fs/ext4/page-io.c

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