]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - drivers/block/drbd/drbd_bitmap.c
Merge branch 'akpm-current/current'
[karo-tx-linux.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 #define pr_fmt(fmt)     KBUILD_MODNAME ": " fmt
26
27 #include <linux/bitops.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/string.h>
30 #include <linux/drbd.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/highmem.h>
33
34 #include "drbd_int.h"
35
36
37 /* OPAQUE outside this file!
38  * interface defined in drbd_int.h
39
40  * convention:
41  * function name drbd_bm_... => used elsewhere, "public".
42  * function name      bm_... => internal to implementation, "private".
43  */
44
45
46 /*
47  * LIMITATIONS:
48  * We want to support >= peta byte of backend storage, while for now still using
49  * a granularity of one bit per 4KiB of storage.
50  * 1 << 50              bytes backend storage (1 PiB)
51  * 1 << (50 - 12)       bits needed
52  *      38 --> we need u64 to index and count bits
53  * 1 << (38 - 3)        bitmap bytes needed
54  *      35 --> we still need u64 to index and count bytes
55  *                      (that's 32 GiB of bitmap for 1 PiB storage)
56  * 1 << (35 - 2)        32bit longs needed
57  *      33 --> we'd even need u64 to index and count 32bit long words.
58  * 1 << (35 - 3)        64bit longs needed
59  *      32 --> we could get away with a 32bit unsigned int to index and count
60  *      64bit long words, but I rather stay with unsigned long for now.
61  *      We probably should neither count nor point to bytes or long words
62  *      directly, but either by bitnumber, or by page index and offset.
63  * 1 << (35 - 12)
64  *      22 --> we need that much 4KiB pages of bitmap.
65  *      1 << (22 + 3) --> on a 64bit arch,
66  *      we need 32 MiB to store the array of page pointers.
67  *
68  * Because I'm lazy, and because the resulting patch was too large, too ugly
69  * and still incomplete, on 32bit we still "only" support 16 TiB (minus some),
70  * (1 << 32) bits * 4k storage.
71  *
72
73  * bitmap storage and IO:
74  *      Bitmap is stored little endian on disk, and is kept little endian in
75  *      core memory. Currently we still hold the full bitmap in core as long
76  *      as we are "attached" to a local disk, which at 32 GiB for 1PiB storage
77  *      seems excessive.
78  *
79  *      We plan to reduce the amount of in-core bitmap pages by paging them in
80  *      and out against their on-disk location as necessary, but need to make
81  *      sure we don't cause too much meta data IO, and must not deadlock in
82  *      tight memory situations. This needs some more work.
83  */
84
85 /*
86  * NOTE
87  *  Access to the *bm_pages is protected by bm_lock.
88  *  It is safe to read the other members within the lock.
89  *
90  *  drbd_bm_set_bits is called from bio_endio callbacks,
91  *  We may be called with irq already disabled,
92  *  so we need spin_lock_irqsave().
93  *  And we need the kmap_atomic.
94  */
95 struct drbd_bitmap {
96         struct page **bm_pages;
97         spinlock_t bm_lock;
98
99         /* see LIMITATIONS: above */
100
101         unsigned long bm_set;       /* nr of set bits; THINK maybe atomic_t? */
102         unsigned long bm_bits;
103         size_t   bm_words;
104         size_t   bm_number_of_pages;
105         sector_t bm_dev_capacity;
106         struct mutex bm_change; /* serializes resize operations */
107
108         wait_queue_head_t bm_io_wait; /* used to serialize IO of single pages */
109
110         enum bm_flag bm_flags;
111
112         /* debugging aid, in case we are still racy somewhere */
113         char          *bm_why;
114         struct task_struct *bm_task;
115 };
116
117 #define bm_print_lock_info(m) __bm_print_lock_info(m, __func__)
118 static void __bm_print_lock_info(struct drbd_device *device, const char *func)
119 {
120         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
121         if (!__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
122                 return;
123         drbd_err(device, "FIXME %s[%d] in %s, bitmap locked for '%s' by %s[%d]\n",
124                  current->comm, task_pid_nr(current),
125                  func, b->bm_why ?: "?",
126                  b->bm_task->comm, task_pid_nr(b->bm_task));
127 }
128
129 void drbd_bm_lock(struct drbd_device *device, char *why, enum bm_flag flags)
130 {
131         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
132         int trylock_failed;
133
134         if (!b) {
135                 drbd_err(device, "FIXME no bitmap in drbd_bm_lock!?\n");
136                 return;
137         }
138
139         trylock_failed = !mutex_trylock(&b->bm_change);
140
141         if (trylock_failed) {
142                 drbd_warn(device, "%s[%d] going to '%s' but bitmap already locked for '%s' by %s[%d]\n",
143                           current->comm, task_pid_nr(current),
144                           why, b->bm_why ?: "?",
145                           b->bm_task->comm, task_pid_nr(b->bm_task));
146                 mutex_lock(&b->bm_change);
147         }
148         if (BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags)
149                 drbd_err(device, "FIXME bitmap already locked in bm_lock\n");
150         b->bm_flags |= flags & BM_LOCKED_MASK;
151
152         b->bm_why  = why;
153         b->bm_task = current;
154 }
155
156 void drbd_bm_unlock(struct drbd_device *device)
157 {
158         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
159         if (!b) {
160                 drbd_err(device, "FIXME no bitmap in drbd_bm_unlock!?\n");
161                 return;
162         }
163
164         if (!(BM_LOCKED_MASK & device->bitmap->bm_flags))
165                 drbd_err(device, "FIXME bitmap not locked in bm_unlock\n");
166
167         b->bm_flags &= ~BM_LOCKED_MASK;
168         b->bm_why  = NULL;
169         b->bm_task = NULL;
170         mutex_unlock(&b->bm_change);
171 }
172
173 /* we store some "meta" info about our pages in page->private */
174 /* at a granularity of 4k storage per bitmap bit:
175  * one peta byte storage: 1<<50 byte, 1<<38 * 4k storage blocks
176  *  1<<38 bits,
177  *  1<<23 4k bitmap pages.
178  * Use 24 bits as page index, covers 2 peta byte storage
179  * at a granularity of 4k per bit.
180  * Used to report the failed page idx on io error from the endio handlers.
181  */
182 #define BM_PAGE_IDX_MASK        ((1UL<<24)-1)
183 /* this page is currently read in, or written back */
184 #define BM_PAGE_IO_LOCK         31
185 /* if there has been an IO error for this page */
186 #define BM_PAGE_IO_ERROR        30
187 /* this is to be able to intelligently skip disk IO,
188  * set if bits have been set since last IO. */
189 #define BM_PAGE_NEED_WRITEOUT   29
190 /* to mark for lazy writeout once syncer cleared all clearable bits,
191  * we if bits have been cleared since last IO. */
192 #define BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT   28
193 /* pages marked with this "HINT" will be considered for writeout
194  * on activity log transactions */
195 #define BM_PAGE_HINT_WRITEOUT   27
196
197 /* store_page_idx uses non-atomic assignment. It is only used directly after
198  * allocating the page.  All other bm_set_page_* and bm_clear_page_* need to
199  * use atomic bit manipulation, as set_out_of_sync (and therefore bitmap
200  * changes) may happen from various contexts, and wait_on_bit/wake_up_bit
201  * requires it all to be atomic as well. */
202 static void bm_store_page_idx(struct page *page, unsigned long idx)
203 {
204         BUG_ON(0 != (idx & ~BM_PAGE_IDX_MASK));
205         set_page_private(page, idx);
206 }
207
208 static unsigned long bm_page_to_idx(struct page *page)
209 {
210         return page_private(page) & BM_PAGE_IDX_MASK;
211 }
212
213 /* As is very unlikely that the same page is under IO from more than one
214  * context, we can get away with a bit per page and one wait queue per bitmap.
215  */
216 static void bm_page_lock_io(struct drbd_device *device, int page_nr)
217 {
218         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
219         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
220         wait_event(b->bm_io_wait, !test_and_set_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr));
221 }
222
223 static void bm_page_unlock_io(struct drbd_device *device, int page_nr)
224 {
225         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
226         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
227         clear_bit_unlock(BM_PAGE_IO_LOCK, addr);
228         wake_up(&device->bitmap->bm_io_wait);
229 }
230
231 /* set _before_ submit_io, so it may be reset due to being changed
232  * while this page is in flight... will get submitted later again */
233 static void bm_set_page_unchanged(struct page *page)
234 {
235         /* use cmpxchg? */
236         clear_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
237         clear_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
238 }
239
240 static void bm_set_page_need_writeout(struct page *page)
241 {
242         set_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
243 }
244
245 /**
246  * drbd_bm_mark_for_writeout() - mark a page with a "hint" to be considered for writeout
247  * @device:     DRBD device.
248  * @page_nr:    the bitmap page to mark with the "hint" flag
249  *
250  * From within an activity log transaction, we mark a few pages with these
251  * hints, then call drbd_bm_write_hinted(), which will only write out changed
252  * pages which are flagged with this mark.
253  */
254 void drbd_bm_mark_for_writeout(struct drbd_device *device, int page_nr)
255 {
256         struct page *page;
257         if (page_nr >= device->bitmap->bm_number_of_pages) {
258                 drbd_warn(device, "BAD: page_nr: %u, number_of_pages: %u\n",
259                          page_nr, (int)device->bitmap->bm_number_of_pages);
260                 return;
261         }
262         page = device->bitmap->bm_pages[page_nr];
263         set_bit(BM_PAGE_HINT_WRITEOUT, &page_private(page));
264 }
265
266 static int bm_test_page_unchanged(struct page *page)
267 {
268         volatile const unsigned long *addr = &page_private(page);
269         return (*addr & ((1UL<<BM_PAGE_NEED_WRITEOUT)|(1UL<<BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT))) == 0;
270 }
271
272 static void bm_set_page_io_err(struct page *page)
273 {
274         set_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
275 }
276
277 static void bm_clear_page_io_err(struct page *page)
278 {
279         clear_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
280 }
281
282 static void bm_set_page_lazy_writeout(struct page *page)
283 {
284         set_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
285 }
286
287 static int bm_test_page_lazy_writeout(struct page *page)
288 {
289         return test_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
290 }
291
292 /* on a 32bit box, this would allow for exactly (2<<38) bits. */
293 static unsigned int bm_word_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, unsigned long long_nr)
294 {
295         /* page_nr = (word*sizeof(long)) >> PAGE_SHIFT; */
296         unsigned int page_nr = long_nr >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3);
297         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
298         return page_nr;
299 }
300
301 static unsigned int bm_bit_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, u64 bitnr)
302 {
303         /* page_nr = (bitnr/8) >> PAGE_SHIFT; */
304         unsigned int page_nr = bitnr >> (PAGE_SHIFT + 3);
305         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
306         return page_nr;
307 }
308
309 static unsigned long *__bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
310 {
311         struct page *page = b->bm_pages[idx];
312         return (unsigned long *) kmap_atomic(page);
313 }
314
315 static unsigned long *bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
316 {
317         return __bm_map_pidx(b, idx);
318 }
319
320 static void __bm_unmap(unsigned long *p_addr)
321 {
322         kunmap_atomic(p_addr);
323 };
324
325 static void bm_unmap(unsigned long *p_addr)
326 {
327         return __bm_unmap(p_addr);
328 }
329
330 /* long word offset of _bitmap_ sector */
331 #define S2W(s)  ((s)<<(BM_EXT_SHIFT-BM_BLOCK_SHIFT-LN2_BPL))
332 /* word offset from start of bitmap to word number _in_page_
333  * modulo longs per page
334 #define MLPP(X) ((X) % (PAGE_SIZE/sizeof(long))
335  hm, well, Philipp thinks gcc might not optimize the % into & (... - 1)
336  so do it explicitly:
337  */
338 #define MLPP(X) ((X) & ((PAGE_SIZE/sizeof(long))-1))
339
340 /* Long words per page */
341 #define LWPP (PAGE_SIZE/sizeof(long))
342
343 /*
344  * actually most functions herein should take a struct drbd_bitmap*, not a
345  * struct drbd_device*, but for the debug macros I like to have the device around
346  * to be able to report device specific.
347  */
348
349
350 static void bm_free_pages(struct page **pages, unsigned long number)
351 {
352         unsigned long i;
353         if (!pages)
354                 return;
355
356         for (i = 0; i < number; i++) {
357                 if (!pages[i]) {
358                         pr_alert("bm_free_pages tried to free a NULL pointer; i=%lu n=%lu\n",
359                                  i, number);
360                         continue;
361                 }
362                 __free_page(pages[i]);
363                 pages[i] = NULL;
364         }
365 }
366
367 static void bm_vk_free(void *ptr, int v)
368 {
369         if (v)
370                 vfree(ptr);
371         else
372                 kfree(ptr);
373 }
374
375 /*
376  * "have" and "want" are NUMBER OF PAGES.
377  */
378 static struct page **bm_realloc_pages(struct drbd_bitmap *b, unsigned long want)
379 {
380         struct page **old_pages = b->bm_pages;
381         struct page **new_pages, *page;
382         unsigned int i, bytes, vmalloced = 0;
383         unsigned long have = b->bm_number_of_pages;
384
385         BUG_ON(have == 0 && old_pages != NULL);
386         BUG_ON(have != 0 && old_pages == NULL);
387
388         if (have == want)
389                 return old_pages;
390
391         /* Trying kmalloc first, falling back to vmalloc.
392          * GFP_NOIO, as this is called while drbd IO is "suspended",
393          * and during resize or attach on diskless Primary,
394          * we must not block on IO to ourselves.
395          * Context is receiver thread or dmsetup. */
396         bytes = sizeof(struct page *)*want;
397         new_pages = kzalloc(bytes, GFP_NOIO | __GFP_NOWARN);
398         if (!new_pages) {
399                 new_pages = __vmalloc(bytes,
400                                 GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
401                                 PAGE_KERNEL);
402                 if (!new_pages)
403                         return NULL;
404                 vmalloced = 1;
405         }
406
407         if (want >= have) {
408                 for (i = 0; i < have; i++)
409                         new_pages[i] = old_pages[i];
410                 for (; i < want; i++) {
411                         page = alloc_page(GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM);
412                         if (!page) {
413                                 bm_free_pages(new_pages + have, i - have);
414                                 bm_vk_free(new_pages, vmalloced);
415                                 return NULL;
416                         }
417                         /* we want to know which page it is
418                          * from the endio handlers */
419                         bm_store_page_idx(page, i);
420                         new_pages[i] = page;
421                 }
422         } else {
423                 for (i = 0; i < want; i++)
424                         new_pages[i] = old_pages[i];
425                 /* NOT HERE, we are outside the spinlock!
426                 bm_free_pages(old_pages + want, have - want);
427                 */
428         }
429
430         if (vmalloced)
431                 b->bm_flags |= BM_P_VMALLOCED;
432         else
433                 b->bm_flags &= ~BM_P_VMALLOCED;
434
435         return new_pages;
436 }
437
438 /*
439  * called on driver init only. TODO call when a device is created.
440  * allocates the drbd_bitmap, and stores it in device->bitmap.
441  */
442 int drbd_bm_init(struct drbd_device *device)
443 {
444         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
445         WARN_ON(b != NULL);
446         b = kzalloc(sizeof(struct drbd_bitmap), GFP_KERNEL);
447         if (!b)
448                 return -ENOMEM;
449         spin_lock_init(&b->bm_lock);
450         mutex_init(&b->bm_change);
451         init_waitqueue_head(&b->bm_io_wait);
452
453         device->bitmap = b;
454
455         return 0;
456 }
457
458 sector_t drbd_bm_capacity(struct drbd_device *device)
459 {
460         if (!expect(device->bitmap))
461                 return 0;
462         return device->bitmap->bm_dev_capacity;
463 }
464
465 /* called on driver unload. TODO: call when a device is destroyed.
466  */
467 void drbd_bm_cleanup(struct drbd_device *device)
468 {
469         if (!expect(device->bitmap))
470                 return;
471         bm_free_pages(device->bitmap->bm_pages, device->bitmap->bm_number_of_pages);
472         bm_vk_free(device->bitmap->bm_pages, (BM_P_VMALLOCED & device->bitmap->bm_flags));
473         kfree(device->bitmap);
474         device->bitmap = NULL;
475 }
476
477 /*
478  * since (b->bm_bits % BITS_PER_LONG) != 0,
479  * this masks out the remaining bits.
480  * Returns the number of bits cleared.
481  */
482 #define BITS_PER_PAGE           (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
483 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE - 1)
484 #define BITS_PER_LONG_MASK      (BITS_PER_LONG - 1)
485 static int bm_clear_surplus(struct drbd_bitmap *b)
486 {
487         unsigned long mask;
488         unsigned long *p_addr, *bm;
489         int tmp;
490         int cleared = 0;
491
492         /* number of bits modulo bits per page */
493         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
494         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
495         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
496         /* bitmap is always stored little endian,
497          * on disk and in core memory alike */
498         mask = cpu_to_lel(mask);
499
500         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
501         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
502         if (mask) {
503                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
504                  * to the long containing the last bit.
505                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
506                  * after the last (long word aligned) bit. */
507                 cleared = hweight_long(*bm & ~mask);
508                 *bm &= mask;
509                 bm++;
510         }
511
512         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
513                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
514                  * a padding long to align with a 64bit remote */
515                 cleared += hweight_long(*bm);
516                 *bm = 0;
517         }
518         bm_unmap(p_addr);
519         return cleared;
520 }
521
522 static void bm_set_surplus(struct drbd_bitmap *b)
523 {
524         unsigned long mask;
525         unsigned long *p_addr, *bm;
526         int tmp;
527
528         /* number of bits modulo bits per page */
529         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
530         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
531         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
532         /* bitmap is always stored little endian,
533          * on disk and in core memory alike */
534         mask = cpu_to_lel(mask);
535
536         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
537         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
538         if (mask) {
539                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
540                  * to the long containing the last bit.
541                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
542                  * after the last (long word aligned) bit. */
543                 *bm |= ~mask;
544                 bm++;
545         }
546
547         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
548                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
549                  * a padding long to align with a 64bit remote */
550                 *bm = ~0UL;
551         }
552         bm_unmap(p_addr);
553 }
554
555 /* you better not modify the bitmap while this is running,
556  * or its results will be stale */
557 static unsigned long bm_count_bits(struct drbd_bitmap *b)
558 {
559         unsigned long *p_addr;
560         unsigned long bits = 0;
561         unsigned long mask = (1UL << (b->bm_bits & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
562         int idx, i, last_word;
563
564         /* all but last page */
565         for (idx = 0; idx < b->bm_number_of_pages - 1; idx++) {
566                 p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
567                 for (i = 0; i < LWPP; i++)
568                         bits += hweight_long(p_addr[i]);
569                 __bm_unmap(p_addr);
570                 cond_resched();
571         }
572         /* last (or only) page */
573         last_word = ((b->bm_bits - 1) & BITS_PER_PAGE_MASK) >> LN2_BPL;
574         p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
575         for (i = 0; i < last_word; i++)
576                 bits += hweight_long(p_addr[i]);
577         p_addr[last_word] &= cpu_to_lel(mask);
578         bits += hweight_long(p_addr[last_word]);
579         /* 32bit arch, may have an unused padding long */
580         if (BITS_PER_LONG == 32 && (last_word & 1) == 0)
581                 p_addr[last_word+1] = 0;
582         __bm_unmap(p_addr);
583         return bits;
584 }
585
586 /* offset and len in long words.*/
587 static void bm_memset(struct drbd_bitmap *b, size_t offset, int c, size_t len)
588 {
589         unsigned long *p_addr, *bm;
590         unsigned int idx;
591         size_t do_now, end;
592
593         end = offset + len;
594
595         if (end > b->bm_words) {
596                 pr_alert("bm_memset end > bm_words\n");
597                 return;
598         }
599
600         while (offset < end) {
601                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset + 1, LWPP), end) - offset;
602                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
603                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
604                 bm = p_addr + MLPP(offset);
605                 if (bm+do_now > p_addr + LWPP) {
606                         pr_alert("BUG BUG BUG! p_addr:%p bm:%p do_now:%d\n",
607                                p_addr, bm, (int)do_now);
608                 } else
609                         memset(bm, c, do_now * sizeof(long));
610                 bm_unmap(p_addr);
611                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
612                 offset += do_now;
613         }
614 }
615
616 /* For the layout, see comment above drbd_md_set_sector_offsets(). */
617 static u64 drbd_md_on_disk_bits(struct drbd_backing_dev *ldev)
618 {
619         u64 bitmap_sectors;
620         if (ldev->md.al_offset == 8)
621                 bitmap_sectors = ldev->md.md_size_sect - ldev->md.bm_offset;
622         else
623                 bitmap_sectors = ldev->md.al_offset - ldev->md.bm_offset;
624         return bitmap_sectors << (9 + 3);
625 }
626
627 /*
628  * make sure the bitmap has enough room for the attached storage,
629  * if necessary, resize.
630  * called whenever we may have changed the device size.
631  * returns -ENOMEM if we could not allocate enough memory, 0 on success.
632  * In case this is actually a resize, we copy the old bitmap into the new one.
633  * Otherwise, the bitmap is initialized to all bits set.
634  */
635 int drbd_bm_resize(struct drbd_device *device, sector_t capacity, int set_new_bits)
636 {
637         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
638         unsigned long bits, words, owords, obits;
639         unsigned long want, have, onpages; /* number of pages */
640         struct page **npages, **opages = NULL;
641         int err = 0, growing;
642         int opages_vmalloced;
643
644         if (!expect(b))
645                 return -ENOMEM;
646
647         drbd_bm_lock(device, "resize", BM_LOCKED_MASK);
648
649         drbd_info(device, "drbd_bm_resize called with capacity == %llu\n",
650                         (unsigned long long)capacity);
651
652         if (capacity == b->bm_dev_capacity)
653                 goto out;
654
655         opages_vmalloced = (BM_P_VMALLOCED & b->bm_flags);
656
657         if (capacity == 0) {
658                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
659                 opages = b->bm_pages;
660                 onpages = b->bm_number_of_pages;
661                 owords = b->bm_words;
662                 b->bm_pages = NULL;
663                 b->bm_number_of_pages =
664                 b->bm_set   =
665                 b->bm_bits  =
666                 b->bm_words =
667                 b->bm_dev_capacity = 0;
668                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
669                 bm_free_pages(opages, onpages);
670                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
671                 goto out;
672         }
673         bits  = BM_SECT_TO_BIT(ALIGN(capacity, BM_SECT_PER_BIT));
674
675         /* if we would use
676            words = ALIGN(bits,BITS_PER_LONG) >> LN2_BPL;
677            a 32bit host could present the wrong number of words
678            to a 64bit host.
679         */
680         words = ALIGN(bits, 64) >> LN2_BPL;
681
682         if (get_ldev(device)) {
683                 u64 bits_on_disk = drbd_md_on_disk_bits(device->ldev);
684                 put_ldev(device);
685                 if (bits > bits_on_disk) {
686                         drbd_info(device, "bits = %lu\n", bits);
687                         drbd_info(device, "bits_on_disk = %llu\n", bits_on_disk);
688                         err = -ENOSPC;
689                         goto out;
690                 }
691         }
692
693         want = ALIGN(words*sizeof(long), PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
694         have = b->bm_number_of_pages;
695         if (want == have) {
696                 D_ASSERT(device, b->bm_pages != NULL);
697                 npages = b->bm_pages;
698         } else {
699                 if (drbd_insert_fault(device, DRBD_FAULT_BM_ALLOC))
700                         npages = NULL;
701                 else
702                         npages = bm_realloc_pages(b, want);
703         }
704
705         if (!npages) {
706                 err = -ENOMEM;
707                 goto out;
708         }
709
710         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
711         opages = b->bm_pages;
712         owords = b->bm_words;
713         obits  = b->bm_bits;
714
715         growing = bits > obits;
716         if (opages && growing && set_new_bits)
717                 bm_set_surplus(b);
718
719         b->bm_pages = npages;
720         b->bm_number_of_pages = want;
721         b->bm_bits  = bits;
722         b->bm_words = words;
723         b->bm_dev_capacity = capacity;
724
725         if (growing) {
726                 if (set_new_bits) {
727                         bm_memset(b, owords, 0xff, words-owords);
728                         b->bm_set += bits - obits;
729                 } else
730                         bm_memset(b, owords, 0x00, words-owords);
731
732         }
733
734         if (want < have) {
735                 /* implicit: (opages != NULL) && (opages != npages) */
736                 bm_free_pages(opages + want, have - want);
737         }
738
739         (void)bm_clear_surplus(b);
740
741         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
742         if (opages != npages)
743                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
744         if (!growing)
745                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
746         drbd_info(device, "resync bitmap: bits=%lu words=%lu pages=%lu\n", bits, words, want);
747
748  out:
749         drbd_bm_unlock(device);
750         return err;
751 }
752
753 /* inherently racy:
754  * if not protected by other means, return value may be out of date when
755  * leaving this function...
756  * we still need to lock it, since it is important that this returns
757  * bm_set == 0 precisely.
758  *
759  * maybe bm_set should be atomic_t ?
760  */
761 unsigned long _drbd_bm_total_weight(struct drbd_device *device)
762 {
763         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
764         unsigned long s;
765         unsigned long flags;
766
767         if (!expect(b))
768                 return 0;
769         if (!expect(b->bm_pages))
770                 return 0;
771
772         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
773         s = b->bm_set;
774         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
775
776         return s;
777 }
778
779 unsigned long drbd_bm_total_weight(struct drbd_device *device)
780 {
781         unsigned long s;
782         /* if I don't have a disk, I don't know about out-of-sync status */
783         if (!get_ldev_if_state(device, D_NEGOTIATING))
784                 return 0;
785         s = _drbd_bm_total_weight(device);
786         put_ldev(device);
787         return s;
788 }
789
790 size_t drbd_bm_words(struct drbd_device *device)
791 {
792         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
793         if (!expect(b))
794                 return 0;
795         if (!expect(b->bm_pages))
796                 return 0;
797
798         return b->bm_words;
799 }
800
801 unsigned long drbd_bm_bits(struct drbd_device *device)
802 {
803         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
804         if (!expect(b))
805                 return 0;
806
807         return b->bm_bits;
808 }
809
810 /* merge number words from buffer into the bitmap starting at offset.
811  * buffer[i] is expected to be little endian unsigned long.
812  * bitmap must be locked by drbd_bm_lock.
813  * currently only used from receive_bitmap.
814  */
815 void drbd_bm_merge_lel(struct drbd_device *device, size_t offset, size_t number,
816                         unsigned long *buffer)
817 {
818         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
819         unsigned long *p_addr, *bm;
820         unsigned long word, bits;
821         unsigned int idx;
822         size_t end, do_now;
823
824         end = offset + number;
825
826         if (!expect(b))
827                 return;
828         if (!expect(b->bm_pages))
829                 return;
830         if (number == 0)
831                 return;
832         WARN_ON(offset >= b->bm_words);
833         WARN_ON(end    >  b->bm_words);
834
835         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
836         while (offset < end) {
837                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
838                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
839                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
840                 bm = p_addr + MLPP(offset);
841                 offset += do_now;
842                 while (do_now--) {
843                         bits = hweight_long(*bm);
844                         word = *bm | *buffer++;
845                         *bm++ = word;
846                         b->bm_set += hweight_long(word) - bits;
847                 }
848                 bm_unmap(p_addr);
849                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
850         }
851         /* with 32bit <-> 64bit cross-platform connect
852          * this is only correct for current usage,
853          * where we _know_ that we are 64 bit aligned,
854          * and know that this function is used in this way, too...
855          */
856         if (end == b->bm_words)
857                 b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
858         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
859 }
860
861 /* copy number words from the bitmap starting at offset into the buffer.
862  * buffer[i] will be little endian unsigned long.
863  */
864 void drbd_bm_get_lel(struct drbd_device *device, size_t offset, size_t number,
865                      unsigned long *buffer)
866 {
867         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
868         unsigned long *p_addr, *bm;
869         size_t end, do_now;
870
871         end = offset + number;
872
873         if (!expect(b))
874                 return;
875         if (!expect(b->bm_pages))
876                 return;
877
878         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
879         if ((offset >= b->bm_words) ||
880             (end    >  b->bm_words) ||
881             (number <= 0))
882                 drbd_err(device, "offset=%lu number=%lu bm_words=%lu\n",
883                         (unsigned long) offset,
884                         (unsigned long) number,
885                         (unsigned long) b->bm_words);
886         else {
887                 while (offset < end) {
888                         do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
889                         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, offset));
890                         bm = p_addr + MLPP(offset);
891                         offset += do_now;
892                         while (do_now--)
893                                 *buffer++ = *bm++;
894                         bm_unmap(p_addr);
895                 }
896         }
897         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
898 }
899
900 /* set all bits in the bitmap */
901 void drbd_bm_set_all(struct drbd_device *device)
902 {
903         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
904         if (!expect(b))
905                 return;
906         if (!expect(b->bm_pages))
907                 return;
908
909         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
910         bm_memset(b, 0, 0xff, b->bm_words);
911         (void)bm_clear_surplus(b);
912         b->bm_set = b->bm_bits;
913         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
914 }
915
916 /* clear all bits in the bitmap */
917 void drbd_bm_clear_all(struct drbd_device *device)
918 {
919         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
920         if (!expect(b))
921                 return;
922         if (!expect(b->bm_pages))
923                 return;
924
925         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
926         bm_memset(b, 0, 0, b->bm_words);
927         b->bm_set = 0;
928         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
929 }
930
931 static void drbd_bm_aio_ctx_destroy(struct kref *kref)
932 {
933         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx = container_of(kref, struct drbd_bm_aio_ctx, kref);
934         unsigned long flags;
935
936         spin_lock_irqsave(&ctx->device->resource->req_lock, flags);
937         list_del(&ctx->list);
938         spin_unlock_irqrestore(&ctx->device->resource->req_lock, flags);
939         put_ldev(ctx->device);
940         kfree(ctx);
941 }
942
943 /* bv_page may be a copy, or may be the original */
944 static void drbd_bm_endio(struct bio *bio)
945 {
946         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx = bio->bi_private;
947         struct drbd_device *device = ctx->device;
948         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
949         unsigned int idx = bm_page_to_idx(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
950
951         if ((ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) == 0 &&
952             !bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[idx]))
953                 drbd_warn(device, "bitmap page idx %u changed during IO!\n", idx);
954
955         if (bio->bi_error) {
956                 /* ctx error will hold the completed-last non-zero error code,
957                  * in case error codes differ. */
958                 ctx->error = bio->bi_error;
959                 bm_set_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
960                 /* Not identical to on disk version of it.
961                  * Is BM_PAGE_IO_ERROR enough? */
962                 if (__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
963                         drbd_err(device, "IO ERROR %d on bitmap page idx %u\n",
964                                         bio->bi_error, idx);
965         } else {
966                 bm_clear_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
967                 dynamic_drbd_dbg(device, "bitmap page idx %u completed\n", idx);
968         }
969
970         bm_page_unlock_io(device, idx);
971
972         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES)
973                 mempool_free(bio->bi_io_vec[0].bv_page, drbd_md_io_page_pool);
974
975         bio_put(bio);
976
977         if (atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight)) {
978                 ctx->done = 1;
979                 wake_up(&device->misc_wait);
980                 kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
981         }
982 }
983
984 static void bm_page_io_async(struct drbd_bm_aio_ctx *ctx, int page_nr) __must_hold(local)
985 {
986         struct bio *bio = bio_alloc_drbd(GFP_NOIO);
987         struct drbd_device *device = ctx->device;
988         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
989         struct page *page;
990         unsigned int len;
991         unsigned int rw = (ctx->flags & BM_AIO_READ) ? READ : WRITE;
992
993         sector_t on_disk_sector =
994                 device->ldev->md.md_offset + device->ldev->md.bm_offset;
995         on_disk_sector += ((sector_t)page_nr) << (PAGE_SHIFT-9);
996
997         /* this might happen with very small
998          * flexible external meta data device,
999          * or with PAGE_SIZE > 4k */
1000         len = min_t(unsigned int, PAGE_SIZE,
1001                 (drbd_md_last_sector(device->ldev) - on_disk_sector + 1)<<9);
1002
1003         /* serialize IO on this page */
1004         bm_page_lock_io(device, page_nr);
1005         /* before memcpy and submit,
1006          * so it can be redirtied any time */
1007         bm_set_page_unchanged(b->bm_pages[page_nr]);
1008
1009         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) {
1010                 page = mempool_alloc(drbd_md_io_page_pool, __GFP_HIGHMEM|__GFP_RECLAIM);
1011                 copy_highpage(page, b->bm_pages[page_nr]);
1012                 bm_store_page_idx(page, page_nr);
1013         } else
1014                 page = b->bm_pages[page_nr];
1015         bio->bi_bdev = device->ldev->md_bdev;
1016         bio->bi_iter.bi_sector = on_disk_sector;
1017         /* bio_add_page of a single page to an empty bio will always succeed,
1018          * according to api.  Do we want to assert that? */
1019         bio_add_page(bio, page, len, 0);
1020         bio->bi_private = ctx;
1021         bio->bi_end_io = drbd_bm_endio;
1022
1023         if (drbd_insert_fault(device, (rw & WRITE) ? DRBD_FAULT_MD_WR : DRBD_FAULT_MD_RD)) {
1024                 bio->bi_rw |= rw;
1025                 bio_io_error(bio);
1026         } else {
1027                 submit_bio(rw, bio);
1028                 /* this should not count as user activity and cause the
1029                  * resync to throttle -- see drbd_rs_should_slow_down(). */
1030                 atomic_add(len >> 9, &device->rs_sect_ev);
1031         }
1032 }
1033
1034 /*
1035  * bm_rw: read/write the whole bitmap from/to its on disk location.
1036  */
1037 static int bm_rw(struct drbd_device *device, const unsigned int flags, unsigned lazy_writeout_upper_idx) __must_hold(local)
1038 {
1039         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx;
1040         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1041         int num_pages, i, count = 0;
1042         unsigned long now;
1043         char ppb[10];
1044         int err = 0;
1045
1046         /*
1047          * We are protected against bitmap disappearing/resizing by holding an
1048          * ldev reference (caller must have called get_ldev()).
1049          * For read/write, we are protected against changes to the bitmap by
1050          * the bitmap lock (see drbd_bitmap_io).
1051          * For lazy writeout, we don't care for ongoing changes to the bitmap,
1052          * as we submit copies of pages anyways.
1053          */
1054
1055         ctx = kmalloc(sizeof(struct drbd_bm_aio_ctx), GFP_NOIO);
1056         if (!ctx)
1057                 return -ENOMEM;
1058
1059         *ctx = (struct drbd_bm_aio_ctx) {
1060                 .device = device,
1061                 .start_jif = jiffies,
1062                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1063                 .done = 0,
1064                 .flags = flags,
1065                 .error = 0,
1066                 .kref = { ATOMIC_INIT(2) },
1067         };
1068
1069         if (!get_ldev_if_state(device, D_ATTACHING)) {  /* put is in drbd_bm_aio_ctx_destroy() */
1070                 drbd_err(device, "ASSERT FAILED: get_ldev_if_state() == 1 in bm_rw()\n");
1071                 kfree(ctx);
1072                 return -ENODEV;
1073         }
1074         /* Here D_ATTACHING is sufficient since drbd_bm_read() is called only from
1075            drbd_adm_attach(), after device->ldev was assigned. */
1076
1077         if (0 == (ctx->flags & ~BM_AIO_READ))
1078                 WARN_ON(!(BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags));
1079
1080         spin_lock_irq(&device->resource->req_lock);
1081         list_add_tail(&ctx->list, &device->pending_bitmap_io);
1082         spin_unlock_irq(&device->resource->req_lock);
1083
1084         num_pages = b->bm_number_of_pages;
1085
1086         now = jiffies;
1087
1088         /* let the layers below us try to merge these bios... */
1089         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1090                 /* ignore completely unchanged pages */
1091                 if (lazy_writeout_upper_idx && i == lazy_writeout_upper_idx)
1092                         break;
1093                 if (!(flags & BM_AIO_READ)) {
1094                         if ((flags & BM_AIO_WRITE_HINTED) &&
1095                             !test_and_clear_bit(BM_PAGE_HINT_WRITEOUT,
1096                                     &page_private(b->bm_pages[i])))
1097                                 continue;
1098
1099                         if (!(flags & BM_AIO_WRITE_ALL_PAGES) &&
1100                             bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[i])) {
1101                                 dynamic_drbd_dbg(device, "skipped bm write for idx %u\n", i);
1102                                 continue;
1103                         }
1104                         /* during lazy writeout,
1105                          * ignore those pages not marked for lazy writeout. */
1106                         if (lazy_writeout_upper_idx &&
1107                             !bm_test_page_lazy_writeout(b->bm_pages[i])) {
1108                                 dynamic_drbd_dbg(device, "skipped bm lazy write for idx %u\n", i);
1109                                 continue;
1110                         }
1111                 }
1112                 atomic_inc(&ctx->in_flight);
1113                 bm_page_io_async(ctx, i);
1114                 ++count;
1115                 cond_resched();
1116         }
1117
1118         /*
1119          * We initialize ctx->in_flight to one to make sure drbd_bm_endio
1120          * will not set ctx->done early, and decrement / test it here.  If there
1121          * are still some bios in flight, we need to wait for them here.
1122          * If all IO is done already (or nothing had been submitted), there is
1123          * no need to wait.  Still, we need to put the kref associated with the
1124          * "in_flight reached zero, all done" event.
1125          */
1126         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight))
1127                 wait_until_done_or_force_detached(device, device->ldev, &ctx->done);
1128         else
1129                 kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
1130
1131         /* summary for global bitmap IO */
1132         if (flags == 0)
1133                 drbd_info(device, "bitmap %s of %u pages took %lu jiffies\n",
1134                          (flags & BM_AIO_READ) ? "READ" : "WRITE",
1135                          count, jiffies - now);
1136
1137         if (ctx->error) {
1138                 drbd_alert(device, "we had at least one MD IO ERROR during bitmap IO\n");
1139                 drbd_chk_io_error(device, 1, DRBD_META_IO_ERROR);
1140                 err = -EIO; /* ctx->error ? */
1141         }
1142
1143         if (atomic_read(&ctx->in_flight))
1144                 err = -EIO; /* Disk timeout/force-detach during IO... */
1145
1146         now = jiffies;
1147         if (flags & BM_AIO_READ) {
1148                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
1149                 drbd_info(device, "recounting of set bits took additional %lu jiffies\n",
1150                      jiffies - now);
1151         }
1152         now = b->bm_set;
1153
1154         if ((flags & ~BM_AIO_READ) == 0)
1155                 drbd_info(device, "%s (%lu bits) marked out-of-sync by on disk bit-map.\n",
1156                      ppsize(ppb, now << (BM_BLOCK_SHIFT-10)), now);
1157
1158         kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
1159         return err;
1160 }
1161
1162 /**
1163  * drbd_bm_read() - Read the whole bitmap from its on disk location.
1164  * @device:     DRBD device.
1165  */
1166 int drbd_bm_read(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1167 {
1168         return bm_rw(device, BM_AIO_READ, 0);
1169 }
1170
1171 /**
1172  * drbd_bm_write() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1173  * @device:     DRBD device.
1174  *
1175  * Will only write pages that have changed since last IO.
1176  */
1177 int drbd_bm_write(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1178 {
1179         return bm_rw(device, 0, 0);
1180 }
1181
1182 /**
1183  * drbd_bm_write_all() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1184  * @device:     DRBD device.
1185  *
1186  * Will write all pages.
1187  */
1188 int drbd_bm_write_all(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1189 {
1190         return bm_rw(device, BM_AIO_WRITE_ALL_PAGES, 0);
1191 }
1192
1193 /**
1194  * drbd_bm_write_lazy() - Write bitmap pages 0 to @upper_idx-1, if they have changed.
1195  * @device:     DRBD device.
1196  * @upper_idx:  0: write all changed pages; +ve: page index to stop scanning for changed pages
1197  */
1198 int drbd_bm_write_lazy(struct drbd_device *device, unsigned upper_idx) __must_hold(local)
1199 {
1200         return bm_rw(device, BM_AIO_COPY_PAGES, upper_idx);
1201 }
1202
1203 /**
1204  * drbd_bm_write_copy_pages() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1205  * @device:     DRBD device.
1206  *
1207  * Will only write pages that have changed since last IO.
1208  * In contrast to drbd_bm_write(), this will copy the bitmap pages
1209  * to temporary writeout pages. It is intended to trigger a full write-out
1210  * while still allowing the bitmap to change, for example if a resync or online
1211  * verify is aborted due to a failed peer disk, while local IO continues, or
1212  * pending resync acks are still being processed.
1213  */
1214 int drbd_bm_write_copy_pages(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1215 {
1216         return bm_rw(device, BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1217 }
1218
1219 /**
1220  * drbd_bm_write_hinted() - Write bitmap pages with "hint" marks, if they have changed.
1221  * @device:     DRBD device.
1222  */
1223 int drbd_bm_write_hinted(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1224 {
1225         return bm_rw(device, BM_AIO_WRITE_HINTED | BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1226 }
1227
1228 /* NOTE
1229  * find_first_bit returns int, we return unsigned long.
1230  * For this to work on 32bit arch with bitnumbers > (1<<32),
1231  * we'd need to return u64, and get a whole lot of other places
1232  * fixed where we still use unsigned long.
1233  *
1234  * this returns a bit number, NOT a sector!
1235  */
1236 static unsigned long __bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo,
1237         const int find_zero_bit)
1238 {
1239         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1240         unsigned long *p_addr;
1241         unsigned long bit_offset;
1242         unsigned i;
1243
1244
1245         if (bm_fo > b->bm_bits) {
1246                 drbd_err(device, "bm_fo=%lu bm_bits=%lu\n", bm_fo, b->bm_bits);
1247                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1248         } else {
1249                 while (bm_fo < b->bm_bits) {
1250                         /* bit offset of the first bit in the page */
1251                         bit_offset = bm_fo & ~BITS_PER_PAGE_MASK;
1252                         p_addr = __bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bm_fo));
1253
1254                         if (find_zero_bit)
1255                                 i = find_next_zero_bit_le(p_addr,
1256                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1257                         else
1258                                 i = find_next_bit_le(p_addr,
1259                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1260
1261                         __bm_unmap(p_addr);
1262                         if (i < PAGE_SIZE*8) {
1263                                 bm_fo = bit_offset + i;
1264                                 if (bm_fo >= b->bm_bits)
1265                                         break;
1266                                 goto found;
1267                         }
1268                         bm_fo = bit_offset + PAGE_SIZE*8;
1269                 }
1270                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1271         }
1272  found:
1273         return bm_fo;
1274 }
1275
1276 static unsigned long bm_find_next(struct drbd_device *device,
1277         unsigned long bm_fo, const int find_zero_bit)
1278 {
1279         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1280         unsigned long i = DRBD_END_OF_BITMAP;
1281
1282         if (!expect(b))
1283                 return i;
1284         if (!expect(b->bm_pages))
1285                 return i;
1286
1287         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1288         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1289                 bm_print_lock_info(device);
1290
1291         i = __bm_find_next(device, bm_fo, find_zero_bit);
1292
1293         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1294         return i;
1295 }
1296
1297 unsigned long drbd_bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1298 {
1299         return bm_find_next(device, bm_fo, 0);
1300 }
1301
1302 #if 0
1303 /* not yet needed for anything. */
1304 unsigned long drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1305 {
1306         return bm_find_next(device, bm_fo, 1);
1307 }
1308 #endif
1309
1310 /* does not spin_lock_irqsave.
1311  * you must take drbd_bm_lock() first */
1312 unsigned long _drbd_bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1313 {
1314         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & device->b->bm_flags)); */
1315         return __bm_find_next(device, bm_fo, 0);
1316 }
1317
1318 unsigned long _drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1319 {
1320         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & device->b->bm_flags)); */
1321         return __bm_find_next(device, bm_fo, 1);
1322 }
1323
1324 /* returns number of bits actually changed.
1325  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1326  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1327  * wants bitnr, not sector.
1328  * expected to be called for only a few bits (e - s about BITS_PER_LONG).
1329  * Must hold bitmap lock already. */
1330 static int __bm_change_bits_to(struct drbd_device *device, const unsigned long s,
1331         unsigned long e, int val)
1332 {
1333         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1334         unsigned long *p_addr = NULL;
1335         unsigned long bitnr;
1336         unsigned int last_page_nr = -1U;
1337         int c = 0;
1338         int changed_total = 0;
1339
1340         if (e >= b->bm_bits) {
1341                 drbd_err(device, "ASSERT FAILED: bit_s=%lu bit_e=%lu bm_bits=%lu\n",
1342                                 s, e, b->bm_bits);
1343                 e = b->bm_bits ? b->bm_bits -1 : 0;
1344         }
1345         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1346                 unsigned int page_nr = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1347                 if (page_nr != last_page_nr) {
1348                         if (p_addr)
1349                                 __bm_unmap(p_addr);
1350                         if (c < 0)
1351                                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1352                         else if (c > 0)
1353                                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1354                         changed_total += c;
1355                         c = 0;
1356                         p_addr = __bm_map_pidx(b, page_nr);
1357                         last_page_nr = page_nr;
1358                 }
1359                 if (val)
1360                         c += (0 == __test_and_set_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1361                 else
1362                         c -= (0 != __test_and_clear_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1363         }
1364         if (p_addr)
1365                 __bm_unmap(p_addr);
1366         if (c < 0)
1367                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1368         else if (c > 0)
1369                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1370         changed_total += c;
1371         b->bm_set += changed_total;
1372         return changed_total;
1373 }
1374
1375 /* returns number of bits actually changed.
1376  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1377  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1378  * wants bitnr, not sector */
1379 static int bm_change_bits_to(struct drbd_device *device, const unsigned long s,
1380         const unsigned long e, int val)
1381 {
1382         unsigned long flags;
1383         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1384         int c = 0;
1385
1386         if (!expect(b))
1387                 return 1;
1388         if (!expect(b->bm_pages))
1389                 return 0;
1390
1391         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1392         if ((val ? BM_DONT_SET : BM_DONT_CLEAR) & b->bm_flags)
1393                 bm_print_lock_info(device);
1394
1395         c = __bm_change_bits_to(device, s, e, val);
1396
1397         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1398         return c;
1399 }
1400
1401 /* returns number of bits changed 0 -> 1 */
1402 int drbd_bm_set_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1403 {
1404         return bm_change_bits_to(device, s, e, 1);
1405 }
1406
1407 /* returns number of bits changed 1 -> 0 */
1408 int drbd_bm_clear_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1409 {
1410         return -bm_change_bits_to(device, s, e, 0);
1411 }
1412
1413 /* sets all bits in full words,
1414  * from first_word up to, but not including, last_word */
1415 static inline void bm_set_full_words_within_one_page(struct drbd_bitmap *b,
1416                 int page_nr, int first_word, int last_word)
1417 {
1418         int i;
1419         int bits;
1420         int changed = 0;
1421         unsigned long *paddr = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr]);
1422         for (i = first_word; i < last_word; i++) {
1423                 bits = hweight_long(paddr[i]);
1424                 paddr[i] = ~0UL;
1425                 changed += BITS_PER_LONG - bits;
1426         }
1427         kunmap_atomic(paddr);
1428         if (changed) {
1429                 /* We only need lazy writeout, the information is still in the
1430                  * remote bitmap as well, and is reconstructed during the next
1431                  * bitmap exchange, if lost locally due to a crash. */
1432                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[page_nr]);
1433                 b->bm_set += changed;
1434         }
1435 }
1436
1437 /* Same thing as drbd_bm_set_bits,
1438  * but more efficient for a large bit range.
1439  * You must first drbd_bm_lock().
1440  * Can be called to set the whole bitmap in one go.
1441  * Sets bits from s to e _inclusive_. */
1442 void _drbd_bm_set_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1443 {
1444         /* First set_bit from the first bit (s)
1445          * up to the next long boundary (sl),
1446          * then assign full words up to the last long boundary (el),
1447          * then set_bit up to and including the last bit (e).
1448          *
1449          * Do not use memset, because we must account for changes,
1450          * so we need to loop over the words with hweight() anyways.
1451          */
1452         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1453         unsigned long sl = ALIGN(s,BITS_PER_LONG);
1454         unsigned long el = (e+1) & ~((unsigned long)BITS_PER_LONG-1);
1455         int first_page;
1456         int last_page;
1457         int page_nr;
1458         int first_word;
1459         int last_word;
1460
1461         if (e - s <= 3*BITS_PER_LONG) {
1462                 /* don't bother; el and sl may even be wrong. */
1463                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1464                 __bm_change_bits_to(device, s, e, 1);
1465                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1466                 return;
1467         }
1468
1469         /* difference is large enough that we can trust sl and el */
1470
1471         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1472
1473         /* bits filling the current long */
1474         if (sl)
1475                 __bm_change_bits_to(device, s, sl-1, 1);
1476
1477         first_page = sl >> (3 + PAGE_SHIFT);
1478         last_page = el >> (3 + PAGE_SHIFT);
1479
1480         /* MLPP: modulo longs per page */
1481         /* LWPP: long words per page */
1482         first_word = MLPP(sl >> LN2_BPL);
1483         last_word = LWPP;
1484
1485         /* first and full pages, unless first page == last page */
1486         for (page_nr = first_page; page_nr < last_page; page_nr++) {
1487                 bm_set_full_words_within_one_page(device->bitmap, page_nr, first_word, last_word);
1488                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1489                 cond_resched();
1490                 first_word = 0;
1491                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1492         }
1493         /* last page (respectively only page, for first page == last page) */
1494         last_word = MLPP(el >> LN2_BPL);
1495
1496         /* consider bitmap->bm_bits = 32768, bitmap->bm_number_of_pages = 1. (or multiples).
1497          * ==> e = 32767, el = 32768, last_page = 2,
1498          * and now last_word = 0.
1499          * We do not want to touch last_page in this case,
1500          * as we did not allocate it, it is not present in bitmap->bm_pages.
1501          */
1502         if (last_word)
1503                 bm_set_full_words_within_one_page(device->bitmap, last_page, first_word, last_word);
1504
1505         /* possibly trailing bits.
1506          * example: (e & 63) == 63, el will be e+1.
1507          * if that even was the very last bit,
1508          * it would trigger an assert in __bm_change_bits_to()
1509          */
1510         if (el <= e)
1511                 __bm_change_bits_to(device, el, e, 1);
1512         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1513 }
1514
1515 /* returns bit state
1516  * wants bitnr, NOT sector.
1517  * inherently racy... area needs to be locked by means of {al,rs}_lru
1518  *  1 ... bit set
1519  *  0 ... bit not set
1520  * -1 ... first out of bounds access, stop testing for bits!
1521  */
1522 int drbd_bm_test_bit(struct drbd_device *device, const unsigned long bitnr)
1523 {
1524         unsigned long flags;
1525         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1526         unsigned long *p_addr;
1527         int i;
1528
1529         if (!expect(b))
1530                 return 0;
1531         if (!expect(b->bm_pages))
1532                 return 0;
1533
1534         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1535         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1536                 bm_print_lock_info(device);
1537         if (bitnr < b->bm_bits) {
1538                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bitnr));
1539                 i = test_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr) ? 1 : 0;
1540                 bm_unmap(p_addr);
1541         } else if (bitnr == b->bm_bits) {
1542                 i = -1;
1543         } else { /* (bitnr > b->bm_bits) */
1544                 drbd_err(device, "bitnr=%lu > bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1545                 i = 0;
1546         }
1547
1548         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1549         return i;
1550 }
1551
1552 /* returns number of bits set in the range [s, e] */
1553 int drbd_bm_count_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1554 {
1555         unsigned long flags;
1556         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1557         unsigned long *p_addr = NULL;
1558         unsigned long bitnr;
1559         unsigned int page_nr = -1U;
1560         int c = 0;
1561
1562         /* If this is called without a bitmap, that is a bug.  But just to be
1563          * robust in case we screwed up elsewhere, in that case pretend there
1564          * was one dirty bit in the requested area, so we won't try to do a
1565          * local read there (no bitmap probably implies no disk) */
1566         if (!expect(b))
1567                 return 1;
1568         if (!expect(b->bm_pages))
1569                 return 1;
1570
1571         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1572         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1573                 bm_print_lock_info(device);
1574         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1575                 unsigned int idx = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1576                 if (page_nr != idx) {
1577                         page_nr = idx;
1578                         if (p_addr)
1579                                 bm_unmap(p_addr);
1580                         p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
1581                 }
1582                 if (expect(bitnr < b->bm_bits))
1583                         c += (0 != test_bit_le(bitnr - (page_nr << (PAGE_SHIFT+3)), p_addr));
1584                 else
1585                         drbd_err(device, "bitnr=%lu bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1586         }
1587         if (p_addr)
1588                 bm_unmap(p_addr);
1589         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1590         return c;
1591 }
1592
1593
1594 /* inherently racy...
1595  * return value may be already out-of-date when this function returns.
1596  * but the general usage is that this is only use during a cstate when bits are
1597  * only cleared, not set, and typically only care for the case when the return
1598  * value is zero, or we already "locked" this "bitmap extent" by other means.
1599  *
1600  * enr is bm-extent number, since we chose to name one sector (512 bytes)
1601  * worth of the bitmap a "bitmap extent".
1602  *
1603  * TODO
1604  * I think since we use it like a reference count, we should use the real
1605  * reference count of some bitmap extent element from some lru instead...
1606  *
1607  */
1608 int drbd_bm_e_weight(struct drbd_device *device, unsigned long enr)
1609 {
1610         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1611         int count, s, e;
1612         unsigned long flags;
1613         unsigned long *p_addr, *bm;
1614
1615         if (!expect(b))
1616                 return 0;
1617         if (!expect(b->bm_pages))
1618                 return 0;
1619
1620         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1621         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1622                 bm_print_lock_info(device);
1623
1624         s = S2W(enr);
1625         e = min((size_t)S2W(enr+1), b->bm_words);
1626         count = 0;
1627         if (s < b->bm_words) {
1628                 int n = e-s;
1629                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1630                 bm = p_addr + MLPP(s);
1631                 while (n--)
1632                         count += hweight_long(*bm++);
1633                 bm_unmap(p_addr);
1634         } else {
1635                 drbd_err(device, "start offset (%d) too large in drbd_bm_e_weight\n", s);
1636         }
1637         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1638         return count;
1639 }