Merge branch 'for-3.5-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tj...
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / drivers / block / drbd / drbd_bitmap.c
1 /*
2    drbd_bitmap.c
3
4    This file is part of DRBD by Philipp Reisner and Lars Ellenberg.
5
6    Copyright (C) 2004-2008, LINBIT Information Technologies GmbH.
7    Copyright (C) 2004-2008, Philipp Reisner <philipp.reisner@linbit.com>.
8    Copyright (C) 2004-2008, Lars Ellenberg <lars.ellenberg@linbit.com>.
9
10    drbd is free software; you can redistribute it and/or modify
11    it under the terms of the GNU General Public License as published by
12    the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
13    any later version.
14
15    drbd is distributed in the hope that it will be useful,
16    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18    GNU General Public License for more details.
19
20    You should have received a copy of the GNU General Public License
21    along with drbd; see the file COPYING.  If not, write to
22    the Free Software Foundation, 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
23  */
24
25 #include <linux/bitops.h>
26 #include <linux/vmalloc.h>
27 #include <linux/string.h>
28 #include <linux/drbd.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <asm/kmap_types.h>
31
32 #include "drbd_int.h"
33
34
35 /* OPAQUE outside this file!
36  * interface defined in drbd_int.h
37
38  * convention:
39  * function name drbd_bm_... => used elsewhere, "public".
40  * function name      bm_... => internal to implementation, "private".
41  */
42
43
44 /*
45  * LIMITATIONS:
46  * We want to support >= peta byte of backend storage, while for now still using
47  * a granularity of one bit per 4KiB of storage.
48  * 1 << 50              bytes backend storage (1 PiB)
49  * 1 << (50 - 12)       bits needed
50  *      38 --> we need u64 to index and count bits
51  * 1 << (38 - 3)        bitmap bytes needed
52  *      35 --> we still need u64 to index and count bytes
53  *                      (that's 32 GiB of bitmap for 1 PiB storage)
54  * 1 << (35 - 2)        32bit longs needed
55  *      33 --> we'd even need u64 to index and count 32bit long words.
56  * 1 << (35 - 3)        64bit longs needed
57  *      32 --> we could get away with a 32bit unsigned int to index and count
58  *      64bit long words, but I rather stay with unsigned long for now.
59  *      We probably should neither count nor point to bytes or long words
60  *      directly, but either by bitnumber, or by page index and offset.
61  * 1 << (35 - 12)
62  *      22 --> we need that much 4KiB pages of bitmap.
63  *      1 << (22 + 3) --> on a 64bit arch,
64  *      we need 32 MiB to store the array of page pointers.
65  *
66  * Because I'm lazy, and because the resulting patch was too large, too ugly
67  * and still incomplete, on 32bit we still "only" support 16 TiB (minus some),
68  * (1 << 32) bits * 4k storage.
69  *
70
71  * bitmap storage and IO:
72  *      Bitmap is stored little endian on disk, and is kept little endian in
73  *      core memory. Currently we still hold the full bitmap in core as long
74  *      as we are "attached" to a local disk, which at 32 GiB for 1PiB storage
75  *      seems excessive.
76  *
77  *      We plan to reduce the amount of in-core bitmap pages by paging them in
78  *      and out against their on-disk location as necessary, but need to make
79  *      sure we don't cause too much meta data IO, and must not deadlock in
80  *      tight memory situations. This needs some more work.
81  */
82
83 /*
84  * NOTE
85  *  Access to the *bm_pages is protected by bm_lock.
86  *  It is safe to read the other members within the lock.
87  *
88  *  drbd_bm_set_bits is called from bio_endio callbacks,
89  *  We may be called with irq already disabled,
90  *  so we need spin_lock_irqsave().
91  *  And we need the kmap_atomic.
92  */
93 struct drbd_bitmap {
94         struct page **bm_pages;
95         spinlock_t bm_lock;
96
97         /* see LIMITATIONS: above */
98
99         unsigned long bm_set;       /* nr of set bits; THINK maybe atomic_t? */
100         unsigned long bm_bits;
101         size_t   bm_words;
102         size_t   bm_number_of_pages;
103         sector_t bm_dev_capacity;
104         struct mutex bm_change; /* serializes resize operations */
105
106         wait_queue_head_t bm_io_wait; /* used to serialize IO of single pages */
107
108         enum bm_flag bm_flags;
109
110         /* debugging aid, in case we are still racy somewhere */
111         char          *bm_why;
112         struct task_struct *bm_task;
113 };
114
115 #define bm_print_lock_info(m) __bm_print_lock_info(m, __func__)
116 static void __bm_print_lock_info(struct drbd_conf *mdev, const char *func)
117 {
118         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
119         if (!__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
120                 return;
121         dev_err(DEV, "FIXME %s in %s, bitmap locked for '%s' by %s\n",
122             current == mdev->receiver.task ? "receiver" :
123             current == mdev->asender.task  ? "asender"  :
124             current == mdev->worker.task   ? "worker"   : current->comm,
125             func, b->bm_why ?: "?",
126             b->bm_task == mdev->receiver.task ? "receiver" :
127             b->bm_task == mdev->asender.task  ? "asender"  :
128             b->bm_task == mdev->worker.task   ? "worker"   : "?");
129 }
130
131 void drbd_bm_lock(struct drbd_conf *mdev, char *why, enum bm_flag flags)
132 {
133         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
134         int trylock_failed;
135
136         if (!b) {
137                 dev_err(DEV, "FIXME no bitmap in drbd_bm_lock!?\n");
138                 return;
139         }
140
141         trylock_failed = !mutex_trylock(&b->bm_change);
142
143         if (trylock_failed) {
144                 dev_warn(DEV, "%s going to '%s' but bitmap already locked for '%s' by %s\n",
145                     current == mdev->receiver.task ? "receiver" :
146                     current == mdev->asender.task  ? "asender"  :
147                     current == mdev->worker.task   ? "worker"   : current->comm,
148                     why, b->bm_why ?: "?",
149                     b->bm_task == mdev->receiver.task ? "receiver" :
150                     b->bm_task == mdev->asender.task  ? "asender"  :
151                     b->bm_task == mdev->worker.task   ? "worker"   : "?");
152                 mutex_lock(&b->bm_change);
153         }
154         if (BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags)
155                 dev_err(DEV, "FIXME bitmap already locked in bm_lock\n");
156         b->bm_flags |= flags & BM_LOCKED_MASK;
157
158         b->bm_why  = why;
159         b->bm_task = current;
160 }
161
162 void drbd_bm_unlock(struct drbd_conf *mdev)
163 {
164         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
165         if (!b) {
166                 dev_err(DEV, "FIXME no bitmap in drbd_bm_unlock!?\n");
167                 return;
168         }
169
170         if (!(BM_LOCKED_MASK & mdev->bitmap->bm_flags))
171                 dev_err(DEV, "FIXME bitmap not locked in bm_unlock\n");
172
173         b->bm_flags &= ~BM_LOCKED_MASK;
174         b->bm_why  = NULL;
175         b->bm_task = NULL;
176         mutex_unlock(&b->bm_change);
177 }
178
179 /* we store some "meta" info about our pages in page->private */
180 /* at a granularity of 4k storage per bitmap bit:
181  * one peta byte storage: 1<<50 byte, 1<<38 * 4k storage blocks
182  *  1<<38 bits,
183  *  1<<23 4k bitmap pages.
184  * Use 24 bits as page index, covers 2 peta byte storage
185  * at a granularity of 4k per bit.
186  * Used to report the failed page idx on io error from the endio handlers.
187  */
188 #define BM_PAGE_IDX_MASK        ((1UL<<24)-1)
189 /* this page is currently read in, or written back */
190 #define BM_PAGE_IO_LOCK         31
191 /* if there has been an IO error for this page */
192 #define BM_PAGE_IO_ERROR        30
193 /* this is to be able to intelligently skip disk IO,
194  * set if bits have been set since last IO. */
195 #define BM_PAGE_NEED_WRITEOUT   29
196 /* to mark for lazy writeout once syncer cleared all clearable bits,
197  * we if bits have been cleared since last IO. */
198 #define BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT   28
199
200 /* store_page_idx uses non-atomic assignment. It is only used directly after
201  * allocating the page.  All other bm_set_page_* and bm_clear_page_* need to
202  * use atomic bit manipulation, as set_out_of_sync (and therefore bitmap
203  * changes) may happen from various contexts, and wait_on_bit/wake_up_bit
204  * requires it all to be atomic as well. */
205 static void bm_store_page_idx(struct page *page, unsigned long idx)
206 {
207         BUG_ON(0 != (idx & ~BM_PAGE_IDX_MASK));
208         set_page_private(page, idx);
209 }
210
211 static unsigned long bm_page_to_idx(struct page *page)
212 {
213         return page_private(page) & BM_PAGE_IDX_MASK;
214 }
215
216 /* As is very unlikely that the same page is under IO from more than one
217  * context, we can get away with a bit per page and one wait queue per bitmap.
218  */
219 static void bm_page_lock_io(struct drbd_conf *mdev, int page_nr)
220 {
221         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
222         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
223         wait_event(b->bm_io_wait, !test_and_set_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr));
224 }
225
226 static void bm_page_unlock_io(struct drbd_conf *mdev, int page_nr)
227 {
228         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
229         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
230         clear_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr);
231         smp_mb__after_clear_bit();
232         wake_up(&mdev->bitmap->bm_io_wait);
233 }
234
235 /* set _before_ submit_io, so it may be reset due to being changed
236  * while this page is in flight... will get submitted later again */
237 static void bm_set_page_unchanged(struct page *page)
238 {
239         /* use cmpxchg? */
240         clear_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
241         clear_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
242 }
243
244 static void bm_set_page_need_writeout(struct page *page)
245 {
246         set_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
247 }
248
249 static int bm_test_page_unchanged(struct page *page)
250 {
251         volatile const unsigned long *addr = &page_private(page);
252         return (*addr & ((1UL<<BM_PAGE_NEED_WRITEOUT)|(1UL<<BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT))) == 0;
253 }
254
255 static void bm_set_page_io_err(struct page *page)
256 {
257         set_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
258 }
259
260 static void bm_clear_page_io_err(struct page *page)
261 {
262         clear_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
263 }
264
265 static void bm_set_page_lazy_writeout(struct page *page)
266 {
267         set_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
268 }
269
270 static int bm_test_page_lazy_writeout(struct page *page)
271 {
272         return test_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
273 }
274
275 /* on a 32bit box, this would allow for exactly (2<<38) bits. */
276 static unsigned int bm_word_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, unsigned long long_nr)
277 {
278         /* page_nr = (word*sizeof(long)) >> PAGE_SHIFT; */
279         unsigned int page_nr = long_nr >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3);
280         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
281         return page_nr;
282 }
283
284 static unsigned int bm_bit_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, u64 bitnr)
285 {
286         /* page_nr = (bitnr/8) >> PAGE_SHIFT; */
287         unsigned int page_nr = bitnr >> (PAGE_SHIFT + 3);
288         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
289         return page_nr;
290 }
291
292 static unsigned long *__bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
293 {
294         struct page *page = b->bm_pages[idx];
295         return (unsigned long *) kmap_atomic(page);
296 }
297
298 static unsigned long *bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
299 {
300         return __bm_map_pidx(b, idx);
301 }
302
303 static void __bm_unmap(unsigned long *p_addr)
304 {
305         kunmap_atomic(p_addr);
306 };
307
308 static void bm_unmap(unsigned long *p_addr)
309 {
310         return __bm_unmap(p_addr);
311 }
312
313 /* long word offset of _bitmap_ sector */
314 #define S2W(s)  ((s)<<(BM_EXT_SHIFT-BM_BLOCK_SHIFT-LN2_BPL))
315 /* word offset from start of bitmap to word number _in_page_
316  * modulo longs per page
317 #define MLPP(X) ((X) % (PAGE_SIZE/sizeof(long))
318  hm, well, Philipp thinks gcc might not optimize the % into & (... - 1)
319  so do it explicitly:
320  */
321 #define MLPP(X) ((X) & ((PAGE_SIZE/sizeof(long))-1))
322
323 /* Long words per page */
324 #define LWPP (PAGE_SIZE/sizeof(long))
325
326 /*
327  * actually most functions herein should take a struct drbd_bitmap*, not a
328  * struct drbd_conf*, but for the debug macros I like to have the mdev around
329  * to be able to report device specific.
330  */
331
332
333 static void bm_free_pages(struct page **pages, unsigned long number)
334 {
335         unsigned long i;
336         if (!pages)
337                 return;
338
339         for (i = 0; i < number; i++) {
340                 if (!pages[i]) {
341                         printk(KERN_ALERT "drbd: bm_free_pages tried to free "
342                                           "a NULL pointer; i=%lu n=%lu\n",
343                                           i, number);
344                         continue;
345                 }
346                 __free_page(pages[i]);
347                 pages[i] = NULL;
348         }
349 }
350
351 static void bm_vk_free(void *ptr, int v)
352 {
353         if (v)
354                 vfree(ptr);
355         else
356                 kfree(ptr);
357 }
358
359 /*
360  * "have" and "want" are NUMBER OF PAGES.
361  */
362 static struct page **bm_realloc_pages(struct drbd_bitmap *b, unsigned long want)
363 {
364         struct page **old_pages = b->bm_pages;
365         struct page **new_pages, *page;
366         unsigned int i, bytes, vmalloced = 0;
367         unsigned long have = b->bm_number_of_pages;
368
369         BUG_ON(have == 0 && old_pages != NULL);
370         BUG_ON(have != 0 && old_pages == NULL);
371
372         if (have == want)
373                 return old_pages;
374
375         /* Trying kmalloc first, falling back to vmalloc.
376          * GFP_KERNEL is ok, as this is done when a lower level disk is
377          * "attached" to the drbd.  Context is receiver thread or cqueue
378          * thread.  As we have no disk yet, we are not in the IO path,
379          * not even the IO path of the peer. */
380         bytes = sizeof(struct page *)*want;
381         new_pages = kzalloc(bytes, GFP_KERNEL);
382         if (!new_pages) {
383                 new_pages = vzalloc(bytes);
384                 if (!new_pages)
385                         return NULL;
386                 vmalloced = 1;
387         }
388
389         if (want >= have) {
390                 for (i = 0; i < have; i++)
391                         new_pages[i] = old_pages[i];
392                 for (; i < want; i++) {
393                         page = alloc_page(GFP_HIGHUSER);
394                         if (!page) {
395                                 bm_free_pages(new_pages + have, i - have);
396                                 bm_vk_free(new_pages, vmalloced);
397                                 return NULL;
398                         }
399                         /* we want to know which page it is
400                          * from the endio handlers */
401                         bm_store_page_idx(page, i);
402                         new_pages[i] = page;
403                 }
404         } else {
405                 for (i = 0; i < want; i++)
406                         new_pages[i] = old_pages[i];
407                 /* NOT HERE, we are outside the spinlock!
408                 bm_free_pages(old_pages + want, have - want);
409                 */
410         }
411
412         if (vmalloced)
413                 b->bm_flags |= BM_P_VMALLOCED;
414         else
415                 b->bm_flags &= ~BM_P_VMALLOCED;
416
417         return new_pages;
418 }
419
420 /*
421  * called on driver init only. TODO call when a device is created.
422  * allocates the drbd_bitmap, and stores it in mdev->bitmap.
423  */
424 int drbd_bm_init(struct drbd_conf *mdev)
425 {
426         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
427         WARN_ON(b != NULL);
428         b = kzalloc(sizeof(struct drbd_bitmap), GFP_KERNEL);
429         if (!b)
430                 return -ENOMEM;
431         spin_lock_init(&b->bm_lock);
432         mutex_init(&b->bm_change);
433         init_waitqueue_head(&b->bm_io_wait);
434
435         mdev->bitmap = b;
436
437         return 0;
438 }
439
440 sector_t drbd_bm_capacity(struct drbd_conf *mdev)
441 {
442         ERR_IF(!mdev->bitmap) return 0;
443         return mdev->bitmap->bm_dev_capacity;
444 }
445
446 /* called on driver unload. TODO: call when a device is destroyed.
447  */
448 void drbd_bm_cleanup(struct drbd_conf *mdev)
449 {
450         ERR_IF (!mdev->bitmap) return;
451         bm_free_pages(mdev->bitmap->bm_pages, mdev->bitmap->bm_number_of_pages);
452         bm_vk_free(mdev->bitmap->bm_pages, (BM_P_VMALLOCED & mdev->bitmap->bm_flags));
453         kfree(mdev->bitmap);
454         mdev->bitmap = NULL;
455 }
456
457 /*
458  * since (b->bm_bits % BITS_PER_LONG) != 0,
459  * this masks out the remaining bits.
460  * Returns the number of bits cleared.
461  */
462 #define BITS_PER_PAGE           (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
463 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE - 1)
464 #define BITS_PER_LONG_MASK      (BITS_PER_LONG - 1)
465 static int bm_clear_surplus(struct drbd_bitmap *b)
466 {
467         unsigned long mask;
468         unsigned long *p_addr, *bm;
469         int tmp;
470         int cleared = 0;
471
472         /* number of bits modulo bits per page */
473         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
474         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
475         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
476         /* bitmap is always stored little endian,
477          * on disk and in core memory alike */
478         mask = cpu_to_lel(mask);
479
480         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
481         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
482         if (mask) {
483                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
484                  * to the long containing the last bit.
485                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
486                  * after the last (long word aligned) bit. */
487                 cleared = hweight_long(*bm & ~mask);
488                 *bm &= mask;
489                 bm++;
490         }
491
492         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
493                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
494                  * a padding long to align with a 64bit remote */
495                 cleared += hweight_long(*bm);
496                 *bm = 0;
497         }
498         bm_unmap(p_addr);
499         return cleared;
500 }
501
502 static void bm_set_surplus(struct drbd_bitmap *b)
503 {
504         unsigned long mask;
505         unsigned long *p_addr, *bm;
506         int tmp;
507
508         /* number of bits modulo bits per page */
509         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
510         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
511         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
512         /* bitmap is always stored little endian,
513          * on disk and in core memory alike */
514         mask = cpu_to_lel(mask);
515
516         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
517         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
518         if (mask) {
519                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
520                  * to the long containing the last bit.
521                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
522                  * after the last (long word aligned) bit. */
523                 *bm |= ~mask;
524                 bm++;
525         }
526
527         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
528                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
529                  * a padding long to align with a 64bit remote */
530                 *bm = ~0UL;
531         }
532         bm_unmap(p_addr);
533 }
534
535 /* you better not modify the bitmap while this is running,
536  * or its results will be stale */
537 static unsigned long bm_count_bits(struct drbd_bitmap *b)
538 {
539         unsigned long *p_addr;
540         unsigned long bits = 0;
541         unsigned long mask = (1UL << (b->bm_bits & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
542         int idx, i, last_word;
543
544         /* all but last page */
545         for (idx = 0; idx < b->bm_number_of_pages - 1; idx++) {
546                 p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
547                 for (i = 0; i < LWPP; i++)
548                         bits += hweight_long(p_addr[i]);
549                 __bm_unmap(p_addr);
550                 cond_resched();
551         }
552         /* last (or only) page */
553         last_word = ((b->bm_bits - 1) & BITS_PER_PAGE_MASK) >> LN2_BPL;
554         p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
555         for (i = 0; i < last_word; i++)
556                 bits += hweight_long(p_addr[i]);
557         p_addr[last_word] &= cpu_to_lel(mask);
558         bits += hweight_long(p_addr[last_word]);
559         /* 32bit arch, may have an unused padding long */
560         if (BITS_PER_LONG == 32 && (last_word & 1) == 0)
561                 p_addr[last_word+1] = 0;
562         __bm_unmap(p_addr);
563         return bits;
564 }
565
566 /* offset and len in long words.*/
567 static void bm_memset(struct drbd_bitmap *b, size_t offset, int c, size_t len)
568 {
569         unsigned long *p_addr, *bm;
570         unsigned int idx;
571         size_t do_now, end;
572
573         end = offset + len;
574
575         if (end > b->bm_words) {
576                 printk(KERN_ALERT "drbd: bm_memset end > bm_words\n");
577                 return;
578         }
579
580         while (offset < end) {
581                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset + 1, LWPP), end) - offset;
582                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
583                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
584                 bm = p_addr + MLPP(offset);
585                 if (bm+do_now > p_addr + LWPP) {
586                         printk(KERN_ALERT "drbd: BUG BUG BUG! p_addr:%p bm:%p do_now:%d\n",
587                                p_addr, bm, (int)do_now);
588                 } else
589                         memset(bm, c, do_now * sizeof(long));
590                 bm_unmap(p_addr);
591                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
592                 offset += do_now;
593         }
594 }
595
596 /*
597  * make sure the bitmap has enough room for the attached storage,
598  * if necessary, resize.
599  * called whenever we may have changed the device size.
600  * returns -ENOMEM if we could not allocate enough memory, 0 on success.
601  * In case this is actually a resize, we copy the old bitmap into the new one.
602  * Otherwise, the bitmap is initialized to all bits set.
603  */
604 int drbd_bm_resize(struct drbd_conf *mdev, sector_t capacity, int set_new_bits)
605 {
606         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
607         unsigned long bits, words, owords, obits;
608         unsigned long want, have, onpages; /* number of pages */
609         struct page **npages, **opages = NULL;
610         int err = 0, growing;
611         int opages_vmalloced;
612
613         ERR_IF(!b) return -ENOMEM;
614
615         drbd_bm_lock(mdev, "resize", BM_LOCKED_MASK);
616
617         dev_info(DEV, "drbd_bm_resize called with capacity == %llu\n",
618                         (unsigned long long)capacity);
619
620         if (capacity == b->bm_dev_capacity)
621                 goto out;
622
623         opages_vmalloced = (BM_P_VMALLOCED & b->bm_flags);
624
625         if (capacity == 0) {
626                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
627                 opages = b->bm_pages;
628                 onpages = b->bm_number_of_pages;
629                 owords = b->bm_words;
630                 b->bm_pages = NULL;
631                 b->bm_number_of_pages =
632                 b->bm_set   =
633                 b->bm_bits  =
634                 b->bm_words =
635                 b->bm_dev_capacity = 0;
636                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
637                 bm_free_pages(opages, onpages);
638                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
639                 goto out;
640         }
641         bits  = BM_SECT_TO_BIT(ALIGN(capacity, BM_SECT_PER_BIT));
642
643         /* if we would use
644            words = ALIGN(bits,BITS_PER_LONG) >> LN2_BPL;
645            a 32bit host could present the wrong number of words
646            to a 64bit host.
647         */
648         words = ALIGN(bits, 64) >> LN2_BPL;
649
650         if (get_ldev(mdev)) {
651                 u64 bits_on_disk = ((u64)mdev->ldev->md.md_size_sect-MD_BM_OFFSET) << 12;
652                 put_ldev(mdev);
653                 if (bits > bits_on_disk) {
654                         dev_info(DEV, "bits = %lu\n", bits);
655                         dev_info(DEV, "bits_on_disk = %llu\n", bits_on_disk);
656                         err = -ENOSPC;
657                         goto out;
658                 }
659         }
660
661         want = ALIGN(words*sizeof(long), PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
662         have = b->bm_number_of_pages;
663         if (want == have) {
664                 D_ASSERT(b->bm_pages != NULL);
665                 npages = b->bm_pages;
666         } else {
667                 if (drbd_insert_fault(mdev, DRBD_FAULT_BM_ALLOC))
668                         npages = NULL;
669                 else
670                         npages = bm_realloc_pages(b, want);
671         }
672
673         if (!npages) {
674                 err = -ENOMEM;
675                 goto out;
676         }
677
678         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
679         opages = b->bm_pages;
680         owords = b->bm_words;
681         obits  = b->bm_bits;
682
683         growing = bits > obits;
684         if (opages && growing && set_new_bits)
685                 bm_set_surplus(b);
686
687         b->bm_pages = npages;
688         b->bm_number_of_pages = want;
689         b->bm_bits  = bits;
690         b->bm_words = words;
691         b->bm_dev_capacity = capacity;
692
693         if (growing) {
694                 if (set_new_bits) {
695                         bm_memset(b, owords, 0xff, words-owords);
696                         b->bm_set += bits - obits;
697                 } else
698                         bm_memset(b, owords, 0x00, words-owords);
699
700         }
701
702         if (want < have) {
703                 /* implicit: (opages != NULL) && (opages != npages) */
704                 bm_free_pages(opages + want, have - want);
705         }
706
707         (void)bm_clear_surplus(b);
708
709         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
710         if (opages != npages)
711                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
712         if (!growing)
713                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
714         dev_info(DEV, "resync bitmap: bits=%lu words=%lu pages=%lu\n", bits, words, want);
715
716  out:
717         drbd_bm_unlock(mdev);
718         return err;
719 }
720
721 /* inherently racy:
722  * if not protected by other means, return value may be out of date when
723  * leaving this function...
724  * we still need to lock it, since it is important that this returns
725  * bm_set == 0 precisely.
726  *
727  * maybe bm_set should be atomic_t ?
728  */
729 unsigned long _drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
730 {
731         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
732         unsigned long s;
733         unsigned long flags;
734
735         ERR_IF(!b) return 0;
736         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
737
738         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
739         s = b->bm_set;
740         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
741
742         return s;
743 }
744
745 unsigned long drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
746 {
747         unsigned long s;
748         /* if I don't have a disk, I don't know about out-of-sync status */
749         if (!get_ldev_if_state(mdev, D_NEGOTIATING))
750                 return 0;
751         s = _drbd_bm_total_weight(mdev);
752         put_ldev(mdev);
753         return s;
754 }
755
756 size_t drbd_bm_words(struct drbd_conf *mdev)
757 {
758         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
759         ERR_IF(!b) return 0;
760         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
761
762         return b->bm_words;
763 }
764
765 unsigned long drbd_bm_bits(struct drbd_conf *mdev)
766 {
767         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
768         ERR_IF(!b) return 0;
769
770         return b->bm_bits;
771 }
772
773 /* merge number words from buffer into the bitmap starting at offset.
774  * buffer[i] is expected to be little endian unsigned long.
775  * bitmap must be locked by drbd_bm_lock.
776  * currently only used from receive_bitmap.
777  */
778 void drbd_bm_merge_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
779                         unsigned long *buffer)
780 {
781         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
782         unsigned long *p_addr, *bm;
783         unsigned long word, bits;
784         unsigned int idx;
785         size_t end, do_now;
786
787         end = offset + number;
788
789         ERR_IF(!b) return;
790         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
791         if (number == 0)
792                 return;
793         WARN_ON(offset >= b->bm_words);
794         WARN_ON(end    >  b->bm_words);
795
796         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
797         while (offset < end) {
798                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
799                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
800                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
801                 bm = p_addr + MLPP(offset);
802                 offset += do_now;
803                 while (do_now--) {
804                         bits = hweight_long(*bm);
805                         word = *bm | *buffer++;
806                         *bm++ = word;
807                         b->bm_set += hweight_long(word) - bits;
808                 }
809                 bm_unmap(p_addr);
810                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
811         }
812         /* with 32bit <-> 64bit cross-platform connect
813          * this is only correct for current usage,
814          * where we _know_ that we are 64 bit aligned,
815          * and know that this function is used in this way, too...
816          */
817         if (end == b->bm_words)
818                 b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
819         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
820 }
821
822 /* copy number words from the bitmap starting at offset into the buffer.
823  * buffer[i] will be little endian unsigned long.
824  */
825 void drbd_bm_get_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
826                      unsigned long *buffer)
827 {
828         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
829         unsigned long *p_addr, *bm;
830         size_t end, do_now;
831
832         end = offset + number;
833
834         ERR_IF(!b) return;
835         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
836
837         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
838         if ((offset >= b->bm_words) ||
839             (end    >  b->bm_words) ||
840             (number <= 0))
841                 dev_err(DEV, "offset=%lu number=%lu bm_words=%lu\n",
842                         (unsigned long) offset,
843                         (unsigned long) number,
844                         (unsigned long) b->bm_words);
845         else {
846                 while (offset < end) {
847                         do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
848                         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, offset));
849                         bm = p_addr + MLPP(offset);
850                         offset += do_now;
851                         while (do_now--)
852                                 *buffer++ = *bm++;
853                         bm_unmap(p_addr);
854                 }
855         }
856         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
857 }
858
859 /* set all bits in the bitmap */
860 void drbd_bm_set_all(struct drbd_conf *mdev)
861 {
862         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
863         ERR_IF(!b) return;
864         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
865
866         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
867         bm_memset(b, 0, 0xff, b->bm_words);
868         (void)bm_clear_surplus(b);
869         b->bm_set = b->bm_bits;
870         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
871 }
872
873 /* clear all bits in the bitmap */
874 void drbd_bm_clear_all(struct drbd_conf *mdev)
875 {
876         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
877         ERR_IF(!b) return;
878         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
879
880         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
881         bm_memset(b, 0, 0, b->bm_words);
882         b->bm_set = 0;
883         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
884 }
885
886 struct bm_aio_ctx {
887         struct drbd_conf *mdev;
888         atomic_t in_flight;
889         unsigned int done;
890         unsigned flags;
891 #define BM_AIO_COPY_PAGES       1
892         int error;
893         struct kref kref;
894 };
895
896 static void bm_aio_ctx_destroy(struct kref *kref)
897 {
898         struct bm_aio_ctx *ctx = container_of(kref, struct bm_aio_ctx, kref);
899
900         put_ldev(ctx->mdev);
901         kfree(ctx);
902 }
903
904 /* bv_page may be a copy, or may be the original */
905 static void bm_async_io_complete(struct bio *bio, int error)
906 {
907         struct bm_aio_ctx *ctx = bio->bi_private;
908         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
909         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
910         unsigned int idx = bm_page_to_idx(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
911         int uptodate = bio_flagged(bio, BIO_UPTODATE);
912
913
914         /* strange behavior of some lower level drivers...
915          * fail the request by clearing the uptodate flag,
916          * but do not return any error?!
917          * do we want to WARN() on this? */
918         if (!error && !uptodate)
919                 error = -EIO;
920
921         if ((ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) == 0 &&
922             !bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[idx]))
923                 dev_warn(DEV, "bitmap page idx %u changed during IO!\n", idx);
924
925         if (error) {
926                 /* ctx error will hold the completed-last non-zero error code,
927                  * in case error codes differ. */
928                 ctx->error = error;
929                 bm_set_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
930                 /* Not identical to on disk version of it.
931                  * Is BM_PAGE_IO_ERROR enough? */
932                 if (__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
933                         dev_err(DEV, "IO ERROR %d on bitmap page idx %u\n",
934                                         error, idx);
935         } else {
936                 bm_clear_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
937                 dynamic_dev_dbg(DEV, "bitmap page idx %u completed\n", idx);
938         }
939
940         bm_page_unlock_io(mdev, idx);
941
942         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES)
943                 mempool_free(bio->bi_io_vec[0].bv_page, drbd_md_io_page_pool);
944
945         bio_put(bio);
946
947         if (atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight)) {
948                 ctx->done = 1;
949                 wake_up(&mdev->misc_wait);
950                 kref_put(&ctx->kref, &bm_aio_ctx_destroy);
951         }
952 }
953
954 static void bm_page_io_async(struct bm_aio_ctx *ctx, int page_nr, int rw) __must_hold(local)
955 {
956         struct bio *bio = bio_alloc_drbd(GFP_NOIO);
957         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
958         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
959         struct page *page;
960         unsigned int len;
961
962         sector_t on_disk_sector =
963                 mdev->ldev->md.md_offset + mdev->ldev->md.bm_offset;
964         on_disk_sector += ((sector_t)page_nr) << (PAGE_SHIFT-9);
965
966         /* this might happen with very small
967          * flexible external meta data device,
968          * or with PAGE_SIZE > 4k */
969         len = min_t(unsigned int, PAGE_SIZE,
970                 (drbd_md_last_sector(mdev->ldev) - on_disk_sector + 1)<<9);
971
972         /* serialize IO on this page */
973         bm_page_lock_io(mdev, page_nr);
974         /* before memcpy and submit,
975          * so it can be redirtied any time */
976         bm_set_page_unchanged(b->bm_pages[page_nr]);
977
978         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) {
979                 void *src, *dest;
980                 page = mempool_alloc(drbd_md_io_page_pool, __GFP_HIGHMEM|__GFP_WAIT);
981                 dest = kmap_atomic(page);
982                 src = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr]);
983                 memcpy(dest, src, PAGE_SIZE);
984                 kunmap_atomic(src);
985                 kunmap_atomic(dest);
986                 bm_store_page_idx(page, page_nr);
987         } else
988                 page = b->bm_pages[page_nr];
989
990         bio->bi_bdev = mdev->ldev->md_bdev;
991         bio->bi_sector = on_disk_sector;
992         /* bio_add_page of a single page to an empty bio will always succeed,
993          * according to api.  Do we want to assert that? */
994         bio_add_page(bio, page, len, 0);
995         bio->bi_private = ctx;
996         bio->bi_end_io = bm_async_io_complete;
997
998         if (drbd_insert_fault(mdev, (rw & WRITE) ? DRBD_FAULT_MD_WR : DRBD_FAULT_MD_RD)) {
999                 bio->bi_rw |= rw;
1000                 bio_endio(bio, -EIO);
1001         } else {
1002                 submit_bio(rw, bio);
1003                 /* this should not count as user activity and cause the
1004                  * resync to throttle -- see drbd_rs_should_slow_down(). */
1005                 atomic_add(len >> 9, &mdev->rs_sect_ev);
1006         }
1007 }
1008
1009 /*
1010  * bm_rw: read/write the whole bitmap from/to its on disk location.
1011  */
1012 static int bm_rw(struct drbd_conf *mdev, int rw, unsigned flags, unsigned lazy_writeout_upper_idx) __must_hold(local)
1013 {
1014         struct bm_aio_ctx *ctx;
1015         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1016         int num_pages, i, count = 0;
1017         unsigned long now;
1018         char ppb[10];
1019         int err = 0;
1020
1021         /*
1022          * We are protected against bitmap disappearing/resizing by holding an
1023          * ldev reference (caller must have called get_ldev()).
1024          * For read/write, we are protected against changes to the bitmap by
1025          * the bitmap lock (see drbd_bitmap_io).
1026          * For lazy writeout, we don't care for ongoing changes to the bitmap,
1027          * as we submit copies of pages anyways.
1028          */
1029
1030         ctx = kmalloc(sizeof(struct bm_aio_ctx), GFP_NOIO);
1031         if (!ctx)
1032                 return -ENOMEM;
1033
1034         *ctx = (struct bm_aio_ctx) {
1035                 .mdev = mdev,
1036                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1037                 .done = 0,
1038                 .flags = flags,
1039                 .error = 0,
1040                 .kref = { ATOMIC_INIT(2) },
1041         };
1042
1043         if (!get_ldev_if_state(mdev, D_ATTACHING)) {  /* put is in bm_aio_ctx_destroy() */
1044                 dev_err(DEV, "ASSERT FAILED: get_ldev_if_state() == 1 in bm_rw()\n");
1045                 kfree(ctx);
1046                 return -ENODEV;
1047         }
1048
1049         if (!ctx->flags)
1050                 WARN_ON(!(BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags));
1051
1052         num_pages = b->bm_number_of_pages;
1053
1054         now = jiffies;
1055
1056         /* let the layers below us try to merge these bios... */
1057         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1058                 /* ignore completely unchanged pages */
1059                 if (lazy_writeout_upper_idx && i == lazy_writeout_upper_idx)
1060                         break;
1061                 if (rw & WRITE) {
1062                         if (bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[i])) {
1063                                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm write for idx %u\n", i);
1064                                 continue;
1065                         }
1066                         /* during lazy writeout,
1067                          * ignore those pages not marked for lazy writeout. */
1068                         if (lazy_writeout_upper_idx &&
1069                             !bm_test_page_lazy_writeout(b->bm_pages[i])) {
1070                                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm lazy write for idx %u\n", i);
1071                                 continue;
1072                         }
1073                 }
1074                 atomic_inc(&ctx->in_flight);
1075                 bm_page_io_async(ctx, i, rw);
1076                 ++count;
1077                 cond_resched();
1078         }
1079
1080         /*
1081          * We initialize ctx->in_flight to one to make sure bm_async_io_complete
1082          * will not set ctx->done early, and decrement / test it here.  If there
1083          * are still some bios in flight, we need to wait for them here.
1084          * If all IO is done already (or nothing had been submitted), there is
1085          * no need to wait.  Still, we need to put the kref associated with the
1086          * "in_flight reached zero, all done" event.
1087          */
1088         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight))
1089                 wait_until_done_or_disk_failure(mdev, mdev->ldev, &ctx->done);
1090         else
1091                 kref_put(&ctx->kref, &bm_aio_ctx_destroy);
1092
1093         dev_info(DEV, "bitmap %s of %u pages took %lu jiffies\n",
1094                         rw == WRITE ? "WRITE" : "READ",
1095                         count, jiffies - now);
1096
1097         if (ctx->error) {
1098                 dev_alert(DEV, "we had at least one MD IO ERROR during bitmap IO\n");
1099                 drbd_chk_io_error(mdev, 1, true);
1100                 err = -EIO; /* ctx->error ? */
1101         }
1102
1103         if (atomic_read(&ctx->in_flight))
1104                 err = -EIO; /* Disk failed during IO... */
1105
1106         now = jiffies;
1107         if (rw == WRITE) {
1108                 drbd_md_flush(mdev);
1109         } else /* rw == READ */ {
1110                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
1111                 dev_info(DEV, "recounting of set bits took additional %lu jiffies\n",
1112                      jiffies - now);
1113         }
1114         now = b->bm_set;
1115
1116         dev_info(DEV, "%s (%lu bits) marked out-of-sync by on disk bit-map.\n",
1117              ppsize(ppb, now << (BM_BLOCK_SHIFT-10)), now);
1118
1119         kref_put(&ctx->kref, &bm_aio_ctx_destroy);
1120         return err;
1121 }
1122
1123 /**
1124  * drbd_bm_read() - Read the whole bitmap from its on disk location.
1125  * @mdev:       DRBD device.
1126  */
1127 int drbd_bm_read(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1128 {
1129         return bm_rw(mdev, READ, 0, 0);
1130 }
1131
1132 /**
1133  * drbd_bm_write() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1134  * @mdev:       DRBD device.
1135  *
1136  * Will only write pages that have changed since last IO.
1137  */
1138 int drbd_bm_write(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1139 {
1140         return bm_rw(mdev, WRITE, 0, 0);
1141 }
1142
1143 /**
1144  * drbd_bm_lazy_write_out() - Write bitmap pages 0 to @upper_idx-1, if they have changed.
1145  * @mdev:       DRBD device.
1146  * @upper_idx:  0: write all changed pages; +ve: page index to stop scanning for changed pages
1147  */
1148 int drbd_bm_write_lazy(struct drbd_conf *mdev, unsigned upper_idx) __must_hold(local)
1149 {
1150         return bm_rw(mdev, WRITE, BM_AIO_COPY_PAGES, upper_idx);
1151 }
1152
1153 /**
1154  * drbd_bm_write_copy_pages() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1155  * @mdev:       DRBD device.
1156  *
1157  * Will only write pages that have changed since last IO.
1158  * In contrast to drbd_bm_write(), this will copy the bitmap pages
1159  * to temporary writeout pages. It is intended to trigger a full write-out
1160  * while still allowing the bitmap to change, for example if a resync or online
1161  * verify is aborted due to a failed peer disk, while local IO continues, or
1162  * pending resync acks are still being processed.
1163  */
1164 int drbd_bm_write_copy_pages(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1165 {
1166         return bm_rw(mdev, WRITE, BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1167 }
1168
1169
1170 /**
1171  * drbd_bm_write_page: Writes a PAGE_SIZE aligned piece of bitmap
1172  * @mdev:       DRBD device.
1173  * @idx:        bitmap page index
1174  *
1175  * We don't want to special case on logical_block_size of the backend device,
1176  * so we submit PAGE_SIZE aligned pieces.
1177  * Note that on "most" systems, PAGE_SIZE is 4k.
1178  *
1179  * In case this becomes an issue on systems with larger PAGE_SIZE,
1180  * we may want to change this again to write 4k aligned 4k pieces.
1181  */
1182 int drbd_bm_write_page(struct drbd_conf *mdev, unsigned int idx) __must_hold(local)
1183 {
1184         struct bm_aio_ctx *ctx;
1185         int err;
1186
1187         if (bm_test_page_unchanged(mdev->bitmap->bm_pages[idx])) {
1188                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm page write for idx %u\n", idx);
1189                 return 0;
1190         }
1191
1192         ctx = kmalloc(sizeof(struct bm_aio_ctx), GFP_NOIO);
1193         if (!ctx)
1194                 return -ENOMEM;
1195
1196         *ctx = (struct bm_aio_ctx) {
1197                 .mdev = mdev,
1198                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1199                 .done = 0,
1200                 .flags = BM_AIO_COPY_PAGES,
1201                 .error = 0,
1202                 .kref = { ATOMIC_INIT(2) },
1203         };
1204
1205         if (!get_ldev_if_state(mdev, D_ATTACHING)) {  /* put is in bm_aio_ctx_destroy() */
1206                 dev_err(DEV, "ASSERT FAILED: get_ldev_if_state() == 1 in drbd_bm_write_page()\n");
1207                 kfree(ctx);
1208                 return -ENODEV;
1209         }
1210
1211         bm_page_io_async(ctx, idx, WRITE_SYNC);
1212         wait_until_done_or_disk_failure(mdev, mdev->ldev, &ctx->done);
1213
1214         if (ctx->error)
1215                 drbd_chk_io_error(mdev, 1, true);
1216                 /* that should force detach, so the in memory bitmap will be
1217                  * gone in a moment as well. */
1218
1219         mdev->bm_writ_cnt++;
1220         err = atomic_read(&ctx->in_flight) ? -EIO : ctx->error;
1221         kref_put(&ctx->kref, &bm_aio_ctx_destroy);
1222         return err;
1223 }
1224
1225 /* NOTE
1226  * find_first_bit returns int, we return unsigned long.
1227  * For this to work on 32bit arch with bitnumbers > (1<<32),
1228  * we'd need to return u64, and get a whole lot of other places
1229  * fixed where we still use unsigned long.
1230  *
1231  * this returns a bit number, NOT a sector!
1232  */
1233 static unsigned long __bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo,
1234         const int find_zero_bit)
1235 {
1236         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1237         unsigned long *p_addr;
1238         unsigned long bit_offset;
1239         unsigned i;
1240
1241
1242         if (bm_fo > b->bm_bits) {
1243                 dev_err(DEV, "bm_fo=%lu bm_bits=%lu\n", bm_fo, b->bm_bits);
1244                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1245         } else {
1246                 while (bm_fo < b->bm_bits) {
1247                         /* bit offset of the first bit in the page */
1248                         bit_offset = bm_fo & ~BITS_PER_PAGE_MASK;
1249                         p_addr = __bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bm_fo));
1250
1251                         if (find_zero_bit)
1252                                 i = find_next_zero_bit_le(p_addr,
1253                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1254                         else
1255                                 i = find_next_bit_le(p_addr,
1256                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1257
1258                         __bm_unmap(p_addr);
1259                         if (i < PAGE_SIZE*8) {
1260                                 bm_fo = bit_offset + i;
1261                                 if (bm_fo >= b->bm_bits)
1262                                         break;
1263                                 goto found;
1264                         }
1265                         bm_fo = bit_offset + PAGE_SIZE*8;
1266                 }
1267                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1268         }
1269  found:
1270         return bm_fo;
1271 }
1272
1273 static unsigned long bm_find_next(struct drbd_conf *mdev,
1274         unsigned long bm_fo, const int find_zero_bit)
1275 {
1276         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1277         unsigned long i = DRBD_END_OF_BITMAP;
1278
1279         ERR_IF(!b) return i;
1280         ERR_IF(!b->bm_pages) return i;
1281
1282         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1283         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1284                 bm_print_lock_info(mdev);
1285
1286         i = __bm_find_next(mdev, bm_fo, find_zero_bit);
1287
1288         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1289         return i;
1290 }
1291
1292 unsigned long drbd_bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1293 {
1294         return bm_find_next(mdev, bm_fo, 0);
1295 }
1296
1297 #if 0
1298 /* not yet needed for anything. */
1299 unsigned long drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1300 {
1301         return bm_find_next(mdev, bm_fo, 1);
1302 }
1303 #endif
1304
1305 /* does not spin_lock_irqsave.
1306  * you must take drbd_bm_lock() first */
1307 unsigned long _drbd_bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1308 {
1309         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & mdev->b->bm_flags)); */
1310         return __bm_find_next(mdev, bm_fo, 0);
1311 }
1312
1313 unsigned long _drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1314 {
1315         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & mdev->b->bm_flags)); */
1316         return __bm_find_next(mdev, bm_fo, 1);
1317 }
1318
1319 /* returns number of bits actually changed.
1320  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1321  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1322  * wants bitnr, not sector.
1323  * expected to be called for only a few bits (e - s about BITS_PER_LONG).
1324  * Must hold bitmap lock already. */
1325 static int __bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
1326         unsigned long e, int val)
1327 {
1328         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1329         unsigned long *p_addr = NULL;
1330         unsigned long bitnr;
1331         unsigned int last_page_nr = -1U;
1332         int c = 0;
1333         int changed_total = 0;
1334
1335         if (e >= b->bm_bits) {
1336                 dev_err(DEV, "ASSERT FAILED: bit_s=%lu bit_e=%lu bm_bits=%lu\n",
1337                                 s, e, b->bm_bits);
1338                 e = b->bm_bits ? b->bm_bits -1 : 0;
1339         }
1340         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1341                 unsigned int page_nr = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1342                 if (page_nr != last_page_nr) {
1343                         if (p_addr)
1344                                 __bm_unmap(p_addr);
1345                         if (c < 0)
1346                                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1347                         else if (c > 0)
1348                                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1349                         changed_total += c;
1350                         c = 0;
1351                         p_addr = __bm_map_pidx(b, page_nr);
1352                         last_page_nr = page_nr;
1353                 }
1354                 if (val)
1355                         c += (0 == __test_and_set_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1356                 else
1357                         c -= (0 != __test_and_clear_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1358         }
1359         if (p_addr)
1360                 __bm_unmap(p_addr);
1361         if (c < 0)
1362                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1363         else if (c > 0)
1364                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1365         changed_total += c;
1366         b->bm_set += changed_total;
1367         return changed_total;
1368 }
1369
1370 /* returns number of bits actually changed.
1371  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1372  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1373  * wants bitnr, not sector */
1374 static int bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
1375         const unsigned long e, int val)
1376 {
1377         unsigned long flags;
1378         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1379         int c = 0;
1380
1381         ERR_IF(!b) return 1;
1382         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1383
1384         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1385         if ((val ? BM_DONT_SET : BM_DONT_CLEAR) & b->bm_flags)
1386                 bm_print_lock_info(mdev);
1387
1388         c = __bm_change_bits_to(mdev, s, e, val);
1389
1390         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1391         return c;
1392 }
1393
1394 /* returns number of bits changed 0 -> 1 */
1395 int drbd_bm_set_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1396 {
1397         return bm_change_bits_to(mdev, s, e, 1);
1398 }
1399
1400 /* returns number of bits changed 1 -> 0 */
1401 int drbd_bm_clear_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1402 {
1403         return -bm_change_bits_to(mdev, s, e, 0);
1404 }
1405
1406 /* sets all bits in full words,
1407  * from first_word up to, but not including, last_word */
1408 static inline void bm_set_full_words_within_one_page(struct drbd_bitmap *b,
1409                 int page_nr, int first_word, int last_word)
1410 {
1411         int i;
1412         int bits;
1413         unsigned long *paddr = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr]);
1414         for (i = first_word; i < last_word; i++) {
1415                 bits = hweight_long(paddr[i]);
1416                 paddr[i] = ~0UL;
1417                 b->bm_set += BITS_PER_LONG - bits;
1418         }
1419         kunmap_atomic(paddr);
1420 }
1421
1422 /* Same thing as drbd_bm_set_bits,
1423  * but more efficient for a large bit range.
1424  * You must first drbd_bm_lock().
1425  * Can be called to set the whole bitmap in one go.
1426  * Sets bits from s to e _inclusive_. */
1427 void _drbd_bm_set_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1428 {
1429         /* First set_bit from the first bit (s)
1430          * up to the next long boundary (sl),
1431          * then assign full words up to the last long boundary (el),
1432          * then set_bit up to and including the last bit (e).
1433          *
1434          * Do not use memset, because we must account for changes,
1435          * so we need to loop over the words with hweight() anyways.
1436          */
1437         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1438         unsigned long sl = ALIGN(s,BITS_PER_LONG);
1439         unsigned long el = (e+1) & ~((unsigned long)BITS_PER_LONG-1);
1440         int first_page;
1441         int last_page;
1442         int page_nr;
1443         int first_word;
1444         int last_word;
1445
1446         if (e - s <= 3*BITS_PER_LONG) {
1447                 /* don't bother; el and sl may even be wrong. */
1448                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1449                 __bm_change_bits_to(mdev, s, e, 1);
1450                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1451                 return;
1452         }
1453
1454         /* difference is large enough that we can trust sl and el */
1455
1456         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1457
1458         /* bits filling the current long */
1459         if (sl)
1460                 __bm_change_bits_to(mdev, s, sl-1, 1);
1461
1462         first_page = sl >> (3 + PAGE_SHIFT);
1463         last_page = el >> (3 + PAGE_SHIFT);
1464
1465         /* MLPP: modulo longs per page */
1466         /* LWPP: long words per page */
1467         first_word = MLPP(sl >> LN2_BPL);
1468         last_word = LWPP;
1469
1470         /* first and full pages, unless first page == last page */
1471         for (page_nr = first_page; page_nr < last_page; page_nr++) {
1472                 bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, page_nr, first_word, last_word);
1473                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1474                 cond_resched();
1475                 first_word = 0;
1476                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1477         }
1478
1479         /* last page (respectively only page, for first page == last page) */
1480         last_word = MLPP(el >> LN2_BPL);
1481         bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, last_page, first_word, last_word);
1482
1483         /* possibly trailing bits.
1484          * example: (e & 63) == 63, el will be e+1.
1485          * if that even was the very last bit,
1486          * it would trigger an assert in __bm_change_bits_to()
1487          */
1488         if (el <= e)
1489                 __bm_change_bits_to(mdev, el, e, 1);
1490         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1491 }
1492
1493 /* returns bit state
1494  * wants bitnr, NOT sector.
1495  * inherently racy... area needs to be locked by means of {al,rs}_lru
1496  *  1 ... bit set
1497  *  0 ... bit not set
1498  * -1 ... first out of bounds access, stop testing for bits!
1499  */
1500 int drbd_bm_test_bit(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long bitnr)
1501 {
1502         unsigned long flags;
1503         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1504         unsigned long *p_addr;
1505         int i;
1506
1507         ERR_IF(!b) return 0;
1508         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1509
1510         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1511         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1512                 bm_print_lock_info(mdev);
1513         if (bitnr < b->bm_bits) {
1514                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bitnr));
1515                 i = test_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr) ? 1 : 0;
1516                 bm_unmap(p_addr);
1517         } else if (bitnr == b->bm_bits) {
1518                 i = -1;
1519         } else { /* (bitnr > b->bm_bits) */
1520                 dev_err(DEV, "bitnr=%lu > bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1521                 i = 0;
1522         }
1523
1524         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1525         return i;
1526 }
1527
1528 /* returns number of bits set in the range [s, e] */
1529 int drbd_bm_count_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1530 {
1531         unsigned long flags;
1532         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1533         unsigned long *p_addr = NULL;
1534         unsigned long bitnr;
1535         unsigned int page_nr = -1U;
1536         int c = 0;
1537
1538         /* If this is called without a bitmap, that is a bug.  But just to be
1539          * robust in case we screwed up elsewhere, in that case pretend there
1540          * was one dirty bit in the requested area, so we won't try to do a
1541          * local read there (no bitmap probably implies no disk) */
1542         ERR_IF(!b) return 1;
1543         ERR_IF(!b->bm_pages) return 1;
1544
1545         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1546         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1547                 bm_print_lock_info(mdev);
1548         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1549                 unsigned int idx = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1550                 if (page_nr != idx) {
1551                         page_nr = idx;
1552                         if (p_addr)
1553                                 bm_unmap(p_addr);
1554                         p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
1555                 }
1556                 ERR_IF (bitnr >= b->bm_bits) {
1557                         dev_err(DEV, "bitnr=%lu bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1558                 } else {
1559                         c += (0 != test_bit_le(bitnr - (page_nr << (PAGE_SHIFT+3)), p_addr));
1560                 }
1561         }
1562         if (p_addr)
1563                 bm_unmap(p_addr);
1564         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1565         return c;
1566 }
1567
1568
1569 /* inherently racy...
1570  * return value may be already out-of-date when this function returns.
1571  * but the general usage is that this is only use during a cstate when bits are
1572  * only cleared, not set, and typically only care for the case when the return
1573  * value is zero, or we already "locked" this "bitmap extent" by other means.
1574  *
1575  * enr is bm-extent number, since we chose to name one sector (512 bytes)
1576  * worth of the bitmap a "bitmap extent".
1577  *
1578  * TODO
1579  * I think since we use it like a reference count, we should use the real
1580  * reference count of some bitmap extent element from some lru instead...
1581  *
1582  */
1583 int drbd_bm_e_weight(struct drbd_conf *mdev, unsigned long enr)
1584 {
1585         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1586         int count, s, e;
1587         unsigned long flags;
1588         unsigned long *p_addr, *bm;
1589
1590         ERR_IF(!b) return 0;
1591         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1592
1593         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1594         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1595                 bm_print_lock_info(mdev);
1596
1597         s = S2W(enr);
1598         e = min((size_t)S2W(enr+1), b->bm_words);
1599         count = 0;
1600         if (s < b->bm_words) {
1601                 int n = e-s;
1602                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1603                 bm = p_addr + MLPP(s);
1604                 while (n--)
1605                         count += hweight_long(*bm++);
1606                 bm_unmap(p_addr);
1607         } else {
1608                 dev_err(DEV, "start offset (%d) too large in drbd_bm_e_weight\n", s);
1609         }
1610         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1611         return count;
1612 }
1613
1614 /* Set all bits covered by the AL-extent al_enr.
1615  * Returns number of bits changed. */
1616 unsigned long drbd_bm_ALe_set_all(struct drbd_conf *mdev, unsigned long al_enr)
1617 {
1618         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1619         unsigned long *p_addr, *bm;
1620         unsigned long weight;
1621         unsigned long s, e;
1622         int count, i, do_now;
1623         ERR_IF(!b) return 0;
1624         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1625
1626         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1627         if (BM_DONT_SET & b->bm_flags)
1628                 bm_print_lock_info(mdev);
1629         weight = b->bm_set;
1630
1631         s = al_enr * BM_WORDS_PER_AL_EXT;
1632         e = min_t(size_t, s + BM_WORDS_PER_AL_EXT, b->bm_words);
1633         /* assert that s and e are on the same page */
1634         D_ASSERT((e-1) >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3)
1635               ==  s    >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3));
1636         count = 0;
1637         if (s < b->bm_words) {
1638                 i = do_now = e-s;
1639                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1640                 bm = p_addr + MLPP(s);
1641                 while (i--) {
1642                         count += hweight_long(*bm);
1643                         *bm = -1UL;
1644                         bm++;
1645                 }
1646                 bm_unmap(p_addr);
1647                 b->bm_set += do_now*BITS_PER_LONG - count;
1648                 if (e == b->bm_words)
1649                         b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
1650         } else {
1651                 dev_err(DEV, "start offset (%lu) too large in drbd_bm_ALe_set_all\n", s);
1652         }
1653         weight = b->bm_set - weight;
1654         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1655         return weight;
1656 }