273  *
 274  *      Like __bio_clone, only also allocates the returned bio
 275  */
 276 struct bio *bio_clone(struct bio *bio, unsigned int __nocast gfp_mask)
 277 {
 278         struct bio *b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, bio->bi_max_vecs, fs_bio_set);
 279
 280         if (b)
 281                 __bio_clone(b, bio);
 282
 283         return b;
 284 }
 285
 286 /**
 287  *      bio_get_nr_vecs         - return approx number of vecs
 288  *      @bdev:  I/O target
 289  *
 290  *      Return the approximate number of pages we can send to this target.
 291  *      There's no guarantee that you will be able to fit this number of pages
 292  *      into a bio, it does not account for dynamic restrictions that vary
 293  *      on offset.
 294  */
 295 int bio_get_nr_vecs(struct block_device *bdev)
 296 {
 297         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bdev);
 298         int nr_pages;
 299
 300         nr_pages = ((q->max_sectors << 9) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 301         if (nr_pages > q->max_phys_segments)
 302                 nr_pages = q->max_phys_segments;
 303         if (nr_pages > q->max_hw_segments)
 304                 nr_pages = q->max_hw_segments;
 305
 306         return nr_pages;
 307 }
 308
 309 static int __bio_add_page(request_queue_t *q, struct bio *bio, struct page
 310                           *page, unsigned int len, unsigned int offset)
 311 {
 312         int retried_segments = 0;
 313         struct bio_vec *bvec;
 314
 315         /*
 316          * cloned bio must not modify vec list
 317          */
 318         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
 319                 return 0;
 320
 321         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
 322                 return 0;
 323
 324         if (((bio->bi_size + len) >> 9) > q->max_sectors)
 325                 return 0;
 326
 327         /*
 328          * we might lose a segment or two here, but rather that than
 329          * make this too complex.
 330          */
 331
 332         while (bio->bi_phys_segments >= q->max_phys_segments
 333                || bio->bi_hw_segments >= q->max_hw_segments
 334                || BIOVEC_VIRT_OVERSIZE(bio->bi_size)) {
 335
 336                 if (retried_segments)
 337                         return 0;
 338
 339                 retried_segments = 1;
 340                 blk_recount_segments(q, bio);
 341         }
 342
 343         /*
 344          * setup the new entry, we might clear it again later if we
 345          * cannot add the page
 346          */
 347         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
 348         bvec->bv_page = page;
 349         bvec->bv_len = len;
 350         bvec->bv_offset = offset;
 351
 352         /*
 353          * if queue has other restrictions (eg varying max sector size
 354          * depending on offset), it can specify a merge_bvec_fn in the
 355          * queue to get further control
 356          */
 357         if (q->merge_bvec_fn) {
 358                 /*
 359                  * merge_bvec_fn() returns number of bytes it can accept
 360                  * at this offset
 361                  */
 362                 if (q->merge_bvec_fn(q, bio, bvec) < len) {
 363                         bvec->bv_page = NULL;
 364                         bvec->bv_len = 0;
 365                         bvec->bv_offset = 0;
 366                         return 0;
 367                 }
 368         }
 369
 370         /* If we may be able to merge these biovecs, force a recount */
 371         if (bio->bi_vcnt && (BIOVEC_PHYS_MERGEABLE(bvec-1, bvec) ||
 372             BIOVEC_VIRT_MERGEABLE(bvec-1, bvec)))
 373                 bio->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
 374
 375         bio->bi_vcnt++;
 376         bio->bi_phys_segments++;
 377         bio->bi_hw_segments++;
 378         bio->bi_size += len;
 379         return len;
 380 }
 381
 382 /**
 383  *      bio_add_page    -       attempt to add page to bio
 384  *      @bio: destination bio
 385  *      @page: page to add
 386  *      @len: vec entry length
 387  *      @offset: vec entry offset
 388  *
 389  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 390  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 391  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 392  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 393  *      page to an empty bio.
 394  */
 395 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page, unsigned int len,
 396                  unsigned int offset)
 397 {
 398         return __bio_add_page(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio, page,
 399                               len, offset);
 400 }
 401
 402 struct bio_map_data {
 403         struct bio_vec *iovecs;
 404         void __user *userptr;
 405 };
 406
 407 static void bio_set_map_data(struct bio_map_data *bmd, struct bio *bio)
 408 {
 409         memcpy(bmd->iovecs, bio->bi_io_vec, sizeof(struct bio_vec) * bio->bi_vcnt);
 410         bio->bi_private = bmd;
 411 }
 412
 413 static void bio_free_map_data(struct bio_map_data *bmd)
 414 {
 415         kfree(bmd->iovecs);
 416         kfree(bmd);
 417 }
 418
 419 static struct bio_map_data *bio_alloc_map_data(int nr_segs)
 420 {
 421         struct bio_map_data *bmd = kmalloc(sizeof(*bmd), GFP_KERNEL);
 422
 423         if (!bmd)
 424                 return NULL;
 425
 426         bmd->iovecs = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * nr_segs, GFP_KERNEL);
 427         if (bmd->iovecs)
 428                 return bmd;
 429
 430         kfree(bmd);
 431         return NULL;
 432 }
 433
 434 /**
 435  *      bio_uncopy_user -       finish previously mapped bio
 436  *      @bio: bio being terminated
 437  *
 438  *      Free pages allocated from bio_copy_user() and write back data
 439  *      to user space in case of a read.
 440  */
 441 int bio_uncopy_user(struct bio *bio)
 442 {
 443         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
 444         const int read = bio_data_dir(bio) == READ;
 445         struct bio_vec *bvec;
 446         int i, ret = 0;
 447
 448         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 449                 char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 450                 unsigned int len = bmd->iovecs[i].bv_len;
 451
 452                 if (read && !ret && copy_to_user(bmd->userptr, addr, len))
 453                         ret = -EFAULT;
 454
 455                 __free_page(bvec->bv_page);
 456                 bmd->userptr += len;
 457         }
 458         bio_free_map_data(bmd);
 459         bio_put(bio);
 460         return ret;
 461 }
 462
 463 /**
 464  *      bio_copy_user   -       copy user data to bio
 465  *      @q: destination block queue
 466  *      @uaddr: start of user address
 467  *      @len: length in bytes
 468  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 469  *
 470  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
 471  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
 472  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
 473  */
 474 struct bio *bio_copy_user(request_queue_t *q, unsigned long uaddr,
 475                           unsigned int len, int write_to_vm)
 476 {
 477         unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 478         unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 479         struct bio_map_data *bmd;
 480         struct bio_vec *bvec;
 481         struct page *page;
 482         struct bio *bio;
 483         int i, ret;
 484
 485         bmd = bio_alloc_map_data(end - start);
 486         if (!bmd)
 487                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 488
 489         bmd->userptr = (void __user *) uaddr;
 490
 491         ret = -ENOMEM;
 492         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, end - start);
 493         if (!bio)
 494                 goto out_bmd;
 495
 496         bio->bi_rw |= (!write_to_vm << BIO_RW);
 497
 498         ret = 0;
 499         while (len) {
 500                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
 501
 502                 if (bytes > len)
 503                         bytes = len;
 504
 505                 page = alloc_page(q->bounce_gfp | GFP_KERNEL);
 506                 if (!page) {
 507                         ret = -ENOMEM;
 508                         break;
 509                 }
 510
 511                 if (__bio_add_page(q, bio, page, bytes, 0) < bytes) {
 512                         ret = -EINVAL;
 513                         break;
 514                 }
 515
 516                 len -= bytes;
 517         }
 518
 519         if (ret)
 520                 goto cleanup;
 521
 522         /*
 523          * success
 524          */
 525         if (!write_to_vm) {
 526                 char __user *p = (char __user *) uaddr;
 527
 528                 /*
 529                  * for a write, copy in data to kernel pages
 530                  */
 531                 ret = -EFAULT;
 532                 bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
 533                         char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 534
 535                         if (copy_from_user(addr, p, bvec->bv_len))
 536                                 goto cleanup;
 537                         p += bvec->bv_len;
 538                 }
 539         }
 540
 541         bio_set_map_data(bmd, bio);
 542         return bio;
 543 cleanup:
 544         bio_for_each_segment(bvec, bio, i)
 545                 __free_page(bvec->bv_page);
 546
 547         bio_put(bio);
 548 out_bmd:
 549         bio_free_map_data(bmd);
 550         return ERR_PTR(ret);
 551 }
 552
 553 static struct bio *__bio_map_user_iov(request_queue_t *q,
 554                                       struct block_device *bdev,
 555                                       struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 556                                       int write_to_vm)
 557 {
 558         int i, j;
 559         int nr_pages = 0;
 560         struct page **pages;
 561         struct bio *bio;
 562         int cur_page = 0;
 563         int ret, offset;
 564
 565         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 566                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 567                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 568                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 569                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 570
 571                 nr_pages += end - start;
 572                 /*
 573                  * transfer and buffer must be aligned to at least hardsector
 574                  * size for now, in the future we can relax this restriction
 575                  */
 576                 if ((uaddr & queue_dma_alignment(q)) || (len & queue_dma_alignment(q)))
 577                         return ERR_PTR(-EINVAL);
 578         }
 579
 580         if (!nr_pages)
 581                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 582
 583         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 584         if (!bio)
 585                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 586
 587         ret = -ENOMEM;
 588         pages = kmalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
 589         if (!pages)
 590                 goto out;
 591
 592         memset(pages, 0, nr_pages * sizeof(struct page *));
 593
 594         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 595                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 596                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 597                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 598                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 599                 const int local_nr_pages = end - start;
 600                 const int page_limit = cur_page + local_nr_pages;
 601
 602                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 603                 ret = get_user_pages(current, current->mm, uaddr,
 604                                      local_nr_pages,
 605                                      write_to_vm, 0, &pages[cur_page], NULL);
 606                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 607
 608                 if (ret < local_nr_pages)
 609                         goto out_unmap;
 610
 611
 612                 offset = uaddr & ~PAGE_MASK;
 613                 for (j = cur_page; j < page_limit; j++) {
 614                         unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 615
 616                         if (len <= 0)
 617                                 break;
 618
 619                         if (bytes > len)
 620                                 bytes = len;
 621
 622                         /*
 623                          * sorry...
 624                          */
 625                         if (__bio_add_page(q, bio, pages[j], bytes, offset) < bytes)
 626                                 break;
 627
 628                         len -= bytes;
 629                         offset = 0;
 630                 }
 631
 632                 cur_page = j;
 633                 /*
 634                  * release the pages we didn't map into the bio, if any
 635                  */
 636                 while (j < page_limit)
 637                         page_cache_release(pages[j++]);
 638         }
 639
 640         kfree(pages);
 641
 642         /*
 643          * set data direction, and check if mapped pages need bouncing
 644          */
 645         if (!write_to_vm)
 646                 bio->bi_rw |= (1 << BIO_RW);
 647
 648         bio->bi_bdev = bdev;
 649         bio->bi_flags |= (1 << BIO_USER_MAPPED);
 650         return bio;
 651
 652  out_unmap:
 653         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 654                 if(!pages[i])
 655                         break;
 656                 page_cache_release(pages[i]);
 657         }
 658  out:
 659         kfree(pages);
 660         bio_put(bio);
 661         return ERR_PTR(ret);
 662 }
 663
 664 /**
 665  *      bio_map_user    -       map user address into bio
 666  *      @q: the request_queue_t for the bio
 667  *      @bdev: destination block device
 668  *      @uaddr: start of user address
 669  *      @len: length in bytes
 670  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 671  *
 672  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 673  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 674  */
 675 struct bio *bio_map_user(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
 676                          unsigned long uaddr, unsigned int len, int write_to_vm)
 677 {
 678         struct sg_iovec iov;
 679
 680         iov.iov_base = (__user void *)uaddr;
 681         iov.iov_len = len;
 682
 683         return bio_map_user_iov(q, bdev, &iov, 1, write_to_vm);
 684 }
 685
 686 /**
 687  *      bio_map_user_iov - map user sg_iovec table into bio
 688  *      @q: the request_queue_t for the bio
 689  *      @bdev: destination block device
 690  *      @iov:   the iovec.
 691  *      @iov_count: number of elements in the iovec
 692  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 693  *
 694  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 695  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 696  */
 697 struct bio *bio_map_user_iov(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
 698                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 699                              int write_to_vm)
 700 {
 701         struct bio *bio;
 702         int len = 0, i;
 703
 704         bio = __bio_map_user_iov(q, bdev, iov, iov_count, write_to_vm);
 705
 706         if (IS_ERR(bio))
 707                 return bio;
 708
 709         /*
 710          * subtle -- if __bio_map_user() ended up bouncing a bio,
 711          * it would normally disappear when its bi_end_io is run.
 712          * however, we need it for the unmap, so grab an extra
 713          * reference to it
 714          */
 715         bio_get(bio);
 716
 717         for (i = 0; i < iov_count; i++)
 718                 len += iov[i].iov_len;
 719
 720         if (bio->bi_size == len)
 721                 return bio;
 722
 723         /*
 724          * don't support partial mappings
 725          */
 726         bio_endio(bio, bio->bi_size, 0);
 727         bio_unmap_user(bio);
 728         return ERR_PTR(-EINVAL);
 729 }
 730
 731 static void __bio_unmap_user(struct bio *bio)
 732 {
 733         struct bio_vec *bvec;
 734         int i;
 735
 736         /*
 737          * make sure we dirty pages we wrote to
 738          */
 739         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 740                 if (bio_data_dir(bio) == READ)
 741                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
 742
 743                 page_cache_release(bvec->bv_page);
 744         }
 745
 746         bio_put(bio);
 747 }
 748
 749 /**
 750  *      bio_unmap_user  -       unmap a bio
 751  *      @bio:           the bio being unmapped
 752  *
 753  *      Unmap a bio previously mapped by bio_map_user(). Must be called with
 754  *      a process context.
 755  *
 756  *      bio_unmap_user() may sleep.
 757  */
 758 void bio_unmap_user(struct bio *bio)
 759 {
 760         __bio_unmap_user(bio);
 761         bio_put(bio);
 762 }
 763
 764 static int bio_map_kern_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int err)
 765 {
 766         if (bio->bi_size)
 767                 return 1;
 768
 769         bio_put(bio);
 770         return 0;
 771 }
 772
 773
 774 static struct bio *__bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data,
 775                                   unsigned int len, unsigned int gfp_mask)
 776 {
 777         unsigned long kaddr = (unsigned long)data;
 778         unsigned long end = (kaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 779         unsigned long start = kaddr >> PAGE_SHIFT;
 780         const int nr_pages = end - start;
 781         int offset, i;
 782         struct bio *bio;
 783
 784         bio = bio_alloc(gfp_mask, nr_pages);
 785         if (!bio)
 786                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 787
 788         offset = offset_in_page(kaddr);
 789         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 790                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 791
 792                 if (len <= 0)
 793                         break;
 794
 795                 if (bytes > len)
 796                         bytes = len;
 797
 798                 if (__bio_add_page(q, bio, virt_to_page(data), bytes,
 799                                    offset) < bytes)
 800                         break;
 801
 802                 data += bytes;
 803                 len -= bytes;
 804                 offset = 0;
 805         }
 806
 807         bio->bi_end_io = bio_map_kern_endio;
 808         return bio;
 809 }
 810
 811 /**
 812  *      bio_map_kern    -       map kernel address into bio
 813  *      @q: the request_queue_t for the bio
 814  *      @data: pointer to buffer to map
 815  *      @len: length in bytes
 816  *      @gfp_mask: allocation flags for bio allocation
 817  *
 818  *      Map the kernel address into a bio suitable for io to a block
 819  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 820  */
 821 struct bio *bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data, unsigned int len,
 822                          unsigned int gfp_mask)
 823 {
 824         struct bio *bio;
 825
 826         bio = __bio_map_kern(q, data, len, gfp_mask);
 827         if (IS_ERR(bio))
 828                 return bio;
 829
 830         if (bio->bi_size == len)
 831                 return bio;
 832
 833         /*
 834          * Don't support partial mappings.
 835          */
 836         bio_put(bio);
 837         return ERR_PTR(-EINVAL);
 838 }
 839
 840 /*
 841  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
 842  * for performing direct-IO in BIOs.
 843  *
 844  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
 845  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
 846  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
 847  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
 848  * in process context.
 849  *
 850  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
 851  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
 852  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
 853  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
 854  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
 855  *
 856  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
 857  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
 858  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
 859  * But other code (eg, pdflush) could clean the pages if they are mapped
 860  * pagecache.
 861  *
 862  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
 863  * deferred bio dirtying paths.
 864  */
 865
 866 /*
 867  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
 868  */
 869 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
 870 {
 871         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 872         int i;
 873
 874         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 875                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 876
 877                 if (page && !PageCompound(page))
 878                         set_page_dirty_lock(page);
 879         }
 880 }
 881
 882 static void bio_release_pages(struct bio *bio)
 883 {
 884         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 885         int i;
 886
 887         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 888                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 889
 890                 if (page)
 891                         put_page(page);
 892         }
 893 }
 894
 895 /*
 896  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
 897  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
 898  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
 899  * the BIO and the offending pages and re-dirty the pages in process context.
 900  *
 901  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
 902  * here on.  It will run one page_cache_release() against each page and will
 903  * run one bio_put() against the BIO.
 904  */
 905
 906 static void bio_dirty_fn(void *data);
 907
 908 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn, NULL);
 909 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
 910 static struct bio *bio_dirty_list;
 911
 912 /*
 913  * This runs in process context
 914  */
 915 static void bio_dirty_fn(void *data)
 916 {
 917         unsigned long flags;
 918         struct bio *bio;
 919
 920         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
 921         bio = bio_dirty_list;
 922         bio_dirty_list = NULL;
 923         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
 924
 925         while (bio) {
 926                 struct bio *next = bio->bi_private;
 927
 928                 bio_set_pages_dirty(bio);
 929                 bio_release_pages(bio);
 930                 bio_put(bio);
 931                 bio = next;
 932         }
 933 }
 934
 935 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
 936 {
 937         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 938         int nr_clean_pages = 0;
 939         int i;
 940
 941         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 942                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 943
 944                 if (PageDirty(page) || PageCompound(page)) {
 945                         page_cache_release(page);
 946                         bvec[i].bv_page = NULL;
 947                 } else {
 948                         nr_clean_pages++;
 949                 }
 950         }
 951
 952         if (nr_clean_pages) {
 953                 unsigned long flags;
 954
 955                 spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
 956                 bio->bi_private = bio_dirty_list;
 957                 bio_dirty_list = bio;
 958                 spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
 959                 schedule_work(&bio_dirty_work);
 960         } else {
 961                 bio_put(bio);
 962         }
 963 }
 964
 965 /**
 966  * bio_endio - end I/O on a bio
 967  * @bio:        bio
 968  * @bytes_done: number of bytes completed
 969  * @error:      error, if any
 970  *
 971  * Description:
 972  *   bio_endio() will end I/O on @bytes_done number of bytes. This may be
 973  *   just a partial part of the bio, or it may be the whole bio. bio_endio()
 974  *   is the preferred way to end I/O on a bio, it takes care of decrementing
 975  *   bi_size and clearing BIO_UPTODATE on error. @error is 0 on success, and
 976  *   and one of the established -Exxxx (-EIO, for instance) error values in
 977  *   case something went wrong. Noone should call bi_end_io() directly on
 978  *   a bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
 979  **/
 980 void bio_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int error)
 981 {
 982         if (error)
 983                 clear_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
 984
 985         if (unlikely(bytes_done > bio->bi_size)) {
 986                 printk("%s: want %u bytes done, only %u left\n", __FUNCTION__,
 987                                                 bytes_done, bio->bi_size);
 988                 bytes_done = bio->bi_size;
 989         }
 990
 991         bio->bi_size -= bytes_done;
 992         bio->bi_sector += (bytes_done >> 9);
 993
 994         if (bio->bi_end_io)
 995                 bio->bi_end_io(bio, bytes_done, error);
 996 }
 997
 998 void bio_pair_release(struct bio_pair *bp)
 999 {
1000         if (atomic_dec_and_test(&bp->cnt)) {
1001                 struct bio *master = bp->bio1.bi_private;
1002
1003                 bio_endio(master, master->bi_size, bp->error);
1004                 mempool_free(bp, bp->bio2.bi_private);
1005         }
1006 }
1007
1008 static int bio_pair_end_1(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1009 {
1010         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio1);
1011
1012         if (err)
1013                 bp->error = err;
1014
1015         if (bi->bi_size)
1016                 return 1;
1017
1018         bio_pair_release(bp);
1019         return 0;
1020 }
1021
1022 static int bio_pair_end_2(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1023 {
1024         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio2);
1025
1026         if (err)
1027                 bp->error = err;
1028
1029         if (bi->bi_size)
1030                 return 1;
1031
1032         bio_pair_release(bp);
1033         return 0;
1034 }
1035
1036 /*
1037  * split a bio - only worry about a bio with a single page
1038  * in it's iovec
1039  */
1040 struct bio_pair *bio_split(struct bio *bi, mempool_t *pool, int first_sectors)
1041 {
1042         struct bio_pair *bp = mempool_alloc(pool, GFP_NOIO);
1043
1044         if (!bp)
1045                 return bp;
1046
1047         BUG_ON(bi->bi_vcnt != 1);
1048         BUG_ON(bi->bi_idx != 0);
1049         atomic_set(&bp->cnt, 3);
1050         bp->error = 0;
1051         bp->bio1 = *bi;
1052         bp->bio2 = *bi;
1053         bp->bio2.bi_sector += first_sectors;
1054         bp->bio2.bi_size -= first_sectors << 9;
1055         bp->bio1.bi_size = first_sectors << 9;
1056
1057         bp->bv1 = bi->bi_io_vec[0];
1058         bp->bv2 = bi->bi_io_vec[0];
1059         bp->bv2.bv_offset += first_sectors << 9;
1060         bp->bv2.bv_len -= first_sectors << 9;
1061         bp->bv1.bv_len = first_sectors << 9;
1062
1063         bp->bio1.bi_io_vec = &bp->bv1;
1064         bp->bio2.bi_io_vec = &bp->bv2;
1065
1066         bp->bio1.bi_end_io = bio_pair_end_1;
1067         bp->bio2.bi_end_io = bio_pair_end_2;
1068
1069         bp->bio1.bi_private = bi;
1070         bp->bio2.bi_private = pool;
1071
1072         return bp;
1073 }
1074
1075 static void *bio_pair_alloc(unsigned int __nocast gfp_flags, void *data)
1076 {
1077         return kmalloc(sizeof(struct bio_pair), gfp_flags);
1078 }
1079
1080 static void bio_pair_free(void *bp, void *data)
1081 {
1082         kfree(bp);
1083 }
1084
1085
1086 /*
1087  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1088  * use the global biovec slabs created for general use.
1089  */
1090 static int biovec_create_pools(struct bio_set *bs, int pool_entries, int scale)
1091 {
1092         int i;
1093
1094         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1095                 struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + i;
1096                 mempool_t **bvp = bs->bvec_pools + i;
1097
1098                 if (i >= scale)
1099                         pool_entries >>= 1;
1100
1101                 *bvp = mempool_create(pool_entries, mempool_alloc_slab,
1102                                         mempool_free_slab, bp->slab);
1103                 if (!*bvp)
1104                         return -ENOMEM;
1105         }
1106         return 0;
1107 }
1108
1109 static void biovec_free_pools(struct bio_set *bs)
1110 {
1111         int i;
1112
1113         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1114                 mempool_t *bvp = bs->bvec_pools[i];
1115
1116                 if (bvp)
1117                         mempool_destroy(bvp);
1118         }
1119
1120 }
1121
1122 void bioset_free(struct bio_set *bs)
1123 {
1124         if (bs->bio_pool)
1125                 mempool_destroy(bs->bio_pool);
1126
1127         biovec_free_pools(bs);
1128
1129         kfree(bs);
1130 }
1131
1132 struct bio_set *bioset_create(int bio_pool_size, int bvec_pool_size, int scale)
1133 {
1134         struct bio_set *bs = kmalloc(sizeof(*bs), GFP_KERNEL);
1135
1136         if (!bs)
1137                 return NULL;
1138
1139         memset(bs, 0, sizeof(*bs));
1140         bs->bio_pool = mempool_create(bio_pool_size, mempool_alloc_slab,
1141                         mempool_free_slab, bio_slab);
1142
1143         if (!bs->bio_pool)
1144                 goto bad;
1145
1146         if (!biovec_create_pools(bs, bvec_pool_size, scale))
1147                 return bs;
1148
1149 bad:
1150         bioset_free(bs);
1151         return NULL;
1152 }
1153
1154 static void __init biovec_init_slabs(void)
1155 {
1156         int i;
1157
1158         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1159                 int size;
1160                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1161
1162                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
1163                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
1164                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1165         }
1166 }
1167
1168 static int __init init_bio(void)
1169 {
1170         int megabytes, bvec_pool_entries;
1171         int scale = BIOVEC_NR_POOLS;
1172
1173         bio_slab = kmem_cache_create("bio", sizeof(struct bio), 0,
1174                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1175
1176         biovec_init_slabs();
1177
1178         megabytes = nr_free_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1179
1180         /*
1181          * find out where to start scaling
1182          */
1183         if (megabytes <= 16)
1184                 scale = 0;
1185         else if (megabytes <= 32)
1186                 scale = 1;
1187         else if (megabytes <= 64)
1188                 scale = 2;
1189         else if (megabytes <= 96)
1190                 scale = 3;
1191         else if (megabytes <= 128)
1192                 scale = 4;
1193
1194         /*
1195          * scale number of entries
1196          */
1197         bvec_pool_entries = megabytes * 2;
1198         if (bvec_pool_entries > 256)
1199                 bvec_pool_entries = 256;
1200
1201         fs_bio_set = bioset_create(BIO_POOL_SIZE, bvec_pool_entries, scale);
1202         if (!fs_bio_set)
1203                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1204
1205         bio_split_pool = mempool_create(BIO_SPLIT_ENTRIES,
1206                                 bio_pair_alloc, bio_pair_free, NULL);
1207         if (!bio_split_pool)
1208                 panic("bio: can't create split pool\n");
1209
1210         return 0;
1211 }
1212
1213 subsys_initcall(init_bio);
1214
1215 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc);
1216 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
1217 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1218 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
1219 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone);
1220 EXPORT_SYMBOL(bio_clone);
1221 EXPORT_SYMBOL(bio_phys_segments);
1222 EXPORT_SYMBOL(bio_hw_segments);
1223 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1224 EXPORT_SYMBOL(bio_get_nr_vecs);
1225 EXPORT_SYMBOL(bio_map_user);
1226 EXPORT_SYMBOL(bio_unmap_user);
1227 EXPORT_SYMBOL(bio_map_kern);
1228 EXPORT_SYMBOL(bio_pair_release);
1229 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1230 EXPORT_SYMBOL(bio_split_pool);
1231 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_user);
1232 EXPORT_SYMBOL(bio_uncopy_user);
1233 EXPORT_SYMBOL(bioset_create);
1234 EXPORT_SYMBOL(bioset_free);
1235 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);