fs/f2fs/data.c

   1 /*
   2  * fs/f2fs/data.c
   3  *
   4  * Copyright (c) 2012 Samsung Electronics Co., Ltd.
   5  *             http://www.samsung.com/
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  */
  11 #include <linux/fs.h>
  12 #include <linux/f2fs_fs.h>
  13 #include <linux/buffer_head.h>
  14 #include <linux/mpage.h>
  15 #include <linux/aio.h>
  16 #include <linux/writeback.h>
  17 #include <linux/backing-dev.h>
  18 #include <linux/blkdev.h>
  19 #include <linux/bio.h>
  20 #include <linux/prefetch.h>
  21
  22 #include "f2fs.h"
  23 #include "node.h"
  24 #include "segment.h"
  25 #include <trace/events/f2fs.h>
  26
  27 static void f2fs_read_end_io(struct bio *bio, int err)
  28 {
  29         struct bio_vec *bvec;
  30         int i;
  31
  32         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
  33                 struct page *page = bvec->bv_page;
  34
  35                 if (!err) {
  36                         SetPageUptodate(page);
  37                 } else {
  38                         ClearPageUptodate(page);
  39                         SetPageError(page);
  40                 }
  41                 unlock_page(page);
  42         }
  43         bio_put(bio);
  44 }
  45
  46 static void f2fs_write_end_io(struct bio *bio, int err)
  47 {
  48         struct f2fs_sb_info *sbi = bio->bi_private;
  49         struct bio_vec *bvec;
  50         int i;
  51
  52         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
  53                 struct page *page = bvec->bv_page;
  54
  55                 if (unlikely(err)) {
  56                         set_page_dirty(page);
  57                         set_bit(AS_EIO, &page->mapping->flags);
  58                         f2fs_stop_checkpoint(sbi);
  59                 }
  60                 end_page_writeback(page);
  61                 dec_page_count(sbi, F2FS_WRITEBACK);
  62         }
  63
  64         if (sbi->wait_io) {
  65                 complete(sbi->wait_io);
  66                 sbi->wait_io = NULL;
  67         }
  68
  69         if (!get_pages(sbi, F2FS_WRITEBACK) &&
  70                         !list_empty(&sbi->cp_wait.task_list))
  71                 wake_up(&sbi->cp_wait);
  72
  73         bio_put(bio);
  74 }
  75
  76 /*
  77  * Low-level block read/write IO operations.
  78  */
  79 static struct bio *__bio_alloc(struct f2fs_sb_info *sbi, block_t blk_addr,
  80                                 int npages, bool is_read)
  81 {
  82         struct bio *bio;
  83
  84         /* No failure on bio allocation */
  85         bio = bio_alloc(GFP_NOIO, npages);
  86
  87         bio->bi_bdev = sbi->sb->s_bdev;
  88         bio->bi_iter.bi_sector = SECTOR_FROM_BLOCK(sbi, blk_addr);
  89         bio->bi_end_io = is_read ? f2fs_read_end_io : f2fs_write_end_io;
  90         bio->bi_private = sbi;
  91
  92         return bio;
  93 }
  94
  95 static void __submit_merged_bio(struct f2fs_bio_info *io)
  96 {
  97         struct f2fs_io_info *fio = &io->fio;
  98         int rw;
  99
 100         if (!io->bio)
 101                 return;
 102
 103         rw = fio->rw;
 104
 105         if (is_read_io(rw)) {
 106                 trace_f2fs_submit_read_bio(io->sbi->sb, rw,
 107                                                 fio->type, io->bio);
 108                 submit_bio(rw, io->bio);
 109         } else {
 110                 trace_f2fs_submit_write_bio(io->sbi->sb, rw,
 111                                                 fio->type, io->bio);
 112                 /*
 113                  * META_FLUSH is only from the checkpoint procedure, and we
 114                  * should wait this metadata bio for FS consistency.
 115                  */
 116                 if (fio->type == META_FLUSH) {
 117                         DECLARE_COMPLETION_ONSTACK(wait);
 118                         io->sbi->wait_io = &wait;
 119                         submit_bio(rw, io->bio);
 120                         wait_for_completion(&wait);
 121                 } else {
 122                         submit_bio(rw, io->bio);
 123                 }
 124         }
 125
 126         io->bio = NULL;
 127 }
 128
 129 void f2fs_submit_merged_bio(struct f2fs_sb_info *sbi,
 130                                 enum page_type type, int rw)
 131 {
 132         enum page_type btype = PAGE_TYPE_OF_BIO(type);
 133         struct f2fs_bio_info *io;
 134
 135         io = is_read_io(rw) ? &sbi->read_io : &sbi->write_io[btype];
 136
 137         down_write(&io->io_rwsem);
 138
 139         /* change META to META_FLUSH in the checkpoint procedure */
 140         if (type >= META_FLUSH) {
 141                 io->fio.type = META_FLUSH;
 142                 if (test_opt(sbi, NOBARRIER))
 143                         io->fio.rw = WRITE_FLUSH | REQ_META | REQ_PRIO;
 144                 else
 145                         io->fio.rw = WRITE_FLUSH_FUA | REQ_META | REQ_PRIO;
 146         }
 147         __submit_merged_bio(io);
 148         up_write(&io->io_rwsem);
 149 }
 150
 151 /*
 152  * Fill the locked page with data located in the block address.
 153  * Return unlocked page.
 154  */
 155 int f2fs_submit_page_bio(struct f2fs_sb_info *sbi, struct page *page,
 156                                         block_t blk_addr, int rw)
 157 {
 158         struct bio *bio;
 159
 160         trace_f2fs_submit_page_bio(page, blk_addr, rw);
 161
 162         /* Allocate a new bio */
 163         bio = __bio_alloc(sbi, blk_addr, 1, is_read_io(rw));
 164
 165         if (bio_add_page(bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0) < PAGE_CACHE_SIZE) {
 166                 bio_put(bio);
 167                 f2fs_put_page(page, 1);
 168                 return -EFAULT;
 169         }
 170
 171         submit_bio(rw, bio);
 172         return 0;
 173 }
 174
 175 void f2fs_submit_page_mbio(struct f2fs_sb_info *sbi, struct page *page,
 176                         block_t blk_addr, struct f2fs_io_info *fio)
 177 {
 178         enum page_type btype = PAGE_TYPE_OF_BIO(fio->type);
 179         struct f2fs_bio_info *io;
 180         bool is_read = is_read_io(fio->rw);
 181
 182         io = is_read ? &sbi->read_io : &sbi->write_io[btype];
 183
 184         verify_block_addr(sbi, blk_addr);
 185
 186         down_write(&io->io_rwsem);
 187
 188         if (!is_read)
 189                 inc_page_count(sbi, F2FS_WRITEBACK);
 190
 191         if (io->bio && (io->last_block_in_bio != blk_addr - 1 ||
 192                                                 io->fio.rw != fio->rw))
 193                 __submit_merged_bio(io);
 194 alloc_new:
 195         if (io->bio == NULL) {
 196                 int bio_blocks = MAX_BIO_BLOCKS(max_hw_blocks(sbi));
 197
 198                 io->bio = __bio_alloc(sbi, blk_addr, bio_blocks, is_read);
 199                 io->fio = *fio;
 200         }
 201
 202         if (bio_add_page(io->bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0) <
 203                                                         PAGE_CACHE_SIZE) {
 204                 __submit_merged_bio(io);
 205                 goto alloc_new;
 206         }
 207
 208         io->last_block_in_bio = blk_addr;
 209
 210         up_write(&io->io_rwsem);
 211         trace_f2fs_submit_page_mbio(page, fio->rw, fio->type, blk_addr);
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Lock ordering for the change of data block address:
 216  * ->data_page
 217  *  ->node_page
 218  *    update block addresses in the node page
 219  */
 220 static void __set_data_blkaddr(struct dnode_of_data *dn, block_t new_addr)
 221 {
 222         struct f2fs_node *rn;
 223         __le32 *addr_array;
 224         struct page *node_page = dn->node_page;
 225         unsigned int ofs_in_node = dn->ofs_in_node;
 226
 227         f2fs_wait_on_page_writeback(node_page, NODE);
 228
 229         rn = F2FS_NODE(node_page);
 230
 231         /* Get physical address of data block */
 232         addr_array = blkaddr_in_node(rn);
 233         addr_array[ofs_in_node] = cpu_to_le32(new_addr);
 234         set_page_dirty(node_page);
 235 }
 236
 237 int reserve_new_block(struct dnode_of_data *dn)
 238 {
 239         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(dn->inode->i_sb);
 240
 241         if (unlikely(is_inode_flag_set(F2FS_I(dn->inode), FI_NO_ALLOC)))
 242                 return -EPERM;
 243         if (unlikely(!inc_valid_block_count(sbi, dn->inode, 1)))
 244                 return -ENOSPC;
 245
 246         trace_f2fs_reserve_new_block(dn->inode, dn->nid, dn->ofs_in_node);
 247
 248         __set_data_blkaddr(dn, NEW_ADDR);
 249         dn->data_blkaddr = NEW_ADDR;
 250         mark_inode_dirty(dn->inode);
 251         sync_inode_page(dn);
 252         return 0;
 253 }
 254
 255 int f2fs_reserve_block(struct dnode_of_data *dn, pgoff_t index)
 256 {
 257         bool need_put = dn->inode_page ? false : true;
 258         int err;
 259
 260         /* if inode_page exists, index should be zero */
 261         f2fs_bug_on(!need_put && index);
 262
 263         err = get_dnode_of_data(dn, index, ALLOC_NODE);
 264         if (err)
 265                 return err;
 266
 267         if (dn->data_blkaddr == NULL_ADDR)
 268                 err = reserve_new_block(dn);
 269         if (err || need_put)
 270                 f2fs_put_dnode(dn);
 271         return err;
 272 }
 273
 274 static int check_extent_cache(struct inode *inode, pgoff_t pgofs,
 275                                         struct buffer_head *bh_result)
 276 {
 277         struct f2fs_inode_info *fi = F2FS_I(inode);
 278         pgoff_t start_fofs, end_fofs;
 279         block_t start_blkaddr;
 280
 281         if (is_inode_flag_set(fi, FI_NO_EXTENT))
 282                 return 0;
 283
 284         read_lock(&fi->ext.ext_lock);
 285         if (fi->ext.len == 0) {
 286                 read_unlock(&fi->ext.ext_lock);
 287                 return 0;
 288         }
 289
 290         stat_inc_total_hit(inode->i_sb);
 291
 292         start_fofs = fi->ext.fofs;
 293         end_fofs = fi->ext.fofs + fi->ext.len - 1;
 294         start_blkaddr = fi->ext.blk_addr;
 295
 296         if (pgofs >= start_fofs && pgofs <= end_fofs) {
 297                 unsigned int blkbits = inode->i_sb->s_blocksize_bits;
 298                 size_t count;
 299
 300                 clear_buffer_new(bh_result);
 301                 map_bh(bh_result, inode->i_sb,
 302                                 start_blkaddr + pgofs - start_fofs);
 303                 count = end_fofs - pgofs + 1;
 304                 if (count < (UINT_MAX >> blkbits))
 305                         bh_result->b_size = (count << blkbits);
 306                 else
 307                         bh_result->b_size = UINT_MAX;
 308
 309                 stat_inc_read_hit(inode->i_sb);
 310                 read_unlock(&fi->ext.ext_lock);
 311                 return 1;
 312         }
 313         read_unlock(&fi->ext.ext_lock);
 314         return 0;
 315 }
 316
 317 void update_extent_cache(block_t blk_addr, struct dnode_of_data *dn)
 318 {
 319         struct f2fs_inode_info *fi = F2FS_I(dn->inode);
 320         pgoff_t fofs, start_fofs, end_fofs;
 321         block_t start_blkaddr, end_blkaddr;
 322         int need_update = true;
 323
 324         f2fs_bug_on(blk_addr == NEW_ADDR);
 325         fofs = start_bidx_of_node(ofs_of_node(dn->node_page), fi) +
 326                                                         dn->ofs_in_node;
 327
 328         /* Update the page address in the parent node */
 329         __set_data_blkaddr(dn, blk_addr);
 330
 331         if (is_inode_flag_set(fi, FI_NO_EXTENT))
 332                 return;
 333
 334         write_lock(&fi->ext.ext_lock);
 335
 336         start_fofs = fi->ext.fofs;
 337         end_fofs = fi->ext.fofs + fi->ext.len - 1;
 338         start_blkaddr = fi->ext.blk_addr;
 339         end_blkaddr = fi->ext.blk_addr + fi->ext.len - 1;
 340
 341         /* Drop and initialize the matched extent */
 342         if (fi->ext.len == 1 && fofs == start_fofs)
 343                 fi->ext.len = 0;
 344
 345         /* Initial extent */
 346         if (fi->ext.len == 0) {
 347                 if (blk_addr != NULL_ADDR) {
 348                         fi->ext.fofs = fofs;
 349                         fi->ext.blk_addr = blk_addr;
 350                         fi->ext.len = 1;
 351                 }
 352                 goto end_update;
 353         }
 354
 355         /* Front merge */
 356         if (fofs == start_fofs - 1 && blk_addr == start_blkaddr - 1) {
 357                 fi->ext.fofs--;
 358                 fi->ext.blk_addr--;
 359                 fi->ext.len++;
 360                 goto end_update;
 361         }
 362
 363         /* Back merge */
 364         if (fofs == end_fofs + 1 && blk_addr == end_blkaddr + 1) {
 365                 fi->ext.len++;
 366                 goto end_update;
 367         }
 368
 369         /* Split the existing extent */
 370         if (fi->ext.len > 1 &&
 371                 fofs >= start_fofs && fofs <= end_fofs) {
 372                 if ((end_fofs - fofs) < (fi->ext.len >> 1)) {
 373                         fi->ext.len = fofs - start_fofs;
 374                 } else {
 375                         fi->ext.fofs = fofs + 1;
 376                         fi->ext.blk_addr = start_blkaddr +
 377                                         fofs - start_fofs + 1;
 378                         fi->ext.len -= fofs - start_fofs + 1;
 379                 }
 380         } else {
 381                 need_update = false;
 382         }
 383
 384         /* Finally, if the extent is very fragmented, let's drop the cache. */
 385         if (fi->ext.len < F2FS_MIN_EXTENT_LEN) {
 386                 fi->ext.len = 0;
 387                 set_inode_flag(fi, FI_NO_EXTENT);
 388                 need_update = true;
 389         }
 390 end_update:
 391         write_unlock(&fi->ext.ext_lock);
 392         if (need_update)
 393                 sync_inode_page(dn);
 394         return;
 395 }
 396
 397 struct page *find_data_page(struct inode *inode, pgoff_t index, bool sync)
 398 {
 399         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(inode->i_sb);
 400         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
 401         struct dnode_of_data dn;
 402         struct page *page;
 403         int err;
 404
 405         page = find_get_page(mapping, index);
 406         if (page && PageUptodate(page))
 407                 return page;
 408         f2fs_put_page(page, 0);
 409
 410         set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
 411         err = get_dnode_of_data(&dn, index, LOOKUP_NODE);
 412         if (err)
 413                 return ERR_PTR(err);
 414         f2fs_put_dnode(&dn);
 415
 416         if (dn.data_blkaddr == NULL_ADDR)
 417                 return ERR_PTR(-ENOENT);
 418
 419         /* By fallocate(), there is no cached page, but with NEW_ADDR */
 420         if (unlikely(dn.data_blkaddr == NEW_ADDR))
 421                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 422
 423         page = grab_cache_page(mapping, index);
 424         if (!page)
 425                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 426
 427         if (PageUptodate(page)) {
 428                 unlock_page(page);
 429                 return page;
 430         }
 431
 432         err = f2fs_submit_page_bio(sbi, page, dn.data_blkaddr,
 433                                         sync ? READ_SYNC : READA);
 434         if (err)
 435                 return ERR_PTR(err);
 436
 437         if (sync) {
 438                 wait_on_page_locked(page);
 439                 if (unlikely(!PageUptodate(page))) {
 440                         f2fs_put_page(page, 0);
 441                         return ERR_PTR(-EIO);
 442                 }
 443         }
 444         return page;
 445 }
 446
 447 /*
 448  * If it tries to access a hole, return an error.
 449  * Because, the callers, functions in dir.c and GC, should be able to know
 450  * whether this page exists or not.
 451  */
 452 struct page *get_lock_data_page(struct inode *inode, pgoff_t index)
 453 {
 454         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(inode->i_sb);
 455         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
 456         struct dnode_of_data dn;
 457         struct page *page;
 458         int err;
 459
 460 repeat:
 461         page = grab_cache_page(mapping, index);
 462         if (!page)
 463                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 464
 465         set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
 466         err = get_dnode_of_data(&dn, index, LOOKUP_NODE);
 467         if (err) {
 468                 f2fs_put_page(page, 1);
 469                 return ERR_PTR(err);
 470         }
 471         f2fs_put_dnode(&dn);
 472
 473         if (unlikely(dn.data_blkaddr == NULL_ADDR)) {
 474                 f2fs_put_page(page, 1);
 475                 return ERR_PTR(-ENOENT);
 476         }
 477
 478         if (PageUptodate(page))
 479                 return page;
 480
 481         /*
 482          * A new dentry page is allocated but not able to be written, since its
 483          * new inode page couldn't be allocated due to -ENOSPC.
 484          * In such the case, its blkaddr can be remained as NEW_ADDR.
 485          * see, f2fs_add_link -> get_new_data_page -> init_inode_metadata.
 486          */
 487         if (dn.data_blkaddr == NEW_ADDR) {
 488                 zero_user_segment(page, 0, PAGE_CACHE_SIZE);
 489                 SetPageUptodate(page);
 490                 return page;
 491         }
 492
 493         err = f2fs_submit_page_bio(sbi, page, dn.data_blkaddr, READ_SYNC);
 494         if (err)
 495                 return ERR_PTR(err);
 496
 497         lock_page(page);
 498         if (unlikely(!PageUptodate(page))) {
 499                 f2fs_put_page(page, 1);
 500                 return ERR_PTR(-EIO);
 501         }
 502         if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
 503                 f2fs_put_page(page, 1);
 504                 goto repeat;
 505         }
 506         return page;
 507 }
 508
 509 /*
 510  * Caller ensures that this data page is never allocated.
 511  * A new zero-filled data page is allocated in the page cache.
 512  *
 513  * Also, caller should grab and release a rwsem by calling f2fs_lock_op() and
 514  * f2fs_unlock_op().
 515  * Note that, ipage is set only by make_empty_dir.
 516  */
 517 struct page *get_new_data_page(struct inode *inode,
 518                 struct page *ipage, pgoff_t index, bool new_i_size)
 519 {
 520         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(inode->i_sb);
 521         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
 522         struct page *page;
 523         struct dnode_of_data dn;
 524         int err;
 525
 526         set_new_dnode(&dn, inode, ipage, NULL, 0);
 527         err = f2fs_reserve_block(&dn, index);
 528         if (err)
 529                 return ERR_PTR(err);
 530 repeat:
 531         page = grab_cache_page(mapping, index);
 532         if (!page) {
 533                 err = -ENOMEM;
 534                 goto put_err;
 535         }
 536
 537         if (PageUptodate(page))
 538                 return page;
 539
 540         if (dn.data_blkaddr == NEW_ADDR) {
 541                 zero_user_segment(page, 0, PAGE_CACHE_SIZE);
 542                 SetPageUptodate(page);
 543         } else {
 544                 err = f2fs_submit_page_bio(sbi, page, dn.data_blkaddr,
 545                                                                 READ_SYNC);
 546                 if (err)
 547                         goto put_err;
 548
 549                 lock_page(page);
 550                 if (unlikely(!PageUptodate(page))) {
 551                         f2fs_put_page(page, 1);
 552                         err = -EIO;
 553                         goto put_err;
 554                 }
 555                 if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
 556                         f2fs_put_page(page, 1);
 557                         goto repeat;
 558                 }
 559         }
 560
 561         if (new_i_size &&
 562                 i_size_read(inode) < ((index + 1) << PAGE_CACHE_SHIFT)) {
 563                 i_size_write(inode, ((index + 1) << PAGE_CACHE_SHIFT));
 564                 /* Only the directory inode sets new_i_size */
 565                 set_inode_flag(F2FS_I(inode), FI_UPDATE_DIR);
 566         }
 567         return page;
 568
 569 put_err:
 570         f2fs_put_dnode(&dn);
 571         return ERR_PTR(err);
 572 }
 573
 574 static int __allocate_data_block(struct dnode_of_data *dn)
 575 {
 576         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(dn->inode->i_sb);
 577         struct f2fs_summary sum;
 578         block_t new_blkaddr;
 579         struct node_info ni;
 580         int type;
 581
 582         if (unlikely(is_inode_flag_set(F2FS_I(dn->inode), FI_NO_ALLOC)))
 583                 return -EPERM;
 584         if (unlikely(!inc_valid_block_count(sbi, dn->inode, 1)))
 585                 return -ENOSPC;
 586
 587         __set_data_blkaddr(dn, NEW_ADDR);
 588         dn->data_blkaddr = NEW_ADDR;
 589
 590         get_node_info(sbi, dn->nid, &ni);
 591         set_summary(&sum, dn->nid, dn->ofs_in_node, ni.version);
 592
 593         type = CURSEG_WARM_DATA;
 594
 595         allocate_data_block(sbi, NULL, NULL_ADDR, &new_blkaddr, &sum, type);
 596
 597         /* direct IO doesn't use extent cache to maximize the performance */
 598         set_inode_flag(F2FS_I(dn->inode), FI_NO_EXTENT);
 599         update_extent_cache(new_blkaddr, dn);
 600         clear_inode_flag(F2FS_I(dn->inode), FI_NO_EXTENT);
 601
 602         dn->data_blkaddr = new_blkaddr;
 603         return 0;
 604 }
 605
 606 /*
 607  * get_data_block() now supported readahead/bmap/rw direct_IO with mapped bh.
 608  * If original data blocks are allocated, then give them to blockdev.
 609  * Otherwise,
 610  *     a. preallocate requested block addresses
 611  *     b. do not use extent cache for better performance
 612  *     c. give the block addresses to blockdev
 613  */
 614 static int __get_data_block(struct inode *inode, sector_t iblock,
 615                         struct buffer_head *bh_result, int create, bool fiemap)
 616 {
 617         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(inode->i_sb);
 618         unsigned int blkbits = inode->i_sb->s_blocksize_bits;
 619         unsigned maxblocks = bh_result->b_size >> blkbits;
 620         struct dnode_of_data dn;
 621         int mode = create ? ALLOC_NODE : LOOKUP_NODE_RA;
 622         pgoff_t pgofs, end_offset;
 623         int err = 0, ofs = 1;
 624         bool allocated = false;
 625
 626         /* Get the page offset from the block offset(iblock) */
 627         pgofs = (pgoff_t)(iblock >> (PAGE_CACHE_SHIFT - blkbits));
 628
 629         if (check_extent_cache(inode, pgofs, bh_result))
 630                 goto out;
 631
 632         if (create) {
 633                 f2fs_balance_fs(sbi);
 634                 f2fs_lock_op(sbi);
 635         }
 636
 637         /* When reading holes, we need its node page */
 638         set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
 639         err = get_dnode_of_data(&dn, pgofs, mode);
 640         if (err) {
 641                 if (err == -ENOENT)
 642                         err = 0;
 643                 goto unlock_out;
 644         }
 645         if (dn.data_blkaddr == NEW_ADDR && !fiemap)
 646                 goto put_out;
 647
 648         if (dn.data_blkaddr != NULL_ADDR) {
 649                 map_bh(bh_result, inode->i_sb, dn.data_blkaddr);
 650         } else if (create) {
 651                 err = __allocate_data_block(&dn);
 652                 if (err)
 653                         goto put_out;
 654                 allocated = true;
 655                 map_bh(bh_result, inode->i_sb, dn.data_blkaddr);
 656         } else {
 657                 goto put_out;
 658         }
 659
 660         end_offset = ADDRS_PER_PAGE(dn.node_page, F2FS_I(inode));
 661         bh_result->b_size = (((size_t)1) << blkbits);
 662         dn.ofs_in_node++;
 663         pgofs++;
 664
 665 get_next:
 666         if (dn.ofs_in_node >= end_offset) {
 667                 if (allocated)
 668                         sync_inode_page(&dn);
 669                 allocated = false;
 670                 f2fs_put_dnode(&dn);
 671
 672                 set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
 673                 err = get_dnode_of_data(&dn, pgofs, mode);
 674                 if (err) {
 675                         if (err == -ENOENT)
 676                                 err = 0;
 677                         goto unlock_out;
 678                 }
 679                 if (dn.data_blkaddr == NEW_ADDR && !fiemap)
 680                         goto put_out;
 681
 682                 end_offset = ADDRS_PER_PAGE(dn.node_page, F2FS_I(inode));
 683         }
 684
 685         if (maxblocks > (bh_result->b_size >> blkbits)) {
 686                 block_t blkaddr = datablock_addr(dn.node_page, dn.ofs_in_node);
 687                 if (blkaddr == NULL_ADDR && create) {
 688                         err = __allocate_data_block(&dn);
 689                         if (err)
 690                                 goto sync_out;
 691                         allocated = true;
 692                         blkaddr = dn.data_blkaddr;
 693                 }
 694                 /* Give more consecutive addresses for the readahead */
 695                 if (blkaddr == (bh_result->b_blocknr + ofs)) {
 696                         ofs++;
 697                         dn.ofs_in_node++;
 698                         pgofs++;
 699                         bh_result->b_size += (((size_t)1) << blkbits);
 700                         goto get_next;
 701                 }
 702         }
 703 sync_out:
 704         if (allocated)
 705                 sync_inode_page(&dn);
 706 put_out:
 707         f2fs_put_dnode(&dn);
 708 unlock_out:
 709         if (create)
 710                 f2fs_unlock_op(sbi);
 711 out:
 712         trace_f2fs_get_data_block(inode, iblock, bh_result, err);
 713         return err;
 714 }
 715
 716 static int get_data_block(struct inode *inode, sector_t iblock,
 717                         struct buffer_head *bh_result, int create)
 718 {
 719         return __get_data_block(inode, iblock, bh_result, create, false);
 720 }
 721
 722 static int get_data_block_fiemap(struct inode *inode, sector_t iblock,
 723                         struct buffer_head *bh_result, int create)
 724 {
 725         return __get_data_block(inode, iblock, bh_result, create, true);
 726 }
 727
 728 int f2fs_fiemap(struct inode *inode, struct fiemap_extent_info *fieinfo,
 729                 u64 start, u64 len)
 730 {
 731         return generic_block_fiemap(inode, fieinfo,
 732                                 start, len, get_data_block_fiemap);
 733 }
 734
 735 static int f2fs_read_data_page(struct file *file, struct page *page)
 736 {
 737         struct inode *inode = page->mapping->host;
 738         int ret;
 739
 740         trace_f2fs_readpage(page, DATA);
 741
 742         /* If the file has inline data, try to read it directly */
 743         if (f2fs_has_inline_data(inode))
 744                 ret = f2fs_read_inline_data(inode, page);
 745         else
 746                 ret = mpage_readpage(page, get_data_block);
 747
 748         return ret;
 749 }
 750
 751 static int f2fs_read_data_pages(struct file *file,
 752                         struct address_space *mapping,
 753                         struct list_head *pages, unsigned nr_pages)
 754 {
 755         struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 756
 757         /* If the file has inline data, skip readpages */
 758         if (f2fs_has_inline_data(inode))
 759                 return 0;
 760
 761         return mpage_readpages(mapping, pages, nr_pages, get_data_block);
 762 }
 763
 764 int do_write_data_page(struct page *page, struct f2fs_io_info *fio)
 765 {
 766         struct inode *inode = page->mapping->host;
 767         block_t old_blkaddr, new_blkaddr;
 768         struct dnode_of_data dn;
 769         int err = 0;
 770
 771         set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
 772         err = get_dnode_of_data(&dn, page->index, LOOKUP_NODE);
 773         if (err)
 774                 return err;
 775
 776         old_blkaddr = dn.data_blkaddr;
 777
 778         /* This page is already truncated */
 779         if (old_blkaddr == NULL_ADDR)
 780                 goto out_writepage;
 781
 782         set_page_writeback(page);
 783
 784         /*
 785          * If current allocation needs SSR,
 786          * it had better in-place writes for updated data.
 787          */
 788         if (unlikely(old_blkaddr != NEW_ADDR &&
 789                         !is_cold_data(page) &&
 790                         need_inplace_update(inode))) {
 791                 rewrite_data_page(page, old_blkaddr, fio);
 792                 set_inode_flag(F2FS_I(inode), FI_UPDATE_WRITE);
 793         } else {
 794                 write_data_page(page, &dn, &new_blkaddr, fio);
 795                 update_extent_cache(new_blkaddr, &dn);
 796                 set_inode_flag(F2FS_I(inode), FI_APPEND_WRITE);
 797         }
 798 out_writepage:
 799         f2fs_put_dnode(&dn);
 800         return err;
 801 }
 802
 803 static int f2fs_write_data_page(struct page *page,
 804                                         struct writeback_control *wbc)
 805 {
 806         struct inode *inode = page->mapping->host;
 807         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(inode->i_sb);
 808         loff_t i_size = i_size_read(inode);
 809         const pgoff_t end_index = ((unsigned long long) i_size)
 810                                                         >> PAGE_CACHE_SHIFT;
 811         unsigned offset = 0;
 812         bool need_balance_fs = false;
 813         int err = 0;
 814         struct f2fs_io_info fio = {
 815                 .type = DATA,
 816                 .rw = (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL) ? WRITE_SYNC : WRITE,
 817         };
 818
 819         trace_f2fs_writepage(page, DATA);
 820
 821         if (page->index < end_index)
 822                 goto write;
 823
 824         /*
 825          * If the offset is out-of-range of file size,
 826          * this page does not have to be written to disk.
 827          */
 828         offset = i_size & (PAGE_CACHE_SIZE - 1);
 829         if ((page->index >= end_index + 1) || !offset)
 830                 goto out;
 831
 832         zero_user_segment(page, offset, PAGE_CACHE_SIZE);
 833 write:
 834         if (unlikely(sbi->por_doing))
 835                 goto redirty_out;
 836
 837         /* Dentry blocks are controlled by checkpoint */
 838         if (S_ISDIR(inode->i_mode)) {
 839                 if (unlikely(f2fs_cp_error(sbi)))
 840                         goto redirty_out;
 841                 err = do_write_data_page(page, &fio);
 842                 goto done;
 843         }
 844
 845         /* we should bypass data pages to proceed the kworkder jobs */
 846         if (unlikely(f2fs_cp_error(sbi))) {
 847                 SetPageError(page);
 848                 unlock_page(page);
 849                 return 0;
 850         }
 851
 852         if (!wbc->for_reclaim)
 853                 need_balance_fs = true;
 854         else if (has_not_enough_free_secs(sbi, 0))
 855                 goto redirty_out;
 856
 857         f2fs_lock_op(sbi);
 858         if (f2fs_has_inline_data(inode) || f2fs_may_inline(inode))
 859                 err = f2fs_write_inline_data(inode, page, offset);
 860         else
 861                 err = do_write_data_page(page, &fio);
 862         f2fs_unlock_op(sbi);
 863 done:
 864         if (err && err != -ENOENT)
 865                 goto redirty_out;
 866
 867         clear_cold_data(page);
 868 out:
 869         inode_dec_dirty_dents(inode);
 870         unlock_page(page);
 871         if (need_balance_fs)
 872                 f2fs_balance_fs(sbi);
 873         if (wbc->for_reclaim)
 874                 f2fs_submit_merged_bio(sbi, DATA, WRITE);
 875         return 0;
 876
 877 redirty_out:
 878         redirty_page_for_writepage(wbc, page);
 879         return AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE;
 880 }
 881
 882 static int __f2fs_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc,
 883                         void *data)
 884 {
 885         struct address_space *mapping = data;
 886         int ret = mapping->a_ops->writepage(page, wbc);
 887         mapping_set_error(mapping, ret);
 888         return ret;
 889 }
 890
 891 static int f2fs_write_data_pages(struct address_space *mapping,
 892                             struct writeback_control *wbc)
 893 {
 894         struct inode *inode = mapping->host;
 895         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(inode->i_sb);
 896         bool locked = false;
 897         int ret;
 898         long diff;
 899
 900         trace_f2fs_writepages(mapping->host, wbc, DATA);
 901
 902         /* deal with chardevs and other special file */
 903         if (!mapping->a_ops->writepage)
 904                 return 0;
 905
 906         if (S_ISDIR(inode->i_mode) && wbc->sync_mode == WB_SYNC_NONE &&
 907                         get_dirty_dents(inode) < nr_pages_to_skip(sbi, DATA) &&
 908                         available_free_memory(sbi, DIRTY_DENTS))
 909                 goto skip_write;
 910
 911         diff = nr_pages_to_write(sbi, DATA, wbc);
 912
 913         if (!S_ISDIR(inode->i_mode)) {
 914                 mutex_lock(&sbi->writepages);
 915                 locked = true;
 916         }
 917         ret = write_cache_pages(mapping, wbc, __f2fs_writepage, mapping);
 918         if (locked)
 919                 mutex_unlock(&sbi->writepages);
 920
 921         f2fs_submit_merged_bio(sbi, DATA, WRITE);
 922
 923         remove_dirty_dir_inode(inode);
 924
 925         wbc->nr_to_write = max((long)0, wbc->nr_to_write - diff);
 926         return ret;
 927
 928 skip_write:
 929         wbc->pages_skipped += get_dirty_dents(inode);
 930         return 0;
 931 }
 932
 933 static void f2fs_write_failed(struct address_space *mapping, loff_t to)
 934 {
 935         struct inode *inode = mapping->host;
 936
 937         if (to > inode->i_size) {
 938                 truncate_pagecache(inode, inode->i_size);
 939                 truncate_blocks(inode, inode->i_size, true);
 940         }
 941 }
 942
 943 static int f2fs_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
 944                 loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
 945                 struct page **pagep, void **fsdata)
 946 {
 947         struct inode *inode = mapping->host;
 948         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(inode->i_sb);
 949         struct page *page;
 950         pgoff_t index = ((unsigned long long) pos) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
 951         struct dnode_of_data dn;
 952         int err = 0;
 953
 954         trace_f2fs_write_begin(inode, pos, len, flags);
 955
 956         f2fs_balance_fs(sbi);
 957 repeat:
 958         err = f2fs_convert_inline_data(inode, pos + len, NULL);
 959         if (err)
 960                 goto fail;
 961
 962         page = grab_cache_page_write_begin(mapping, index, flags);
 963         if (!page) {
 964                 err = -ENOMEM;
 965                 goto fail;
 966         }
 967
 968         /* to avoid latency during memory pressure */
 969         unlock_page(page);
 970
 971         *pagep = page;
 972
 973         if (f2fs_has_inline_data(inode) && (pos + len) <= MAX_INLINE_DATA)
 974                 goto inline_data;
 975
 976         f2fs_lock_op(sbi);
 977         set_new_dnode(&dn, inode, NULL, NULL, 0);
 978         err = f2fs_reserve_block(&dn, index);
 979         f2fs_unlock_op(sbi);
 980         if (err) {
 981                 f2fs_put_page(page, 0);
 982                 goto fail;
 983         }
 984 inline_data:
 985         lock_page(page);
 986         if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
 987                 f2fs_put_page(page, 1);
 988                 goto repeat;
 989         }
 990
 991         f2fs_wait_on_page_writeback(page, DATA);
 992
 993         if ((len == PAGE_CACHE_SIZE) || PageUptodate(page))
 994                 return 0;
 995
 996         if ((pos & PAGE_CACHE_MASK) >= i_size_read(inode)) {
 997                 unsigned start = pos & (PAGE_CACHE_SIZE - 1);
 998                 unsigned end = start + len;
 999
1000                 /* Reading beyond i_size is simple: memset to zero */
1001                 zero_user_segments(page, 0, start, end, PAGE_CACHE_SIZE);
1002                 goto out;
1003         }
1004
1005         if (dn.data_blkaddr == NEW_ADDR) {
1006                 zero_user_segment(page, 0, PAGE_CACHE_SIZE);
1007         } else {
1008                 if (f2fs_has_inline_data(inode)) {
1009                         err = f2fs_read_inline_data(inode, page);
1010                         if (err) {
1011                                 page_cache_release(page);
1012                                 goto fail;
1013                         }
1014                 } else {
1015                         err = f2fs_submit_page_bio(sbi, page, dn.data_blkaddr,
1016                                                         READ_SYNC);
1017                         if (err)
1018                                 goto fail;
1019                 }
1020
1021                 lock_page(page);
1022                 if (unlikely(!PageUptodate(page))) {
1023                         f2fs_put_page(page, 1);
1024                         err = -EIO;
1025                         goto fail;
1026                 }
1027                 if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
1028                         f2fs_put_page(page, 1);
1029                         goto repeat;
1030                 }
1031         }
1032 out:
1033         SetPageUptodate(page);
1034         clear_cold_data(page);
1035         return 0;
1036 fail:
1037         f2fs_write_failed(mapping, pos + len);
1038         return err;
1039 }
1040
1041 static int f2fs_write_end(struct file *file,
1042                         struct address_space *mapping,
1043                         loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
1044                         struct page *page, void *fsdata)
1045 {
1046         struct inode *inode = page->mapping->host;
1047
1048         trace_f2fs_write_end(inode, pos, len, copied);
1049
1050         set_page_dirty(page);
1051
1052         if (pos + copied > i_size_read(inode)) {
1053                 i_size_write(inode, pos + copied);
1054                 mark_inode_dirty(inode);
1055                 update_inode_page(inode);
1056         }
1057
1058         f2fs_put_page(page, 1);
1059         return copied;
1060 }
1061
1062 static int check_direct_IO(struct inode *inode, int rw,
1063                 struct iov_iter *iter, loff_t offset)
1064 {
1065         unsigned blocksize_mask = inode->i_sb->s_blocksize - 1;
1066
1067         if (rw == READ)
1068                 return 0;
1069
1070         if (offset & blocksize_mask)
1071                 return -EINVAL;
1072
1073         if (iov_iter_alignment(iter) & blocksize_mask)
1074                 return -EINVAL;
1075
1076         return 0;
1077 }
1078
1079 static ssize_t f2fs_direct_IO(int rw, struct kiocb *iocb,
1080                 struct iov_iter *iter, loff_t offset)
1081 {
1082         struct file *file = iocb->ki_filp;
1083         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
1084         struct inode *inode = mapping->host;
1085         size_t count = iov_iter_count(iter);
1086         int err;
1087
1088         /* Let buffer I/O handle the inline data case. */
1089         if (f2fs_has_inline_data(inode))
1090                 return 0;
1091
1092         if (check_direct_IO(inode, rw, iter, offset))
1093                 return 0;
1094
1095         /* clear fsync mark to recover these blocks */
1096         fsync_mark_clear(F2FS_SB(inode->i_sb), inode->i_ino);
1097
1098         trace_f2fs_direct_IO_enter(inode, offset, count, rw);
1099
1100         err = blockdev_direct_IO(rw, iocb, inode, iter, offset, get_data_block);
1101         if (err < 0 && (rw & WRITE))
1102                 f2fs_write_failed(mapping, offset + count);
1103
1104         trace_f2fs_direct_IO_exit(inode, offset, count, rw, err);
1105
1106         return err;
1107 }
1108
1109 static void f2fs_invalidate_data_page(struct page *page, unsigned int offset,
1110                                       unsigned int length)
1111 {
1112         struct inode *inode = page->mapping->host;
1113         if (PageDirty(page))
1114                 inode_dec_dirty_dents(inode);
1115         ClearPagePrivate(page);
1116 }
1117
1118 static int f2fs_release_data_page(struct page *page, gfp_t wait)
1119 {
1120         ClearPagePrivate(page);
1121         return 1;
1122 }
1123
1124 static int f2fs_set_data_page_dirty(struct page *page)
1125 {
1126         struct address_space *mapping = page->mapping;
1127         struct inode *inode = mapping->host;
1128
1129         trace_f2fs_set_page_dirty(page, DATA);
1130
1131         SetPageUptodate(page);
1132         mark_inode_dirty(inode);
1133
1134         if (!PageDirty(page)) {
1135                 __set_page_dirty_nobuffers(page);
1136                 set_dirty_dir_page(inode, page);
1137                 return 1;
1138         }
1139         return 0;
1140 }
1141
1142 static sector_t f2fs_bmap(struct address_space *mapping, sector_t block)
1143 {
1144         struct inode *inode = mapping->host;
1145
1146         if (f2fs_has_inline_data(inode))
1147                 return 0;
1148
1149         return generic_block_bmap(mapping, block, get_data_block);
1150 }
1151
1152 const struct address_space_operations f2fs_dblock_aops = {
1153         .readpage       = f2fs_read_data_page,
1154         .readpages      = f2fs_read_data_pages,
1155         .writepage      = f2fs_write_data_page,
1156         .writepages     = f2fs_write_data_pages,
1157         .write_begin    = f2fs_write_begin,
1158         .write_end      = f2fs_write_end,
1159         .set_page_dirty = f2fs_set_data_page_dirty,
1160         .invalidatepage = f2fs_invalidate_data_page,
1161         .releasepage    = f2fs_release_data_page,
1162         .direct_IO      = f2fs_direct_IO,
1163         .bmap           = f2fs_bmap,
1164 };