]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - fs/dax.c
Merge branch 'exec_domain_rip_v2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[karo-tx-linux.git] / fs / dax.c
1 /*
2  * fs/dax.c - Direct Access filesystem code
3  * Copyright (c) 2013-2014 Intel Corporation
4  * Author: Matthew Wilcox <matthew.r.wilcox@intel.com>
5  * Author: Ross Zwisler <ross.zwisler@linux.intel.com>
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
8  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
9  * version 2, as published by the Free Software Foundation.
10  *
11  * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
12  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
14  * more details.
15  */
16
17 #include <linux/atomic.h>
18 #include <linux/blkdev.h>
19 #include <linux/buffer_head.h>
20 #include <linux/fs.h>
21 #include <linux/genhd.h>
22 #include <linux/highmem.h>
23 #include <linux/memcontrol.h>
24 #include <linux/mm.h>
25 #include <linux/mutex.h>
26 #include <linux/sched.h>
27 #include <linux/uio.h>
28 #include <linux/vmstat.h>
29
30 int dax_clear_blocks(struct inode *inode, sector_t block, long size)
31 {
32         struct block_device *bdev = inode->i_sb->s_bdev;
33         sector_t sector = block << (inode->i_blkbits - 9);
34
35         might_sleep();
36         do {
37                 void *addr;
38                 unsigned long pfn;
39                 long count;
40
41                 count = bdev_direct_access(bdev, sector, &addr, &pfn, size);
42                 if (count < 0)
43                         return count;
44                 BUG_ON(size < count);
45                 while (count > 0) {
46                         unsigned pgsz = PAGE_SIZE - offset_in_page(addr);
47                         if (pgsz > count)
48                                 pgsz = count;
49                         if (pgsz < PAGE_SIZE)
50                                 memset(addr, 0, pgsz);
51                         else
52                                 clear_page(addr);
53                         addr += pgsz;
54                         size -= pgsz;
55                         count -= pgsz;
56                         BUG_ON(pgsz & 511);
57                         sector += pgsz / 512;
58                         cond_resched();
59                 }
60         } while (size);
61
62         return 0;
63 }
64 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_clear_blocks);
65
66 static long dax_get_addr(struct buffer_head *bh, void **addr, unsigned blkbits)
67 {
68         unsigned long pfn;
69         sector_t sector = bh->b_blocknr << (blkbits - 9);
70         return bdev_direct_access(bh->b_bdev, sector, addr, &pfn, bh->b_size);
71 }
72
73 static void dax_new_buf(void *addr, unsigned size, unsigned first, loff_t pos,
74                         loff_t end)
75 {
76         loff_t final = end - pos + first; /* The final byte of the buffer */
77
78         if (first > 0)
79                 memset(addr, 0, first);
80         if (final < size)
81                 memset(addr + final, 0, size - final);
82 }
83
84 static bool buffer_written(struct buffer_head *bh)
85 {
86         return buffer_mapped(bh) && !buffer_unwritten(bh);
87 }
88
89 /*
90  * When ext4 encounters a hole, it returns without modifying the buffer_head
91  * which means that we can't trust b_size.  To cope with this, we set b_state
92  * to 0 before calling get_block and, if any bit is set, we know we can trust
93  * b_size.  Unfortunate, really, since ext4 knows precisely how long a hole is
94  * and would save us time calling get_block repeatedly.
95  */
96 static bool buffer_size_valid(struct buffer_head *bh)
97 {
98         return bh->b_state != 0;
99 }
100
101 static ssize_t dax_io(int rw, struct inode *inode, struct iov_iter *iter,
102                         loff_t start, loff_t end, get_block_t get_block,
103                         struct buffer_head *bh)
104 {
105         ssize_t retval = 0;
106         loff_t pos = start;
107         loff_t max = start;
108         loff_t bh_max = start;
109         void *addr;
110         bool hole = false;
111
112         if (rw != WRITE)
113                 end = min(end, i_size_read(inode));
114
115         while (pos < end) {
116                 unsigned len;
117                 if (pos == max) {
118                         unsigned blkbits = inode->i_blkbits;
119                         sector_t block = pos >> blkbits;
120                         unsigned first = pos - (block << blkbits);
121                         long size;
122
123                         if (pos == bh_max) {
124                                 bh->b_size = PAGE_ALIGN(end - pos);
125                                 bh->b_state = 0;
126                                 retval = get_block(inode, block, bh,
127                                                                 rw == WRITE);
128                                 if (retval)
129                                         break;
130                                 if (!buffer_size_valid(bh))
131                                         bh->b_size = 1 << blkbits;
132                                 bh_max = pos - first + bh->b_size;
133                         } else {
134                                 unsigned done = bh->b_size -
135                                                 (bh_max - (pos - first));
136                                 bh->b_blocknr += done >> blkbits;
137                                 bh->b_size -= done;
138                         }
139
140                         hole = (rw != WRITE) && !buffer_written(bh);
141                         if (hole) {
142                                 addr = NULL;
143                                 size = bh->b_size - first;
144                         } else {
145                                 retval = dax_get_addr(bh, &addr, blkbits);
146                                 if (retval < 0)
147                                         break;
148                                 if (buffer_unwritten(bh) || buffer_new(bh))
149                                         dax_new_buf(addr, retval, first, pos,
150                                                                         end);
151                                 addr += first;
152                                 size = retval - first;
153                         }
154                         max = min(pos + size, end);
155                 }
156
157                 if (rw == WRITE)
158                         len = copy_from_iter(addr, max - pos, iter);
159                 else if (!hole)
160                         len = copy_to_iter(addr, max - pos, iter);
161                 else
162                         len = iov_iter_zero(max - pos, iter);
163
164                 if (!len)
165                         break;
166
167                 pos += len;
168                 addr += len;
169         }
170
171         return (pos == start) ? retval : pos - start;
172 }
173
174 /**
175  * dax_do_io - Perform I/O to a DAX file
176  * @rw: READ to read or WRITE to write
177  * @iocb: The control block for this I/O
178  * @inode: The file which the I/O is directed at
179  * @iter: The addresses to do I/O from or to
180  * @pos: The file offset where the I/O starts
181  * @get_block: The filesystem method used to translate file offsets to blocks
182  * @end_io: A filesystem callback for I/O completion
183  * @flags: See below
184  *
185  * This function uses the same locking scheme as do_blockdev_direct_IO:
186  * If @flags has DIO_LOCKING set, we assume that the i_mutex is held by the
187  * caller for writes.  For reads, we take and release the i_mutex ourselves.
188  * If DIO_LOCKING is not set, the filesystem takes care of its own locking.
189  * As with do_blockdev_direct_IO(), we increment i_dio_count while the I/O
190  * is in progress.
191  */
192 ssize_t dax_do_io(int rw, struct kiocb *iocb, struct inode *inode,
193                         struct iov_iter *iter, loff_t pos,
194                         get_block_t get_block, dio_iodone_t end_io, int flags)
195 {
196         struct buffer_head bh;
197         ssize_t retval = -EINVAL;
198         loff_t end = pos + iov_iter_count(iter);
199
200         memset(&bh, 0, sizeof(bh));
201
202         if ((flags & DIO_LOCKING) && (rw == READ)) {
203                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
204                 mutex_lock(&inode->i_mutex);
205                 retval = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, end - 1);
206                 if (retval) {
207                         mutex_unlock(&inode->i_mutex);
208                         goto out;
209                 }
210         }
211
212         /* Protects against truncate */
213         atomic_inc(&inode->i_dio_count);
214
215         retval = dax_io(rw, inode, iter, pos, end, get_block, &bh);
216
217         if ((flags & DIO_LOCKING) && (rw == READ))
218                 mutex_unlock(&inode->i_mutex);
219
220         if ((retval > 0) && end_io)
221                 end_io(iocb, pos, retval, bh.b_private);
222
223         inode_dio_done(inode);
224  out:
225         return retval;
226 }
227 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_do_io);
228
229 /*
230  * The user has performed a load from a hole in the file.  Allocating
231  * a new page in the file would cause excessive storage usage for
232  * workloads with sparse files.  We allocate a page cache page instead.
233  * We'll kick it out of the page cache if it's ever written to,
234  * otherwise it will simply fall out of the page cache under memory
235  * pressure without ever having been dirtied.
236  */
237 static int dax_load_hole(struct address_space *mapping, struct page *page,
238                                                         struct vm_fault *vmf)
239 {
240         unsigned long size;
241         struct inode *inode = mapping->host;
242         if (!page)
243                 page = find_or_create_page(mapping, vmf->pgoff,
244                                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
245         if (!page)
246                 return VM_FAULT_OOM;
247         /* Recheck i_size under page lock to avoid truncate race */
248         size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
249         if (vmf->pgoff >= size) {
250                 unlock_page(page);
251                 page_cache_release(page);
252                 return VM_FAULT_SIGBUS;
253         }
254
255         vmf->page = page;
256         return VM_FAULT_LOCKED;
257 }
258
259 static int copy_user_bh(struct page *to, struct buffer_head *bh,
260                         unsigned blkbits, unsigned long vaddr)
261 {
262         void *vfrom, *vto;
263         if (dax_get_addr(bh, &vfrom, blkbits) < 0)
264                 return -EIO;
265         vto = kmap_atomic(to);
266         copy_user_page(vto, vfrom, vaddr, to);
267         kunmap_atomic(vto);
268         return 0;
269 }
270
271 static int dax_insert_mapping(struct inode *inode, struct buffer_head *bh,
272                         struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
273 {
274         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
275         sector_t sector = bh->b_blocknr << (inode->i_blkbits - 9);
276         unsigned long vaddr = (unsigned long)vmf->virtual_address;
277         void *addr;
278         unsigned long pfn;
279         pgoff_t size;
280         int error;
281
282         i_mmap_lock_read(mapping);
283
284         /*
285          * Check truncate didn't happen while we were allocating a block.
286          * If it did, this block may or may not be still allocated to the
287          * file.  We can't tell the filesystem to free it because we can't
288          * take i_mutex here.  In the worst case, the file still has blocks
289          * allocated past the end of the file.
290          */
291         size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
292         if (unlikely(vmf->pgoff >= size)) {
293                 error = -EIO;
294                 goto out;
295         }
296
297         error = bdev_direct_access(bh->b_bdev, sector, &addr, &pfn, bh->b_size);
298         if (error < 0)
299                 goto out;
300         if (error < PAGE_SIZE) {
301                 error = -EIO;
302                 goto out;
303         }
304
305         if (buffer_unwritten(bh) || buffer_new(bh))
306                 clear_page(addr);
307
308         error = vm_insert_mixed(vma, vaddr, pfn);
309
310  out:
311         i_mmap_unlock_read(mapping);
312
313         if (bh->b_end_io)
314                 bh->b_end_io(bh, 1);
315
316         return error;
317 }
318
319 static int do_dax_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf,
320                         get_block_t get_block)
321 {
322         struct file *file = vma->vm_file;
323         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
324         struct inode *inode = mapping->host;
325         struct page *page;
326         struct buffer_head bh;
327         unsigned long vaddr = (unsigned long)vmf->virtual_address;
328         unsigned blkbits = inode->i_blkbits;
329         sector_t block;
330         pgoff_t size;
331         int error;
332         int major = 0;
333
334         size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
335         if (vmf->pgoff >= size)
336                 return VM_FAULT_SIGBUS;
337
338         memset(&bh, 0, sizeof(bh));
339         block = (sector_t)vmf->pgoff << (PAGE_SHIFT - blkbits);
340         bh.b_size = PAGE_SIZE;
341
342  repeat:
343         page = find_get_page(mapping, vmf->pgoff);
344         if (page) {
345                 if (!lock_page_or_retry(page, vma->vm_mm, vmf->flags)) {
346                         page_cache_release(page);
347                         return VM_FAULT_RETRY;
348                 }
349                 if (unlikely(page->mapping != mapping)) {
350                         unlock_page(page);
351                         page_cache_release(page);
352                         goto repeat;
353                 }
354                 size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
355                 if (unlikely(vmf->pgoff >= size)) {
356                         /*
357                          * We have a struct page covering a hole in the file
358                          * from a read fault and we've raced with a truncate
359                          */
360                         error = -EIO;
361                         goto unlock_page;
362                 }
363         }
364
365         error = get_block(inode, block, &bh, 0);
366         if (!error && (bh.b_size < PAGE_SIZE))
367                 error = -EIO;           /* fs corruption? */
368         if (error)
369                 goto unlock_page;
370
371         if (!buffer_mapped(&bh) && !buffer_unwritten(&bh) && !vmf->cow_page) {
372                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
373                         error = get_block(inode, block, &bh, 1);
374                         count_vm_event(PGMAJFAULT);
375                         mem_cgroup_count_vm_event(vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
376                         major = VM_FAULT_MAJOR;
377                         if (!error && (bh.b_size < PAGE_SIZE))
378                                 error = -EIO;
379                         if (error)
380                                 goto unlock_page;
381                 } else {
382                         return dax_load_hole(mapping, page, vmf);
383                 }
384         }
385
386         if (vmf->cow_page) {
387                 struct page *new_page = vmf->cow_page;
388                 if (buffer_written(&bh))
389                         error = copy_user_bh(new_page, &bh, blkbits, vaddr);
390                 else
391                         clear_user_highpage(new_page, vaddr);
392                 if (error)
393                         goto unlock_page;
394                 vmf->page = page;
395                 if (!page) {
396                         i_mmap_lock_read(mapping);
397                         /* Check we didn't race with truncate */
398                         size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >>
399                                                                 PAGE_SHIFT;
400                         if (vmf->pgoff >= size) {
401                                 i_mmap_unlock_read(mapping);
402                                 error = -EIO;
403                                 goto out;
404                         }
405                 }
406                 return VM_FAULT_LOCKED;
407         }
408
409         /* Check we didn't race with a read fault installing a new page */
410         if (!page && major)
411                 page = find_lock_page(mapping, vmf->pgoff);
412
413         if (page) {
414                 unmap_mapping_range(mapping, vmf->pgoff << PAGE_SHIFT,
415                                                         PAGE_CACHE_SIZE, 0);
416                 delete_from_page_cache(page);
417                 unlock_page(page);
418                 page_cache_release(page);
419         }
420
421         error = dax_insert_mapping(inode, &bh, vma, vmf);
422
423  out:
424         if (error == -ENOMEM)
425                 return VM_FAULT_OOM | major;
426         /* -EBUSY is fine, somebody else faulted on the same PTE */
427         if ((error < 0) && (error != -EBUSY))
428                 return VM_FAULT_SIGBUS | major;
429         return VM_FAULT_NOPAGE | major;
430
431  unlock_page:
432         if (page) {
433                 unlock_page(page);
434                 page_cache_release(page);
435         }
436         goto out;
437 }
438
439 /**
440  * dax_fault - handle a page fault on a DAX file
441  * @vma: The virtual memory area where the fault occurred
442  * @vmf: The description of the fault
443  * @get_block: The filesystem method used to translate file offsets to blocks
444  *
445  * When a page fault occurs, filesystems may call this helper in their
446  * fault handler for DAX files.
447  */
448 int dax_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf,
449                         get_block_t get_block)
450 {
451         int result;
452         struct super_block *sb = file_inode(vma->vm_file)->i_sb;
453
454         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
455                 sb_start_pagefault(sb);
456                 file_update_time(vma->vm_file);
457         }
458         result = do_dax_fault(vma, vmf, get_block);
459         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)
460                 sb_end_pagefault(sb);
461
462         return result;
463 }
464 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_fault);
465
466 /**
467  * dax_zero_page_range - zero a range within a page of a DAX file
468  * @inode: The file being truncated
469  * @from: The file offset that is being truncated to
470  * @length: The number of bytes to zero
471  * @get_block: The filesystem method used to translate file offsets to blocks
472  *
473  * This function can be called by a filesystem when it is zeroing part of a
474  * page in a DAX file.  This is intended for hole-punch operations.  If
475  * you are truncating a file, the helper function dax_truncate_page() may be
476  * more convenient.
477  *
478  * We work in terms of PAGE_CACHE_SIZE here for commonality with
479  * block_truncate_page(), but we could go down to PAGE_SIZE if the filesystem
480  * took care of disposing of the unnecessary blocks.  Even if the filesystem
481  * block size is smaller than PAGE_SIZE, we have to zero the rest of the page
482  * since the file might be mmapped.
483  */
484 int dax_zero_page_range(struct inode *inode, loff_t from, unsigned length,
485                                                         get_block_t get_block)
486 {
487         struct buffer_head bh;
488         pgoff_t index = from >> PAGE_CACHE_SHIFT;
489         unsigned offset = from & (PAGE_CACHE_SIZE-1);
490         int err;
491
492         /* Block boundary? Nothing to do */
493         if (!length)
494                 return 0;
495         BUG_ON((offset + length) > PAGE_CACHE_SIZE);
496
497         memset(&bh, 0, sizeof(bh));
498         bh.b_size = PAGE_CACHE_SIZE;
499         err = get_block(inode, index, &bh, 0);
500         if (err < 0)
501                 return err;
502         if (buffer_written(&bh)) {
503                 void *addr;
504                 err = dax_get_addr(&bh, &addr, inode->i_blkbits);
505                 if (err < 0)
506                         return err;
507                 memset(addr + offset, 0, length);
508         }
509
510         return 0;
511 }
512 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_zero_page_range);
513
514 /**
515  * dax_truncate_page - handle a partial page being truncated in a DAX file
516  * @inode: The file being truncated
517  * @from: The file offset that is being truncated to
518  * @get_block: The filesystem method used to translate file offsets to blocks
519  *
520  * Similar to block_truncate_page(), this function can be called by a
521  * filesystem when it is truncating a DAX file to handle the partial page.
522  *
523  * We work in terms of PAGE_CACHE_SIZE here for commonality with
524  * block_truncate_page(), but we could go down to PAGE_SIZE if the filesystem
525  * took care of disposing of the unnecessary blocks.  Even if the filesystem
526  * block size is smaller than PAGE_SIZE, we have to zero the rest of the page
527  * since the file might be mmapped.
528  */
529 int dax_truncate_page(struct inode *inode, loff_t from, get_block_t get_block)
530 {
531         unsigned length = PAGE_CACHE_ALIGN(from) - from;
532         return dax_zero_page_range(inode, from, length, get_block);
533 }
534 EXPORT_SYMBOL_GPL(dax_truncate_page);