xfs: convert COW blocks to real blocks before unwritten extent conversion
[cascardo/linux.git] / fs / xfs / xfs_file.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2000-2005 Silicon Graphics, Inc.
3  * 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 License as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it would be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write the Free Software Foundation,
16  * Inc.,  51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
17  */
18 #include "xfs.h"
19 #include "xfs_fs.h"
20 #include "xfs_shared.h"
21 #include "xfs_format.h"
22 #include "xfs_log_format.h"
23 #include "xfs_trans_resv.h"
24 #include "xfs_mount.h"
25 #include "xfs_da_format.h"
26 #include "xfs_da_btree.h"
27 #include "xfs_inode.h"
28 #include "xfs_trans.h"
29 #include "xfs_inode_item.h"
30 #include "xfs_bmap.h"
31 #include "xfs_bmap_util.h"
32 #include "xfs_error.h"
33 #include "xfs_dir2.h"
34 #include "xfs_dir2_priv.h"
35 #include "xfs_ioctl.h"
36 #include "xfs_trace.h"
37 #include "xfs_log.h"
38 #include "xfs_icache.h"
39 #include "xfs_pnfs.h"
40 #include "xfs_iomap.h"
41 #include "xfs_reflink.h"
42
43 #include <linux/dcache.h>
44 #include <linux/falloc.h>
45 #include <linux/pagevec.h>
46 #include <linux/backing-dev.h>
47
48 static const struct vm_operations_struct xfs_file_vm_ops;
49
50 /*
51  * Locking primitives for read and write IO paths to ensure we consistently use
52  * and order the inode->i_mutex, ip->i_lock and ip->i_iolock.
53  */
54 static inline void
55 xfs_rw_ilock(
56         struct xfs_inode        *ip,
57         int                     type)
58 {
59         if (type & XFS_IOLOCK_EXCL)
60                 inode_lock(VFS_I(ip));
61         xfs_ilock(ip, type);
62 }
63
64 static inline void
65 xfs_rw_iunlock(
66         struct xfs_inode        *ip,
67         int                     type)
68 {
69         xfs_iunlock(ip, type);
70         if (type & XFS_IOLOCK_EXCL)
71                 inode_unlock(VFS_I(ip));
72 }
73
74 static inline void
75 xfs_rw_ilock_demote(
76         struct xfs_inode        *ip,
77         int                     type)
78 {
79         xfs_ilock_demote(ip, type);
80         if (type & XFS_IOLOCK_EXCL)
81                 inode_unlock(VFS_I(ip));
82 }
83
84 /*
85  * Clear the specified ranges to zero through either the pagecache or DAX.
86  * Holes and unwritten extents will be left as-is as they already are zeroed.
87  */
88 int
89 xfs_zero_range(
90         struct xfs_inode        *ip,
91         xfs_off_t               pos,
92         xfs_off_t               count,
93         bool                    *did_zero)
94 {
95         return iomap_zero_range(VFS_I(ip), pos, count, NULL, &xfs_iomap_ops);
96 }
97
98 int
99 xfs_update_prealloc_flags(
100         struct xfs_inode        *ip,
101         enum xfs_prealloc_flags flags)
102 {
103         struct xfs_trans        *tp;
104         int                     error;
105
106         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_writeid,
107                         0, 0, 0, &tp);
108         if (error)
109                 return error;
110
111         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
112         xfs_trans_ijoin(tp, ip, XFS_ILOCK_EXCL);
113
114         if (!(flags & XFS_PREALLOC_INVISIBLE)) {
115                 VFS_I(ip)->i_mode &= ~S_ISUID;
116                 if (VFS_I(ip)->i_mode & S_IXGRP)
117                         VFS_I(ip)->i_mode &= ~S_ISGID;
118                 xfs_trans_ichgtime(tp, ip, XFS_ICHGTIME_MOD | XFS_ICHGTIME_CHG);
119         }
120
121         if (flags & XFS_PREALLOC_SET)
122                 ip->i_d.di_flags |= XFS_DIFLAG_PREALLOC;
123         if (flags & XFS_PREALLOC_CLEAR)
124                 ip->i_d.di_flags &= ~XFS_DIFLAG_PREALLOC;
125
126         xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
127         if (flags & XFS_PREALLOC_SYNC)
128                 xfs_trans_set_sync(tp);
129         return xfs_trans_commit(tp);
130 }
131
132 /*
133  * Fsync operations on directories are much simpler than on regular files,
134  * as there is no file data to flush, and thus also no need for explicit
135  * cache flush operations, and there are no non-transaction metadata updates
136  * on directories either.
137  */
138 STATIC int
139 xfs_dir_fsync(
140         struct file             *file,
141         loff_t                  start,
142         loff_t                  end,
143         int                     datasync)
144 {
145         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(file->f_mapping->host);
146         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
147         xfs_lsn_t               lsn = 0;
148
149         trace_xfs_dir_fsync(ip);
150
151         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
152         if (xfs_ipincount(ip))
153                 lsn = ip->i_itemp->ili_last_lsn;
154         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
155
156         if (!lsn)
157                 return 0;
158         return _xfs_log_force_lsn(mp, lsn, XFS_LOG_SYNC, NULL);
159 }
160
161 STATIC int
162 xfs_file_fsync(
163         struct file             *file,
164         loff_t                  start,
165         loff_t                  end,
166         int                     datasync)
167 {
168         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
169         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
170         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
171         int                     error = 0;
172         int                     log_flushed = 0;
173         xfs_lsn_t               lsn = 0;
174
175         trace_xfs_file_fsync(ip);
176
177         error = filemap_write_and_wait_range(inode->i_mapping, start, end);
178         if (error)
179                 return error;
180
181         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
182                 return -EIO;
183
184         xfs_iflags_clear(ip, XFS_ITRUNCATED);
185
186         if (mp->m_flags & XFS_MOUNT_BARRIER) {
187                 /*
188                  * If we have an RT and/or log subvolume we need to make sure
189                  * to flush the write cache the device used for file data
190                  * first.  This is to ensure newly written file data make
191                  * it to disk before logging the new inode size in case of
192                  * an extending write.
193                  */
194                 if (XFS_IS_REALTIME_INODE(ip))
195                         xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_rtdev_targp);
196                 else if (mp->m_logdev_targp != mp->m_ddev_targp)
197                         xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_ddev_targp);
198         }
199
200         /*
201          * All metadata updates are logged, which means that we just have to
202          * flush the log up to the latest LSN that touched the inode. If we have
203          * concurrent fsync/fdatasync() calls, we need them to all block on the
204          * log force before we clear the ili_fsync_fields field. This ensures
205          * that we don't get a racing sync operation that does not wait for the
206          * metadata to hit the journal before returning. If we race with
207          * clearing the ili_fsync_fields, then all that will happen is the log
208          * force will do nothing as the lsn will already be on disk. We can't
209          * race with setting ili_fsync_fields because that is done under
210          * XFS_ILOCK_EXCL, and that can't happen because we hold the lock shared
211          * until after the ili_fsync_fields is cleared.
212          */
213         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
214         if (xfs_ipincount(ip)) {
215                 if (!datasync ||
216                     (ip->i_itemp->ili_fsync_fields & ~XFS_ILOG_TIMESTAMP))
217                         lsn = ip->i_itemp->ili_last_lsn;
218         }
219
220         if (lsn) {
221                 error = _xfs_log_force_lsn(mp, lsn, XFS_LOG_SYNC, &log_flushed);
222                 ip->i_itemp->ili_fsync_fields = 0;
223         }
224         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
225
226         /*
227          * If we only have a single device, and the log force about was
228          * a no-op we might have to flush the data device cache here.
229          * This can only happen for fdatasync/O_DSYNC if we were overwriting
230          * an already allocated file and thus do not have any metadata to
231          * commit.
232          */
233         if ((mp->m_flags & XFS_MOUNT_BARRIER) &&
234             mp->m_logdev_targp == mp->m_ddev_targp &&
235             !XFS_IS_REALTIME_INODE(ip) &&
236             !log_flushed)
237                 xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_ddev_targp);
238
239         return error;
240 }
241
242 STATIC ssize_t
243 xfs_file_dio_aio_read(
244         struct kiocb            *iocb,
245         struct iov_iter         *to)
246 {
247         struct address_space    *mapping = iocb->ki_filp->f_mapping;
248         struct inode            *inode = mapping->host;
249         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
250         loff_t                  isize = i_size_read(inode);
251         size_t                  count = iov_iter_count(to);
252         struct iov_iter         data;
253         struct xfs_buftarg      *target;
254         ssize_t                 ret = 0;
255
256         trace_xfs_file_direct_read(ip, count, iocb->ki_pos);
257
258         if (!count)
259                 return 0; /* skip atime */
260
261         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(ip))
262                 target = ip->i_mount->m_rtdev_targp;
263         else
264                 target = ip->i_mount->m_ddev_targp;
265
266         /* DIO must be aligned to device logical sector size */
267         if ((iocb->ki_pos | count) & target->bt_logical_sectormask) {
268                 if (iocb->ki_pos == isize)
269                         return 0;
270                 return -EINVAL;
271         }
272
273         file_accessed(iocb->ki_filp);
274
275         /*
276          * Locking is a bit tricky here. If we take an exclusive lock for direct
277          * IO, we effectively serialise all new concurrent read IO to this file
278          * and block it behind IO that is currently in progress because IO in
279          * progress holds the IO lock shared. We only need to hold the lock
280          * exclusive to blow away the page cache, so only take lock exclusively
281          * if the page cache needs invalidation. This allows the normal direct
282          * IO case of no page cache pages to proceeed concurrently without
283          * serialisation.
284          */
285         xfs_rw_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
286         if (mapping->nrpages) {
287                 xfs_rw_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
288                 xfs_rw_ilock(ip, XFS_IOLOCK_EXCL);
289
290                 /*
291                  * The generic dio code only flushes the range of the particular
292                  * I/O. Because we take an exclusive lock here, this whole
293                  * sequence is considerably more expensive for us. This has a
294                  * noticeable performance impact for any file with cached pages,
295                  * even when outside of the range of the particular I/O.
296                  *
297                  * Hence, amortize the cost of the lock against a full file
298                  * flush and reduce the chances of repeated iolock cycles going
299                  * forward.
300                  */
301                 if (mapping->nrpages) {
302                         ret = filemap_write_and_wait(mapping);
303                         if (ret) {
304                                 xfs_rw_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_EXCL);
305                                 return ret;
306                         }
307
308                         /*
309                          * Invalidate whole pages. This can return an error if
310                          * we fail to invalidate a page, but this should never
311                          * happen on XFS. Warn if it does fail.
312                          */
313                         ret = invalidate_inode_pages2(mapping);
314                         WARN_ON_ONCE(ret);
315                         ret = 0;
316                 }
317                 xfs_rw_ilock_demote(ip, XFS_IOLOCK_EXCL);
318         }
319
320         data = *to;
321         ret = __blockdev_direct_IO(iocb, inode, target->bt_bdev, &data,
322                         xfs_get_blocks_direct, NULL, NULL, 0);
323         if (ret > 0) {
324                 iocb->ki_pos += ret;
325                 iov_iter_advance(to, ret);
326         }
327         xfs_rw_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
328
329         return ret;
330 }
331
332 static noinline ssize_t
333 xfs_file_dax_read(
334         struct kiocb            *iocb,
335         struct iov_iter         *to)
336 {
337         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(iocb->ki_filp->f_mapping->host);
338         size_t                  count = iov_iter_count(to);
339         ssize_t                 ret = 0;
340
341         trace_xfs_file_dax_read(ip, count, iocb->ki_pos);
342
343         if (!count)
344                 return 0; /* skip atime */
345
346         xfs_rw_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
347         ret = iomap_dax_rw(iocb, to, &xfs_iomap_ops);
348         xfs_rw_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
349
350         file_accessed(iocb->ki_filp);
351         return ret;
352 }
353
354 STATIC ssize_t
355 xfs_file_buffered_aio_read(
356         struct kiocb            *iocb,
357         struct iov_iter         *to)
358 {
359         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(file_inode(iocb->ki_filp));
360         ssize_t                 ret;
361
362         trace_xfs_file_buffered_read(ip, iov_iter_count(to), iocb->ki_pos);
363
364         xfs_rw_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
365         ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
366         xfs_rw_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
367
368         return ret;
369 }
370
371 STATIC ssize_t
372 xfs_file_read_iter(
373         struct kiocb            *iocb,
374         struct iov_iter         *to)
375 {
376         struct inode            *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
377         struct xfs_mount        *mp = XFS_I(inode)->i_mount;
378         ssize_t                 ret = 0;
379
380         XFS_STATS_INC(mp, xs_read_calls);
381
382         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
383                 return -EIO;
384
385         if (IS_DAX(inode))
386                 ret = xfs_file_dax_read(iocb, to);
387         else if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT)
388                 ret = xfs_file_dio_aio_read(iocb, to);
389         else
390                 ret = xfs_file_buffered_aio_read(iocb, to);
391
392         if (ret > 0)
393                 XFS_STATS_ADD(mp, xs_read_bytes, ret);
394         return ret;
395 }
396
397 STATIC ssize_t
398 xfs_file_splice_read(
399         struct file             *infilp,
400         loff_t                  *ppos,
401         struct pipe_inode_info  *pipe,
402         size_t                  count,
403         unsigned int            flags)
404 {
405         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(infilp->f_mapping->host);
406         ssize_t                 ret;
407
408         XFS_STATS_INC(ip->i_mount, xs_read_calls);
409
410         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(ip->i_mount))
411                 return -EIO;
412
413         trace_xfs_file_splice_read(ip, count, *ppos);
414
415         /*
416          * DAX inodes cannot ues the page cache for splice, so we have to push
417          * them through the VFS IO path. This means it goes through
418          * ->read_iter, which for us takes the XFS_IOLOCK_SHARED. Hence we
419          * cannot lock the splice operation at this level for DAX inodes.
420          */
421         if (IS_DAX(VFS_I(ip))) {
422                 ret = default_file_splice_read(infilp, ppos, pipe, count,
423                                                flags);
424                 goto out;
425         }
426
427         xfs_rw_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
428         ret = generic_file_splice_read(infilp, ppos, pipe, count, flags);
429         xfs_rw_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
430 out:
431         if (ret > 0)
432                 XFS_STATS_ADD(ip->i_mount, xs_read_bytes, ret);
433         return ret;
434 }
435
436 /*
437  * Zero any on disk space between the current EOF and the new, larger EOF.
438  *
439  * This handles the normal case of zeroing the remainder of the last block in
440  * the file and the unusual case of zeroing blocks out beyond the size of the
441  * file.  This second case only happens with fixed size extents and when the
442  * system crashes before the inode size was updated but after blocks were
443  * allocated.
444  *
445  * Expects the iolock to be held exclusive, and will take the ilock internally.
446  */
447 int                                     /* error (positive) */
448 xfs_zero_eof(
449         struct xfs_inode        *ip,
450         xfs_off_t               offset,         /* starting I/O offset */
451         xfs_fsize_t             isize,          /* current inode size */
452         bool                    *did_zeroing)
453 {
454         ASSERT(xfs_isilocked(ip, XFS_IOLOCK_EXCL));
455         ASSERT(offset > isize);
456
457         trace_xfs_zero_eof(ip, isize, offset - isize);
458         return xfs_zero_range(ip, isize, offset - isize, did_zeroing);
459 }
460
461 /*
462  * Common pre-write limit and setup checks.
463  *
464  * Called with the iolocked held either shared and exclusive according to
465  * @iolock, and returns with it held.  Might upgrade the iolock to exclusive
466  * if called for a direct write beyond i_size.
467  */
468 STATIC ssize_t
469 xfs_file_aio_write_checks(
470         struct kiocb            *iocb,
471         struct iov_iter         *from,
472         int                     *iolock)
473 {
474         struct file             *file = iocb->ki_filp;
475         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
476         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
477         ssize_t                 error = 0;
478         size_t                  count = iov_iter_count(from);
479         bool                    drained_dio = false;
480
481 restart:
482         error = generic_write_checks(iocb, from);
483         if (error <= 0)
484                 return error;
485
486         error = xfs_break_layouts(inode, iolock, true);
487         if (error)
488                 return error;
489
490         /* For changing security info in file_remove_privs() we need i_mutex */
491         if (*iolock == XFS_IOLOCK_SHARED && !IS_NOSEC(inode)) {
492                 xfs_rw_iunlock(ip, *iolock);
493                 *iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
494                 xfs_rw_ilock(ip, *iolock);
495                 goto restart;
496         }
497         /*
498          * If the offset is beyond the size of the file, we need to zero any
499          * blocks that fall between the existing EOF and the start of this
500          * write.  If zeroing is needed and we are currently holding the
501          * iolock shared, we need to update it to exclusive which implies
502          * having to redo all checks before.
503          *
504          * We need to serialise against EOF updates that occur in IO
505          * completions here. We want to make sure that nobody is changing the
506          * size while we do this check until we have placed an IO barrier (i.e.
507          * hold the XFS_IOLOCK_EXCL) that prevents new IO from being dispatched.
508          * The spinlock effectively forms a memory barrier once we have the
509          * XFS_IOLOCK_EXCL so we are guaranteed to see the latest EOF value
510          * and hence be able to correctly determine if we need to run zeroing.
511          */
512         spin_lock(&ip->i_flags_lock);
513         if (iocb->ki_pos > i_size_read(inode)) {
514                 bool    zero = false;
515
516                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
517                 if (!drained_dio) {
518                         if (*iolock == XFS_IOLOCK_SHARED) {
519                                 xfs_rw_iunlock(ip, *iolock);
520                                 *iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
521                                 xfs_rw_ilock(ip, *iolock);
522                                 iov_iter_reexpand(from, count);
523                         }
524                         /*
525                          * We now have an IO submission barrier in place, but
526                          * AIO can do EOF updates during IO completion and hence
527                          * we now need to wait for all of them to drain. Non-AIO
528                          * DIO will have drained before we are given the
529                          * XFS_IOLOCK_EXCL, and so for most cases this wait is a
530                          * no-op.
531                          */
532                         inode_dio_wait(inode);
533                         drained_dio = true;
534                         goto restart;
535                 }
536                 error = xfs_zero_eof(ip, iocb->ki_pos, i_size_read(inode), &zero);
537                 if (error)
538                         return error;
539         } else
540                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
541
542         /*
543          * Updating the timestamps will grab the ilock again from
544          * xfs_fs_dirty_inode, so we have to call it after dropping the
545          * lock above.  Eventually we should look into a way to avoid
546          * the pointless lock roundtrip.
547          */
548         if (likely(!(file->f_mode & FMODE_NOCMTIME))) {
549                 error = file_update_time(file);
550                 if (error)
551                         return error;
552         }
553
554         /*
555          * If we're writing the file then make sure to clear the setuid and
556          * setgid bits if the process is not being run by root.  This keeps
557          * people from modifying setuid and setgid binaries.
558          */
559         if (!IS_NOSEC(inode))
560                 return file_remove_privs(file);
561         return 0;
562 }
563
564 /*
565  * xfs_file_dio_aio_write - handle direct IO writes
566  *
567  * Lock the inode appropriately to prepare for and issue a direct IO write.
568  * By separating it from the buffered write path we remove all the tricky to
569  * follow locking changes and looping.
570  *
571  * If there are cached pages or we're extending the file, we need IOLOCK_EXCL
572  * until we're sure the bytes at the new EOF have been zeroed and/or the cached
573  * pages are flushed out.
574  *
575  * In most cases the direct IO writes will be done holding IOLOCK_SHARED
576  * allowing them to be done in parallel with reads and other direct IO writes.
577  * However, if the IO is not aligned to filesystem blocks, the direct IO layer
578  * needs to do sub-block zeroing and that requires serialisation against other
579  * direct IOs to the same block. In this case we need to serialise the
580  * submission of the unaligned IOs so that we don't get racing block zeroing in
581  * the dio layer.  To avoid the problem with aio, we also need to wait for
582  * outstanding IOs to complete so that unwritten extent conversion is completed
583  * before we try to map the overlapping block. This is currently implemented by
584  * hitting it with a big hammer (i.e. inode_dio_wait()).
585  *
586  * Returns with locks held indicated by @iolock and errors indicated by
587  * negative return values.
588  */
589 STATIC ssize_t
590 xfs_file_dio_aio_write(
591         struct kiocb            *iocb,
592         struct iov_iter         *from)
593 {
594         struct file             *file = iocb->ki_filp;
595         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
596         struct inode            *inode = mapping->host;
597         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
598         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
599         ssize_t                 ret = 0;
600         int                     unaligned_io = 0;
601         int                     iolock;
602         size_t                  count = iov_iter_count(from);
603         loff_t                  end;
604         struct iov_iter         data;
605         struct xfs_buftarg      *target = XFS_IS_REALTIME_INODE(ip) ?
606                                         mp->m_rtdev_targp : mp->m_ddev_targp;
607
608         /* DIO must be aligned to device logical sector size */
609         if ((iocb->ki_pos | count) & target->bt_logical_sectormask)
610                 return -EINVAL;
611
612         /* "unaligned" here means not aligned to a filesystem block */
613         if ((iocb->ki_pos & mp->m_blockmask) ||
614             ((iocb->ki_pos + count) & mp->m_blockmask))
615                 unaligned_io = 1;
616
617         /*
618          * We don't need to take an exclusive lock unless there page cache needs
619          * to be invalidated or unaligned IO is being executed. We don't need to
620          * consider the EOF extension case here because
621          * xfs_file_aio_write_checks() will relock the inode as necessary for
622          * EOF zeroing cases and fill out the new inode size as appropriate.
623          */
624         if (unaligned_io || mapping->nrpages)
625                 iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
626         else
627                 iolock = XFS_IOLOCK_SHARED;
628         xfs_rw_ilock(ip, iolock);
629
630         /*
631          * Recheck if there are cached pages that need invalidate after we got
632          * the iolock to protect against other threads adding new pages while
633          * we were waiting for the iolock.
634          */
635         if (mapping->nrpages && iolock == XFS_IOLOCK_SHARED) {
636                 xfs_rw_iunlock(ip, iolock);
637                 iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
638                 xfs_rw_ilock(ip, iolock);
639         }
640
641         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
642         if (ret)
643                 goto out;
644         count = iov_iter_count(from);
645         end = iocb->ki_pos + count - 1;
646
647         /*
648          * See xfs_file_dio_aio_read() for why we do a full-file flush here.
649          */
650         if (mapping->nrpages) {
651                 ret = filemap_write_and_wait(VFS_I(ip)->i_mapping);
652                 if (ret)
653                         goto out;
654                 /*
655                  * Invalidate whole pages. This can return an error if we fail
656                  * to invalidate a page, but this should never happen on XFS.
657                  * Warn if it does fail.
658                  */
659                 ret = invalidate_inode_pages2(VFS_I(ip)->i_mapping);
660                 WARN_ON_ONCE(ret);
661                 ret = 0;
662         }
663
664         /*
665          * If we are doing unaligned IO, wait for all other IO to drain,
666          * otherwise demote the lock if we had to flush cached pages
667          */
668         if (unaligned_io)
669                 inode_dio_wait(inode);
670         else if (iolock == XFS_IOLOCK_EXCL) {
671                 xfs_rw_ilock_demote(ip, XFS_IOLOCK_EXCL);
672                 iolock = XFS_IOLOCK_SHARED;
673         }
674
675         trace_xfs_file_direct_write(ip, count, iocb->ki_pos);
676
677         /* If this is a block-aligned directio CoW, remap immediately. */
678         if (xfs_is_reflink_inode(ip) && !unaligned_io) {
679                 ret = xfs_reflink_allocate_cow_range(ip, iocb->ki_pos, count);
680                 if (ret)
681                         goto out;
682         }
683
684         data = *from;
685         ret = __blockdev_direct_IO(iocb, inode, target->bt_bdev, &data,
686                         xfs_get_blocks_direct, xfs_end_io_direct_write,
687                         NULL, DIO_ASYNC_EXTEND);
688
689         /* see generic_file_direct_write() for why this is necessary */
690         if (mapping->nrpages) {
691                 invalidate_inode_pages2_range(mapping,
692                                               iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT,
693                                               end >> PAGE_SHIFT);
694         }
695
696         if (ret > 0) {
697                 iocb->ki_pos += ret;
698                 iov_iter_advance(from, ret);
699         }
700 out:
701         xfs_rw_iunlock(ip, iolock);
702
703         /*
704          * No fallback to buffered IO on errors for XFS, direct IO will either
705          * complete fully or fail.
706          */
707         ASSERT(ret < 0 || ret == count);
708         return ret;
709 }
710
711 static noinline ssize_t
712 xfs_file_dax_write(
713         struct kiocb            *iocb,
714         struct iov_iter         *from)
715 {
716         struct inode            *inode = iocb->ki_filp->f_mapping->host;
717         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
718         int                     iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
719         ssize_t                 ret, error = 0;
720         size_t                  count;
721         loff_t                  pos;
722
723         xfs_rw_ilock(ip, iolock);
724         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
725         if (ret)
726                 goto out;
727
728         pos = iocb->ki_pos;
729         count = iov_iter_count(from);
730
731         trace_xfs_file_dax_write(ip, count, pos);
732
733         ret = iomap_dax_rw(iocb, from, &xfs_iomap_ops);
734         if (ret > 0 && iocb->ki_pos > i_size_read(inode)) {
735                 i_size_write(inode, iocb->ki_pos);
736                 error = xfs_setfilesize(ip, pos, ret);
737         }
738
739 out:
740         xfs_rw_iunlock(ip, iolock);
741         return error ? error : ret;
742 }
743
744 STATIC ssize_t
745 xfs_file_buffered_aio_write(
746         struct kiocb            *iocb,
747         struct iov_iter         *from)
748 {
749         struct file             *file = iocb->ki_filp;
750         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
751         struct inode            *inode = mapping->host;
752         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
753         ssize_t                 ret;
754         int                     enospc = 0;
755         int                     iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
756
757         xfs_rw_ilock(ip, iolock);
758
759         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
760         if (ret)
761                 goto out;
762
763         /* We can write back this queue in page reclaim */
764         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
765
766 write_retry:
767         trace_xfs_file_buffered_write(ip, iov_iter_count(from), iocb->ki_pos);
768         ret = iomap_file_buffered_write(iocb, from, &xfs_iomap_ops);
769         if (likely(ret >= 0))
770                 iocb->ki_pos += ret;
771
772         /*
773          * If we hit a space limit, try to free up some lingering preallocated
774          * space before returning an error. In the case of ENOSPC, first try to
775          * write back all dirty inodes to free up some of the excess reserved
776          * metadata space. This reduces the chances that the eofblocks scan
777          * waits on dirty mappings. Since xfs_flush_inodes() is serialized, this
778          * also behaves as a filter to prevent too many eofblocks scans from
779          * running at the same time.
780          */
781         if (ret == -EDQUOT && !enospc) {
782                 enospc = xfs_inode_free_quota_eofblocks(ip);
783                 if (enospc)
784                         goto write_retry;
785                 enospc = xfs_inode_free_quota_cowblocks(ip);
786                 if (enospc)
787                         goto write_retry;
788         } else if (ret == -ENOSPC && !enospc) {
789                 struct xfs_eofblocks eofb = {0};
790
791                 enospc = 1;
792                 xfs_flush_inodes(ip->i_mount);
793                 eofb.eof_scan_owner = ip->i_ino; /* for locking */
794                 eofb.eof_flags = XFS_EOF_FLAGS_SYNC;
795                 xfs_icache_free_eofblocks(ip->i_mount, &eofb);
796                 goto write_retry;
797         }
798
799         current->backing_dev_info = NULL;
800 out:
801         xfs_rw_iunlock(ip, iolock);
802         return ret;
803 }
804
805 STATIC ssize_t
806 xfs_file_write_iter(
807         struct kiocb            *iocb,
808         struct iov_iter         *from)
809 {
810         struct file             *file = iocb->ki_filp;
811         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
812         struct inode            *inode = mapping->host;
813         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
814         ssize_t                 ret;
815         size_t                  ocount = iov_iter_count(from);
816
817         XFS_STATS_INC(ip->i_mount, xs_write_calls);
818
819         if (ocount == 0)
820                 return 0;
821
822         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(ip->i_mount))
823                 return -EIO;
824
825         if (IS_DAX(inode))
826                 ret = xfs_file_dax_write(iocb, from);
827         else if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
828                 /*
829                  * Allow a directio write to fall back to a buffered
830                  * write *only* in the case that we're doing a reflink
831                  * CoW.  In all other directio scenarios we do not
832                  * allow an operation to fall back to buffered mode.
833                  */
834                 ret = xfs_file_dio_aio_write(iocb, from);
835                 if (ret == -EREMCHG)
836                         goto buffered;
837         } else {
838 buffered:
839                 ret = xfs_file_buffered_aio_write(iocb, from);
840         }
841
842         if (ret > 0) {
843                 XFS_STATS_ADD(ip->i_mount, xs_write_bytes, ret);
844
845                 /* Handle various SYNC-type writes */
846                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
847         }
848         return ret;
849 }
850
851 #define XFS_FALLOC_FL_SUPPORTED                                         \
852                 (FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |           \
853                  FALLOC_FL_COLLAPSE_RANGE | FALLOC_FL_ZERO_RANGE |      \
854                  FALLOC_FL_INSERT_RANGE | FALLOC_FL_UNSHARE_RANGE)
855
856 STATIC long
857 xfs_file_fallocate(
858         struct file             *file,
859         int                     mode,
860         loff_t                  offset,
861         loff_t                  len)
862 {
863         struct inode            *inode = file_inode(file);
864         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
865         long                    error;
866         enum xfs_prealloc_flags flags = 0;
867         uint                    iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
868         loff_t                  new_size = 0;
869         bool                    do_file_insert = 0;
870
871         if (!S_ISREG(inode->i_mode))
872                 return -EINVAL;
873         if (mode & ~XFS_FALLOC_FL_SUPPORTED)
874                 return -EOPNOTSUPP;
875
876         xfs_ilock(ip, iolock);
877         error = xfs_break_layouts(inode, &iolock, false);
878         if (error)
879                 goto out_unlock;
880
881         xfs_ilock(ip, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
882         iolock |= XFS_MMAPLOCK_EXCL;
883
884         if (mode & FALLOC_FL_PUNCH_HOLE) {
885                 error = xfs_free_file_space(ip, offset, len);
886                 if (error)
887                         goto out_unlock;
888         } else if (mode & FALLOC_FL_COLLAPSE_RANGE) {
889                 unsigned blksize_mask = (1 << inode->i_blkbits) - 1;
890
891                 if (offset & blksize_mask || len & blksize_mask) {
892                         error = -EINVAL;
893                         goto out_unlock;
894                 }
895
896                 /*
897                  * There is no need to overlap collapse range with EOF,
898                  * in which case it is effectively a truncate operation
899                  */
900                 if (offset + len >= i_size_read(inode)) {
901                         error = -EINVAL;
902                         goto out_unlock;
903                 }
904
905                 new_size = i_size_read(inode) - len;
906
907                 error = xfs_collapse_file_space(ip, offset, len);
908                 if (error)
909                         goto out_unlock;
910         } else if (mode & FALLOC_FL_INSERT_RANGE) {
911                 unsigned blksize_mask = (1 << inode->i_blkbits) - 1;
912
913                 new_size = i_size_read(inode) + len;
914                 if (offset & blksize_mask || len & blksize_mask) {
915                         error = -EINVAL;
916                         goto out_unlock;
917                 }
918
919                 /* check the new inode size does not wrap through zero */
920                 if (new_size > inode->i_sb->s_maxbytes) {
921                         error = -EFBIG;
922                         goto out_unlock;
923                 }
924
925                 /* Offset should be less than i_size */
926                 if (offset >= i_size_read(inode)) {
927                         error = -EINVAL;
928                         goto out_unlock;
929                 }
930                 do_file_insert = 1;
931         } else {
932                 flags |= XFS_PREALLOC_SET;
933
934                 if (!(mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) &&
935                     offset + len > i_size_read(inode)) {
936                         new_size = offset + len;
937                         error = inode_newsize_ok(inode, new_size);
938                         if (error)
939                                 goto out_unlock;
940                 }
941
942                 if (mode & FALLOC_FL_ZERO_RANGE)
943                         error = xfs_zero_file_space(ip, offset, len);
944                 else {
945                         if (mode & FALLOC_FL_UNSHARE_RANGE) {
946                                 error = xfs_reflink_unshare(ip, offset, len);
947                                 if (error)
948                                         goto out_unlock;
949                         }
950                         error = xfs_alloc_file_space(ip, offset, len,
951                                                      XFS_BMAPI_PREALLOC);
952                 }
953                 if (error)
954                         goto out_unlock;
955         }
956
957         if (file->f_flags & O_DSYNC)
958                 flags |= XFS_PREALLOC_SYNC;
959
960         error = xfs_update_prealloc_flags(ip, flags);
961         if (error)
962                 goto out_unlock;
963
964         /* Change file size if needed */
965         if (new_size) {
966                 struct iattr iattr;
967
968                 iattr.ia_valid = ATTR_SIZE;
969                 iattr.ia_size = new_size;
970                 error = xfs_setattr_size(ip, &iattr);
971                 if (error)
972                         goto out_unlock;
973         }
974
975         /*
976          * Perform hole insertion now that the file size has been
977          * updated so that if we crash during the operation we don't
978          * leave shifted extents past EOF and hence losing access to
979          * the data that is contained within them.
980          */
981         if (do_file_insert)
982                 error = xfs_insert_file_space(ip, offset, len);
983
984 out_unlock:
985         xfs_iunlock(ip, iolock);
986         return error;
987 }
988
989 /*
990  * Flush all file writes out to disk.
991  */
992 static int
993 xfs_file_wait_for_io(
994         struct inode    *inode,
995         loff_t          offset,
996         size_t          len)
997 {
998         loff_t          rounding;
999         loff_t          ioffset;
1000         loff_t          iendoffset;
1001         loff_t          bs;
1002         int             ret;
1003
1004         bs = inode->i_sb->s_blocksize;
1005         inode_dio_wait(inode);
1006
1007         rounding = max_t(xfs_off_t, bs, PAGE_SIZE);
1008         ioffset = round_down(offset, rounding);
1009         iendoffset = round_up(offset + len, rounding) - 1;
1010         ret = filemap_write_and_wait_range(inode->i_mapping, ioffset,
1011                                            iendoffset);
1012         return ret;
1013 }
1014
1015 /* Hook up to the VFS reflink function */
1016 STATIC int
1017 xfs_file_share_range(
1018         struct file     *file_in,
1019         loff_t          pos_in,
1020         struct file     *file_out,
1021         loff_t          pos_out,
1022         u64             len,
1023         bool            is_dedupe)
1024 {
1025         struct inode    *inode_in;
1026         struct inode    *inode_out;
1027         ssize_t         ret;
1028         loff_t          bs;
1029         loff_t          isize;
1030         int             same_inode;
1031         loff_t          blen;
1032         unsigned int    flags = 0;
1033
1034         inode_in = file_inode(file_in);
1035         inode_out = file_inode(file_out);
1036         bs = inode_out->i_sb->s_blocksize;
1037
1038         /* Don't touch certain kinds of inodes */
1039         if (IS_IMMUTABLE(inode_out))
1040                 return -EPERM;
1041         if (IS_SWAPFILE(inode_in) ||
1042             IS_SWAPFILE(inode_out))
1043                 return -ETXTBSY;
1044
1045         /* Reflink only works within this filesystem. */
1046         if (inode_in->i_sb != inode_out->i_sb)
1047                 return -EXDEV;
1048         same_inode = (inode_in->i_ino == inode_out->i_ino);
1049
1050         /* Don't reflink dirs, pipes, sockets... */
1051         if (S_ISDIR(inode_in->i_mode) || S_ISDIR(inode_out->i_mode))
1052                 return -EISDIR;
1053         if (S_ISFIFO(inode_in->i_mode) || S_ISFIFO(inode_out->i_mode))
1054                 return -EINVAL;
1055         if (!S_ISREG(inode_in->i_mode) || !S_ISREG(inode_out->i_mode))
1056                 return -EINVAL;
1057
1058         /* Don't share DAX file data for now. */
1059         if (IS_DAX(inode_in) || IS_DAX(inode_out))
1060                 return -EINVAL;
1061
1062         /* Are we going all the way to the end? */
1063         isize = i_size_read(inode_in);
1064         if (isize == 0)
1065                 return 0;
1066         if (len == 0)
1067                 len = isize - pos_in;
1068
1069         /* Ensure offsets don't wrap and the input is inside i_size */
1070         if (pos_in + len < pos_in || pos_out + len < pos_out ||
1071             pos_in + len > isize)
1072                 return -EINVAL;
1073
1074         /* Don't allow dedupe past EOF in the dest file */
1075         if (is_dedupe) {
1076                 loff_t  disize;
1077
1078                 disize = i_size_read(inode_out);
1079                 if (pos_out >= disize || pos_out + len > disize)
1080                         return -EINVAL;
1081         }
1082
1083         /* If we're linking to EOF, continue to the block boundary. */
1084         if (pos_in + len == isize)
1085                 blen = ALIGN(isize, bs) - pos_in;
1086         else
1087                 blen = len;
1088
1089         /* Only reflink if we're aligned to block boundaries */
1090         if (!IS_ALIGNED(pos_in, bs) || !IS_ALIGNED(pos_in + blen, bs) ||
1091             !IS_ALIGNED(pos_out, bs) || !IS_ALIGNED(pos_out + blen, bs))
1092                 return -EINVAL;
1093
1094         /* Don't allow overlapped reflink within the same file */
1095         if (same_inode && pos_out + blen > pos_in && pos_out < pos_in + blen)
1096                 return -EINVAL;
1097
1098         /* Wait for the completion of any pending IOs on srcfile */
1099         ret = xfs_file_wait_for_io(inode_in, pos_in, len);
1100         if (ret)
1101                 goto out;
1102         ret = xfs_file_wait_for_io(inode_out, pos_out, len);
1103         if (ret)
1104                 goto out;
1105
1106         if (is_dedupe)
1107                 flags |= XFS_REFLINK_DEDUPE;
1108         ret = xfs_reflink_remap_range(XFS_I(inode_in), pos_in, XFS_I(inode_out),
1109                         pos_out, len, flags);
1110         if (ret < 0)
1111                 goto out;
1112
1113 out:
1114         return ret;
1115 }
1116
1117 STATIC ssize_t
1118 xfs_file_copy_range(
1119         struct file     *file_in,
1120         loff_t          pos_in,
1121         struct file     *file_out,
1122         loff_t          pos_out,
1123         size_t          len,
1124         unsigned int    flags)
1125 {
1126         int             error;
1127
1128         error = xfs_file_share_range(file_in, pos_in, file_out, pos_out,
1129                                      len, false);
1130         if (error)
1131                 return error;
1132         return len;
1133 }
1134
1135 STATIC int
1136 xfs_file_clone_range(
1137         struct file     *file_in,
1138         loff_t          pos_in,
1139         struct file     *file_out,
1140         loff_t          pos_out,
1141         u64             len)
1142 {
1143         return xfs_file_share_range(file_in, pos_in, file_out, pos_out,
1144                                      len, false);
1145 }
1146
1147 #define XFS_MAX_DEDUPE_LEN      (16 * 1024 * 1024)
1148 STATIC ssize_t
1149 xfs_file_dedupe_range(
1150         struct file     *src_file,
1151         u64             loff,
1152         u64             len,
1153         struct file     *dst_file,
1154         u64             dst_loff)
1155 {
1156         int             error;
1157
1158         /*
1159          * Limit the total length we will dedupe for each operation.
1160          * This is intended to bound the total time spent in this
1161          * ioctl to something sane.
1162          */
1163         if (len > XFS_MAX_DEDUPE_LEN)
1164                 len = XFS_MAX_DEDUPE_LEN;
1165
1166         error = xfs_file_share_range(src_file, loff, dst_file, dst_loff,
1167                                      len, true);
1168         if (error)
1169                 return error;
1170         return len;
1171 }
1172
1173 STATIC int
1174 xfs_file_open(
1175         struct inode    *inode,
1176         struct file     *file)
1177 {
1178         if (!(file->f_flags & O_LARGEFILE) && i_size_read(inode) > MAX_NON_LFS)
1179                 return -EFBIG;
1180         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(XFS_M(inode->i_sb)))
1181                 return -EIO;
1182         return 0;
1183 }
1184
1185 STATIC int
1186 xfs_dir_open(
1187         struct inode    *inode,
1188         struct file     *file)
1189 {
1190         struct xfs_inode *ip = XFS_I(inode);
1191         int             mode;
1192         int             error;
1193
1194         error = xfs_file_open(inode, file);
1195         if (error)
1196                 return error;
1197
1198         /*
1199          * If there are any blocks, read-ahead block 0 as we're almost
1200          * certain to have the next operation be a read there.
1201          */
1202         mode = xfs_ilock_data_map_shared(ip);
1203         if (ip->i_d.di_nextents > 0)
1204                 xfs_dir3_data_readahead(ip, 0, -1);
1205         xfs_iunlock(ip, mode);
1206         return 0;
1207 }
1208
1209 STATIC int
1210 xfs_file_release(
1211         struct inode    *inode,
1212         struct file     *filp)
1213 {
1214         return xfs_release(XFS_I(inode));
1215 }
1216
1217 STATIC int
1218 xfs_file_readdir(
1219         struct file     *file,
1220         struct dir_context *ctx)
1221 {
1222         struct inode    *inode = file_inode(file);
1223         xfs_inode_t     *ip = XFS_I(inode);
1224         size_t          bufsize;
1225
1226         /*
1227          * The Linux API doesn't pass down the total size of the buffer
1228          * we read into down to the filesystem.  With the filldir concept
1229          * it's not needed for correct information, but the XFS dir2 leaf
1230          * code wants an estimate of the buffer size to calculate it's
1231          * readahead window and size the buffers used for mapping to
1232          * physical blocks.
1233          *
1234          * Try to give it an estimate that's good enough, maybe at some
1235          * point we can change the ->readdir prototype to include the
1236          * buffer size.  For now we use the current glibc buffer size.
1237          */
1238         bufsize = (size_t)min_t(loff_t, 32768, ip->i_d.di_size);
1239
1240         return xfs_readdir(ip, ctx, bufsize);
1241 }
1242
1243 /*
1244  * This type is designed to indicate the type of offset we would like
1245  * to search from page cache for xfs_seek_hole_data().
1246  */
1247 enum {
1248         HOLE_OFF = 0,
1249         DATA_OFF,
1250 };
1251
1252 /*
1253  * Lookup the desired type of offset from the given page.
1254  *
1255  * On success, return true and the offset argument will point to the
1256  * start of the region that was found.  Otherwise this function will
1257  * return false and keep the offset argument unchanged.
1258  */
1259 STATIC bool
1260 xfs_lookup_buffer_offset(
1261         struct page             *page,
1262         loff_t                  *offset,
1263         unsigned int            type)
1264 {
1265         loff_t                  lastoff = page_offset(page);
1266         bool                    found = false;
1267         struct buffer_head      *bh, *head;
1268
1269         bh = head = page_buffers(page);
1270         do {
1271                 /*
1272                  * Unwritten extents that have data in the page
1273                  * cache covering them can be identified by the
1274                  * BH_Unwritten state flag.  Pages with multiple
1275                  * buffers might have a mix of holes, data and
1276                  * unwritten extents - any buffer with valid
1277                  * data in it should have BH_Uptodate flag set
1278                  * on it.
1279                  */
1280                 if (buffer_unwritten(bh) ||
1281                     buffer_uptodate(bh)) {
1282                         if (type == DATA_OFF)
1283                                 found = true;
1284                 } else {
1285                         if (type == HOLE_OFF)
1286                                 found = true;
1287                 }
1288
1289                 if (found) {
1290                         *offset = lastoff;
1291                         break;
1292                 }
1293                 lastoff += bh->b_size;
1294         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
1295
1296         return found;
1297 }
1298
1299 /*
1300  * This routine is called to find out and return a data or hole offset
1301  * from the page cache for unwritten extents according to the desired
1302  * type for xfs_seek_hole_data().
1303  *
1304  * The argument offset is used to tell where we start to search from the
1305  * page cache.  Map is used to figure out the end points of the range to
1306  * lookup pages.
1307  *
1308  * Return true if the desired type of offset was found, and the argument
1309  * offset is filled with that address.  Otherwise, return false and keep
1310  * offset unchanged.
1311  */
1312 STATIC bool
1313 xfs_find_get_desired_pgoff(
1314         struct inode            *inode,
1315         struct xfs_bmbt_irec    *map,
1316         unsigned int            type,
1317         loff_t                  *offset)
1318 {
1319         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1320         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1321         struct pagevec          pvec;
1322         pgoff_t                 index;
1323         pgoff_t                 end;
1324         loff_t                  endoff;
1325         loff_t                  startoff = *offset;
1326         loff_t                  lastoff = startoff;
1327         bool                    found = false;
1328
1329         pagevec_init(&pvec, 0);
1330
1331         index = startoff >> PAGE_SHIFT;
1332         endoff = XFS_FSB_TO_B(mp, map->br_startoff + map->br_blockcount);
1333         end = endoff >> PAGE_SHIFT;
1334         do {
1335                 int             want;
1336                 unsigned        nr_pages;
1337                 unsigned int    i;
1338
1339                 want = min_t(pgoff_t, end - index, PAGEVEC_SIZE);
1340                 nr_pages = pagevec_lookup(&pvec, inode->i_mapping, index,
1341                                           want);
1342                 /*
1343                  * No page mapped into given range.  If we are searching holes
1344                  * and if this is the first time we got into the loop, it means
1345                  * that the given offset is landed in a hole, return it.
1346                  *
1347                  * If we have already stepped through some block buffers to find
1348                  * holes but they all contains data.  In this case, the last
1349                  * offset is already updated and pointed to the end of the last
1350                  * mapped page, if it does not reach the endpoint to search,
1351                  * that means there should be a hole between them.
1352                  */
1353                 if (nr_pages == 0) {
1354                         /* Data search found nothing */
1355                         if (type == DATA_OFF)
1356                                 break;
1357
1358                         ASSERT(type == HOLE_OFF);
1359                         if (lastoff == startoff || lastoff < endoff) {
1360                                 found = true;
1361                                 *offset = lastoff;
1362                         }
1363                         break;
1364                 }
1365
1366                 /*
1367                  * At lease we found one page.  If this is the first time we
1368                  * step into the loop, and if the first page index offset is
1369                  * greater than the given search offset, a hole was found.
1370                  */
1371                 if (type == HOLE_OFF && lastoff == startoff &&
1372                     lastoff < page_offset(pvec.pages[0])) {
1373                         found = true;
1374                         break;
1375                 }
1376
1377                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1378                         struct page     *page = pvec.pages[i];
1379                         loff_t          b_offset;
1380
1381                         /*
1382                          * At this point, the page may be truncated or
1383                          * invalidated (changing page->mapping to NULL),
1384                          * or even swizzled back from swapper_space to tmpfs
1385                          * file mapping. However, page->index will not change
1386                          * because we have a reference on the page.
1387                          *
1388                          * Searching done if the page index is out of range.
1389                          * If the current offset is not reaches the end of
1390                          * the specified search range, there should be a hole
1391                          * between them.
1392                          */
1393                         if (page->index > end) {
1394                                 if (type == HOLE_OFF && lastoff < endoff) {
1395                                         *offset = lastoff;
1396                                         found = true;
1397                                 }
1398                                 goto out;
1399                         }
1400
1401                         lock_page(page);
1402                         /*
1403                          * Page truncated or invalidated(page->mapping == NULL).
1404                          * We can freely skip it and proceed to check the next
1405                          * page.
1406                          */
1407                         if (unlikely(page->mapping != inode->i_mapping)) {
1408                                 unlock_page(page);
1409                                 continue;
1410                         }
1411
1412                         if (!page_has_buffers(page)) {
1413                                 unlock_page(page);
1414                                 continue;
1415                         }
1416
1417                         found = xfs_lookup_buffer_offset(page, &b_offset, type);
1418                         if (found) {
1419                                 /*
1420                                  * The found offset may be less than the start
1421                                  * point to search if this is the first time to
1422                                  * come here.
1423                                  */
1424                                 *offset = max_t(loff_t, startoff, b_offset);
1425                                 unlock_page(page);
1426                                 goto out;
1427                         }
1428
1429                         /*
1430                          * We either searching data but nothing was found, or
1431                          * searching hole but found a data buffer.  In either
1432                          * case, probably the next page contains the desired
1433                          * things, update the last offset to it so.
1434                          */
1435                         lastoff = page_offset(page) + PAGE_SIZE;
1436                         unlock_page(page);
1437                 }
1438
1439                 /*
1440                  * The number of returned pages less than our desired, search
1441                  * done.  In this case, nothing was found for searching data,
1442                  * but we found a hole behind the last offset.
1443                  */
1444                 if (nr_pages < want) {
1445                         if (type == HOLE_OFF) {
1446                                 *offset = lastoff;
1447                                 found = true;
1448                         }
1449                         break;
1450                 }
1451
1452                 index = pvec.pages[i - 1]->index + 1;
1453                 pagevec_release(&pvec);
1454         } while (index <= end);
1455
1456 out:
1457         pagevec_release(&pvec);
1458         return found;
1459 }
1460
1461 /*
1462  * caller must lock inode with xfs_ilock_data_map_shared,
1463  * can we craft an appropriate ASSERT?
1464  *
1465  * end is because the VFS-level lseek interface is defined such that any
1466  * offset past i_size shall return -ENXIO, but we use this for quota code
1467  * which does not maintain i_size, and we want to SEEK_DATA past i_size.
1468  */
1469 loff_t
1470 __xfs_seek_hole_data(
1471         struct inode            *inode,
1472         loff_t                  start,
1473         loff_t                  end,
1474         int                     whence)
1475 {
1476         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1477         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1478         loff_t                  uninitialized_var(offset);
1479         xfs_fileoff_t           fsbno;
1480         xfs_filblks_t           lastbno;
1481         int                     error;
1482
1483         if (start >= end) {
1484                 error = -ENXIO;
1485                 goto out_error;
1486         }
1487
1488         /*
1489          * Try to read extents from the first block indicated
1490          * by fsbno to the end block of the file.
1491          */
1492         fsbno = XFS_B_TO_FSBT(mp, start);
1493         lastbno = XFS_B_TO_FSB(mp, end);
1494
1495         for (;;) {
1496                 struct xfs_bmbt_irec    map[2];
1497                 int                     nmap = 2;
1498                 unsigned int            i;
1499
1500                 error = xfs_bmapi_read(ip, fsbno, lastbno - fsbno, map, &nmap,
1501                                        XFS_BMAPI_ENTIRE);
1502                 if (error)
1503                         goto out_error;
1504
1505                 /* No extents at given offset, must be beyond EOF */
1506                 if (nmap == 0) {
1507                         error = -ENXIO;
1508                         goto out_error;
1509                 }
1510
1511                 for (i = 0; i < nmap; i++) {
1512                         offset = max_t(loff_t, start,
1513                                        XFS_FSB_TO_B(mp, map[i].br_startoff));
1514
1515                         /* Landed in the hole we wanted? */
1516                         if (whence == SEEK_HOLE &&
1517                             map[i].br_startblock == HOLESTARTBLOCK)
1518                                 goto out;
1519
1520                         /* Landed in the data extent we wanted? */
1521                         if (whence == SEEK_DATA &&
1522                             (map[i].br_startblock == DELAYSTARTBLOCK ||
1523                              (map[i].br_state == XFS_EXT_NORM &&
1524                               !isnullstartblock(map[i].br_startblock))))
1525                                 goto out;
1526
1527                         /*
1528                          * Landed in an unwritten extent, try to search
1529                          * for hole or data from page cache.
1530                          */
1531                         if (map[i].br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN) {
1532                                 if (xfs_find_get_desired_pgoff(inode, &map[i],
1533                                       whence == SEEK_HOLE ? HOLE_OFF : DATA_OFF,
1534                                                         &offset))
1535                                         goto out;
1536                         }
1537                 }
1538
1539                 /*
1540                  * We only received one extent out of the two requested. This
1541                  * means we've hit EOF and didn't find what we are looking for.
1542                  */
1543                 if (nmap == 1) {
1544                         /*
1545                          * If we were looking for a hole, set offset to
1546                          * the end of the file (i.e., there is an implicit
1547                          * hole at the end of any file).
1548                          */
1549                         if (whence == SEEK_HOLE) {
1550                                 offset = end;
1551                                 break;
1552                         }
1553                         /*
1554                          * If we were looking for data, it's nowhere to be found
1555                          */
1556                         ASSERT(whence == SEEK_DATA);
1557                         error = -ENXIO;
1558                         goto out_error;
1559                 }
1560
1561                 ASSERT(i > 1);
1562
1563                 /*
1564                  * Nothing was found, proceed to the next round of search
1565                  * if the next reading offset is not at or beyond EOF.
1566                  */
1567                 fsbno = map[i - 1].br_startoff + map[i - 1].br_blockcount;
1568                 start = XFS_FSB_TO_B(mp, fsbno);
1569                 if (start >= end) {
1570                         if (whence == SEEK_HOLE) {
1571                                 offset = end;
1572                                 break;
1573                         }
1574                         ASSERT(whence == SEEK_DATA);
1575                         error = -ENXIO;
1576                         goto out_error;
1577                 }
1578         }
1579
1580 out:
1581         /*
1582          * If at this point we have found the hole we wanted, the returned
1583          * offset may be bigger than the file size as it may be aligned to
1584          * page boundary for unwritten extents.  We need to deal with this
1585          * situation in particular.
1586          */
1587         if (whence == SEEK_HOLE)
1588                 offset = min_t(loff_t, offset, end);
1589
1590         return offset;
1591
1592 out_error:
1593         return error;
1594 }
1595
1596 STATIC loff_t
1597 xfs_seek_hole_data(
1598         struct file             *file,
1599         loff_t                  start,
1600         int                     whence)
1601 {
1602         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
1603         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1604         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1605         uint                    lock;
1606         loff_t                  offset, end;
1607         int                     error = 0;
1608
1609         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
1610                 return -EIO;
1611
1612         lock = xfs_ilock_data_map_shared(ip);
1613
1614         end = i_size_read(inode);
1615         offset = __xfs_seek_hole_data(inode, start, end, whence);
1616         if (offset < 0) {
1617                 error = offset;
1618                 goto out_unlock;
1619         }
1620
1621         offset = vfs_setpos(file, offset, inode->i_sb->s_maxbytes);
1622
1623 out_unlock:
1624         xfs_iunlock(ip, lock);
1625
1626         if (error)
1627                 return error;
1628         return offset;
1629 }
1630
1631 STATIC loff_t
1632 xfs_file_llseek(
1633         struct file     *file,
1634         loff_t          offset,
1635         int             whence)
1636 {
1637         switch (whence) {
1638         case SEEK_END:
1639         case SEEK_CUR:
1640         case SEEK_SET:
1641                 return generic_file_llseek(file, offset, whence);
1642         case SEEK_HOLE:
1643         case SEEK_DATA:
1644                 return xfs_seek_hole_data(file, offset, whence);
1645         default:
1646                 return -EINVAL;
1647         }
1648 }
1649
1650 /*
1651  * Locking for serialisation of IO during page faults. This results in a lock
1652  * ordering of:
1653  *
1654  * mmap_sem (MM)
1655  *   sb_start_pagefault(vfs, freeze)
1656  *     i_mmaplock (XFS - truncate serialisation)
1657  *       page_lock (MM)
1658  *         i_lock (XFS - extent map serialisation)
1659  */
1660
1661 /*
1662  * mmap()d file has taken write protection fault and is being made writable. We
1663  * can set the page state up correctly for a writable page, which means we can
1664  * do correct delalloc accounting (ENOSPC checking!) and unwritten extent
1665  * mapping.
1666  */
1667 STATIC int
1668 xfs_filemap_page_mkwrite(
1669         struct vm_area_struct   *vma,
1670         struct vm_fault         *vmf)
1671 {
1672         struct inode            *inode = file_inode(vma->vm_file);
1673         int                     ret;
1674
1675         trace_xfs_filemap_page_mkwrite(XFS_I(inode));
1676
1677         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
1678         file_update_time(vma->vm_file);
1679         xfs_ilock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1680
1681         if (IS_DAX(inode)) {
1682                 ret = iomap_dax_fault(vma, vmf, &xfs_iomap_ops);
1683         } else {
1684                 ret = iomap_page_mkwrite(vma, vmf, &xfs_iomap_ops);
1685                 ret = block_page_mkwrite_return(ret);
1686         }
1687
1688         xfs_iunlock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1689         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
1690
1691         return ret;
1692 }
1693
1694 STATIC int
1695 xfs_filemap_fault(
1696         struct vm_area_struct   *vma,
1697         struct vm_fault         *vmf)
1698 {
1699         struct inode            *inode = file_inode(vma->vm_file);
1700         int                     ret;
1701
1702         trace_xfs_filemap_fault(XFS_I(inode));
1703
1704         /* DAX can shortcut the normal fault path on write faults! */
1705         if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && IS_DAX(inode))
1706                 return xfs_filemap_page_mkwrite(vma, vmf);
1707
1708         xfs_ilock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1709         if (IS_DAX(inode)) {
1710                 /*
1711                  * we do not want to trigger unwritten extent conversion on read
1712                  * faults - that is unnecessary overhead and would also require
1713                  * changes to xfs_get_blocks_direct() to map unwritten extent
1714                  * ioend for conversion on read-only mappings.
1715                  */
1716                 ret = iomap_dax_fault(vma, vmf, &xfs_iomap_ops);
1717         } else
1718                 ret = filemap_fault(vma, vmf);
1719         xfs_iunlock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1720
1721         return ret;
1722 }
1723
1724 /*
1725  * Similar to xfs_filemap_fault(), the DAX fault path can call into here on
1726  * both read and write faults. Hence we need to handle both cases. There is no
1727  * ->pmd_mkwrite callout for huge pages, so we have a single function here to
1728  * handle both cases here. @flags carries the information on the type of fault
1729  * occuring.
1730  */
1731 STATIC int
1732 xfs_filemap_pmd_fault(
1733         struct vm_area_struct   *vma,
1734         unsigned long           addr,
1735         pmd_t                   *pmd,
1736         unsigned int            flags)
1737 {
1738         struct inode            *inode = file_inode(vma->vm_file);
1739         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1740         int                     ret;
1741
1742         if (!IS_DAX(inode))
1743                 return VM_FAULT_FALLBACK;
1744
1745         trace_xfs_filemap_pmd_fault(ip);
1746
1747         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
1748                 sb_start_pagefault(inode->i_sb);
1749                 file_update_time(vma->vm_file);
1750         }
1751
1752         xfs_ilock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1753         ret = dax_pmd_fault(vma, addr, pmd, flags, xfs_get_blocks_dax_fault);
1754         xfs_iunlock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1755
1756         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE)
1757                 sb_end_pagefault(inode->i_sb);
1758
1759         return ret;
1760 }
1761
1762 /*
1763  * pfn_mkwrite was originally inteneded to ensure we capture time stamp
1764  * updates on write faults. In reality, it's need to serialise against
1765  * truncate similar to page_mkwrite. Hence we cycle the XFS_MMAPLOCK_SHARED
1766  * to ensure we serialise the fault barrier in place.
1767  */
1768 static int
1769 xfs_filemap_pfn_mkwrite(
1770         struct vm_area_struct   *vma,
1771         struct vm_fault         *vmf)
1772 {
1773
1774         struct inode            *inode = file_inode(vma->vm_file);
1775         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1776         int                     ret = VM_FAULT_NOPAGE;
1777         loff_t                  size;
1778
1779         trace_xfs_filemap_pfn_mkwrite(ip);
1780
1781         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
1782         file_update_time(vma->vm_file);
1783
1784         /* check if the faulting page hasn't raced with truncate */
1785         xfs_ilock(ip, XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1786         size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1787         if (vmf->pgoff >= size)
1788                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
1789         else if (IS_DAX(inode))
1790                 ret = dax_pfn_mkwrite(vma, vmf);
1791         xfs_iunlock(ip, XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1792         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
1793         return ret;
1794
1795 }
1796
1797 static const struct vm_operations_struct xfs_file_vm_ops = {
1798         .fault          = xfs_filemap_fault,
1799         .pmd_fault      = xfs_filemap_pmd_fault,
1800         .map_pages      = filemap_map_pages,
1801         .page_mkwrite   = xfs_filemap_page_mkwrite,
1802         .pfn_mkwrite    = xfs_filemap_pfn_mkwrite,
1803 };
1804
1805 STATIC int
1806 xfs_file_mmap(
1807         struct file     *filp,
1808         struct vm_area_struct *vma)
1809 {
1810         file_accessed(filp);
1811         vma->vm_ops = &xfs_file_vm_ops;
1812         if (IS_DAX(file_inode(filp)))
1813                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP | VM_HUGEPAGE;
1814         return 0;
1815 }
1816
1817 const struct file_operations xfs_file_operations = {
1818         .llseek         = xfs_file_llseek,
1819         .read_iter      = xfs_file_read_iter,
1820         .write_iter     = xfs_file_write_iter,
1821         .splice_read    = xfs_file_splice_read,
1822         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1823         .unlocked_ioctl = xfs_file_ioctl,
1824 #ifdef CONFIG_COMPAT
1825         .compat_ioctl   = xfs_file_compat_ioctl,
1826 #endif
1827         .mmap           = xfs_file_mmap,
1828         .open           = xfs_file_open,
1829         .release        = xfs_file_release,
1830         .fsync          = xfs_file_fsync,
1831         .fallocate      = xfs_file_fallocate,
1832         .copy_file_range = xfs_file_copy_range,
1833         .clone_file_range = xfs_file_clone_range,
1834         .dedupe_file_range = xfs_file_dedupe_range,
1835 };
1836
1837 const struct file_operations xfs_dir_file_operations = {
1838         .open           = xfs_dir_open,
1839         .read           = generic_read_dir,
1840         .iterate_shared = xfs_file_readdir,
1841         .llseek         = generic_file_llseek,
1842         .unlocked_ioctl = xfs_file_ioctl,
1843 #ifdef CONFIG_COMPAT
1844         .compat_ioctl   = xfs_file_compat_ioctl,
1845 #endif
1846         .fsync          = xfs_dir_fsync,
1847 };