fs/ext4/page-io.c

   1 /*
   2  * linux/fs/ext4/page-io.c
   3  *
   4  * This contains the new page_io functions for ext4
   5  *
   6  * Written by Theodore Ts'o, 2010.
   7  */
   8
   9 #include <linux/fs.h>
  10 #include <linux/time.h>
  11 #include <linux/jbd2.h>
  12 #include <linux/highuid.h>
  13 #include <linux/pagemap.h>
  14 #include <linux/quotaops.h>
  15 #include <linux/string.h>
  16 #include <linux/buffer_head.h>
  17 #include <linux/writeback.h>
  18 #include <linux/pagevec.h>
  19 #include <linux/mpage.h>
  20 #include <linux/namei.h>
  21 #include <linux/uio.h>
  22 #include <linux/bio.h>
  23 #include <linux/workqueue.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26
  27 #include "ext4_jbd2.h"
  28 #include "xattr.h"
  29 #include "acl.h"
  30 #include "ext4_extents.h"
  31
  32 static struct kmem_cache *io_page_cachep, *io_end_cachep;
  33
  34 int __init ext4_init_pageio(void)
  35 {
  36         io_page_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_page, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  37         if (io_page_cachep == NULL)
  38                 return -ENOMEM;
  39         io_end_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_end, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  40         if (io_end_cachep == NULL) {
  41                 kmem_cache_destroy(io_page_cachep);
  42                 return -ENOMEM;
  43         }
  44         return 0;
  45 }
  46
  47 void ext4_exit_pageio(void)
  48 {
  49         kmem_cache_destroy(io_end_cachep);
  50         kmem_cache_destroy(io_page_cachep);
  51 }
  52
  53 void ext4_ioend_wait(struct inode *inode)
  54 {
  55         wait_queue_head_t *wq = ext4_ioend_wq(inode);
  56
  57         wait_event(*wq, (atomic_read(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count) == 0));
  58 }
  59
  60 static void put_io_page(struct ext4_io_page *io_page)
  61 {
  62         if (atomic_dec_and_test(&io_page->p_count)) {
  63                 end_page_writeback(io_page->p_page);
  64                 put_page(io_page->p_page);
  65                 kmem_cache_free(io_page_cachep, io_page);
  66         }
  67 }
  68
  69 void ext4_free_io_end(ext4_io_end_t *io)
  70 {
  71         int i;
  72
  73         BUG_ON(!io);
  74         BUG_ON(!list_empty(&io->list));
  75         BUG_ON(io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN);
  76
  77         if (io->page)
  78                 put_page(io->page);
  79         for (i = 0; i < io->num_io_pages; i++)
  80                 put_io_page(io->pages[i]);
  81         io->num_io_pages = 0;
  82         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(io->inode)->i_ioend_count))
  83                 wake_up_all(ext4_ioend_wq(io->inode));
  84         kmem_cache_free(io_end_cachep, io);
  85 }
  86
  87 /* check a range of space and convert unwritten extents to written. */
  88 static int ext4_end_io(ext4_io_end_t *io)
  89 {
  90         struct inode *inode = io->inode;
  91         loff_t offset = io->offset;
  92         ssize_t size = io->size;
  93         int ret = 0;
  94
  95         ext4_debug("ext4_end_io_nolock: io 0x%p from inode %lu,list->next 0x%p,"
  96                    "list->prev 0x%p\n",
  97                    io, inode->i_ino, io->list.next, io->list.prev);
  98
  99         ret = ext4_convert_unwritten_extents(inode, offset, size);
 100         if (ret < 0) {
 101                 ext4_msg(inode->i_sb, KERN_EMERG,
 102                          "failed to convert unwritten extents to written "
 103                          "extents -- potential data loss!  "
 104                          "(inode %lu, offset %llu, size %zd, error %d)",
 105                          inode->i_ino, offset, size, ret);
 106         }
 107         if (io->iocb)
 108                 aio_complete(io->iocb, io->result, 0);
 109
 110         if (io->flag & EXT4_IO_END_DIRECT)
 111                 inode_dio_done(inode);
 112         /* Wake up anyone waiting on unwritten extent conversion */
 113         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(inode)->i_unwritten))
 114                 wake_up_all(ext4_ioend_wq(io->inode));
 115         return ret;
 116 }
 117
 118 static void dump_completed_IO(struct inode *inode)
 119 {
 120 #ifdef  EXT4FS_DEBUG
 121         struct list_head *cur, *before, *after;
 122         ext4_io_end_t *io, *io0, *io1;
 123         unsigned long flags;
 124
 125         if (list_empty(&EXT4_I(inode)->i_completed_io_list)) {
 126                 ext4_debug("inode %lu completed_io list is empty\n",
 127                            inode->i_ino);
 128                 return;
 129         }
 130
 131         ext4_debug("Dump inode %lu completed_io list\n", inode->i_ino);
 132         list_for_each_entry(io, &EXT4_I(inode)->i_completed_io_list, list) {
 133                 cur = &io->list;
 134                 before = cur->prev;
 135                 io0 = container_of(before, ext4_io_end_t, list);
 136                 after = cur->next;
 137                 io1 = container_of(after, ext4_io_end_t, list);
 138
 139                 ext4_debug("io 0x%p from inode %lu,prev 0x%p,next 0x%p\n",
 140                             io, inode->i_ino, io0, io1);
 141         }
 142 #endif
 143 }
 144
 145 /* Add the io_end to per-inode completed end_io list. */
 146 void ext4_add_complete_io(ext4_io_end_t *io_end)
 147 {
 148         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(io_end->inode);
 149         struct workqueue_struct *wq;
 150         unsigned long flags;
 151
 152         BUG_ON(!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 153         wq = EXT4_SB(io_end->inode->i_sb)->dio_unwritten_wq;
 154
 155         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 156         if (list_empty(&ei->i_completed_io_list)) {
 157                 io_end->flag |= EXT4_IO_END_QUEUED;
 158                 queue_work(wq, &io_end->work);
 159         }
 160         list_add_tail(&io_end->list, &ei->i_completed_io_list);
 161         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 162 }
 163
 164 static int ext4_do_flush_completed_IO(struct inode *inode,
 165                                       ext4_io_end_t *work_io)
 166 {
 167         ext4_io_end_t *io;
 168         struct list_head unwritten, complete, to_free;
 169         unsigned long flags;
 170         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 171         int err, ret = 0;
 172
 173         INIT_LIST_HEAD(&complete);
 174         INIT_LIST_HEAD(&to_free);
 175
 176         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 177         dump_completed_IO(inode);
 178         list_replace_init(&ei->i_completed_io_list, &unwritten);
 179         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 180
 181         while (!list_empty(&unwritten)) {
 182                 io = list_entry(unwritten.next, ext4_io_end_t, list);
 183                 BUG_ON(!(io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 184                 list_del_init(&io->list);
 185
 186                 err = ext4_end_io(io);
 187                 if (unlikely(!ret && err))
 188                         ret = err;
 189
 190                 list_add_tail(&io->list, &complete);
 191         }
 192         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 193         while (!list_empty(&complete)) {
 194                 io = list_entry(complete.next, ext4_io_end_t, list);
 195                 io->flag &= ~EXT4_IO_END_UNWRITTEN;
 196                 /* end_io context can not be destroyed now because it still
 197                  * used by queued worker. Worker thread will destroy it later */
 198                 if (io->flag & EXT4_IO_END_QUEUED)
 199                         list_del_init(&io->list);
 200                 else
 201                         list_move(&io->list, &to_free);
 202         }
 203         /* If we are called from worker context, it is time to clear queued
 204          * flag, and destroy it's end_io if it was converted already */
 205         if (work_io) {
 206                 work_io->flag &= ~EXT4_IO_END_QUEUED;
 207                 if (!(work_io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN))
 208                         list_add_tail(&work_io->list, &to_free);
 209         }
 210         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 211
 212         while (!list_empty(&to_free)) {
 213                 io = list_entry(to_free.next, ext4_io_end_t, list);
 214                 list_del_init(&io->list);
 215                 ext4_free_io_end(io);
 216         }
 217         return ret;
 218 }
 219
 220 /*
 221  * work on completed aio dio IO, to convert unwritten extents to extents
 222  */
 223 static void ext4_end_io_work(struct work_struct *work)
 224 {
 225         ext4_io_end_t *io = container_of(work, ext4_io_end_t, work);
 226         ext4_do_flush_completed_IO(io->inode, io);
 227 }
 228
 229 int ext4_flush_unwritten_io(struct inode *inode)
 230 {
 231         int ret;
 232         WARN_ON_ONCE(!mutex_is_locked(&inode->i_mutex) &&
 233                      !(inode->i_state & I_FREEING));
 234         ret = ext4_do_flush_completed_IO(inode, NULL);
 235         ext4_unwritten_wait(inode);
 236         return ret;
 237 }
 238
 239 ext4_io_end_t *ext4_init_io_end(struct inode *inode, gfp_t flags)
 240 {
 241         ext4_io_end_t *io = kmem_cache_zalloc(io_end_cachep, flags);
 242         if (io) {
 243                 atomic_inc(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count);
 244                 io->inode = inode;
 245                 INIT_WORK(&io->work, ext4_end_io_work);
 246                 INIT_LIST_HEAD(&io->list);
 247         }
 248         return io;
 249 }
 250
 251 /*
 252  * Print an buffer I/O error compatible with the fs/buffer.c.  This
 253  * provides compatibility with dmesg scrapers that look for a specific
 254  * buffer I/O error message.  We really need a unified error reporting
 255  * structure to userspace ala Digital Unix's uerf system, but it's
 256  * probably not going to happen in my lifetime, due to LKML politics...
 257  */
 258 static void buffer_io_error(struct buffer_head *bh)
 259 {
 260         char b[BDEVNAME_SIZE];
 261         printk(KERN_ERR "Buffer I/O error on device %s, logical block %llu\n",
 262                         bdevname(bh->b_bdev, b),
 263                         (unsigned long long)bh->b_blocknr);
 264 }
 265
 266 static void ext4_end_bio(struct bio *bio, int error)
 267 {
 268         ext4_io_end_t *io_end = bio->bi_private;
 269         struct inode *inode;
 270         int i;
 271         sector_t bi_sector = bio->bi_sector;
 272
 273         BUG_ON(!io_end);
 274         bio->bi_private = NULL;
 275         bio->bi_end_io = NULL;
 276         if (test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags))
 277                 error = 0;
 278         bio_put(bio);
 279
 280         for (i = 0; i < io_end->num_io_pages; i++) {
 281                 struct page *page = io_end->pages[i]->p_page;
 282                 struct buffer_head *bh, *head;
 283                 loff_t offset;
 284                 loff_t io_end_offset;
 285
 286                 if (error) {
 287                         SetPageError(page);
 288                         set_bit(AS_EIO, &page->mapping->flags);
 289                         head = page_buffers(page);
 290                         BUG_ON(!head);
 291
 292                         io_end_offset = io_end->offset + io_end->size;
 293
 294                         offset = (sector_t) page->index << PAGE_CACHE_SHIFT;
 295                         bh = head;
 296                         do {
 297                                 if ((offset >= io_end->offset) &&
 298                                     (offset+bh->b_size <= io_end_offset))
 299                                         buffer_io_error(bh);
 300
 301                                 offset += bh->b_size;
 302                                 bh = bh->b_this_page;
 303                         } while (bh != head);
 304                 }
 305
 306                 put_io_page(io_end->pages[i]);
 307         }
 308         io_end->num_io_pages = 0;
 309         inode = io_end->inode;
 310
 311         if (error) {
 312                 io_end->flag |= EXT4_IO_END_ERROR;
 313                 ext4_warning(inode->i_sb, "I/O error writing to inode %lu "
 314                              "(offset %llu size %ld starting block %llu)",
 315                              inode->i_ino,
 316                              (unsigned long long) io_end->offset,
 317                              (long) io_end->size,
 318                              (unsigned long long)
 319                              bi_sector >> (inode->i_blkbits - 9));
 320         }
 321
 322         if (!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN)) {
 323                 ext4_free_io_end(io_end);
 324                 return;
 325         }
 326
 327         ext4_add_complete_io(io_end);
 328 }
 329
 330 void ext4_io_submit(struct ext4_io_submit *io)
 331 {
 332         struct bio *bio = io->io_bio;
 333
 334         if (bio) {
 335                 bio_get(io->io_bio);
 336                 submit_bio(io->io_op, io->io_bio);
 337                 BUG_ON(bio_flagged(io->io_bio, BIO_EOPNOTSUPP));
 338                 bio_put(io->io_bio);
 339         }
 340         io->io_bio = NULL;
 341         io->io_op = 0;
 342         io->io_end = NULL;
 343 }
 344
 345 static int io_submit_init(struct ext4_io_submit *io,
 346                           struct inode *inode,
 347                           struct writeback_control *wbc,
 348                           struct buffer_head *bh)
 349 {
 350         ext4_io_end_t *io_end;
 351         struct page *page = bh->b_page;
 352         int nvecs = bio_get_nr_vecs(bh->b_bdev);
 353         struct bio *bio;
 354
 355         io_end = ext4_init_io_end(inode, GFP_NOFS);
 356         if (!io_end)
 357                 return -ENOMEM;
 358         bio = bio_alloc(GFP_NOIO, min(nvecs, BIO_MAX_PAGES));
 359         bio->bi_sector = bh->b_blocknr * (bh->b_size >> 9);
 360         bio->bi_bdev = bh->b_bdev;
 361         bio->bi_private = io->io_end = io_end;
 362         bio->bi_end_io = ext4_end_bio;
 363
 364         io_end->offset = (page->index << PAGE_CACHE_SHIFT) + bh_offset(bh);
 365
 366         io->io_bio = bio;
 367         io->io_op = (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL ?  WRITE_SYNC : WRITE);
 368         io->io_next_block = bh->b_blocknr;
 369         return 0;
 370 }
 371
 372 static int io_submit_add_bh(struct ext4_io_submit *io,
 373                             struct ext4_io_page *io_page,
 374                             struct inode *inode,
 375                             struct writeback_control *wbc,
 376                             struct buffer_head *bh)
 377 {
 378         ext4_io_end_t *io_end;
 379         int ret;
 380
 381         if (buffer_new(bh)) {
 382                 clear_buffer_new(bh);
 383                 unmap_underlying_metadata(bh->b_bdev, bh->b_blocknr);
 384         }
 385
 386         if (!buffer_mapped(bh) || buffer_delay(bh)) {
 387                 if (!buffer_mapped(bh))
 388                         clear_buffer_dirty(bh);
 389                 if (io->io_bio)
 390                         ext4_io_submit(io);
 391                 return 0;
 392         }
 393
 394         if (io->io_bio && bh->b_blocknr != io->io_next_block) {
 395 submit_and_retry:
 396                 ext4_io_submit(io);
 397         }
 398         if (io->io_bio == NULL) {
 399                 ret = io_submit_init(io, inode, wbc, bh);
 400                 if (ret)
 401                         return ret;
 402         }
 403         io_end = io->io_end;
 404         if ((io_end->num_io_pages >= MAX_IO_PAGES) &&
 405             (io_end->pages[io_end->num_io_pages-1] != io_page))
 406                 goto submit_and_retry;
 407         if (buffer_uninit(bh))
 408                 ext4_set_io_unwritten_flag(inode, io_end);
 409         io->io_end->size += bh->b_size;
 410         io->io_next_block++;
 411         ret = bio_add_page(io->io_bio, bh->b_page, bh->b_size, bh_offset(bh));
 412         if (ret != bh->b_size)
 413                 goto submit_and_retry;
 414         if ((io_end->num_io_pages == 0) ||
 415             (io_end->pages[io_end->num_io_pages-1] != io_page)) {
 416                 io_end->pages[io_end->num_io_pages++] = io_page;
 417                 atomic_inc(&io_page->p_count);
 418         }
 419         return 0;
 420 }
 421
 422 int ext4_bio_write_page(struct ext4_io_submit *io,
 423                         struct page *page,
 424                         int len,
 425                         struct writeback_control *wbc)
 426 {
 427         struct inode *inode = page->mapping->host;
 428         unsigned block_start, block_end, blocksize;
 429         struct ext4_io_page *io_page;
 430         struct buffer_head *bh, *head;
 431         int ret = 0;
 432
 433         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
 434
 435         BUG_ON(!PageLocked(page));
 436         BUG_ON(PageWriteback(page));
 437
 438         io_page = kmem_cache_alloc(io_page_cachep, GFP_NOFS);
 439         if (!io_page) {
 440                 set_page_dirty(page);
 441                 unlock_page(page);
 442                 return -ENOMEM;
 443         }
 444         io_page->p_page = page;
 445         atomic_set(&io_page->p_count, 1);
 446         get_page(page);
 447         set_page_writeback(page);
 448         ClearPageError(page);
 449
 450         for (bh = head = page_buffers(page), block_start = 0;
 451              bh != head || !block_start;
 452              block_start = block_end, bh = bh->b_this_page) {
 453
 454                 block_end = block_start + blocksize;
 455                 if (block_start >= len) {
 456                         /*
 457                          * Comments copied from block_write_full_page_endio:
 458                          *
 459                          * The page straddles i_size.  It must be zeroed out on
 460                          * each and every writepage invocation because it may
 461                          * be mmapped.  "A file is mapped in multiples of the
 462                          * page size.  For a file that is not a multiple of
 463                          * the  page size, the remaining memory is zeroed when
 464                          * mapped, and writes to that region are not written
 465                          * out to the file."
 466                          */
 467                         zero_user_segment(page, block_start, block_end);
 468                         clear_buffer_dirty(bh);
 469                         set_buffer_uptodate(bh);
 470                         continue;
 471                 }
 472                 clear_buffer_dirty(bh);
 473                 ret = io_submit_add_bh(io, io_page, inode, wbc, bh);
 474                 if (ret) {
 475                         /*
 476                          * We only get here on ENOMEM.  Not much else
 477                          * we can do but mark the page as dirty, and
 478                          * better luck next time.
 479                          */
 480                         set_page_dirty(page);
 481                         break;
 482                 }
 483         }
 484         unlock_page(page);
 485         /*
 486          * If the page was truncated before we could do the writeback,
 487          * or we had a memory allocation error while trying to write
 488          * the first buffer head, we won't have submitted any pages for
 489          * I/O.  In that case we need to make sure we've cleared the
 490          * PageWriteback bit from the page to prevent the system from
 491          * wedging later on.
 492          */
 493         put_io_page(io_page);
 494         return ret;
 495 }