fs/ext4/page-io.c

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