Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/dtor/input
[cascardo/linux.git] / fs / btrfs / raid56.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2012 Fusion-io  All rights reserved.
3  * Copyright (C) 2012 Intel Corp. All rights reserved.
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU General Public
7  * License v2 as published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
12  * General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public
15  * License along with this program; if not, write to the
16  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
17  * Boston, MA 021110-1307, USA.
18  */
19 #include <linux/sched.h>
20 #include <linux/wait.h>
21 #include <linux/bio.h>
22 #include <linux/slab.h>
23 #include <linux/buffer_head.h>
24 #include <linux/blkdev.h>
25 #include <linux/random.h>
26 #include <linux/iocontext.h>
27 #include <linux/capability.h>
28 #include <linux/ratelimit.h>
29 #include <linux/kthread.h>
30 #include <linux/raid/pq.h>
31 #include <linux/hash.h>
32 #include <linux/list_sort.h>
33 #include <linux/raid/xor.h>
34 #include <linux/vmalloc.h>
35 #include <asm/div64.h>
36 #include "ctree.h"
37 #include "extent_map.h"
38 #include "disk-io.h"
39 #include "transaction.h"
40 #include "print-tree.h"
41 #include "volumes.h"
42 #include "raid56.h"
43 #include "async-thread.h"
44 #include "check-integrity.h"
45 #include "rcu-string.h"
46
47 /* set when additional merges to this rbio are not allowed */
48 #define RBIO_RMW_LOCKED_BIT     1
49
50 /*
51  * set when this rbio is sitting in the hash, but it is just a cache
52  * of past RMW
53  */
54 #define RBIO_CACHE_BIT          2
55
56 /*
57  * set when it is safe to trust the stripe_pages for caching
58  */
59 #define RBIO_CACHE_READY_BIT    3
60
61 #define RBIO_CACHE_SIZE 1024
62
63 enum btrfs_rbio_ops {
64         BTRFS_RBIO_WRITE        = 0,
65         BTRFS_RBIO_READ_REBUILD = 1,
66         BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB = 2,
67 };
68
69 struct btrfs_raid_bio {
70         struct btrfs_fs_info *fs_info;
71         struct btrfs_bio *bbio;
72
73         /* while we're doing rmw on a stripe
74          * we put it into a hash table so we can
75          * lock the stripe and merge more rbios
76          * into it.
77          */
78         struct list_head hash_list;
79
80         /*
81          * LRU list for the stripe cache
82          */
83         struct list_head stripe_cache;
84
85         /*
86          * for scheduling work in the helper threads
87          */
88         struct btrfs_work work;
89
90         /*
91          * bio list and bio_list_lock are used
92          * to add more bios into the stripe
93          * in hopes of avoiding the full rmw
94          */
95         struct bio_list bio_list;
96         spinlock_t bio_list_lock;
97
98         /* also protected by the bio_list_lock, the
99          * plug list is used by the plugging code
100          * to collect partial bios while plugged.  The
101          * stripe locking code also uses it to hand off
102          * the stripe lock to the next pending IO
103          */
104         struct list_head plug_list;
105
106         /*
107          * flags that tell us if it is safe to
108          * merge with this bio
109          */
110         unsigned long flags;
111
112         /* size of each individual stripe on disk */
113         int stripe_len;
114
115         /* number of data stripes (no p/q) */
116         int nr_data;
117
118         int real_stripes;
119
120         int stripe_npages;
121         /*
122          * set if we're doing a parity rebuild
123          * for a read from higher up, which is handled
124          * differently from a parity rebuild as part of
125          * rmw
126          */
127         enum btrfs_rbio_ops operation;
128
129         /* first bad stripe */
130         int faila;
131
132         /* second bad stripe (for raid6 use) */
133         int failb;
134
135         int scrubp;
136         /*
137          * number of pages needed to represent the full
138          * stripe
139          */
140         int nr_pages;
141
142         /*
143          * size of all the bios in the bio_list.  This
144          * helps us decide if the rbio maps to a full
145          * stripe or not
146          */
147         int bio_list_bytes;
148
149         int generic_bio_cnt;
150
151         atomic_t refs;
152
153         atomic_t stripes_pending;
154
155         atomic_t error;
156         /*
157          * these are two arrays of pointers.  We allocate the
158          * rbio big enough to hold them both and setup their
159          * locations when the rbio is allocated
160          */
161
162         /* pointers to pages that we allocated for
163          * reading/writing stripes directly from the disk (including P/Q)
164          */
165         struct page **stripe_pages;
166
167         /*
168          * pointers to the pages in the bio_list.  Stored
169          * here for faster lookup
170          */
171         struct page **bio_pages;
172
173         /*
174          * bitmap to record which horizontal stripe has data
175          */
176         unsigned long *dbitmap;
177 };
178
179 static int __raid56_parity_recover(struct btrfs_raid_bio *rbio);
180 static noinline void finish_rmw(struct btrfs_raid_bio *rbio);
181 static void rmw_work(struct btrfs_work *work);
182 static void read_rebuild_work(struct btrfs_work *work);
183 static void async_rmw_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio);
184 static void async_read_rebuild(struct btrfs_raid_bio *rbio);
185 static int fail_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio, struct bio *bio);
186 static int fail_rbio_index(struct btrfs_raid_bio *rbio, int failed);
187 static void __free_raid_bio(struct btrfs_raid_bio *rbio);
188 static void index_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio);
189 static int alloc_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio);
190
191 static noinline void finish_parity_scrub(struct btrfs_raid_bio *rbio,
192                                          int need_check);
193 static void async_scrub_parity(struct btrfs_raid_bio *rbio);
194
195 /*
196  * the stripe hash table is used for locking, and to collect
197  * bios in hopes of making a full stripe
198  */
199 int btrfs_alloc_stripe_hash_table(struct btrfs_fs_info *info)
200 {
201         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
202         struct btrfs_stripe_hash_table *x;
203         struct btrfs_stripe_hash *cur;
204         struct btrfs_stripe_hash *h;
205         int num_entries = 1 << BTRFS_STRIPE_HASH_TABLE_BITS;
206         int i;
207         int table_size;
208
209         if (info->stripe_hash_table)
210                 return 0;
211
212         /*
213          * The table is large, starting with order 4 and can go as high as
214          * order 7 in case lock debugging is turned on.
215          *
216          * Try harder to allocate and fallback to vmalloc to lower the chance
217          * of a failing mount.
218          */
219         table_size = sizeof(*table) + sizeof(*h) * num_entries;
220         table = kzalloc(table_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_REPEAT);
221         if (!table) {
222                 table = vzalloc(table_size);
223                 if (!table)
224                         return -ENOMEM;
225         }
226
227         spin_lock_init(&table->cache_lock);
228         INIT_LIST_HEAD(&table->stripe_cache);
229
230         h = table->table;
231
232         for (i = 0; i < num_entries; i++) {
233                 cur = h + i;
234                 INIT_LIST_HEAD(&cur->hash_list);
235                 spin_lock_init(&cur->lock);
236                 init_waitqueue_head(&cur->wait);
237         }
238
239         x = cmpxchg(&info->stripe_hash_table, NULL, table);
240         if (x) {
241                 if (is_vmalloc_addr(x))
242                         vfree(x);
243                 else
244                         kfree(x);
245         }
246         return 0;
247 }
248
249 /*
250  * caching an rbio means to copy anything from the
251  * bio_pages array into the stripe_pages array.  We
252  * use the page uptodate bit in the stripe cache array
253  * to indicate if it has valid data
254  *
255  * once the caching is done, we set the cache ready
256  * bit.
257  */
258 static void cache_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
259 {
260         int i;
261         char *s;
262         char *d;
263         int ret;
264
265         ret = alloc_rbio_pages(rbio);
266         if (ret)
267                 return;
268
269         for (i = 0; i < rbio->nr_pages; i++) {
270                 if (!rbio->bio_pages[i])
271                         continue;
272
273                 s = kmap(rbio->bio_pages[i]);
274                 d = kmap(rbio->stripe_pages[i]);
275
276                 memcpy(d, s, PAGE_CACHE_SIZE);
277
278                 kunmap(rbio->bio_pages[i]);
279                 kunmap(rbio->stripe_pages[i]);
280                 SetPageUptodate(rbio->stripe_pages[i]);
281         }
282         set_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
283 }
284
285 /*
286  * we hash on the first logical address of the stripe
287  */
288 static int rbio_bucket(struct btrfs_raid_bio *rbio)
289 {
290         u64 num = rbio->bbio->raid_map[0];
291
292         /*
293          * we shift down quite a bit.  We're using byte
294          * addressing, and most of the lower bits are zeros.
295          * This tends to upset hash_64, and it consistently
296          * returns just one or two different values.
297          *
298          * shifting off the lower bits fixes things.
299          */
300         return hash_64(num >> 16, BTRFS_STRIPE_HASH_TABLE_BITS);
301 }
302
303 /*
304  * stealing an rbio means taking all the uptodate pages from the stripe
305  * array in the source rbio and putting them into the destination rbio
306  */
307 static void steal_rbio(struct btrfs_raid_bio *src, struct btrfs_raid_bio *dest)
308 {
309         int i;
310         struct page *s;
311         struct page *d;
312
313         if (!test_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &src->flags))
314                 return;
315
316         for (i = 0; i < dest->nr_pages; i++) {
317                 s = src->stripe_pages[i];
318                 if (!s || !PageUptodate(s)) {
319                         continue;
320                 }
321
322                 d = dest->stripe_pages[i];
323                 if (d)
324                         __free_page(d);
325
326                 dest->stripe_pages[i] = s;
327                 src->stripe_pages[i] = NULL;
328         }
329 }
330
331 /*
332  * merging means we take the bio_list from the victim and
333  * splice it into the destination.  The victim should
334  * be discarded afterwards.
335  *
336  * must be called with dest->rbio_list_lock held
337  */
338 static void merge_rbio(struct btrfs_raid_bio *dest,
339                        struct btrfs_raid_bio *victim)
340 {
341         bio_list_merge(&dest->bio_list, &victim->bio_list);
342         dest->bio_list_bytes += victim->bio_list_bytes;
343         dest->generic_bio_cnt += victim->generic_bio_cnt;
344         bio_list_init(&victim->bio_list);
345 }
346
347 /*
348  * used to prune items that are in the cache.  The caller
349  * must hold the hash table lock.
350  */
351 static void __remove_rbio_from_cache(struct btrfs_raid_bio *rbio)
352 {
353         int bucket = rbio_bucket(rbio);
354         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
355         struct btrfs_stripe_hash *h;
356         int freeit = 0;
357
358         /*
359          * check the bit again under the hash table lock.
360          */
361         if (!test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags))
362                 return;
363
364         table = rbio->fs_info->stripe_hash_table;
365         h = table->table + bucket;
366
367         /* hold the lock for the bucket because we may be
368          * removing it from the hash table
369          */
370         spin_lock(&h->lock);
371
372         /*
373          * hold the lock for the bio list because we need
374          * to make sure the bio list is empty
375          */
376         spin_lock(&rbio->bio_list_lock);
377
378         if (test_and_clear_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags)) {
379                 list_del_init(&rbio->stripe_cache);
380                 table->cache_size -= 1;
381                 freeit = 1;
382
383                 /* if the bio list isn't empty, this rbio is
384                  * still involved in an IO.  We take it out
385                  * of the cache list, and drop the ref that
386                  * was held for the list.
387                  *
388                  * If the bio_list was empty, we also remove
389                  * the rbio from the hash_table, and drop
390                  * the corresponding ref
391                  */
392                 if (bio_list_empty(&rbio->bio_list)) {
393                         if (!list_empty(&rbio->hash_list)) {
394                                 list_del_init(&rbio->hash_list);
395                                 atomic_dec(&rbio->refs);
396                                 BUG_ON(!list_empty(&rbio->plug_list));
397                         }
398                 }
399         }
400
401         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
402         spin_unlock(&h->lock);
403
404         if (freeit)
405                 __free_raid_bio(rbio);
406 }
407
408 /*
409  * prune a given rbio from the cache
410  */
411 static void remove_rbio_from_cache(struct btrfs_raid_bio *rbio)
412 {
413         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
414         unsigned long flags;
415
416         if (!test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags))
417                 return;
418
419         table = rbio->fs_info->stripe_hash_table;
420
421         spin_lock_irqsave(&table->cache_lock, flags);
422         __remove_rbio_from_cache(rbio);
423         spin_unlock_irqrestore(&table->cache_lock, flags);
424 }
425
426 /*
427  * remove everything in the cache
428  */
429 static void btrfs_clear_rbio_cache(struct btrfs_fs_info *info)
430 {
431         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
432         unsigned long flags;
433         struct btrfs_raid_bio *rbio;
434
435         table = info->stripe_hash_table;
436
437         spin_lock_irqsave(&table->cache_lock, flags);
438         while (!list_empty(&table->stripe_cache)) {
439                 rbio = list_entry(table->stripe_cache.next,
440                                   struct btrfs_raid_bio,
441                                   stripe_cache);
442                 __remove_rbio_from_cache(rbio);
443         }
444         spin_unlock_irqrestore(&table->cache_lock, flags);
445 }
446
447 /*
448  * remove all cached entries and free the hash table
449  * used by unmount
450  */
451 void btrfs_free_stripe_hash_table(struct btrfs_fs_info *info)
452 {
453         if (!info->stripe_hash_table)
454                 return;
455         btrfs_clear_rbio_cache(info);
456         if (is_vmalloc_addr(info->stripe_hash_table))
457                 vfree(info->stripe_hash_table);
458         else
459                 kfree(info->stripe_hash_table);
460         info->stripe_hash_table = NULL;
461 }
462
463 /*
464  * insert an rbio into the stripe cache.  It
465  * must have already been prepared by calling
466  * cache_rbio_pages
467  *
468  * If this rbio was already cached, it gets
469  * moved to the front of the lru.
470  *
471  * If the size of the rbio cache is too big, we
472  * prune an item.
473  */
474 static void cache_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
475 {
476         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
477         unsigned long flags;
478
479         if (!test_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags))
480                 return;
481
482         table = rbio->fs_info->stripe_hash_table;
483
484         spin_lock_irqsave(&table->cache_lock, flags);
485         spin_lock(&rbio->bio_list_lock);
486
487         /* bump our ref if we were not in the list before */
488         if (!test_and_set_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags))
489                 atomic_inc(&rbio->refs);
490
491         if (!list_empty(&rbio->stripe_cache)){
492                 list_move(&rbio->stripe_cache, &table->stripe_cache);
493         } else {
494                 list_add(&rbio->stripe_cache, &table->stripe_cache);
495                 table->cache_size += 1;
496         }
497
498         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
499
500         if (table->cache_size > RBIO_CACHE_SIZE) {
501                 struct btrfs_raid_bio *found;
502
503                 found = list_entry(table->stripe_cache.prev,
504                                   struct btrfs_raid_bio,
505                                   stripe_cache);
506
507                 if (found != rbio)
508                         __remove_rbio_from_cache(found);
509         }
510
511         spin_unlock_irqrestore(&table->cache_lock, flags);
512         return;
513 }
514
515 /*
516  * helper function to run the xor_blocks api.  It is only
517  * able to do MAX_XOR_BLOCKS at a time, so we need to
518  * loop through.
519  */
520 static void run_xor(void **pages, int src_cnt, ssize_t len)
521 {
522         int src_off = 0;
523         int xor_src_cnt = 0;
524         void *dest = pages[src_cnt];
525
526         while(src_cnt > 0) {
527                 xor_src_cnt = min(src_cnt, MAX_XOR_BLOCKS);
528                 xor_blocks(xor_src_cnt, len, dest, pages + src_off);
529
530                 src_cnt -= xor_src_cnt;
531                 src_off += xor_src_cnt;
532         }
533 }
534
535 /*
536  * returns true if the bio list inside this rbio
537  * covers an entire stripe (no rmw required).
538  * Must be called with the bio list lock held, or
539  * at a time when you know it is impossible to add
540  * new bios into the list
541  */
542 static int __rbio_is_full(struct btrfs_raid_bio *rbio)
543 {
544         unsigned long size = rbio->bio_list_bytes;
545         int ret = 1;
546
547         if (size != rbio->nr_data * rbio->stripe_len)
548                 ret = 0;
549
550         BUG_ON(size > rbio->nr_data * rbio->stripe_len);
551         return ret;
552 }
553
554 static int rbio_is_full(struct btrfs_raid_bio *rbio)
555 {
556         unsigned long flags;
557         int ret;
558
559         spin_lock_irqsave(&rbio->bio_list_lock, flags);
560         ret = __rbio_is_full(rbio);
561         spin_unlock_irqrestore(&rbio->bio_list_lock, flags);
562         return ret;
563 }
564
565 /*
566  * returns 1 if it is safe to merge two rbios together.
567  * The merging is safe if the two rbios correspond to
568  * the same stripe and if they are both going in the same
569  * direction (read vs write), and if neither one is
570  * locked for final IO
571  *
572  * The caller is responsible for locking such that
573  * rmw_locked is safe to test
574  */
575 static int rbio_can_merge(struct btrfs_raid_bio *last,
576                           struct btrfs_raid_bio *cur)
577 {
578         if (test_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &last->flags) ||
579             test_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &cur->flags))
580                 return 0;
581
582         /*
583          * we can't merge with cached rbios, since the
584          * idea is that when we merge the destination
585          * rbio is going to run our IO for us.  We can
586          * steal from cached rbio's though, other functions
587          * handle that.
588          */
589         if (test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &last->flags) ||
590             test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &cur->flags))
591                 return 0;
592
593         if (last->bbio->raid_map[0] !=
594             cur->bbio->raid_map[0])
595                 return 0;
596
597         /* we can't merge with different operations */
598         if (last->operation != cur->operation)
599                 return 0;
600         /*
601          * We've need read the full stripe from the drive.
602          * check and repair the parity and write the new results.
603          *
604          * We're not allowed to add any new bios to the
605          * bio list here, anyone else that wants to
606          * change this stripe needs to do their own rmw.
607          */
608         if (last->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB ||
609             cur->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB)
610                 return 0;
611
612         return 1;
613 }
614
615 /*
616  * helper to index into the pstripe
617  */
618 static struct page *rbio_pstripe_page(struct btrfs_raid_bio *rbio, int index)
619 {
620         index += (rbio->nr_data * rbio->stripe_len) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
621         return rbio->stripe_pages[index];
622 }
623
624 /*
625  * helper to index into the qstripe, returns null
626  * if there is no qstripe
627  */
628 static struct page *rbio_qstripe_page(struct btrfs_raid_bio *rbio, int index)
629 {
630         if (rbio->nr_data + 1 == rbio->real_stripes)
631                 return NULL;
632
633         index += ((rbio->nr_data + 1) * rbio->stripe_len) >>
634                 PAGE_CACHE_SHIFT;
635         return rbio->stripe_pages[index];
636 }
637
638 /*
639  * The first stripe in the table for a logical address
640  * has the lock.  rbios are added in one of three ways:
641  *
642  * 1) Nobody has the stripe locked yet.  The rbio is given
643  * the lock and 0 is returned.  The caller must start the IO
644  * themselves.
645  *
646  * 2) Someone has the stripe locked, but we're able to merge
647  * with the lock owner.  The rbio is freed and the IO will
648  * start automatically along with the existing rbio.  1 is returned.
649  *
650  * 3) Someone has the stripe locked, but we're not able to merge.
651  * The rbio is added to the lock owner's plug list, or merged into
652  * an rbio already on the plug list.  When the lock owner unlocks,
653  * the next rbio on the list is run and the IO is started automatically.
654  * 1 is returned
655  *
656  * If we return 0, the caller still owns the rbio and must continue with
657  * IO submission.  If we return 1, the caller must assume the rbio has
658  * already been freed.
659  */
660 static noinline int lock_stripe_add(struct btrfs_raid_bio *rbio)
661 {
662         int bucket = rbio_bucket(rbio);
663         struct btrfs_stripe_hash *h = rbio->fs_info->stripe_hash_table->table + bucket;
664         struct btrfs_raid_bio *cur;
665         struct btrfs_raid_bio *pending;
666         unsigned long flags;
667         DEFINE_WAIT(wait);
668         struct btrfs_raid_bio *freeit = NULL;
669         struct btrfs_raid_bio *cache_drop = NULL;
670         int ret = 0;
671         int walk = 0;
672
673         spin_lock_irqsave(&h->lock, flags);
674         list_for_each_entry(cur, &h->hash_list, hash_list) {
675                 walk++;
676                 if (cur->bbio->raid_map[0] == rbio->bbio->raid_map[0]) {
677                         spin_lock(&cur->bio_list_lock);
678
679                         /* can we steal this cached rbio's pages? */
680                         if (bio_list_empty(&cur->bio_list) &&
681                             list_empty(&cur->plug_list) &&
682                             test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &cur->flags) &&
683                             !test_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &cur->flags)) {
684                                 list_del_init(&cur->hash_list);
685                                 atomic_dec(&cur->refs);
686
687                                 steal_rbio(cur, rbio);
688                                 cache_drop = cur;
689                                 spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
690
691                                 goto lockit;
692                         }
693
694                         /* can we merge into the lock owner? */
695                         if (rbio_can_merge(cur, rbio)) {
696                                 merge_rbio(cur, rbio);
697                                 spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
698                                 freeit = rbio;
699                                 ret = 1;
700                                 goto out;
701                         }
702
703
704                         /*
705                          * we couldn't merge with the running
706                          * rbio, see if we can merge with the
707                          * pending ones.  We don't have to
708                          * check for rmw_locked because there
709                          * is no way they are inside finish_rmw
710                          * right now
711                          */
712                         list_for_each_entry(pending, &cur->plug_list,
713                                             plug_list) {
714                                 if (rbio_can_merge(pending, rbio)) {
715                                         merge_rbio(pending, rbio);
716                                         spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
717                                         freeit = rbio;
718                                         ret = 1;
719                                         goto out;
720                                 }
721                         }
722
723                         /* no merging, put us on the tail of the plug list,
724                          * our rbio will be started with the currently
725                          * running rbio unlocks
726                          */
727                         list_add_tail(&rbio->plug_list, &cur->plug_list);
728                         spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
729                         ret = 1;
730                         goto out;
731                 }
732         }
733 lockit:
734         atomic_inc(&rbio->refs);
735         list_add(&rbio->hash_list, &h->hash_list);
736 out:
737         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
738         if (cache_drop)
739                 remove_rbio_from_cache(cache_drop);
740         if (freeit)
741                 __free_raid_bio(freeit);
742         return ret;
743 }
744
745 /*
746  * called as rmw or parity rebuild is completed.  If the plug list has more
747  * rbios waiting for this stripe, the next one on the list will be started
748  */
749 static noinline void unlock_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
750 {
751         int bucket;
752         struct btrfs_stripe_hash *h;
753         unsigned long flags;
754         int keep_cache = 0;
755
756         bucket = rbio_bucket(rbio);
757         h = rbio->fs_info->stripe_hash_table->table + bucket;
758
759         if (list_empty(&rbio->plug_list))
760                 cache_rbio(rbio);
761
762         spin_lock_irqsave(&h->lock, flags);
763         spin_lock(&rbio->bio_list_lock);
764
765         if (!list_empty(&rbio->hash_list)) {
766                 /*
767                  * if we're still cached and there is no other IO
768                  * to perform, just leave this rbio here for others
769                  * to steal from later
770                  */
771                 if (list_empty(&rbio->plug_list) &&
772                     test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags)) {
773                         keep_cache = 1;
774                         clear_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &rbio->flags);
775                         BUG_ON(!bio_list_empty(&rbio->bio_list));
776                         goto done;
777                 }
778
779                 list_del_init(&rbio->hash_list);
780                 atomic_dec(&rbio->refs);
781
782                 /*
783                  * we use the plug list to hold all the rbios
784                  * waiting for the chance to lock this stripe.
785                  * hand the lock over to one of them.
786                  */
787                 if (!list_empty(&rbio->plug_list)) {
788                         struct btrfs_raid_bio *next;
789                         struct list_head *head = rbio->plug_list.next;
790
791                         next = list_entry(head, struct btrfs_raid_bio,
792                                           plug_list);
793
794                         list_del_init(&rbio->plug_list);
795
796                         list_add(&next->hash_list, &h->hash_list);
797                         atomic_inc(&next->refs);
798                         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
799                         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
800
801                         if (next->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD)
802                                 async_read_rebuild(next);
803                         else if (next->operation == BTRFS_RBIO_WRITE) {
804                                 steal_rbio(rbio, next);
805                                 async_rmw_stripe(next);
806                         } else if (next->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB) {
807                                 steal_rbio(rbio, next);
808                                 async_scrub_parity(next);
809                         }
810
811                         goto done_nolock;
812                 } else  if (waitqueue_active(&h->wait)) {
813                         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
814                         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
815                         wake_up(&h->wait);
816                         goto done_nolock;
817                 }
818         }
819 done:
820         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
821         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
822
823 done_nolock:
824         if (!keep_cache)
825                 remove_rbio_from_cache(rbio);
826 }
827
828 static void __free_raid_bio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
829 {
830         int i;
831
832         WARN_ON(atomic_read(&rbio->refs) < 0);
833         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->refs))
834                 return;
835
836         WARN_ON(!list_empty(&rbio->stripe_cache));
837         WARN_ON(!list_empty(&rbio->hash_list));
838         WARN_ON(!bio_list_empty(&rbio->bio_list));
839
840         for (i = 0; i < rbio->nr_pages; i++) {
841                 if (rbio->stripe_pages[i]) {
842                         __free_page(rbio->stripe_pages[i]);
843                         rbio->stripe_pages[i] = NULL;
844                 }
845         }
846
847         btrfs_put_bbio(rbio->bbio);
848         kfree(rbio);
849 }
850
851 static void free_raid_bio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
852 {
853         unlock_stripe(rbio);
854         __free_raid_bio(rbio);
855 }
856
857 /*
858  * this frees the rbio and runs through all the bios in the
859  * bio_list and calls end_io on them
860  */
861 static void rbio_orig_end_io(struct btrfs_raid_bio *rbio, int err, int uptodate)
862 {
863         struct bio *cur = bio_list_get(&rbio->bio_list);
864         struct bio *next;
865
866         if (rbio->generic_bio_cnt)
867                 btrfs_bio_counter_sub(rbio->fs_info, rbio->generic_bio_cnt);
868
869         free_raid_bio(rbio);
870
871         while (cur) {
872                 next = cur->bi_next;
873                 cur->bi_next = NULL;
874                 if (uptodate)
875                         set_bit(BIO_UPTODATE, &cur->bi_flags);
876                 bio_endio(cur, err);
877                 cur = next;
878         }
879 }
880
881 /*
882  * end io function used by finish_rmw.  When we finally
883  * get here, we've written a full stripe
884  */
885 static void raid_write_end_io(struct bio *bio, int err)
886 {
887         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
888
889         if (err)
890                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
891
892         bio_put(bio);
893
894         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
895                 return;
896
897         err = 0;
898
899         /* OK, we have read all the stripes we need to. */
900         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
901                 err = -EIO;
902
903         rbio_orig_end_io(rbio, err, 0);
904         return;
905 }
906
907 /*
908  * the read/modify/write code wants to use the original bio for
909  * any pages it included, and then use the rbio for everything
910  * else.  This function decides if a given index (stripe number)
911  * and page number in that stripe fall inside the original bio
912  * or the rbio.
913  *
914  * if you set bio_list_only, you'll get a NULL back for any ranges
915  * that are outside the bio_list
916  *
917  * This doesn't take any refs on anything, you get a bare page pointer
918  * and the caller must bump refs as required.
919  *
920  * You must call index_rbio_pages once before you can trust
921  * the answers from this function.
922  */
923 static struct page *page_in_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio,
924                                  int index, int pagenr, int bio_list_only)
925 {
926         int chunk_page;
927         struct page *p = NULL;
928
929         chunk_page = index * (rbio->stripe_len >> PAGE_SHIFT) + pagenr;
930
931         spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
932         p = rbio->bio_pages[chunk_page];
933         spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
934
935         if (p || bio_list_only)
936                 return p;
937
938         return rbio->stripe_pages[chunk_page];
939 }
940
941 /*
942  * number of pages we need for the entire stripe across all the
943  * drives
944  */
945 static unsigned long rbio_nr_pages(unsigned long stripe_len, int nr_stripes)
946 {
947         unsigned long nr = stripe_len * nr_stripes;
948         return DIV_ROUND_UP(nr, PAGE_CACHE_SIZE);
949 }
950
951 /*
952  * allocation and initial setup for the btrfs_raid_bio.  Not
953  * this does not allocate any pages for rbio->pages.
954  */
955 static struct btrfs_raid_bio *alloc_rbio(struct btrfs_root *root,
956                           struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len)
957 {
958         struct btrfs_raid_bio *rbio;
959         int nr_data = 0;
960         int real_stripes = bbio->num_stripes - bbio->num_tgtdevs;
961         int num_pages = rbio_nr_pages(stripe_len, real_stripes);
962         int stripe_npages = DIV_ROUND_UP(stripe_len, PAGE_SIZE);
963         void *p;
964
965         rbio = kzalloc(sizeof(*rbio) + num_pages * sizeof(struct page *) * 2 +
966                        DIV_ROUND_UP(stripe_npages, BITS_PER_LONG / 8),
967                         GFP_NOFS);
968         if (!rbio)
969                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
970
971         bio_list_init(&rbio->bio_list);
972         INIT_LIST_HEAD(&rbio->plug_list);
973         spin_lock_init(&rbio->bio_list_lock);
974         INIT_LIST_HEAD(&rbio->stripe_cache);
975         INIT_LIST_HEAD(&rbio->hash_list);
976         rbio->bbio = bbio;
977         rbio->fs_info = root->fs_info;
978         rbio->stripe_len = stripe_len;
979         rbio->nr_pages = num_pages;
980         rbio->real_stripes = real_stripes;
981         rbio->stripe_npages = stripe_npages;
982         rbio->faila = -1;
983         rbio->failb = -1;
984         atomic_set(&rbio->refs, 1);
985         atomic_set(&rbio->error, 0);
986         atomic_set(&rbio->stripes_pending, 0);
987
988         /*
989          * the stripe_pages and bio_pages array point to the extra
990          * memory we allocated past the end of the rbio
991          */
992         p = rbio + 1;
993         rbio->stripe_pages = p;
994         rbio->bio_pages = p + sizeof(struct page *) * num_pages;
995         rbio->dbitmap = p + sizeof(struct page *) * num_pages * 2;
996
997         if (bbio->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
998                 nr_data = real_stripes - 1;
999         else if (bbio->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
1000                 nr_data = real_stripes - 2;
1001         else
1002                 BUG();
1003
1004         rbio->nr_data = nr_data;
1005         return rbio;
1006 }
1007
1008 /* allocate pages for all the stripes in the bio, including parity */
1009 static int alloc_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1010 {
1011         int i;
1012         struct page *page;
1013
1014         for (i = 0; i < rbio->nr_pages; i++) {
1015                 if (rbio->stripe_pages[i])
1016                         continue;
1017                 page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
1018                 if (!page)
1019                         return -ENOMEM;
1020                 rbio->stripe_pages[i] = page;
1021                 ClearPageUptodate(page);
1022         }
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 /* allocate pages for just the p/q stripes */
1027 static int alloc_rbio_parity_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1028 {
1029         int i;
1030         struct page *page;
1031
1032         i = (rbio->nr_data * rbio->stripe_len) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
1033
1034         for (; i < rbio->nr_pages; i++) {
1035                 if (rbio->stripe_pages[i])
1036                         continue;
1037                 page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
1038                 if (!page)
1039                         return -ENOMEM;
1040                 rbio->stripe_pages[i] = page;
1041         }
1042         return 0;
1043 }
1044
1045 /*
1046  * add a single page from a specific stripe into our list of bios for IO
1047  * this will try to merge into existing bios if possible, and returns
1048  * zero if all went well.
1049  */
1050 static int rbio_add_io_page(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1051                             struct bio_list *bio_list,
1052                             struct page *page,
1053                             int stripe_nr,
1054                             unsigned long page_index,
1055                             unsigned long bio_max_len)
1056 {
1057         struct bio *last = bio_list->tail;
1058         u64 last_end = 0;
1059         int ret;
1060         struct bio *bio;
1061         struct btrfs_bio_stripe *stripe;
1062         u64 disk_start;
1063
1064         stripe = &rbio->bbio->stripes[stripe_nr];
1065         disk_start = stripe->physical + (page_index << PAGE_CACHE_SHIFT);
1066
1067         /* if the device is missing, just fail this stripe */
1068         if (!stripe->dev->bdev)
1069                 return fail_rbio_index(rbio, stripe_nr);
1070
1071         /* see if we can add this page onto our existing bio */
1072         if (last) {
1073                 last_end = (u64)last->bi_iter.bi_sector << 9;
1074                 last_end += last->bi_iter.bi_size;
1075
1076                 /*
1077                  * we can't merge these if they are from different
1078                  * devices or if they are not contiguous
1079                  */
1080                 if (last_end == disk_start && stripe->dev->bdev &&
1081                     test_bit(BIO_UPTODATE, &last->bi_flags) &&
1082                     last->bi_bdev == stripe->dev->bdev) {
1083                         ret = bio_add_page(last, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
1084                         if (ret == PAGE_CACHE_SIZE)
1085                                 return 0;
1086                 }
1087         }
1088
1089         /* put a new bio on the list */
1090         bio = btrfs_io_bio_alloc(GFP_NOFS, bio_max_len >> PAGE_SHIFT?:1);
1091         if (!bio)
1092                 return -ENOMEM;
1093
1094         bio->bi_iter.bi_size = 0;
1095         bio->bi_bdev = stripe->dev->bdev;
1096         bio->bi_iter.bi_sector = disk_start >> 9;
1097         set_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
1098
1099         bio_add_page(bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
1100         bio_list_add(bio_list, bio);
1101         return 0;
1102 }
1103
1104 /*
1105  * while we're doing the read/modify/write cycle, we could
1106  * have errors in reading pages off the disk.  This checks
1107  * for errors and if we're not able to read the page it'll
1108  * trigger parity reconstruction.  The rmw will be finished
1109  * after we've reconstructed the failed stripes
1110  */
1111 static void validate_rbio_for_rmw(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1112 {
1113         if (rbio->faila >= 0 || rbio->failb >= 0) {
1114                 BUG_ON(rbio->faila == rbio->real_stripes - 1);
1115                 __raid56_parity_recover(rbio);
1116         } else {
1117                 finish_rmw(rbio);
1118         }
1119 }
1120
1121 /*
1122  * these are just the pages from the rbio array, not from anything
1123  * the FS sent down to us
1124  */
1125 static struct page *rbio_stripe_page(struct btrfs_raid_bio *rbio, int stripe, int page)
1126 {
1127         int index;
1128         index = stripe * (rbio->stripe_len >> PAGE_CACHE_SHIFT);
1129         index += page;
1130         return rbio->stripe_pages[index];
1131 }
1132
1133 /*
1134  * helper function to walk our bio list and populate the bio_pages array with
1135  * the result.  This seems expensive, but it is faster than constantly
1136  * searching through the bio list as we setup the IO in finish_rmw or stripe
1137  * reconstruction.
1138  *
1139  * This must be called before you trust the answers from page_in_rbio
1140  */
1141 static void index_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1142 {
1143         struct bio *bio;
1144         u64 start;
1145         unsigned long stripe_offset;
1146         unsigned long page_index;
1147         struct page *p;
1148         int i;
1149
1150         spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1151         bio_list_for_each(bio, &rbio->bio_list) {
1152                 start = (u64)bio->bi_iter.bi_sector << 9;
1153                 stripe_offset = start - rbio->bbio->raid_map[0];
1154                 page_index = stripe_offset >> PAGE_CACHE_SHIFT;
1155
1156                 for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
1157                         p = bio->bi_io_vec[i].bv_page;
1158                         rbio->bio_pages[page_index + i] = p;
1159                 }
1160         }
1161         spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1162 }
1163
1164 /*
1165  * this is called from one of two situations.  We either
1166  * have a full stripe from the higher layers, or we've read all
1167  * the missing bits off disk.
1168  *
1169  * This will calculate the parity and then send down any
1170  * changed blocks.
1171  */
1172 static noinline void finish_rmw(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1173 {
1174         struct btrfs_bio *bbio = rbio->bbio;
1175         void *pointers[rbio->real_stripes];
1176         int stripe_len = rbio->stripe_len;
1177         int nr_data = rbio->nr_data;
1178         int stripe;
1179         int pagenr;
1180         int p_stripe = -1;
1181         int q_stripe = -1;
1182         struct bio_list bio_list;
1183         struct bio *bio;
1184         int pages_per_stripe = stripe_len >> PAGE_CACHE_SHIFT;
1185         int ret;
1186
1187         bio_list_init(&bio_list);
1188
1189         if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 1) {
1190                 p_stripe = rbio->real_stripes - 1;
1191         } else if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 2) {
1192                 p_stripe = rbio->real_stripes - 2;
1193                 q_stripe = rbio->real_stripes - 1;
1194         } else {
1195                 BUG();
1196         }
1197
1198         /* at this point we either have a full stripe,
1199          * or we've read the full stripe from the drive.
1200          * recalculate the parity and write the new results.
1201          *
1202          * We're not allowed to add any new bios to the
1203          * bio list here, anyone else that wants to
1204          * change this stripe needs to do their own rmw.
1205          */
1206         spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1207         set_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &rbio->flags);
1208         spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1209
1210         atomic_set(&rbio->error, 0);
1211
1212         /*
1213          * now that we've set rmw_locked, run through the
1214          * bio list one last time and map the page pointers
1215          *
1216          * We don't cache full rbios because we're assuming
1217          * the higher layers are unlikely to use this area of
1218          * the disk again soon.  If they do use it again,
1219          * hopefully they will send another full bio.
1220          */
1221         index_rbio_pages(rbio);
1222         if (!rbio_is_full(rbio))
1223                 cache_rbio_pages(rbio);
1224         else
1225                 clear_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
1226
1227         for (pagenr = 0; pagenr < pages_per_stripe; pagenr++) {
1228                 struct page *p;
1229                 /* first collect one page from each data stripe */
1230                 for (stripe = 0; stripe < nr_data; stripe++) {
1231                         p = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
1232                         pointers[stripe] = kmap(p);
1233                 }
1234
1235                 /* then add the parity stripe */
1236                 p = rbio_pstripe_page(rbio, pagenr);
1237                 SetPageUptodate(p);
1238                 pointers[stripe++] = kmap(p);
1239
1240                 if (q_stripe != -1) {
1241
1242                         /*
1243                          * raid6, add the qstripe and call the
1244                          * library function to fill in our p/q
1245                          */
1246                         p = rbio_qstripe_page(rbio, pagenr);
1247                         SetPageUptodate(p);
1248                         pointers[stripe++] = kmap(p);
1249
1250                         raid6_call.gen_syndrome(rbio->real_stripes, PAGE_SIZE,
1251                                                 pointers);
1252                 } else {
1253                         /* raid5 */
1254                         memcpy(pointers[nr_data], pointers[0], PAGE_SIZE);
1255                         run_xor(pointers + 1, nr_data - 1, PAGE_CACHE_SIZE);
1256                 }
1257
1258
1259                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++)
1260                         kunmap(page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0));
1261         }
1262
1263         /*
1264          * time to start writing.  Make bios for everything from the
1265          * higher layers (the bio_list in our rbio) and our p/q.  Ignore
1266          * everything else.
1267          */
1268         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1269                 for (pagenr = 0; pagenr < pages_per_stripe; pagenr++) {
1270                         struct page *page;
1271                         if (stripe < rbio->nr_data) {
1272                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
1273                                 if (!page)
1274                                         continue;
1275                         } else {
1276                                page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1277                         }
1278
1279                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list,
1280                                        page, stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
1281                         if (ret)
1282                                 goto cleanup;
1283                 }
1284         }
1285
1286         if (likely(!bbio->num_tgtdevs))
1287                 goto write_data;
1288
1289         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1290                 if (!bbio->tgtdev_map[stripe])
1291                         continue;
1292
1293                 for (pagenr = 0; pagenr < pages_per_stripe; pagenr++) {
1294                         struct page *page;
1295                         if (stripe < rbio->nr_data) {
1296                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
1297                                 if (!page)
1298                                         continue;
1299                         } else {
1300                                page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1301                         }
1302
1303                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
1304                                                rbio->bbio->tgtdev_map[stripe],
1305                                                pagenr, rbio->stripe_len);
1306                         if (ret)
1307                                 goto cleanup;
1308                 }
1309         }
1310
1311 write_data:
1312         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bio_list_size(&bio_list));
1313         BUG_ON(atomic_read(&rbio->stripes_pending) == 0);
1314
1315         while (1) {
1316                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
1317                 if (!bio)
1318                         break;
1319
1320                 bio->bi_private = rbio;
1321                 bio->bi_end_io = raid_write_end_io;
1322                 BUG_ON(!test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags));
1323                 submit_bio(WRITE, bio);
1324         }
1325         return;
1326
1327 cleanup:
1328         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO, 0);
1329 }
1330
1331 /*
1332  * helper to find the stripe number for a given bio.  Used to figure out which
1333  * stripe has failed.  This expects the bio to correspond to a physical disk,
1334  * so it looks up based on physical sector numbers.
1335  */
1336 static int find_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1337                            struct bio *bio)
1338 {
1339         u64 physical = bio->bi_iter.bi_sector;
1340         u64 stripe_start;
1341         int i;
1342         struct btrfs_bio_stripe *stripe;
1343
1344         physical <<= 9;
1345
1346         for (i = 0; i < rbio->bbio->num_stripes; i++) {
1347                 stripe = &rbio->bbio->stripes[i];
1348                 stripe_start = stripe->physical;
1349                 if (physical >= stripe_start &&
1350                     physical < stripe_start + rbio->stripe_len &&
1351                     bio->bi_bdev == stripe->dev->bdev) {
1352                         return i;
1353                 }
1354         }
1355         return -1;
1356 }
1357
1358 /*
1359  * helper to find the stripe number for a given
1360  * bio (before mapping).  Used to figure out which stripe has
1361  * failed.  This looks up based on logical block numbers.
1362  */
1363 static int find_logical_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1364                                    struct bio *bio)
1365 {
1366         u64 logical = bio->bi_iter.bi_sector;
1367         u64 stripe_start;
1368         int i;
1369
1370         logical <<= 9;
1371
1372         for (i = 0; i < rbio->nr_data; i++) {
1373                 stripe_start = rbio->bbio->raid_map[i];
1374                 if (logical >= stripe_start &&
1375                     logical < stripe_start + rbio->stripe_len) {
1376                         return i;
1377                 }
1378         }
1379         return -1;
1380 }
1381
1382 /*
1383  * returns -EIO if we had too many failures
1384  */
1385 static int fail_rbio_index(struct btrfs_raid_bio *rbio, int failed)
1386 {
1387         unsigned long flags;
1388         int ret = 0;
1389
1390         spin_lock_irqsave(&rbio->bio_list_lock, flags);
1391
1392         /* we already know this stripe is bad, move on */
1393         if (rbio->faila == failed || rbio->failb == failed)
1394                 goto out;
1395
1396         if (rbio->faila == -1) {
1397                 /* first failure on this rbio */
1398                 rbio->faila = failed;
1399                 atomic_inc(&rbio->error);
1400         } else if (rbio->failb == -1) {
1401                 /* second failure on this rbio */
1402                 rbio->failb = failed;
1403                 atomic_inc(&rbio->error);
1404         } else {
1405                 ret = -EIO;
1406         }
1407 out:
1408         spin_unlock_irqrestore(&rbio->bio_list_lock, flags);
1409
1410         return ret;
1411 }
1412
1413 /*
1414  * helper to fail a stripe based on a physical disk
1415  * bio.
1416  */
1417 static int fail_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1418                            struct bio *bio)
1419 {
1420         int failed = find_bio_stripe(rbio, bio);
1421
1422         if (failed < 0)
1423                 return -EIO;
1424
1425         return fail_rbio_index(rbio, failed);
1426 }
1427
1428 /*
1429  * this sets each page in the bio uptodate.  It should only be used on private
1430  * rbio pages, nothing that comes in from the higher layers
1431  */
1432 static void set_bio_pages_uptodate(struct bio *bio)
1433 {
1434         int i;
1435         struct page *p;
1436
1437         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
1438                 p = bio->bi_io_vec[i].bv_page;
1439                 SetPageUptodate(p);
1440         }
1441 }
1442
1443 /*
1444  * end io for the read phase of the rmw cycle.  All the bios here are physical
1445  * stripe bios we've read from the disk so we can recalculate the parity of the
1446  * stripe.
1447  *
1448  * This will usually kick off finish_rmw once all the bios are read in, but it
1449  * may trigger parity reconstruction if we had any errors along the way
1450  */
1451 static void raid_rmw_end_io(struct bio *bio, int err)
1452 {
1453         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
1454
1455         if (err)
1456                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
1457         else
1458                 set_bio_pages_uptodate(bio);
1459
1460         bio_put(bio);
1461
1462         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
1463                 return;
1464
1465         err = 0;
1466         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
1467                 goto cleanup;
1468
1469         /*
1470          * this will normally call finish_rmw to start our write
1471          * but if there are any failed stripes we'll reconstruct
1472          * from parity first
1473          */
1474         validate_rbio_for_rmw(rbio);
1475         return;
1476
1477 cleanup:
1478
1479         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO, 0);
1480 }
1481
1482 static void async_rmw_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1483 {
1484         btrfs_init_work(&rbio->work, btrfs_rmw_helper,
1485                         rmw_work, NULL, NULL);
1486
1487         btrfs_queue_work(rbio->fs_info->rmw_workers,
1488                          &rbio->work);
1489 }
1490
1491 static void async_read_rebuild(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1492 {
1493         btrfs_init_work(&rbio->work, btrfs_rmw_helper,
1494                         read_rebuild_work, NULL, NULL);
1495
1496         btrfs_queue_work(rbio->fs_info->rmw_workers,
1497                          &rbio->work);
1498 }
1499
1500 /*
1501  * the stripe must be locked by the caller.  It will
1502  * unlock after all the writes are done
1503  */
1504 static int raid56_rmw_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1505 {
1506         int bios_to_read = 0;
1507         struct bio_list bio_list;
1508         int ret;
1509         int nr_pages = DIV_ROUND_UP(rbio->stripe_len, PAGE_CACHE_SIZE);
1510         int pagenr;
1511         int stripe;
1512         struct bio *bio;
1513
1514         bio_list_init(&bio_list);
1515
1516         ret = alloc_rbio_pages(rbio);
1517         if (ret)
1518                 goto cleanup;
1519
1520         index_rbio_pages(rbio);
1521
1522         atomic_set(&rbio->error, 0);
1523         /*
1524          * build a list of bios to read all the missing parts of this
1525          * stripe
1526          */
1527         for (stripe = 0; stripe < rbio->nr_data; stripe++) {
1528                 for (pagenr = 0; pagenr < nr_pages; pagenr++) {
1529                         struct page *page;
1530                         /*
1531                          * we want to find all the pages missing from
1532                          * the rbio and read them from the disk.  If
1533                          * page_in_rbio finds a page in the bio list
1534                          * we don't need to read it off the stripe.
1535                          */
1536                         page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
1537                         if (page)
1538                                 continue;
1539
1540                         page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1541                         /*
1542                          * the bio cache may have handed us an uptodate
1543                          * page.  If so, be happy and use it
1544                          */
1545                         if (PageUptodate(page))
1546                                 continue;
1547
1548                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
1549                                        stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
1550                         if (ret)
1551                                 goto cleanup;
1552                 }
1553         }
1554
1555         bios_to_read = bio_list_size(&bio_list);
1556         if (!bios_to_read) {
1557                 /*
1558                  * this can happen if others have merged with
1559                  * us, it means there is nothing left to read.
1560                  * But if there are missing devices it may not be
1561                  * safe to do the full stripe write yet.
1562                  */
1563                 goto finish;
1564         }
1565
1566         /*
1567          * the bbio may be freed once we submit the last bio.  Make sure
1568          * not to touch it after that
1569          */
1570         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bios_to_read);
1571         while (1) {
1572                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
1573                 if (!bio)
1574                         break;
1575
1576                 bio->bi_private = rbio;
1577                 bio->bi_end_io = raid_rmw_end_io;
1578
1579                 btrfs_bio_wq_end_io(rbio->fs_info, bio,
1580                                     BTRFS_WQ_ENDIO_RAID56);
1581
1582                 BUG_ON(!test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags));
1583                 submit_bio(READ, bio);
1584         }
1585         /* the actual write will happen once the reads are done */
1586         return 0;
1587
1588 cleanup:
1589         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO, 0);
1590         return -EIO;
1591
1592 finish:
1593         validate_rbio_for_rmw(rbio);
1594         return 0;
1595 }
1596
1597 /*
1598  * if the upper layers pass in a full stripe, we thank them by only allocating
1599  * enough pages to hold the parity, and sending it all down quickly.
1600  */
1601 static int full_stripe_write(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1602 {
1603         int ret;
1604
1605         ret = alloc_rbio_parity_pages(rbio);
1606         if (ret) {
1607                 __free_raid_bio(rbio);
1608                 return ret;
1609         }
1610
1611         ret = lock_stripe_add(rbio);
1612         if (ret == 0)
1613                 finish_rmw(rbio);
1614         return 0;
1615 }
1616
1617 /*
1618  * partial stripe writes get handed over to async helpers.
1619  * We're really hoping to merge a few more writes into this
1620  * rbio before calculating new parity
1621  */
1622 static int partial_stripe_write(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1623 {
1624         int ret;
1625
1626         ret = lock_stripe_add(rbio);
1627         if (ret == 0)
1628                 async_rmw_stripe(rbio);
1629         return 0;
1630 }
1631
1632 /*
1633  * sometimes while we were reading from the drive to
1634  * recalculate parity, enough new bios come into create
1635  * a full stripe.  So we do a check here to see if we can
1636  * go directly to finish_rmw
1637  */
1638 static int __raid56_parity_write(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1639 {
1640         /* head off into rmw land if we don't have a full stripe */
1641         if (!rbio_is_full(rbio))
1642                 return partial_stripe_write(rbio);
1643         return full_stripe_write(rbio);
1644 }
1645
1646 /*
1647  * We use plugging call backs to collect full stripes.
1648  * Any time we get a partial stripe write while plugged
1649  * we collect it into a list.  When the unplug comes down,
1650  * we sort the list by logical block number and merge
1651  * everything we can into the same rbios
1652  */
1653 struct btrfs_plug_cb {
1654         struct blk_plug_cb cb;
1655         struct btrfs_fs_info *info;
1656         struct list_head rbio_list;
1657         struct btrfs_work work;
1658 };
1659
1660 /*
1661  * rbios on the plug list are sorted for easier merging.
1662  */
1663 static int plug_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1664 {
1665         struct btrfs_raid_bio *ra = container_of(a, struct btrfs_raid_bio,
1666                                                  plug_list);
1667         struct btrfs_raid_bio *rb = container_of(b, struct btrfs_raid_bio,
1668                                                  plug_list);
1669         u64 a_sector = ra->bio_list.head->bi_iter.bi_sector;
1670         u64 b_sector = rb->bio_list.head->bi_iter.bi_sector;
1671
1672         if (a_sector < b_sector)
1673                 return -1;
1674         if (a_sector > b_sector)
1675                 return 1;
1676         return 0;
1677 }
1678
1679 static void run_plug(struct btrfs_plug_cb *plug)
1680 {
1681         struct btrfs_raid_bio *cur;
1682         struct btrfs_raid_bio *last = NULL;
1683
1684         /*
1685          * sort our plug list then try to merge
1686          * everything we can in hopes of creating full
1687          * stripes.
1688          */
1689         list_sort(NULL, &plug->rbio_list, plug_cmp);
1690         while (!list_empty(&plug->rbio_list)) {
1691                 cur = list_entry(plug->rbio_list.next,
1692                                  struct btrfs_raid_bio, plug_list);
1693                 list_del_init(&cur->plug_list);
1694
1695                 if (rbio_is_full(cur)) {
1696                         /* we have a full stripe, send it down */
1697                         full_stripe_write(cur);
1698                         continue;
1699                 }
1700                 if (last) {
1701                         if (rbio_can_merge(last, cur)) {
1702                                 merge_rbio(last, cur);
1703                                 __free_raid_bio(cur);
1704                                 continue;
1705
1706                         }
1707                         __raid56_parity_write(last);
1708                 }
1709                 last = cur;
1710         }
1711         if (last) {
1712                 __raid56_parity_write(last);
1713         }
1714         kfree(plug);
1715 }
1716
1717 /*
1718  * if the unplug comes from schedule, we have to push the
1719  * work off to a helper thread
1720  */
1721 static void unplug_work(struct btrfs_work *work)
1722 {
1723         struct btrfs_plug_cb *plug;
1724         plug = container_of(work, struct btrfs_plug_cb, work);
1725         run_plug(plug);
1726 }
1727
1728 static void btrfs_raid_unplug(struct blk_plug_cb *cb, bool from_schedule)
1729 {
1730         struct btrfs_plug_cb *plug;
1731         plug = container_of(cb, struct btrfs_plug_cb, cb);
1732
1733         if (from_schedule) {
1734                 btrfs_init_work(&plug->work, btrfs_rmw_helper,
1735                                 unplug_work, NULL, NULL);
1736                 btrfs_queue_work(plug->info->rmw_workers,
1737                                  &plug->work);
1738                 return;
1739         }
1740         run_plug(plug);
1741 }
1742
1743 /*
1744  * our main entry point for writes from the rest of the FS.
1745  */
1746 int raid56_parity_write(struct btrfs_root *root, struct bio *bio,
1747                         struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len)
1748 {
1749         struct btrfs_raid_bio *rbio;
1750         struct btrfs_plug_cb *plug = NULL;
1751         struct blk_plug_cb *cb;
1752         int ret;
1753
1754         rbio = alloc_rbio(root, bbio, stripe_len);
1755         if (IS_ERR(rbio)) {
1756                 btrfs_put_bbio(bbio);
1757                 return PTR_ERR(rbio);
1758         }
1759         bio_list_add(&rbio->bio_list, bio);
1760         rbio->bio_list_bytes = bio->bi_iter.bi_size;
1761         rbio->operation = BTRFS_RBIO_WRITE;
1762
1763         btrfs_bio_counter_inc_noblocked(root->fs_info);
1764         rbio->generic_bio_cnt = 1;
1765
1766         /*
1767          * don't plug on full rbios, just get them out the door
1768          * as quickly as we can
1769          */
1770         if (rbio_is_full(rbio)) {
1771                 ret = full_stripe_write(rbio);
1772                 if (ret)
1773                         btrfs_bio_counter_dec(root->fs_info);
1774                 return ret;
1775         }
1776
1777         cb = blk_check_plugged(btrfs_raid_unplug, root->fs_info,
1778                                sizeof(*plug));
1779         if (cb) {
1780                 plug = container_of(cb, struct btrfs_plug_cb, cb);
1781                 if (!plug->info) {
1782                         plug->info = root->fs_info;
1783                         INIT_LIST_HEAD(&plug->rbio_list);
1784                 }
1785                 list_add_tail(&rbio->plug_list, &plug->rbio_list);
1786                 ret = 0;
1787         } else {
1788                 ret = __raid56_parity_write(rbio);
1789                 if (ret)
1790                         btrfs_bio_counter_dec(root->fs_info);
1791         }
1792         return ret;
1793 }
1794
1795 /*
1796  * all parity reconstruction happens here.  We've read in everything
1797  * we can find from the drives and this does the heavy lifting of
1798  * sorting the good from the bad.
1799  */
1800 static void __raid_recover_end_io(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1801 {
1802         int pagenr, stripe;
1803         void **pointers;
1804         int faila = -1, failb = -1;
1805         int nr_pages = DIV_ROUND_UP(rbio->stripe_len, PAGE_CACHE_SIZE);
1806         struct page *page;
1807         int err;
1808         int i;
1809
1810         pointers = kzalloc(rbio->real_stripes * sizeof(void *),
1811                            GFP_NOFS);
1812         if (!pointers) {
1813                 err = -ENOMEM;
1814                 goto cleanup_io;
1815         }
1816
1817         faila = rbio->faila;
1818         failb = rbio->failb;
1819
1820         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD) {
1821                 spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1822                 set_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &rbio->flags);
1823                 spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1824         }
1825
1826         index_rbio_pages(rbio);
1827
1828         for (pagenr = 0; pagenr < nr_pages; pagenr++) {
1829                 /*
1830                  * Now we just use bitmap to mark the horizontal stripes in
1831                  * which we have data when doing parity scrub.
1832                  */
1833                 if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB &&
1834                     !test_bit(pagenr, rbio->dbitmap))
1835                         continue;
1836
1837                 /* setup our array of pointers with pages
1838                  * from each stripe
1839                  */
1840                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1841                         /*
1842                          * if we're rebuilding a read, we have to use
1843                          * pages from the bio list
1844                          */
1845                         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD &&
1846                             (stripe == faila || stripe == failb)) {
1847                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
1848                         } else {
1849                                 page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1850                         }
1851                         pointers[stripe] = kmap(page);
1852                 }
1853
1854                 /* all raid6 handling here */
1855                 if (rbio->bbio->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6) {
1856                         /*
1857                          * single failure, rebuild from parity raid5
1858                          * style
1859                          */
1860                         if (failb < 0) {
1861                                 if (faila == rbio->nr_data) {
1862                                         /*
1863                                          * Just the P stripe has failed, without
1864                                          * a bad data or Q stripe.
1865                                          * TODO, we should redo the xor here.
1866                                          */
1867                                         err = -EIO;
1868                                         goto cleanup;
1869                                 }
1870                                 /*
1871                                  * a single failure in raid6 is rebuilt
1872                                  * in the pstripe code below
1873                                  */
1874                                 goto pstripe;
1875                         }
1876
1877                         /* make sure our ps and qs are in order */
1878                         if (faila > failb) {
1879                                 int tmp = failb;
1880                                 failb = faila;
1881                                 faila = tmp;
1882                         }
1883
1884                         /* if the q stripe is failed, do a pstripe reconstruction
1885                          * from the xors.
1886                          * If both the q stripe and the P stripe are failed, we're
1887                          * here due to a crc mismatch and we can't give them the
1888                          * data they want
1889                          */
1890                         if (rbio->bbio->raid_map[failb] == RAID6_Q_STRIPE) {
1891                                 if (rbio->bbio->raid_map[faila] ==
1892                                     RAID5_P_STRIPE) {
1893                                         err = -EIO;
1894                                         goto cleanup;
1895                                 }
1896                                 /*
1897                                  * otherwise we have one bad data stripe and
1898                                  * a good P stripe.  raid5!
1899                                  */
1900                                 goto pstripe;
1901                         }
1902
1903                         if (rbio->bbio->raid_map[failb] == RAID5_P_STRIPE) {
1904                                 raid6_datap_recov(rbio->real_stripes,
1905                                                   PAGE_SIZE, faila, pointers);
1906                         } else {
1907                                 raid6_2data_recov(rbio->real_stripes,
1908                                                   PAGE_SIZE, faila, failb,
1909                                                   pointers);
1910                         }
1911                 } else {
1912                         void *p;
1913
1914                         /* rebuild from P stripe here (raid5 or raid6) */
1915                         BUG_ON(failb != -1);
1916 pstripe:
1917                         /* Copy parity block into failed block to start with */
1918                         memcpy(pointers[faila],
1919                                pointers[rbio->nr_data],
1920                                PAGE_CACHE_SIZE);
1921
1922                         /* rearrange the pointer array */
1923                         p = pointers[faila];
1924                         for (stripe = faila; stripe < rbio->nr_data - 1; stripe++)
1925                                 pointers[stripe] = pointers[stripe + 1];
1926                         pointers[rbio->nr_data - 1] = p;
1927
1928                         /* xor in the rest */
1929                         run_xor(pointers, rbio->nr_data - 1, PAGE_CACHE_SIZE);
1930                 }
1931                 /* if we're doing this rebuild as part of an rmw, go through
1932                  * and set all of our private rbio pages in the
1933                  * failed stripes as uptodate.  This way finish_rmw will
1934                  * know they can be trusted.  If this was a read reconstruction,
1935                  * other endio functions will fiddle the uptodate bits
1936                  */
1937                 if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_WRITE) {
1938                         for (i = 0;  i < nr_pages; i++) {
1939                                 if (faila != -1) {
1940                                         page = rbio_stripe_page(rbio, faila, i);
1941                                         SetPageUptodate(page);
1942                                 }
1943                                 if (failb != -1) {
1944                                         page = rbio_stripe_page(rbio, failb, i);
1945                                         SetPageUptodate(page);
1946                                 }
1947                         }
1948                 }
1949                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1950                         /*
1951                          * if we're rebuilding a read, we have to use
1952                          * pages from the bio list
1953                          */
1954                         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD &&
1955                             (stripe == faila || stripe == failb)) {
1956                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
1957                         } else {
1958                                 page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1959                         }
1960                         kunmap(page);
1961                 }
1962         }
1963
1964         err = 0;
1965 cleanup:
1966         kfree(pointers);
1967
1968 cleanup_io:
1969         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD) {
1970                 if (err == 0)
1971                         cache_rbio_pages(rbio);
1972                 else
1973                         clear_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
1974
1975                 rbio_orig_end_io(rbio, err, err == 0);
1976         } else if (err == 0) {
1977                 rbio->faila = -1;
1978                 rbio->failb = -1;
1979
1980                 if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_WRITE)
1981                         finish_rmw(rbio);
1982                 else if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB)
1983                         finish_parity_scrub(rbio, 0);
1984                 else
1985                         BUG();
1986         } else {
1987                 rbio_orig_end_io(rbio, err, 0);
1988         }
1989 }
1990
1991 /*
1992  * This is called only for stripes we've read from disk to
1993  * reconstruct the parity.
1994  */
1995 static void raid_recover_end_io(struct bio *bio, int err)
1996 {
1997         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
1998
1999         /*
2000          * we only read stripe pages off the disk, set them
2001          * up to date if there were no errors
2002          */
2003         if (err)
2004                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
2005         else
2006                 set_bio_pages_uptodate(bio);
2007         bio_put(bio);
2008
2009         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
2010                 return;
2011
2012         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
2013                 rbio_orig_end_io(rbio, -EIO, 0);
2014         else
2015                 __raid_recover_end_io(rbio);
2016 }
2017
2018 /*
2019  * reads everything we need off the disk to reconstruct
2020  * the parity. endio handlers trigger final reconstruction
2021  * when the IO is done.
2022  *
2023  * This is used both for reads from the higher layers and for
2024  * parity construction required to finish a rmw cycle.
2025  */
2026 static int __raid56_parity_recover(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2027 {
2028         int bios_to_read = 0;
2029         struct bio_list bio_list;
2030         int ret;
2031         int nr_pages = DIV_ROUND_UP(rbio->stripe_len, PAGE_CACHE_SIZE);
2032         int pagenr;
2033         int stripe;
2034         struct bio *bio;
2035
2036         bio_list_init(&bio_list);
2037
2038         ret = alloc_rbio_pages(rbio);
2039         if (ret)
2040                 goto cleanup;
2041
2042         atomic_set(&rbio->error, 0);
2043
2044         /*
2045          * read everything that hasn't failed.  Thanks to the
2046          * stripe cache, it is possible that some or all of these
2047          * pages are going to be uptodate.
2048          */
2049         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
2050                 if (rbio->faila == stripe || rbio->failb == stripe) {
2051                         atomic_inc(&rbio->error);
2052                         continue;
2053                 }
2054
2055                 for (pagenr = 0; pagenr < nr_pages; pagenr++) {
2056                         struct page *p;
2057
2058                         /*
2059                          * the rmw code may have already read this
2060                          * page in
2061                          */
2062                         p = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
2063                         if (PageUptodate(p))
2064                                 continue;
2065
2066                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list,
2067                                        rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr),
2068                                        stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
2069                         if (ret < 0)
2070                                 goto cleanup;
2071                 }
2072         }
2073
2074         bios_to_read = bio_list_size(&bio_list);
2075         if (!bios_to_read) {
2076                 /*
2077                  * we might have no bios to read just because the pages
2078                  * were up to date, or we might have no bios to read because
2079                  * the devices were gone.
2080                  */
2081                 if (atomic_read(&rbio->error) <= rbio->bbio->max_errors) {
2082                         __raid_recover_end_io(rbio);
2083                         goto out;
2084                 } else {
2085                         goto cleanup;
2086                 }
2087         }
2088
2089         /*
2090          * the bbio may be freed once we submit the last bio.  Make sure
2091          * not to touch it after that
2092          */
2093         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bios_to_read);
2094         while (1) {
2095                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
2096                 if (!bio)
2097                         break;
2098
2099                 bio->bi_private = rbio;
2100                 bio->bi_end_io = raid_recover_end_io;
2101
2102                 btrfs_bio_wq_end_io(rbio->fs_info, bio,
2103                                     BTRFS_WQ_ENDIO_RAID56);
2104
2105                 BUG_ON(!test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags));
2106                 submit_bio(READ, bio);
2107         }
2108 out:
2109         return 0;
2110
2111 cleanup:
2112         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD)
2113                 rbio_orig_end_io(rbio, -EIO, 0);
2114         return -EIO;
2115 }
2116
2117 /*
2118  * the main entry point for reads from the higher layers.  This
2119  * is really only called when the normal read path had a failure,
2120  * so we assume the bio they send down corresponds to a failed part
2121  * of the drive.
2122  */
2123 int raid56_parity_recover(struct btrfs_root *root, struct bio *bio,
2124                           struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len,
2125                           int mirror_num, int generic_io)
2126 {
2127         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2128         int ret;
2129
2130         rbio = alloc_rbio(root, bbio, stripe_len);
2131         if (IS_ERR(rbio)) {
2132                 if (generic_io)
2133                         btrfs_put_bbio(bbio);
2134                 return PTR_ERR(rbio);
2135         }
2136
2137         rbio->operation = BTRFS_RBIO_READ_REBUILD;
2138         bio_list_add(&rbio->bio_list, bio);
2139         rbio->bio_list_bytes = bio->bi_iter.bi_size;
2140
2141         rbio->faila = find_logical_bio_stripe(rbio, bio);
2142         if (rbio->faila == -1) {
2143                 BUG();
2144                 if (generic_io)
2145                         btrfs_put_bbio(bbio);
2146                 kfree(rbio);
2147                 return -EIO;
2148         }
2149
2150         if (generic_io) {
2151                 btrfs_bio_counter_inc_noblocked(root->fs_info);
2152                 rbio->generic_bio_cnt = 1;
2153         } else {
2154                 btrfs_get_bbio(bbio);
2155         }
2156
2157         /*
2158          * reconstruct from the q stripe if they are
2159          * asking for mirror 3
2160          */
2161         if (mirror_num == 3)
2162                 rbio->failb = rbio->real_stripes - 2;
2163
2164         ret = lock_stripe_add(rbio);
2165
2166         /*
2167          * __raid56_parity_recover will end the bio with
2168          * any errors it hits.  We don't want to return
2169          * its error value up the stack because our caller
2170          * will end up calling bio_endio with any nonzero
2171          * return
2172          */
2173         if (ret == 0)
2174                 __raid56_parity_recover(rbio);
2175         /*
2176          * our rbio has been added to the list of
2177          * rbios that will be handled after the
2178          * currently lock owner is done
2179          */
2180         return 0;
2181
2182 }
2183
2184 static void rmw_work(struct btrfs_work *work)
2185 {
2186         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2187
2188         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2189         raid56_rmw_stripe(rbio);
2190 }
2191
2192 static void read_rebuild_work(struct btrfs_work *work)
2193 {
2194         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2195
2196         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2197         __raid56_parity_recover(rbio);
2198 }
2199
2200 /*
2201  * The following code is used to scrub/replace the parity stripe
2202  *
2203  * Note: We need make sure all the pages that add into the scrub/replace
2204  * raid bio are correct and not be changed during the scrub/replace. That
2205  * is those pages just hold metadata or file data with checksum.
2206  */
2207
2208 struct btrfs_raid_bio *
2209 raid56_parity_alloc_scrub_rbio(struct btrfs_root *root, struct bio *bio,
2210                                struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len,
2211                                struct btrfs_device *scrub_dev,
2212                                unsigned long *dbitmap, int stripe_nsectors)
2213 {
2214         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2215         int i;
2216
2217         rbio = alloc_rbio(root, bbio, stripe_len);
2218         if (IS_ERR(rbio))
2219                 return NULL;
2220         bio_list_add(&rbio->bio_list, bio);
2221         /*
2222          * This is a special bio which is used to hold the completion handler
2223          * and make the scrub rbio is similar to the other types
2224          */
2225         ASSERT(!bio->bi_iter.bi_size);
2226         rbio->operation = BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB;
2227
2228         for (i = 0; i < rbio->real_stripes; i++) {
2229                 if (bbio->stripes[i].dev == scrub_dev) {
2230                         rbio->scrubp = i;
2231                         break;
2232                 }
2233         }
2234
2235         /* Now we just support the sectorsize equals to page size */
2236         ASSERT(root->sectorsize == PAGE_SIZE);
2237         ASSERT(rbio->stripe_npages == stripe_nsectors);
2238         bitmap_copy(rbio->dbitmap, dbitmap, stripe_nsectors);
2239
2240         return rbio;
2241 }
2242
2243 void raid56_parity_add_scrub_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio,
2244                                    struct page *page, u64 logical)
2245 {
2246         int stripe_offset;
2247         int index;
2248
2249         ASSERT(logical >= rbio->bbio->raid_map[0]);
2250         ASSERT(logical + PAGE_SIZE <= rbio->bbio->raid_map[0] +
2251                                 rbio->stripe_len * rbio->nr_data);
2252         stripe_offset = (int)(logical - rbio->bbio->raid_map[0]);
2253         index = stripe_offset >> PAGE_CACHE_SHIFT;
2254         rbio->bio_pages[index] = page;
2255 }
2256
2257 /*
2258  * We just scrub the parity that we have correct data on the same horizontal,
2259  * so we needn't allocate all pages for all the stripes.
2260  */
2261 static int alloc_rbio_essential_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2262 {
2263         int i;
2264         int bit;
2265         int index;
2266         struct page *page;
2267
2268         for_each_set_bit(bit, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2269                 for (i = 0; i < rbio->real_stripes; i++) {
2270                         index = i * rbio->stripe_npages + bit;
2271                         if (rbio->stripe_pages[index])
2272                                 continue;
2273
2274                         page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
2275                         if (!page)
2276                                 return -ENOMEM;
2277                         rbio->stripe_pages[index] = page;
2278                         ClearPageUptodate(page);
2279                 }
2280         }
2281         return 0;
2282 }
2283
2284 /*
2285  * end io function used by finish_rmw.  When we finally
2286  * get here, we've written a full stripe
2287  */
2288 static void raid_write_parity_end_io(struct bio *bio, int err)
2289 {
2290         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
2291
2292         if (err)
2293                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
2294
2295         bio_put(bio);
2296
2297         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
2298                 return;
2299
2300         err = 0;
2301
2302         if (atomic_read(&rbio->error))
2303                 err = -EIO;
2304
2305         rbio_orig_end_io(rbio, err, 0);
2306 }
2307
2308 static noinline void finish_parity_scrub(struct btrfs_raid_bio *rbio,
2309                                          int need_check)
2310 {
2311         struct btrfs_bio *bbio = rbio->bbio;
2312         void *pointers[rbio->real_stripes];
2313         DECLARE_BITMAP(pbitmap, rbio->stripe_npages);
2314         int nr_data = rbio->nr_data;
2315         int stripe;
2316         int pagenr;
2317         int p_stripe = -1;
2318         int q_stripe = -1;
2319         struct page *p_page = NULL;
2320         struct page *q_page = NULL;
2321         struct bio_list bio_list;
2322         struct bio *bio;
2323         int is_replace = 0;
2324         int ret;
2325
2326         bio_list_init(&bio_list);
2327
2328         if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 1) {
2329                 p_stripe = rbio->real_stripes - 1;
2330         } else if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 2) {
2331                 p_stripe = rbio->real_stripes - 2;
2332                 q_stripe = rbio->real_stripes - 1;
2333         } else {
2334                 BUG();
2335         }
2336
2337         if (bbio->num_tgtdevs && bbio->tgtdev_map[rbio->scrubp]) {
2338                 is_replace = 1;
2339                 bitmap_copy(pbitmap, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages);
2340         }
2341
2342         /*
2343          * Because the higher layers(scrubber) are unlikely to
2344          * use this area of the disk again soon, so don't cache
2345          * it.
2346          */
2347         clear_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
2348
2349         if (!need_check)
2350                 goto writeback;
2351
2352         p_page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
2353         if (!p_page)
2354                 goto cleanup;
2355         SetPageUptodate(p_page);
2356
2357         if (q_stripe != -1) {
2358                 q_page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
2359                 if (!q_page) {
2360                         __free_page(p_page);
2361                         goto cleanup;
2362                 }
2363                 SetPageUptodate(q_page);
2364         }
2365
2366         atomic_set(&rbio->error, 0);
2367
2368         for_each_set_bit(pagenr, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2369                 struct page *p;
2370                 void *parity;
2371                 /* first collect one page from each data stripe */
2372                 for (stripe = 0; stripe < nr_data; stripe++) {
2373                         p = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
2374                         pointers[stripe] = kmap(p);
2375                 }
2376
2377                 /* then add the parity stripe */
2378                 pointers[stripe++] = kmap(p_page);
2379
2380                 if (q_stripe != -1) {
2381
2382                         /*
2383                          * raid6, add the qstripe and call the
2384                          * library function to fill in our p/q
2385                          */
2386                         pointers[stripe++] = kmap(q_page);
2387
2388                         raid6_call.gen_syndrome(rbio->real_stripes, PAGE_SIZE,
2389                                                 pointers);
2390                 } else {
2391                         /* raid5 */
2392                         memcpy(pointers[nr_data], pointers[0], PAGE_SIZE);
2393                         run_xor(pointers + 1, nr_data - 1, PAGE_CACHE_SIZE);
2394                 }
2395
2396                 /* Check scrubbing pairty and repair it */
2397                 p = rbio_stripe_page(rbio, rbio->scrubp, pagenr);
2398                 parity = kmap(p);
2399                 if (memcmp(parity, pointers[rbio->scrubp], PAGE_CACHE_SIZE))
2400                         memcpy(parity, pointers[rbio->scrubp], PAGE_CACHE_SIZE);
2401                 else
2402                         /* Parity is right, needn't writeback */
2403                         bitmap_clear(rbio->dbitmap, pagenr, 1);
2404                 kunmap(p);
2405
2406                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++)
2407                         kunmap(page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0));
2408         }
2409
2410         __free_page(p_page);
2411         if (q_page)
2412                 __free_page(q_page);
2413
2414 writeback:
2415         /*
2416          * time to start writing.  Make bios for everything from the
2417          * higher layers (the bio_list in our rbio) and our p/q.  Ignore
2418          * everything else.
2419          */
2420         for_each_set_bit(pagenr, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2421                 struct page *page;
2422
2423                 page = rbio_stripe_page(rbio, rbio->scrubp, pagenr);
2424                 ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list,
2425                                page, rbio->scrubp, pagenr, rbio->stripe_len);
2426                 if (ret)
2427                         goto cleanup;
2428         }
2429
2430         if (!is_replace)
2431                 goto submit_write;
2432
2433         for_each_set_bit(pagenr, pbitmap, rbio->stripe_npages) {
2434                 struct page *page;
2435
2436                 page = rbio_stripe_page(rbio, rbio->scrubp, pagenr);
2437                 ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
2438                                        bbio->tgtdev_map[rbio->scrubp],
2439                                        pagenr, rbio->stripe_len);
2440                 if (ret)
2441                         goto cleanup;
2442         }
2443
2444 submit_write:
2445         nr_data = bio_list_size(&bio_list);
2446         if (!nr_data) {
2447                 /* Every parity is right */
2448                 rbio_orig_end_io(rbio, 0, 0);
2449                 return;
2450         }
2451
2452         atomic_set(&rbio->stripes_pending, nr_data);
2453
2454         while (1) {
2455                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
2456                 if (!bio)
2457                         break;
2458
2459                 bio->bi_private = rbio;
2460                 bio->bi_end_io = raid_write_parity_end_io;
2461                 BUG_ON(!test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags));
2462                 submit_bio(WRITE, bio);
2463         }
2464         return;
2465
2466 cleanup:
2467         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO, 0);
2468 }
2469
2470 static inline int is_data_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio, int stripe)
2471 {
2472         if (stripe >= 0 && stripe < rbio->nr_data)
2473                 return 1;
2474         return 0;
2475 }
2476
2477 /*
2478  * While we're doing the parity check and repair, we could have errors
2479  * in reading pages off the disk.  This checks for errors and if we're
2480  * not able to read the page it'll trigger parity reconstruction.  The
2481  * parity scrub will be finished after we've reconstructed the failed
2482  * stripes
2483  */
2484 static void validate_rbio_for_parity_scrub(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2485 {
2486         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
2487                 goto cleanup;
2488
2489         if (rbio->faila >= 0 || rbio->failb >= 0) {
2490                 int dfail = 0, failp = -1;
2491
2492                 if (is_data_stripe(rbio, rbio->faila))
2493                         dfail++;
2494                 else if (is_parity_stripe(rbio->faila))
2495                         failp = rbio->faila;
2496
2497                 if (is_data_stripe(rbio, rbio->failb))
2498                         dfail++;
2499                 else if (is_parity_stripe(rbio->failb))
2500                         failp = rbio->failb;
2501
2502                 /*
2503                  * Because we can not use a scrubbing parity to repair
2504                  * the data, so the capability of the repair is declined.
2505                  * (In the case of RAID5, we can not repair anything)
2506                  */
2507                 if (dfail > rbio->bbio->max_errors - 1)
2508                         goto cleanup;
2509
2510                 /*
2511                  * If all data is good, only parity is correctly, just
2512                  * repair the parity.
2513                  */
2514                 if (dfail == 0) {
2515                         finish_parity_scrub(rbio, 0);
2516                         return;
2517                 }
2518
2519                 /*
2520                  * Here means we got one corrupted data stripe and one
2521                  * corrupted parity on RAID6, if the corrupted parity
2522                  * is scrubbing parity, luckly, use the other one to repair
2523                  * the data, or we can not repair the data stripe.
2524                  */
2525                 if (failp != rbio->scrubp)
2526                         goto cleanup;
2527
2528                 __raid_recover_end_io(rbio);
2529         } else {
2530                 finish_parity_scrub(rbio, 1);
2531         }
2532         return;
2533
2534 cleanup:
2535         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO, 0);
2536 }
2537
2538 /*
2539  * end io for the read phase of the rmw cycle.  All the bios here are physical
2540  * stripe bios we've read from the disk so we can recalculate the parity of the
2541  * stripe.
2542  *
2543  * This will usually kick off finish_rmw once all the bios are read in, but it
2544  * may trigger parity reconstruction if we had any errors along the way
2545  */
2546 static void raid56_parity_scrub_end_io(struct bio *bio, int err)
2547 {
2548         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
2549
2550         if (err)
2551                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
2552         else
2553                 set_bio_pages_uptodate(bio);
2554
2555         bio_put(bio);
2556
2557         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
2558                 return;
2559
2560         /*
2561          * this will normally call finish_rmw to start our write
2562          * but if there are any failed stripes we'll reconstruct
2563          * from parity first
2564          */
2565         validate_rbio_for_parity_scrub(rbio);
2566 }
2567
2568 static void raid56_parity_scrub_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2569 {
2570         int bios_to_read = 0;
2571         struct bio_list bio_list;
2572         int ret;
2573         int pagenr;
2574         int stripe;
2575         struct bio *bio;
2576
2577         ret = alloc_rbio_essential_pages(rbio);
2578         if (ret)
2579                 goto cleanup;
2580
2581         bio_list_init(&bio_list);
2582
2583         atomic_set(&rbio->error, 0);
2584         /*
2585          * build a list of bios to read all the missing parts of this
2586          * stripe
2587          */
2588         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
2589                 for_each_set_bit(pagenr, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2590                         struct page *page;
2591                         /*
2592                          * we want to find all the pages missing from
2593                          * the rbio and read them from the disk.  If
2594                          * page_in_rbio finds a page in the bio list
2595                          * we don't need to read it off the stripe.
2596                          */
2597                         page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
2598                         if (page)
2599                                 continue;
2600
2601                         page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
2602                         /*
2603                          * the bio cache may have handed us an uptodate
2604                          * page.  If so, be happy and use it
2605                          */
2606                         if (PageUptodate(page))
2607                                 continue;
2608
2609                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
2610                                        stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
2611                         if (ret)
2612                                 goto cleanup;
2613                 }
2614         }
2615
2616         bios_to_read = bio_list_size(&bio_list);
2617         if (!bios_to_read) {
2618                 /*
2619                  * this can happen if others have merged with
2620                  * us, it means there is nothing left to read.
2621                  * But if there are missing devices it may not be
2622                  * safe to do the full stripe write yet.
2623                  */
2624                 goto finish;
2625         }
2626
2627         /*
2628          * the bbio may be freed once we submit the last bio.  Make sure
2629          * not to touch it after that
2630          */
2631         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bios_to_read);
2632         while (1) {
2633                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
2634                 if (!bio)
2635                         break;
2636
2637                 bio->bi_private = rbio;
2638                 bio->bi_end_io = raid56_parity_scrub_end_io;
2639
2640                 btrfs_bio_wq_end_io(rbio->fs_info, bio,
2641                                     BTRFS_WQ_ENDIO_RAID56);
2642
2643                 BUG_ON(!test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags));
2644                 submit_bio(READ, bio);
2645         }
2646         /* the actual write will happen once the reads are done */
2647         return;
2648
2649 cleanup:
2650         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO, 0);
2651         return;
2652
2653 finish:
2654         validate_rbio_for_parity_scrub(rbio);
2655 }
2656
2657 static void scrub_parity_work(struct btrfs_work *work)
2658 {
2659         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2660
2661         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2662         raid56_parity_scrub_stripe(rbio);
2663 }
2664
2665 static void async_scrub_parity(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2666 {
2667         btrfs_init_work(&rbio->work, btrfs_rmw_helper,
2668                         scrub_parity_work, NULL, NULL);
2669
2670         btrfs_queue_work(rbio->fs_info->rmw_workers,
2671                          &rbio->work);
2672 }
2673
2674 void raid56_parity_submit_scrub_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2675 {
2676         if (!lock_stripe_add(rbio))
2677                 async_scrub_parity(rbio);
2678 }