]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - fs/direct-io.c
pwm: imx: indentation cleanup
[karo-tx-linux.git] / fs / direct-io.c
1 /*
2  * fs/direct-io.c
3  *
4  * Copyright (C) 2002, Linus Torvalds.
5  *
6  * O_DIRECT
7  *
8  * 04Jul2002    Andrew Morton
9  *              Initial version
10  * 11Sep2002    janetinc@us.ibm.com
11  *              added readv/writev support.
12  * 29Oct2002    Andrew Morton
13  *              rewrote bio_add_page() support.
14  * 30Oct2002    pbadari@us.ibm.com
15  *              added support for non-aligned IO.
16  * 06Nov2002    pbadari@us.ibm.com
17  *              added asynchronous IO support.
18  * 21Jul2003    nathans@sgi.com
19  *              added IO completion notifier.
20  */
21
22 #include <linux/kernel.h>
23 #include <linux/module.h>
24 #include <linux/types.h>
25 #include <linux/fs.h>
26 #include <linux/mm.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/highmem.h>
29 #include <linux/pagemap.h>
30 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
31 #include <linux/bio.h>
32 #include <linux/wait.h>
33 #include <linux/err.h>
34 #include <linux/blkdev.h>
35 #include <linux/buffer_head.h>
36 #include <linux/rwsem.h>
37 #include <linux/uio.h>
38 #include <linux/atomic.h>
39 #include <linux/prefetch.h>
40 #include <linux/aio.h>
41
42 /*
43  * How many user pages to map in one call to get_user_pages().  This determines
44  * the size of a structure in the slab cache
45  */
46 #define DIO_PAGES       64
47
48 /*
49  * This code generally works in units of "dio_blocks".  A dio_block is
50  * somewhere between the hard sector size and the filesystem block size.  it
51  * is determined on a per-invocation basis.   When talking to the filesystem
52  * we need to convert dio_blocks to fs_blocks by scaling the dio_block quantity
53  * down by dio->blkfactor.  Similarly, fs-blocksize quantities are converted
54  * to bio_block quantities by shifting left by blkfactor.
55  *
56  * If blkfactor is zero then the user's request was aligned to the filesystem's
57  * blocksize.
58  */
59
60 /* dio_state only used in the submission path */
61
62 struct dio_submit {
63         struct bio *bio;                /* bio under assembly */
64         unsigned blkbits;               /* doesn't change */
65         unsigned blkfactor;             /* When we're using an alignment which
66                                            is finer than the filesystem's soft
67                                            blocksize, this specifies how much
68                                            finer.  blkfactor=2 means 1/4-block
69                                            alignment.  Does not change */
70         unsigned start_zero_done;       /* flag: sub-blocksize zeroing has
71                                            been performed at the start of a
72                                            write */
73         int pages_in_io;                /* approximate total IO pages */
74         size_t  size;                   /* total request size (doesn't change)*/
75         sector_t block_in_file;         /* Current offset into the underlying
76                                            file in dio_block units. */
77         unsigned blocks_available;      /* At block_in_file.  changes */
78         int reap_counter;               /* rate limit reaping */
79         sector_t final_block_in_request;/* doesn't change */
80         unsigned first_block_in_page;   /* doesn't change, Used only once */
81         int boundary;                   /* prev block is at a boundary */
82         get_block_t *get_block;         /* block mapping function */
83         dio_submit_t *submit_io;        /* IO submition function */
84
85         loff_t logical_offset_in_bio;   /* current first logical block in bio */
86         sector_t final_block_in_bio;    /* current final block in bio + 1 */
87         sector_t next_block_for_io;     /* next block to be put under IO,
88                                            in dio_blocks units */
89
90         /*
91          * Deferred addition of a page to the dio.  These variables are
92          * private to dio_send_cur_page(), submit_page_section() and
93          * dio_bio_add_page().
94          */
95         struct page *cur_page;          /* The page */
96         unsigned cur_page_offset;       /* Offset into it, in bytes */
97         unsigned cur_page_len;          /* Nr of bytes at cur_page_offset */
98         sector_t cur_page_block;        /* Where it starts */
99         loff_t cur_page_fs_offset;      /* Offset in file */
100
101         /*
102          * Page fetching state. These variables belong to dio_refill_pages().
103          */
104         int curr_page;                  /* changes */
105         int total_pages;                /* doesn't change */
106         unsigned long curr_user_address;/* changes */
107
108         /*
109          * Page queue.  These variables belong to dio_refill_pages() and
110          * dio_get_page().
111          */
112         unsigned head;                  /* next page to process */
113         unsigned tail;                  /* last valid page + 1 */
114 };
115
116 /* dio_state communicated between submission path and end_io */
117 struct dio {
118         int flags;                      /* doesn't change */
119         int rw;
120         struct inode *inode;
121         loff_t i_size;                  /* i_size when submitted */
122         dio_iodone_t *end_io;           /* IO completion function */
123
124         void *private;                  /* copy from map_bh.b_private */
125
126         /* BIO completion state */
127         spinlock_t bio_lock;            /* protects BIO fields below */
128         int page_errors;                /* errno from get_user_pages() */
129         int is_async;                   /* is IO async ? */
130         int should_dirty;               /* should we mark read pages dirty? */
131         bool defer_completion;          /* defer AIO completion to workqueue? */
132         int io_error;                   /* IO error in completion path */
133         unsigned long refcount;         /* direct_io_worker() and bios */
134         struct bio *bio_list;           /* singly linked via bi_private */
135         struct task_struct *waiter;     /* waiting task (NULL if none) */
136
137         /* AIO related stuff */
138         struct kiocb *iocb;             /* kiocb */
139         ssize_t result;                 /* IO result */
140
141         /*
142          * pages[] (and any fields placed after it) are not zeroed out at
143          * allocation time.  Don't add new fields after pages[] unless you
144          * wish that they not be zeroed.
145          */
146         union {
147                 struct page *pages[DIO_PAGES];  /* page buffer */
148                 struct work_struct complete_work;/* deferred AIO completion */
149         };
150 } ____cacheline_aligned_in_smp;
151
152 static struct kmem_cache *dio_cache __read_mostly;
153
154 /*
155  * How many pages are in the queue?
156  */
157 static inline unsigned dio_pages_present(struct dio_submit *sdio)
158 {
159         return sdio->tail - sdio->head;
160 }
161
162 /*
163  * Go grab and pin some userspace pages.   Typically we'll get 64 at a time.
164  */
165 static inline int dio_refill_pages(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
166 {
167         int ret;
168         int nr_pages;
169
170         nr_pages = min(sdio->total_pages - sdio->curr_page, DIO_PAGES);
171         ret = get_user_pages_fast(
172                 sdio->curr_user_address,                /* Where from? */
173                 nr_pages,                       /* How many pages? */
174                 dio->rw == READ,                /* Write to memory? */
175                 &dio->pages[0]);                /* Put results here */
176
177         if (ret < 0 && sdio->blocks_available && (dio->rw & WRITE)) {
178                 struct page *page = ZERO_PAGE(0);
179                 /*
180                  * A memory fault, but the filesystem has some outstanding
181                  * mapped blocks.  We need to use those blocks up to avoid
182                  * leaking stale data in the file.
183                  */
184                 if (dio->page_errors == 0)
185                         dio->page_errors = ret;
186                 page_cache_get(page);
187                 dio->pages[0] = page;
188                 sdio->head = 0;
189                 sdio->tail = 1;
190                 ret = 0;
191                 goto out;
192         }
193
194         if (ret >= 0) {
195                 sdio->curr_user_address += ret * PAGE_SIZE;
196                 sdio->curr_page += ret;
197                 sdio->head = 0;
198                 sdio->tail = ret;
199                 ret = 0;
200         }
201 out:
202         return ret;     
203 }
204
205 /*
206  * Get another userspace page.  Returns an ERR_PTR on error.  Pages are
207  * buffered inside the dio so that we can call get_user_pages() against a
208  * decent number of pages, less frequently.  To provide nicer use of the
209  * L1 cache.
210  */
211 static inline struct page *dio_get_page(struct dio *dio,
212                 struct dio_submit *sdio)
213 {
214         if (dio_pages_present(sdio) == 0) {
215                 int ret;
216
217                 ret = dio_refill_pages(dio, sdio);
218                 if (ret)
219                         return ERR_PTR(ret);
220                 BUG_ON(dio_pages_present(sdio) == 0);
221         }
222         return dio->pages[sdio->head++];
223 }
224
225 /**
226  * dio_complete() - called when all DIO BIO I/O has been completed
227  * @offset: the byte offset in the file of the completed operation
228  *
229  * This drops i_dio_count, lets interested parties know that a DIO operation
230  * has completed, and calculates the resulting return code for the operation.
231  *
232  * It lets the filesystem know if it registered an interest earlier via
233  * get_block.  Pass the private field of the map buffer_head so that
234  * filesystems can use it to hold additional state between get_block calls and
235  * dio_complete.
236  */
237 static ssize_t dio_complete(struct dio *dio, loff_t offset, ssize_t ret,
238                 bool is_async)
239 {
240         ssize_t transferred = 0;
241
242         /*
243          * AIO submission can race with bio completion to get here while
244          * expecting to have the last io completed by bio completion.
245          * In that case -EIOCBQUEUED is in fact not an error we want
246          * to preserve through this call.
247          */
248         if (ret == -EIOCBQUEUED)
249                 ret = 0;
250
251         if (dio->result) {
252                 transferred = dio->result;
253
254                 /* Check for short read case */
255                 if ((dio->rw == READ) && ((offset + transferred) > dio->i_size))
256                         transferred = dio->i_size - offset;
257         }
258
259         if (ret == 0)
260                 ret = dio->page_errors;
261         if (ret == 0)
262                 ret = dio->io_error;
263         if (ret == 0)
264                 ret = transferred;
265
266         if (dio->end_io && dio->result)
267                 dio->end_io(dio->iocb, offset, transferred, dio->private);
268
269         inode_dio_done(dio->inode);
270         if (is_async) {
271                 if (dio->rw & WRITE) {
272                         int err;
273
274                         err = generic_write_sync(dio->iocb->ki_filp, offset,
275                                                  transferred);
276                         if (err < 0 && ret > 0)
277                                 ret = err;
278                 }
279
280                 aio_complete(dio->iocb, ret, 0);
281         }
282
283         kmem_cache_free(dio_cache, dio);
284         return ret;
285 }
286
287 static void dio_aio_complete_work(struct work_struct *work)
288 {
289         struct dio *dio = container_of(work, struct dio, complete_work);
290
291         dio_complete(dio, dio->iocb->ki_pos, 0, true);
292 }
293
294 static int dio_bio_complete(struct dio *dio, struct bio *bio);
295
296 /*
297  * Asynchronous IO callback. 
298  */
299 static void dio_bio_end_aio(struct bio *bio, int error)
300 {
301         struct dio *dio = bio->bi_private;
302         unsigned long remaining;
303         unsigned long flags;
304
305         /* cleanup the bio */
306         dio_bio_complete(dio, bio);
307
308         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
309         remaining = --dio->refcount;
310         if (remaining == 1 && dio->waiter)
311                 wake_up_process(dio->waiter);
312         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
313
314         if (remaining == 0) {
315                 if (dio->result && dio->defer_completion) {
316                         INIT_WORK(&dio->complete_work, dio_aio_complete_work);
317                         queue_work(dio->inode->i_sb->s_dio_done_wq,
318                                    &dio->complete_work);
319                 } else {
320                         dio_complete(dio, dio->iocb->ki_pos, 0, true);
321                 }
322         }
323 }
324
325 /*
326  * The BIO completion handler simply queues the BIO up for the process-context
327  * handler.
328  *
329  * During I/O bi_private points at the dio.  After I/O, bi_private is used to
330  * implement a singly-linked list of completed BIOs, at dio->bio_list.
331  */
332 static void dio_bio_end_io(struct bio *bio, int error)
333 {
334         struct dio *dio = bio->bi_private;
335         unsigned long flags;
336
337         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
338         bio->bi_private = dio->bio_list;
339         dio->bio_list = bio;
340         if (--dio->refcount == 1 && dio->waiter)
341                 wake_up_process(dio->waiter);
342         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
343 }
344
345 /**
346  * dio_end_io - handle the end io action for the given bio
347  * @bio: The direct io bio thats being completed
348  * @error: Error if there was one
349  *
350  * This is meant to be called by any filesystem that uses their own dio_submit_t
351  * so that the DIO specific endio actions are dealt with after the filesystem
352  * has done it's completion work.
353  */
354 void dio_end_io(struct bio *bio, int error)
355 {
356         struct dio *dio = bio->bi_private;
357
358         if (dio->is_async)
359                 dio_bio_end_aio(bio, error);
360         else
361                 dio_bio_end_io(bio, error);
362 }
363 EXPORT_SYMBOL_GPL(dio_end_io);
364
365 static inline void
366 dio_bio_alloc(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
367               struct block_device *bdev,
368               sector_t first_sector, int nr_vecs)
369 {
370         struct bio *bio;
371
372         /*
373          * bio_alloc() is guaranteed to return a bio when called with
374          * __GFP_WAIT and we request a valid number of vectors.
375          */
376         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_vecs);
377
378         bio->bi_bdev = bdev;
379         bio->bi_sector = first_sector;
380         if (dio->is_async)
381                 bio->bi_end_io = dio_bio_end_aio;
382         else
383                 bio->bi_end_io = dio_bio_end_io;
384
385         sdio->bio = bio;
386         sdio->logical_offset_in_bio = sdio->cur_page_fs_offset;
387 }
388
389 /*
390  * In the AIO read case we speculatively dirty the pages before starting IO.
391  * During IO completion, any of these pages which happen to have been written
392  * back will be redirtied by bio_check_pages_dirty().
393  *
394  * bios hold a dio reference between submit_bio and ->end_io.
395  */
396 static inline void dio_bio_submit(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
397 {
398         struct bio *bio = sdio->bio;
399         unsigned long flags;
400
401         bio->bi_private = dio;
402
403         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
404         dio->refcount++;
405         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
406
407         if (dio->is_async && dio->rw == READ && dio->should_dirty)
408                 bio_set_pages_dirty(bio);
409
410         if (sdio->submit_io)
411                 sdio->submit_io(dio->rw, bio, dio->inode,
412                                sdio->logical_offset_in_bio);
413         else
414                 submit_bio(dio->rw, bio);
415
416         sdio->bio = NULL;
417         sdio->boundary = 0;
418         sdio->logical_offset_in_bio = 0;
419 }
420
421 /*
422  * Release any resources in case of a failure
423  */
424 static inline void dio_cleanup(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
425 {
426         while (dio_pages_present(sdio))
427                 page_cache_release(dio_get_page(dio, sdio));
428 }
429
430 /*
431  * Wait for the next BIO to complete.  Remove it and return it.  NULL is
432  * returned once all BIOs have been completed.  This must only be called once
433  * all bios have been issued so that dio->refcount can only decrease.  This
434  * requires that that the caller hold a reference on the dio.
435  */
436 static struct bio *dio_await_one(struct dio *dio)
437 {
438         unsigned long flags;
439         struct bio *bio = NULL;
440
441         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
442
443         /*
444          * Wait as long as the list is empty and there are bios in flight.  bio
445          * completion drops the count, maybe adds to the list, and wakes while
446          * holding the bio_lock so we don't need set_current_state()'s barrier
447          * and can call it after testing our condition.
448          */
449         while (dio->refcount > 1 && dio->bio_list == NULL) {
450                 __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
451                 dio->waiter = current;
452                 spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
453                 io_schedule();
454                 /* wake up sets us TASK_RUNNING */
455                 spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
456                 dio->waiter = NULL;
457         }
458         if (dio->bio_list) {
459                 bio = dio->bio_list;
460                 dio->bio_list = bio->bi_private;
461         }
462         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
463         return bio;
464 }
465
466 /*
467  * Process one completed BIO.  No locks are held.
468  */
469 static int dio_bio_complete(struct dio *dio, struct bio *bio)
470 {
471         const int uptodate = test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
472         struct bio_vec *bvec;
473         unsigned i;
474
475         if (!uptodate)
476                 dio->io_error = -EIO;
477
478         if (dio->is_async && dio->rw == READ && dio->should_dirty) {
479                 bio_check_pages_dirty(bio);     /* transfers ownership */
480         } else {
481                 bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
482                         struct page *page = bvec->bv_page;
483
484                         if (dio->rw == READ && !PageCompound(page) &&
485                             dio->should_dirty)
486                                 set_page_dirty_lock(page);
487                         page_cache_release(page);
488                 }
489                 bio_put(bio);
490         }
491         return uptodate ? 0 : -EIO;
492 }
493
494 /*
495  * Wait on and process all in-flight BIOs.  This must only be called once
496  * all bios have been issued so that the refcount can only decrease.
497  * This just waits for all bios to make it through dio_bio_complete.  IO
498  * errors are propagated through dio->io_error and should be propagated via
499  * dio_complete().
500  */
501 static void dio_await_completion(struct dio *dio)
502 {
503         struct bio *bio;
504         do {
505                 bio = dio_await_one(dio);
506                 if (bio)
507                         dio_bio_complete(dio, bio);
508         } while (bio);
509 }
510
511 /*
512  * A really large O_DIRECT read or write can generate a lot of BIOs.  So
513  * to keep the memory consumption sane we periodically reap any completed BIOs
514  * during the BIO generation phase.
515  *
516  * This also helps to limit the peak amount of pinned userspace memory.
517  */
518 static inline int dio_bio_reap(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
519 {
520         int ret = 0;
521
522         if (sdio->reap_counter++ >= 64) {
523                 while (dio->bio_list) {
524                         unsigned long flags;
525                         struct bio *bio;
526                         int ret2;
527
528                         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
529                         bio = dio->bio_list;
530                         dio->bio_list = bio->bi_private;
531                         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
532                         ret2 = dio_bio_complete(dio, bio);
533                         if (ret == 0)
534                                 ret = ret2;
535                 }
536                 sdio->reap_counter = 0;
537         }
538         return ret;
539 }
540
541 /*
542  * Create workqueue for deferred direct IO completions. We allocate the
543  * workqueue when it's first needed. This avoids creating workqueue for
544  * filesystems that don't need it and also allows us to create the workqueue
545  * late enough so the we can include s_id in the name of the workqueue.
546  */
547 static int sb_init_dio_done_wq(struct super_block *sb)
548 {
549         struct workqueue_struct *old;
550         struct workqueue_struct *wq = alloc_workqueue("dio/%s",
551                                                       WQ_MEM_RECLAIM, 0,
552                                                       sb->s_id);
553         if (!wq)
554                 return -ENOMEM;
555         /*
556          * This has to be atomic as more DIOs can race to create the workqueue
557          */
558         old = cmpxchg(&sb->s_dio_done_wq, NULL, wq);
559         /* Someone created workqueue before us? Free ours... */
560         if (old)
561                 destroy_workqueue(wq);
562         return 0;
563 }
564
565 static int dio_set_defer_completion(struct dio *dio)
566 {
567         struct super_block *sb = dio->inode->i_sb;
568
569         if (dio->defer_completion)
570                 return 0;
571         dio->defer_completion = true;
572         if (!sb->s_dio_done_wq)
573                 return sb_init_dio_done_wq(sb);
574         return 0;
575 }
576
577 /*
578  * Call into the fs to map some more disk blocks.  We record the current number
579  * of available blocks at sdio->blocks_available.  These are in units of the
580  * fs blocksize, (1 << inode->i_blkbits).
581  *
582  * The fs is allowed to map lots of blocks at once.  If it wants to do that,
583  * it uses the passed inode-relative block number as the file offset, as usual.
584  *
585  * get_block() is passed the number of i_blkbits-sized blocks which direct_io
586  * has remaining to do.  The fs should not map more than this number of blocks.
587  *
588  * If the fs has mapped a lot of blocks, it should populate bh->b_size to
589  * indicate how much contiguous disk space has been made available at
590  * bh->b_blocknr.
591  *
592  * If *any* of the mapped blocks are new, then the fs must set buffer_new().
593  * This isn't very efficient...
594  *
595  * In the case of filesystem holes: the fs may return an arbitrarily-large
596  * hole by returning an appropriate value in b_size and by clearing
597  * buffer_mapped().  However the direct-io code will only process holes one
598  * block at a time - it will repeatedly call get_block() as it walks the hole.
599  */
600 static int get_more_blocks(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
601                            struct buffer_head *map_bh)
602 {
603         int ret;
604         sector_t fs_startblk;   /* Into file, in filesystem-sized blocks */
605         sector_t fs_endblk;     /* Into file, in filesystem-sized blocks */
606         unsigned long fs_count; /* Number of filesystem-sized blocks */
607         int create;
608         unsigned int i_blkbits = sdio->blkbits + sdio->blkfactor;
609
610         /*
611          * If there was a memory error and we've overwritten all the
612          * mapped blocks then we can now return that memory error
613          */
614         ret = dio->page_errors;
615         if (ret == 0) {
616                 BUG_ON(sdio->block_in_file >= sdio->final_block_in_request);
617                 fs_startblk = sdio->block_in_file >> sdio->blkfactor;
618                 fs_endblk = (sdio->final_block_in_request - 1) >>
619                                         sdio->blkfactor;
620                 fs_count = fs_endblk - fs_startblk + 1;
621
622                 map_bh->b_state = 0;
623                 map_bh->b_size = fs_count << i_blkbits;
624
625                 /*
626                  * For writes inside i_size on a DIO_SKIP_HOLES filesystem we
627                  * forbid block creations: only overwrites are permitted.
628                  * We will return early to the caller once we see an
629                  * unmapped buffer head returned, and the caller will fall
630                  * back to buffered I/O.
631                  *
632                  * Otherwise the decision is left to the get_blocks method,
633                  * which may decide to handle it or also return an unmapped
634                  * buffer head.
635                  */
636                 create = dio->rw & WRITE;
637                 if (dio->flags & DIO_SKIP_HOLES) {
638                         if (sdio->block_in_file < (i_size_read(dio->inode) >>
639                                                         sdio->blkbits))
640                                 create = 0;
641                 }
642
643                 ret = (*sdio->get_block)(dio->inode, fs_startblk,
644                                                 map_bh, create);
645
646                 /* Store for completion */
647                 dio->private = map_bh->b_private;
648
649                 if (ret == 0 && buffer_defer_completion(map_bh))
650                         ret = dio_set_defer_completion(dio);
651         }
652         return ret;
653 }
654
655 /*
656  * There is no bio.  Make one now.
657  */
658 static inline int dio_new_bio(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
659                 sector_t start_sector, struct buffer_head *map_bh)
660 {
661         sector_t sector;
662         int ret, nr_pages;
663
664         ret = dio_bio_reap(dio, sdio);
665         if (ret)
666                 goto out;
667         sector = start_sector << (sdio->blkbits - 9);
668         nr_pages = min(sdio->pages_in_io, bio_get_nr_vecs(map_bh->b_bdev));
669         nr_pages = min(nr_pages, BIO_MAX_PAGES);
670         BUG_ON(nr_pages <= 0);
671         dio_bio_alloc(dio, sdio, map_bh->b_bdev, sector, nr_pages);
672         sdio->boundary = 0;
673 out:
674         return ret;
675 }
676
677 /*
678  * Attempt to put the current chunk of 'cur_page' into the current BIO.  If
679  * that was successful then update final_block_in_bio and take a ref against
680  * the just-added page.
681  *
682  * Return zero on success.  Non-zero means the caller needs to start a new BIO.
683  */
684 static inline int dio_bio_add_page(struct dio_submit *sdio)
685 {
686         int ret;
687
688         ret = bio_add_page(sdio->bio, sdio->cur_page,
689                         sdio->cur_page_len, sdio->cur_page_offset);
690         if (ret == sdio->cur_page_len) {
691                 /*
692                  * Decrement count only, if we are done with this page
693                  */
694                 if ((sdio->cur_page_len + sdio->cur_page_offset) == PAGE_SIZE)
695                         sdio->pages_in_io--;
696                 page_cache_get(sdio->cur_page);
697                 sdio->final_block_in_bio = sdio->cur_page_block +
698                         (sdio->cur_page_len >> sdio->blkbits);
699                 ret = 0;
700         } else {
701                 ret = 1;
702         }
703         return ret;
704 }
705                 
706 /*
707  * Put cur_page under IO.  The section of cur_page which is described by
708  * cur_page_offset,cur_page_len is put into a BIO.  The section of cur_page
709  * starts on-disk at cur_page_block.
710  *
711  * We take a ref against the page here (on behalf of its presence in the bio).
712  *
713  * The caller of this function is responsible for removing cur_page from the
714  * dio, and for dropping the refcount which came from that presence.
715  */
716 static inline int dio_send_cur_page(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
717                 struct buffer_head *map_bh)
718 {
719         int ret = 0;
720
721         if (sdio->bio) {
722                 loff_t cur_offset = sdio->cur_page_fs_offset;
723                 loff_t bio_next_offset = sdio->logical_offset_in_bio +
724                         sdio->bio->bi_size;
725
726                 /*
727                  * See whether this new request is contiguous with the old.
728                  *
729                  * Btrfs cannot handle having logically non-contiguous requests
730                  * submitted.  For example if you have
731                  *
732                  * Logical:  [0-4095][HOLE][8192-12287]
733                  * Physical: [0-4095]      [4096-8191]
734                  *
735                  * We cannot submit those pages together as one BIO.  So if our
736                  * current logical offset in the file does not equal what would
737                  * be the next logical offset in the bio, submit the bio we
738                  * have.
739                  */
740                 if (sdio->final_block_in_bio != sdio->cur_page_block ||
741                     cur_offset != bio_next_offset)
742                         dio_bio_submit(dio, sdio);
743         }
744
745         if (sdio->bio == NULL) {
746                 ret = dio_new_bio(dio, sdio, sdio->cur_page_block, map_bh);
747                 if (ret)
748                         goto out;
749         }
750
751         if (dio_bio_add_page(sdio) != 0) {
752                 dio_bio_submit(dio, sdio);
753                 ret = dio_new_bio(dio, sdio, sdio->cur_page_block, map_bh);
754                 if (ret == 0) {
755                         ret = dio_bio_add_page(sdio);
756                         BUG_ON(ret != 0);
757                 }
758         }
759 out:
760         return ret;
761 }
762
763 /*
764  * An autonomous function to put a chunk of a page under deferred IO.
765  *
766  * The caller doesn't actually know (or care) whether this piece of page is in
767  * a BIO, or is under IO or whatever.  We just take care of all possible 
768  * situations here.  The separation between the logic of do_direct_IO() and
769  * that of submit_page_section() is important for clarity.  Please don't break.
770  *
771  * The chunk of page starts on-disk at blocknr.
772  *
773  * We perform deferred IO, by recording the last-submitted page inside our
774  * private part of the dio structure.  If possible, we just expand the IO
775  * across that page here.
776  *
777  * If that doesn't work out then we put the old page into the bio and add this
778  * page to the dio instead.
779  */
780 static inline int
781 submit_page_section(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio, struct page *page,
782                     unsigned offset, unsigned len, sector_t blocknr,
783                     struct buffer_head *map_bh)
784 {
785         int ret = 0;
786
787         if (dio->rw & WRITE) {
788                 /*
789                  * Read accounting is performed in submit_bio()
790                  */
791                 task_io_account_write(len);
792         }
793
794         /*
795          * Can we just grow the current page's presence in the dio?
796          */
797         if (sdio->cur_page == page &&
798             sdio->cur_page_offset + sdio->cur_page_len == offset &&
799             sdio->cur_page_block +
800             (sdio->cur_page_len >> sdio->blkbits) == blocknr) {
801                 sdio->cur_page_len += len;
802                 goto out;
803         }
804
805         /*
806          * If there's a deferred page already there then send it.
807          */
808         if (sdio->cur_page) {
809                 ret = dio_send_cur_page(dio, sdio, map_bh);
810                 page_cache_release(sdio->cur_page);
811                 sdio->cur_page = NULL;
812                 if (ret)
813                         return ret;
814         }
815
816         page_cache_get(page);           /* It is in dio */
817         sdio->cur_page = page;
818         sdio->cur_page_offset = offset;
819         sdio->cur_page_len = len;
820         sdio->cur_page_block = blocknr;
821         sdio->cur_page_fs_offset = sdio->block_in_file << sdio->blkbits;
822 out:
823         /*
824          * If sdio->boundary then we want to schedule the IO now to
825          * avoid metadata seeks.
826          */
827         if (sdio->boundary) {
828                 ret = dio_send_cur_page(dio, sdio, map_bh);
829                 dio_bio_submit(dio, sdio);
830                 page_cache_release(sdio->cur_page);
831                 sdio->cur_page = NULL;
832         }
833         return ret;
834 }
835
836 /*
837  * Clean any dirty buffers in the blockdev mapping which alias newly-created
838  * file blocks.  Only called for S_ISREG files - blockdevs do not set
839  * buffer_new
840  */
841 static void clean_blockdev_aliases(struct dio *dio, struct buffer_head *map_bh)
842 {
843         unsigned i;
844         unsigned nblocks;
845
846         nblocks = map_bh->b_size >> dio->inode->i_blkbits;
847
848         for (i = 0; i < nblocks; i++) {
849                 unmap_underlying_metadata(map_bh->b_bdev,
850                                           map_bh->b_blocknr + i);
851         }
852 }
853
854 /*
855  * If we are not writing the entire block and get_block() allocated
856  * the block for us, we need to fill-in the unused portion of the
857  * block with zeros. This happens only if user-buffer, fileoffset or
858  * io length is not filesystem block-size multiple.
859  *
860  * `end' is zero if we're doing the start of the IO, 1 at the end of the
861  * IO.
862  */
863 static inline void dio_zero_block(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
864                 int end, struct buffer_head *map_bh)
865 {
866         unsigned dio_blocks_per_fs_block;
867         unsigned this_chunk_blocks;     /* In dio_blocks */
868         unsigned this_chunk_bytes;
869         struct page *page;
870
871         sdio->start_zero_done = 1;
872         if (!sdio->blkfactor || !buffer_new(map_bh))
873                 return;
874
875         dio_blocks_per_fs_block = 1 << sdio->blkfactor;
876         this_chunk_blocks = sdio->block_in_file & (dio_blocks_per_fs_block - 1);
877
878         if (!this_chunk_blocks)
879                 return;
880
881         /*
882          * We need to zero out part of an fs block.  It is either at the
883          * beginning or the end of the fs block.
884          */
885         if (end) 
886                 this_chunk_blocks = dio_blocks_per_fs_block - this_chunk_blocks;
887
888         this_chunk_bytes = this_chunk_blocks << sdio->blkbits;
889
890         page = ZERO_PAGE(0);
891         if (submit_page_section(dio, sdio, page, 0, this_chunk_bytes,
892                                 sdio->next_block_for_io, map_bh))
893                 return;
894
895         sdio->next_block_for_io += this_chunk_blocks;
896 }
897
898 /*
899  * Walk the user pages, and the file, mapping blocks to disk and generating
900  * a sequence of (page,offset,len,block) mappings.  These mappings are injected
901  * into submit_page_section(), which takes care of the next stage of submission
902  *
903  * Direct IO against a blockdev is different from a file.  Because we can
904  * happily perform page-sized but 512-byte aligned IOs.  It is important that
905  * blockdev IO be able to have fine alignment and large sizes.
906  *
907  * So what we do is to permit the ->get_block function to populate bh.b_size
908  * with the size of IO which is permitted at this offset and this i_blkbits.
909  *
910  * For best results, the blockdev should be set up with 512-byte i_blkbits and
911  * it should set b_size to PAGE_SIZE or more inside get_block().  This gives
912  * fine alignment but still allows this function to work in PAGE_SIZE units.
913  */
914 static int do_direct_IO(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
915                         struct buffer_head *map_bh)
916 {
917         const unsigned blkbits = sdio->blkbits;
918         const unsigned blocks_per_page = PAGE_SIZE >> blkbits;
919         struct page *page;
920         unsigned block_in_page;
921         int ret = 0;
922
923         /* The I/O can start at any block offset within the first page */
924         block_in_page = sdio->first_block_in_page;
925
926         while (sdio->block_in_file < sdio->final_block_in_request) {
927                 page = dio_get_page(dio, sdio);
928                 if (IS_ERR(page)) {
929                         ret = PTR_ERR(page);
930                         goto out;
931                 }
932
933                 while (block_in_page < blocks_per_page) {
934                         unsigned offset_in_page = block_in_page << blkbits;
935                         unsigned this_chunk_bytes;      /* # of bytes mapped */
936                         unsigned this_chunk_blocks;     /* # of blocks */
937                         unsigned u;
938
939                         if (sdio->blocks_available == 0) {
940                                 /*
941                                  * Need to go and map some more disk
942                                  */
943                                 unsigned long blkmask;
944                                 unsigned long dio_remainder;
945
946                                 ret = get_more_blocks(dio, sdio, map_bh);
947                                 if (ret) {
948                                         page_cache_release(page);
949                                         goto out;
950                                 }
951                                 if (!buffer_mapped(map_bh))
952                                         goto do_holes;
953
954                                 sdio->blocks_available =
955                                                 map_bh->b_size >> sdio->blkbits;
956                                 sdio->next_block_for_io =
957                                         map_bh->b_blocknr << sdio->blkfactor;
958                                 if (buffer_new(map_bh))
959                                         clean_blockdev_aliases(dio, map_bh);
960
961                                 if (!sdio->blkfactor)
962                                         goto do_holes;
963
964                                 blkmask = (1 << sdio->blkfactor) - 1;
965                                 dio_remainder = (sdio->block_in_file & blkmask);
966
967                                 /*
968                                  * If we are at the start of IO and that IO
969                                  * starts partway into a fs-block,
970                                  * dio_remainder will be non-zero.  If the IO
971                                  * is a read then we can simply advance the IO
972                                  * cursor to the first block which is to be
973                                  * read.  But if the IO is a write and the
974                                  * block was newly allocated we cannot do that;
975                                  * the start of the fs block must be zeroed out
976                                  * on-disk
977                                  */
978                                 if (!buffer_new(map_bh))
979                                         sdio->next_block_for_io += dio_remainder;
980                                 sdio->blocks_available -= dio_remainder;
981                         }
982 do_holes:
983                         /* Handle holes */
984                         if (!buffer_mapped(map_bh)) {
985                                 loff_t i_size_aligned;
986
987                                 /* AKPM: eargh, -ENOTBLK is a hack */
988                                 if (dio->rw & WRITE) {
989                                         page_cache_release(page);
990                                         return -ENOTBLK;
991                                 }
992
993                                 /*
994                                  * Be sure to account for a partial block as the
995                                  * last block in the file
996                                  */
997                                 i_size_aligned = ALIGN(i_size_read(dio->inode),
998                                                         1 << blkbits);
999                                 if (sdio->block_in_file >=
1000                                                 i_size_aligned >> blkbits) {
1001                                         /* We hit eof */
1002                                         page_cache_release(page);
1003                                         goto out;
1004                                 }
1005                                 zero_user(page, block_in_page << blkbits,
1006                                                 1 << blkbits);
1007                                 sdio->block_in_file++;
1008                                 block_in_page++;
1009                                 goto next_block;
1010                         }
1011
1012                         /*
1013                          * If we're performing IO which has an alignment which
1014                          * is finer than the underlying fs, go check to see if
1015                          * we must zero out the start of this block.
1016                          */
1017                         if (unlikely(sdio->blkfactor && !sdio->start_zero_done))
1018                                 dio_zero_block(dio, sdio, 0, map_bh);
1019
1020                         /*
1021                          * Work out, in this_chunk_blocks, how much disk we
1022                          * can add to this page
1023                          */
1024                         this_chunk_blocks = sdio->blocks_available;
1025                         u = (PAGE_SIZE - offset_in_page) >> blkbits;
1026                         if (this_chunk_blocks > u)
1027                                 this_chunk_blocks = u;
1028                         u = sdio->final_block_in_request - sdio->block_in_file;
1029                         if (this_chunk_blocks > u)
1030                                 this_chunk_blocks = u;
1031                         this_chunk_bytes = this_chunk_blocks << blkbits;
1032                         BUG_ON(this_chunk_bytes == 0);
1033
1034                         if (this_chunk_blocks == sdio->blocks_available)
1035                                 sdio->boundary = buffer_boundary(map_bh);
1036                         ret = submit_page_section(dio, sdio, page,
1037                                                   offset_in_page,
1038                                                   this_chunk_bytes,
1039                                                   sdio->next_block_for_io,
1040                                                   map_bh);
1041                         if (ret) {
1042                                 page_cache_release(page);
1043                                 goto out;
1044                         }
1045                         sdio->next_block_for_io += this_chunk_blocks;
1046
1047                         sdio->block_in_file += this_chunk_blocks;
1048                         block_in_page += this_chunk_blocks;
1049                         sdio->blocks_available -= this_chunk_blocks;
1050 next_block:
1051                         BUG_ON(sdio->block_in_file > sdio->final_block_in_request);
1052                         if (sdio->block_in_file == sdio->final_block_in_request)
1053                                 break;
1054                 }
1055
1056                 /* Drop the ref which was taken in get_user_pages() */
1057                 page_cache_release(page);
1058                 block_in_page = 0;
1059         }
1060 out:
1061         return ret;
1062 }
1063
1064 static inline int drop_refcount(struct dio *dio)
1065 {
1066         int ret2;
1067         unsigned long flags;
1068
1069         /*
1070          * Sync will always be dropping the final ref and completing the
1071          * operation.  AIO can if it was a broken operation described above or
1072          * in fact if all the bios race to complete before we get here.  In
1073          * that case dio_complete() translates the EIOCBQUEUED into the proper
1074          * return code that the caller will hand to aio_complete().
1075          *
1076          * This is managed by the bio_lock instead of being an atomic_t so that
1077          * completion paths can drop their ref and use the remaining count to
1078          * decide to wake the submission path atomically.
1079          */
1080         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
1081         ret2 = --dio->refcount;
1082         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
1083         return ret2;
1084 }
1085
1086 static ssize_t direct_IO_iovec(const struct iovec *iov, unsigned long nr_segs,
1087                                struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
1088                                unsigned blkbits, struct buffer_head *map_bh)
1089 {
1090         size_t bytes;
1091         ssize_t retval = 0;
1092         int seg;
1093         unsigned long user_addr;
1094
1095         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
1096                 user_addr = (unsigned long)iov[seg].iov_base;
1097                 sdio->pages_in_io +=
1098                         ((user_addr + iov[seg].iov_len + PAGE_SIZE-1) /
1099                                 PAGE_SIZE - user_addr / PAGE_SIZE);
1100         }
1101
1102         dio->should_dirty = 1;
1103
1104         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
1105                 user_addr = (unsigned long)iov[seg].iov_base;
1106                 sdio->size += bytes = iov[seg].iov_len;
1107
1108                 /* Index into the first page of the first block */
1109                 sdio->first_block_in_page = (user_addr & ~PAGE_MASK) >> blkbits;
1110                 sdio->final_block_in_request = sdio->block_in_file +
1111                                                 (bytes >> blkbits);
1112                 /* Page fetching state */
1113                 sdio->head = 0;
1114                 sdio->tail = 0;
1115                 sdio->curr_page = 0;
1116
1117                 sdio->total_pages = 0;
1118                 if (user_addr & (PAGE_SIZE-1)) {
1119                         sdio->total_pages++;
1120                         bytes -= PAGE_SIZE - (user_addr & (PAGE_SIZE - 1));
1121                 }
1122                 sdio->total_pages += (bytes + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
1123                 sdio->curr_user_address = user_addr;
1124
1125                 retval = do_direct_IO(dio, sdio, map_bh);
1126
1127                 dio->result += iov[seg].iov_len -
1128                         ((sdio->final_block_in_request - sdio->block_in_file) <<
1129                                         blkbits);
1130
1131                 if (retval) {
1132                         dio_cleanup(dio, sdio);
1133                         break;
1134                 }
1135         } /* end iovec loop */
1136
1137         return retval;
1138 }
1139
1140 static ssize_t direct_IO_bvec(struct bio_vec *bvec, unsigned long nr_segs,
1141                               struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
1142                               unsigned blkbits, struct buffer_head *map_bh)
1143 {
1144         ssize_t retval = 0;
1145         int seg;
1146
1147         sdio->pages_in_io += nr_segs;
1148
1149         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
1150                 sdio->size += bvec[seg].bv_len;
1151
1152                 /* Index into the first page of the first block */
1153                 sdio->first_block_in_page = bvec[seg].bv_offset >> blkbits;
1154                 sdio->final_block_in_request = sdio->block_in_file +
1155                                                 (bvec[seg].bv_len  >> blkbits);
1156                 /* Page fetching state */
1157                 sdio->curr_page = 0;
1158                 page_cache_get(bvec[seg].bv_page);
1159                 dio->pages[0] = bvec[seg].bv_page;
1160                 sdio->head = 0;
1161                 sdio->tail = 1;
1162
1163                 sdio->total_pages = 1;
1164                 sdio->curr_user_address = 0;
1165
1166                 retval = do_direct_IO(dio, sdio, map_bh);
1167
1168                 dio->result += bvec[seg].bv_len -
1169                         ((sdio->final_block_in_request - sdio->block_in_file) <<
1170                                         blkbits);
1171
1172                 if (retval) {
1173                         dio_cleanup(dio, sdio);
1174                         break;
1175                 }
1176         }
1177
1178         return retval;
1179 }
1180
1181 /*
1182  * This is a library function for use by filesystem drivers.
1183  *
1184  * The locking rules are governed by the flags parameter:
1185  *  - if the flags value contains DIO_LOCKING we use a fancy locking
1186  *    scheme for dumb filesystems.
1187  *    For writes this function is called under i_mutex and returns with
1188  *    i_mutex held, for reads, i_mutex is not held on entry, but it is
1189  *    taken and dropped again before returning.
1190  *  - if the flags value does NOT contain DIO_LOCKING we don't use any
1191  *    internal locking but rather rely on the filesystem to synchronize
1192  *    direct I/O reads/writes versus each other and truncate.
1193  *
1194  * To help with locking against truncate we incremented the i_dio_count
1195  * counter before starting direct I/O, and decrement it once we are done.
1196  * Truncate can wait for it to reach zero to provide exclusion.  It is
1197  * expected that filesystem provide exclusion between new direct I/O
1198  * and truncates.  For DIO_LOCKING filesystems this is done by i_mutex,
1199  * but other filesystems need to take care of this on their own.
1200  *
1201  * NOTE: if you pass "sdio" to anything by pointer make sure that function
1202  * is always inlined. Otherwise gcc is unable to split the structure into
1203  * individual fields and will generate much worse code. This is important
1204  * for the whole file.
1205  */
1206 static inline ssize_t
1207 do_blockdev_direct_IO(int rw, struct kiocb *iocb, struct inode *inode,
1208         struct block_device *bdev, struct iov_iter *iter, loff_t offset,
1209         get_block_t get_block, dio_iodone_t end_io, dio_submit_t submit_io,
1210         int flags)
1211 {
1212         int seg;
1213         size_t size;
1214         unsigned long addr;
1215         unsigned i_blkbits = ACCESS_ONCE(inode->i_blkbits);
1216         unsigned blkbits = i_blkbits;
1217         unsigned blocksize_mask = (1 << blkbits) - 1;
1218         ssize_t retval = -EINVAL;
1219         loff_t end = offset;
1220         struct dio *dio;
1221         struct dio_submit sdio = { 0, };
1222         struct buffer_head map_bh = { 0, };
1223         struct blk_plug plug;
1224         unsigned long nr_segs = iter->nr_segs;
1225
1226         if (rw & WRITE)
1227                 rw = WRITE_ODIRECT;
1228
1229         /*
1230          * Avoid references to bdev if not absolutely needed to give
1231          * the early prefetch in the caller enough time.
1232          */
1233
1234         if (offset & blocksize_mask) {
1235                 if (bdev)
1236                         blkbits = blksize_bits(bdev_logical_block_size(bdev));
1237                 blocksize_mask = (1 << blkbits) - 1;
1238                 if (offset & blocksize_mask)
1239                         goto out;
1240         }
1241
1242         /* Check the memory alignment.  Blocks cannot straddle pages */
1243         if (iov_iter_has_iovec(iter)) {
1244                 const struct iovec *iov = iov_iter_iovec(iter);
1245
1246                 for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
1247                         addr = (unsigned long)iov[seg].iov_base;
1248                         size = iov[seg].iov_len;
1249                         end += size;
1250                         if (unlikely((addr & blocksize_mask) ||
1251                                      (size & blocksize_mask))) {
1252                                 if (bdev)
1253                                         blkbits = blksize_bits(
1254                                                  bdev_logical_block_size(bdev));
1255                                 blocksize_mask = (1 << blkbits) - 1;
1256                                 if ((addr & blocksize_mask) ||
1257                                     (size & blocksize_mask))
1258                                         goto out;
1259                         }
1260                 }
1261         } else if (iov_iter_has_bvec(iter)) {
1262                 /*
1263                  * Is this necessary, or can we trust the in-kernel
1264                  * caller? Can we replace this with
1265                  *      end += iov_iter_count(iter); ?
1266                  */
1267                 struct bio_vec *bvec = iov_iter_bvec(iter);
1268
1269                 for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
1270                         addr = bvec[seg].bv_offset;
1271                         size = bvec[seg].bv_len;
1272                         end += size;
1273                         if (unlikely((addr & blocksize_mask) ||
1274                                      (size & blocksize_mask))) {
1275                                 if (bdev)
1276                                         blkbits = blksize_bits(
1277                                                  bdev_logical_block_size(bdev));
1278                                 blocksize_mask = (1 << blkbits) - 1;
1279                                 if ((addr & blocksize_mask) ||
1280                                     (size & blocksize_mask))
1281                                         goto out;
1282                         }
1283                 }
1284         } else
1285                 BUG();
1286
1287         /* watch out for a 0 len io from a tricksy fs */
1288         if (rw == READ && end == offset)
1289                 return 0;
1290
1291         dio = kmem_cache_alloc(dio_cache, GFP_KERNEL);
1292         retval = -ENOMEM;
1293         if (!dio)
1294                 goto out;
1295         /*
1296          * Believe it or not, zeroing out the page array caused a .5%
1297          * performance regression in a database benchmark.  So, we take
1298          * care to only zero out what's needed.
1299          */
1300         memset(dio, 0, offsetof(struct dio, pages));
1301
1302         dio->flags = flags;
1303         if (dio->flags & DIO_LOCKING) {
1304                 if (rw == READ) {
1305                         struct address_space *mapping =
1306                                         iocb->ki_filp->f_mapping;
1307
1308                         /* will be released by direct_io_worker */
1309                         mutex_lock(&inode->i_mutex);
1310
1311                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping, offset,
1312                                                               end - 1);
1313                         if (retval) {
1314                                 mutex_unlock(&inode->i_mutex);
1315                                 kmem_cache_free(dio_cache, dio);
1316                                 goto out;
1317                         }
1318                 }
1319         }
1320
1321         /*
1322          * For file extending writes updating i_size before data
1323          * writeouts complete can expose uninitialized blocks. So
1324          * even for AIO, we need to wait for i/o to complete before
1325          * returning in this case.
1326          */
1327         dio->is_async = !is_sync_kiocb(iocb) && !((rw & WRITE) &&
1328                 (end > i_size_read(inode)));
1329         dio->inode = inode;
1330         dio->rw = rw;
1331
1332         /*
1333          * For AIO O_(D)SYNC writes we need to defer completions to a workqueue
1334          * so that we can call ->fsync.
1335          */
1336         if (dio->is_async && (rw & WRITE) &&
1337             ((iocb->ki_filp->f_flags & O_DSYNC) ||
1338              IS_SYNC(iocb->ki_filp->f_mapping->host))) {
1339                 retval = dio_set_defer_completion(dio);
1340                 if (retval) {
1341                         /*
1342                          * We grab i_mutex only for reads so we don't have
1343                          * to release it here
1344                          */
1345                         kmem_cache_free(dio_cache, dio);
1346                         goto out;
1347                 }
1348         }
1349
1350         /*
1351          * Will be decremented at I/O completion time.
1352          */
1353         atomic_inc(&inode->i_dio_count);
1354
1355         retval = 0;
1356         sdio.blkbits = blkbits;
1357         sdio.blkfactor = i_blkbits - blkbits;
1358         sdio.block_in_file = offset >> blkbits;
1359
1360         sdio.get_block = get_block;
1361         dio->end_io = end_io;
1362         sdio.submit_io = submit_io;
1363         sdio.final_block_in_bio = -1;
1364         sdio.next_block_for_io = -1;
1365
1366         dio->iocb = iocb;
1367         dio->i_size = i_size_read(inode);
1368
1369         spin_lock_init(&dio->bio_lock);
1370         dio->refcount = 1;
1371
1372         /*
1373          * In case of non-aligned buffers, we may need 2 more
1374          * pages since we need to zero out first and last block.
1375          */
1376         if (unlikely(sdio.blkfactor))
1377                 sdio.pages_in_io = 2;
1378
1379         blk_start_plug(&plug);
1380
1381         if (iov_iter_has_iovec(iter))
1382                 retval = direct_IO_iovec(iov_iter_iovec(iter), nr_segs, dio,
1383                                          &sdio, blkbits, &map_bh);
1384         else
1385                 retval = direct_IO_bvec(iov_iter_bvec(iter), nr_segs, dio,
1386                                         &sdio, blkbits, &map_bh);
1387
1388         if (retval == -ENOTBLK) {
1389                 /*
1390                  * The remaining part of the request will be
1391                  * be handled by buffered I/O when we return
1392                  */
1393                 retval = 0;
1394         }
1395         /*
1396          * There may be some unwritten disk at the end of a part-written
1397          * fs-block-sized block.  Go zero that now.
1398          */
1399         dio_zero_block(dio, &sdio, 1, &map_bh);
1400
1401         if (sdio.cur_page) {
1402                 ssize_t ret2;
1403
1404                 ret2 = dio_send_cur_page(dio, &sdio, &map_bh);
1405                 if (retval == 0)
1406                         retval = ret2;
1407                 page_cache_release(sdio.cur_page);
1408                 sdio.cur_page = NULL;
1409         }
1410         if (sdio.bio)
1411                 dio_bio_submit(dio, &sdio);
1412
1413         blk_finish_plug(&plug);
1414
1415         /*
1416          * It is possible that, we return short IO due to end of file.
1417          * In that case, we need to release all the pages we got hold on.
1418          */
1419         dio_cleanup(dio, &sdio);
1420
1421         /*
1422          * All block lookups have been performed. For READ requests
1423          * we can let i_mutex go now that its achieved its purpose
1424          * of protecting us from looking up uninitialized blocks.
1425          */
1426         if (rw == READ && (dio->flags & DIO_LOCKING))
1427                 mutex_unlock(&dio->inode->i_mutex);
1428
1429         /*
1430          * The only time we want to leave bios in flight is when a successful
1431          * partial aio read or full aio write have been setup.  In that case
1432          * bio completion will call aio_complete.  The only time it's safe to
1433          * call aio_complete is when we return -EIOCBQUEUED, so we key on that.
1434          * This had *better* be the only place that raises -EIOCBQUEUED.
1435          */
1436         BUG_ON(retval == -EIOCBQUEUED);
1437         if (dio->is_async && retval == 0 && dio->result &&
1438             ((rw == READ) || (dio->result == sdio.size)))
1439                 retval = -EIOCBQUEUED;
1440
1441         if (retval != -EIOCBQUEUED)
1442                 dio_await_completion(dio);
1443
1444         if (drop_refcount(dio) == 0) {
1445                 retval = dio_complete(dio, offset, retval, false);
1446         } else
1447                 BUG_ON(retval != -EIOCBQUEUED);
1448
1449 out:
1450         return retval;
1451 }
1452
1453 ssize_t
1454 __blockdev_direct_IO(int rw, struct kiocb *iocb, struct inode *inode,
1455         struct block_device *bdev, struct iov_iter *iter, loff_t offset,
1456         get_block_t get_block, dio_iodone_t end_io, dio_submit_t submit_io,
1457         int flags)
1458 {
1459         /*
1460          * The block device state is needed in the end to finally
1461          * submit everything.  Since it's likely to be cache cold
1462          * prefetch it here as first thing to hide some of the
1463          * latency.
1464          *
1465          * Attempt to prefetch the pieces we likely need later.
1466          */
1467         prefetch(&bdev->bd_disk->part_tbl);
1468         prefetch(bdev->bd_queue);
1469         prefetch((char *)bdev->bd_queue + SMP_CACHE_BYTES);
1470
1471         return do_blockdev_direct_IO(rw, iocb, inode, bdev, iter, offset,
1472                                      get_block, end_io, submit_io, flags);
1473 }
1474
1475 EXPORT_SYMBOL(__blockdev_direct_IO);
1476
1477 static __init int dio_init(void)
1478 {
1479         dio_cache = KMEM_CACHE(dio, SLAB_PANIC);
1480         return 0;
1481 }
1482 module_init(dio_init)