]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - drivers/md/dm-bufio.c
cb246667dd52b6f7f71595db6db1138c16ea3aa0
[karo-tx-linux.git] / drivers / md / dm-bufio.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2009-2011 Red Hat, Inc.
3  *
4  * Author: Mikulas Patocka <mpatocka@redhat.com>
5  *
6  * This file is released under the GPL.
7  */
8
9 #include "dm-bufio.h"
10
11 #include <linux/device-mapper.h>
12 #include <linux/dm-io.h>
13 #include <linux/slab.h>
14 #include <linux/vmalloc.h>
15 #include <linux/version.h>
16 #include <linux/shrinker.h>
17
18 #define DM_MSG_PREFIX "bufio"
19
20 /*
21  * Memory management policy:
22  *      Limit the number of buffers to DM_BUFIO_MEMORY_PERCENT of main memory
23  *      or DM_BUFIO_VMALLOC_PERCENT of vmalloc memory (whichever is lower).
24  *      Always allocate at least DM_BUFIO_MIN_BUFFERS buffers.
25  *      Start background writeback when there are DM_BUFIO_WRITEBACK_PERCENT
26  *      dirty buffers.
27  */
28 #define DM_BUFIO_MIN_BUFFERS            8
29
30 #define DM_BUFIO_MEMORY_PERCENT         2
31 #define DM_BUFIO_VMALLOC_PERCENT        25
32 #define DM_BUFIO_WRITEBACK_PERCENT      75
33
34 /*
35  * Check buffer ages in this interval (seconds)
36  */
37 #define DM_BUFIO_WORK_TIMER_SECS        10
38
39 /*
40  * Free buffers when they are older than this (seconds)
41  */
42 #define DM_BUFIO_DEFAULT_AGE_SECS       60
43
44 /*
45  * The number of bvec entries that are embedded directly in the buffer.
46  * If the chunk size is larger, dm-io is used to do the io.
47  */
48 #define DM_BUFIO_INLINE_VECS            16
49
50 /*
51  * Buffer hash
52  */
53 #define DM_BUFIO_HASH_BITS      20
54 #define DM_BUFIO_HASH(block) \
55         ((((block) >> DM_BUFIO_HASH_BITS) ^ (block)) & \
56          ((1 << DM_BUFIO_HASH_BITS) - 1))
57
58 /*
59  * Don't try to use kmem_cache_alloc for blocks larger than this.
60  * For explanation, see alloc_buffer_data below.
61  */
62 #define DM_BUFIO_BLOCK_SIZE_SLAB_LIMIT  (PAGE_SIZE >> 1)
63 #define DM_BUFIO_BLOCK_SIZE_GFP_LIMIT   (PAGE_SIZE << (MAX_ORDER - 1))
64
65 /*
66  * dm_buffer->list_mode
67  */
68 #define LIST_CLEAN      0
69 #define LIST_DIRTY      1
70 #define LIST_SIZE       2
71
72 /*
73  * Linking of buffers:
74  *      All buffers are linked to cache_hash with their hash_list field.
75  *
76  *      Clean buffers that are not being written (B_WRITING not set)
77  *      are linked to lru[LIST_CLEAN] with their lru_list field.
78  *
79  *      Dirty and clean buffers that are being written are linked to
80  *      lru[LIST_DIRTY] with their lru_list field. When the write
81  *      finishes, the buffer cannot be relinked immediately (because we
82  *      are in an interrupt context and relinking requires process
83  *      context), so some clean-not-writing buffers can be held on
84  *      dirty_lru too.  They are later added to lru in the process
85  *      context.
86  */
87 struct dm_bufio_client {
88         struct mutex lock;
89
90         struct list_head lru[LIST_SIZE];
91         unsigned long n_buffers[LIST_SIZE];
92
93         struct block_device *bdev;
94         unsigned block_size;
95         unsigned char sectors_per_block_bits;
96         unsigned char pages_per_block_bits;
97         unsigned char blocks_per_page_bits;
98         unsigned aux_size;
99         void (*alloc_callback)(struct dm_buffer *);
100         void (*write_callback)(struct dm_buffer *);
101
102         struct dm_io_client *dm_io;
103
104         struct list_head reserved_buffers;
105         unsigned need_reserved_buffers;
106
107         struct hlist_head *cache_hash;
108         wait_queue_head_t free_buffer_wait;
109
110         int async_write_error;
111
112         struct list_head client_list;
113         struct shrinker shrinker;
114 };
115
116 /*
117  * Buffer state bits.
118  */
119 #define B_READING       0
120 #define B_WRITING       1
121 #define B_DIRTY         2
122
123 /*
124  * Describes how the block was allocated:
125  * kmem_cache_alloc(), __get_free_pages() or vmalloc().
126  * See the comment at alloc_buffer_data.
127  */
128 enum data_mode {
129         DATA_MODE_SLAB = 0,
130         DATA_MODE_GET_FREE_PAGES = 1,
131         DATA_MODE_VMALLOC = 2,
132         DATA_MODE_LIMIT = 3
133 };
134
135 struct dm_buffer {
136         struct hlist_node hash_list;
137         struct list_head lru_list;
138         sector_t block;
139         void *data;
140         enum data_mode data_mode;
141         unsigned char list_mode;                /* LIST_* */
142         unsigned hold_count;
143         int read_error;
144         int write_error;
145         unsigned long state;
146         unsigned long last_accessed;
147         struct dm_bufio_client *c;
148         struct bio bio;
149         struct bio_vec bio_vec[DM_BUFIO_INLINE_VECS];
150 };
151
152 /*----------------------------------------------------------------*/
153
154 static struct kmem_cache *dm_bufio_caches[PAGE_SHIFT - SECTOR_SHIFT];
155 static char *dm_bufio_cache_names[PAGE_SHIFT - SECTOR_SHIFT];
156
157 static inline int dm_bufio_cache_index(struct dm_bufio_client *c)
158 {
159         unsigned ret = c->blocks_per_page_bits - 1;
160
161         BUG_ON(ret >= ARRAY_SIZE(dm_bufio_caches));
162
163         return ret;
164 }
165
166 #define DM_BUFIO_CACHE(c)       (dm_bufio_caches[dm_bufio_cache_index(c)])
167 #define DM_BUFIO_CACHE_NAME(c)  (dm_bufio_cache_names[dm_bufio_cache_index(c)])
168
169 #define dm_bufio_in_request()   (!!current->bio_list)
170
171 static void dm_bufio_lock(struct dm_bufio_client *c)
172 {
173         mutex_lock_nested(&c->lock, dm_bufio_in_request());
174 }
175
176 static int dm_bufio_trylock(struct dm_bufio_client *c)
177 {
178         return mutex_trylock(&c->lock);
179 }
180
181 static void dm_bufio_unlock(struct dm_bufio_client *c)
182 {
183         mutex_unlock(&c->lock);
184 }
185
186 /*
187  * FIXME Move to sched.h?
188  */
189 #ifdef CONFIG_PREEMPT_VOLUNTARY
190 #  define dm_bufio_cond_resched()               \
191 do {                                            \
192         if (unlikely(need_resched()))           \
193                 _cond_resched();                \
194 } while (0)
195 #else
196 #  define dm_bufio_cond_resched()                do { } while (0)
197 #endif
198
199 /*----------------------------------------------------------------*/
200
201 /*
202  * Default cache size: available memory divided by the ratio.
203  */
204 static unsigned long dm_bufio_default_cache_size;
205
206 /*
207  * Total cache size set by the user.
208  */
209 static unsigned long dm_bufio_cache_size;
210
211 /*
212  * A copy of dm_bufio_cache_size because dm_bufio_cache_size can change
213  * at any time.  If it disagrees, the user has changed cache size.
214  */
215 static unsigned long dm_bufio_cache_size_latch;
216
217 static DEFINE_SPINLOCK(param_spinlock);
218
219 /*
220  * Buffers are freed after this timeout
221  */
222 static unsigned dm_bufio_max_age = DM_BUFIO_DEFAULT_AGE_SECS;
223
224 static unsigned long dm_bufio_peak_allocated;
225 static unsigned long dm_bufio_allocated_kmem_cache;
226 static unsigned long dm_bufio_allocated_get_free_pages;
227 static unsigned long dm_bufio_allocated_vmalloc;
228 static unsigned long dm_bufio_current_allocated;
229
230 /*----------------------------------------------------------------*/
231
232 /*
233  * Per-client cache: dm_bufio_cache_size / dm_bufio_client_count
234  */
235 static unsigned long dm_bufio_cache_size_per_client;
236
237 /*
238  * The current number of clients.
239  */
240 static int dm_bufio_client_count;
241
242 /*
243  * The list of all clients.
244  */
245 static LIST_HEAD(dm_bufio_all_clients);
246
247 /*
248  * This mutex protects dm_bufio_cache_size_latch,
249  * dm_bufio_cache_size_per_client and dm_bufio_client_count
250  */
251 static DEFINE_MUTEX(dm_bufio_clients_lock);
252
253 /*----------------------------------------------------------------*/
254
255 static void adjust_total_allocated(enum data_mode data_mode, long diff)
256 {
257         static unsigned long * const class_ptr[DATA_MODE_LIMIT] = {
258                 &dm_bufio_allocated_kmem_cache,
259                 &dm_bufio_allocated_get_free_pages,
260                 &dm_bufio_allocated_vmalloc,
261         };
262
263         spin_lock(&param_spinlock);
264
265         *class_ptr[data_mode] += diff;
266
267         dm_bufio_current_allocated += diff;
268
269         if (dm_bufio_current_allocated > dm_bufio_peak_allocated)
270                 dm_bufio_peak_allocated = dm_bufio_current_allocated;
271
272         spin_unlock(&param_spinlock);
273 }
274
275 /*
276  * Change the number of clients and recalculate per-client limit.
277  */
278 static void __cache_size_refresh(void)
279 {
280         BUG_ON(!mutex_is_locked(&dm_bufio_clients_lock));
281         BUG_ON(dm_bufio_client_count < 0);
282
283         dm_bufio_cache_size_latch = dm_bufio_cache_size;
284
285         barrier();
286
287         /*
288          * Use default if set to 0 and report the actual cache size used.
289          */
290         if (!dm_bufio_cache_size_latch) {
291                 (void)cmpxchg(&dm_bufio_cache_size, 0,
292                               dm_bufio_default_cache_size);
293                 dm_bufio_cache_size_latch = dm_bufio_default_cache_size;
294         }
295
296         dm_bufio_cache_size_per_client = dm_bufio_cache_size_latch /
297                                          (dm_bufio_client_count ? : 1);
298 }
299
300 /*
301  * Allocating buffer data.
302  *
303  * Small buffers are allocated with kmem_cache, to use space optimally.
304  *
305  * For large buffers, we choose between get_free_pages and vmalloc.
306  * Each has advantages and disadvantages.
307  *
308  * __get_free_pages can randomly fail if the memory is fragmented.
309  * __vmalloc won't randomly fail, but vmalloc space is limited (it may be
310  * as low as 128M) so using it for caching is not appropriate.
311  *
312  * If the allocation may fail we use __get_free_pages. Memory fragmentation
313  * won't have a fatal effect here, but it just causes flushes of some other
314  * buffers and more I/O will be performed. Don't use __get_free_pages if it
315  * always fails (i.e. order >= MAX_ORDER).
316  *
317  * If the allocation shouldn't fail we use __vmalloc. This is only for the
318  * initial reserve allocation, so there's no risk of wasting all vmalloc
319  * space.
320  */
321 static void *alloc_buffer_data(struct dm_bufio_client *c, gfp_t gfp_mask,
322                                enum data_mode *data_mode)
323 {
324         if (c->block_size <= DM_BUFIO_BLOCK_SIZE_SLAB_LIMIT) {
325                 *data_mode = DATA_MODE_SLAB;
326                 return kmem_cache_alloc(DM_BUFIO_CACHE(c), gfp_mask);
327         }
328
329         if (c->block_size <= DM_BUFIO_BLOCK_SIZE_GFP_LIMIT &&
330             gfp_mask & __GFP_NORETRY) {
331                 *data_mode = DATA_MODE_GET_FREE_PAGES;
332                 return (void *)__get_free_pages(gfp_mask,
333                                                 c->pages_per_block_bits);
334         }
335
336         *data_mode = DATA_MODE_VMALLOC;
337         return __vmalloc(c->block_size, gfp_mask, PAGE_KERNEL);
338 }
339
340 /*
341  * Free buffer's data.
342  */
343 static void free_buffer_data(struct dm_bufio_client *c,
344                              void *data, enum data_mode data_mode)
345 {
346         switch (data_mode) {
347         case DATA_MODE_SLAB:
348                 kmem_cache_free(DM_BUFIO_CACHE(c), data);
349                 break;
350
351         case DATA_MODE_GET_FREE_PAGES:
352                 free_pages((unsigned long)data, c->pages_per_block_bits);
353                 break;
354
355         case DATA_MODE_VMALLOC:
356                 vfree(data);
357                 break;
358
359         default:
360                 DMCRIT("dm_bufio_free_buffer_data: bad data mode: %d",
361                        data_mode);
362                 BUG();
363         }
364 }
365
366 /*
367  * Allocate buffer and its data.
368  */
369 static struct dm_buffer *alloc_buffer(struct dm_bufio_client *c, gfp_t gfp_mask)
370 {
371         struct dm_buffer *b = kmalloc(sizeof(struct dm_buffer) + c->aux_size,
372                                       gfp_mask);
373
374         if (!b)
375                 return NULL;
376
377         b->c = c;
378
379         b->data = alloc_buffer_data(c, gfp_mask, &b->data_mode);
380         if (!b->data) {
381                 kfree(b);
382                 return NULL;
383         }
384
385         adjust_total_allocated(b->data_mode, (long)c->block_size);
386
387         return b;
388 }
389
390 /*
391  * Free buffer and its data.
392  */
393 static void free_buffer(struct dm_buffer *b)
394 {
395         struct dm_bufio_client *c = b->c;
396
397         adjust_total_allocated(b->data_mode, -(long)c->block_size);
398
399         free_buffer_data(c, b->data, b->data_mode);
400         kfree(b);
401 }
402
403 /*
404  * Link buffer to the hash list and clean or dirty queue.
405  */
406 static void __link_buffer(struct dm_buffer *b, sector_t block, int dirty)
407 {
408         struct dm_bufio_client *c = b->c;
409
410         c->n_buffers[dirty]++;
411         b->block = block;
412         b->list_mode = dirty;
413         list_add(&b->lru_list, &c->lru[dirty]);
414         hlist_add_head(&b->hash_list, &c->cache_hash[DM_BUFIO_HASH(block)]);
415         b->last_accessed = jiffies;
416 }
417
418 /*
419  * Unlink buffer from the hash list and dirty or clean queue.
420  */
421 static void __unlink_buffer(struct dm_buffer *b)
422 {
423         struct dm_bufio_client *c = b->c;
424
425         BUG_ON(!c->n_buffers[b->list_mode]);
426
427         c->n_buffers[b->list_mode]--;
428         hlist_del(&b->hash_list);
429         list_del(&b->lru_list);
430 }
431
432 /*
433  * Place the buffer to the head of dirty or clean LRU queue.
434  */
435 static void __relink_lru(struct dm_buffer *b, int dirty)
436 {
437         struct dm_bufio_client *c = b->c;
438
439         BUG_ON(!c->n_buffers[b->list_mode]);
440
441         c->n_buffers[b->list_mode]--;
442         c->n_buffers[dirty]++;
443         b->list_mode = dirty;
444         list_del(&b->lru_list);
445         list_add(&b->lru_list, &c->lru[dirty]);
446 }
447
448 /*----------------------------------------------------------------
449  * Submit I/O on the buffer.
450  *
451  * Bio interface is faster but it has some problems:
452  *      the vector list is limited (increasing this limit increases
453  *      memory-consumption per buffer, so it is not viable);
454  *
455  *      the memory must be direct-mapped, not vmalloced;
456  *
457  *      the I/O driver can reject requests spuriously if it thinks that
458  *      the requests are too big for the device or if they cross a
459  *      controller-defined memory boundary.
460  *
461  * If the buffer is small enough (up to DM_BUFIO_INLINE_VECS pages) and
462  * it is not vmalloced, try using the bio interface.
463  *
464  * If the buffer is big, if it is vmalloced or if the underlying device
465  * rejects the bio because it is too large, use dm-io layer to do the I/O.
466  * The dm-io layer splits the I/O into multiple requests, avoiding the above
467  * shortcomings.
468  *--------------------------------------------------------------*/
469
470 /*
471  * dm-io completion routine. It just calls b->bio.bi_end_io, pretending
472  * that the request was handled directly with bio interface.
473  */
474 static void dmio_complete(unsigned long error, void *context)
475 {
476         struct dm_buffer *b = context;
477
478         b->bio.bi_end_io(&b->bio, error ? -EIO : 0);
479 }
480
481 static void use_dmio(struct dm_buffer *b, int rw, sector_t block,
482                      bio_end_io_t *end_io)
483 {
484         int r;
485         struct dm_io_request io_req = {
486                 .bi_rw = rw,
487                 .notify.fn = dmio_complete,
488                 .notify.context = b,
489                 .client = b->c->dm_io,
490         };
491         struct dm_io_region region = {
492                 .bdev = b->c->bdev,
493                 .sector = block << b->c->sectors_per_block_bits,
494                 .count = b->c->block_size >> SECTOR_SHIFT,
495         };
496
497         if (b->data_mode != DATA_MODE_VMALLOC) {
498                 io_req.mem.type = DM_IO_KMEM;
499                 io_req.mem.ptr.addr = b->data;
500         } else {
501                 io_req.mem.type = DM_IO_VMA;
502                 io_req.mem.ptr.vma = b->data;
503         }
504
505         b->bio.bi_end_io = end_io;
506
507         r = dm_io(&io_req, 1, &region, NULL);
508         if (r)
509                 end_io(&b->bio, r);
510 }
511
512 static void use_inline_bio(struct dm_buffer *b, int rw, sector_t block,
513                            bio_end_io_t *end_io)
514 {
515         char *ptr;
516         int len;
517
518         bio_init(&b->bio);
519         b->bio.bi_io_vec = b->bio_vec;
520         b->bio.bi_max_vecs = DM_BUFIO_INLINE_VECS;
521         b->bio.bi_sector = block << b->c->sectors_per_block_bits;
522         b->bio.bi_bdev = b->c->bdev;
523         b->bio.bi_end_io = end_io;
524
525         /*
526          * We assume that if len >= PAGE_SIZE ptr is page-aligned.
527          * If len < PAGE_SIZE the buffer doesn't cross page boundary.
528          */
529         ptr = b->data;
530         len = b->c->block_size;
531
532         if (len >= PAGE_SIZE)
533                 BUG_ON((unsigned long)ptr & (PAGE_SIZE - 1));
534         else
535                 BUG_ON((unsigned long)ptr & (len - 1));
536
537         do {
538                 if (!bio_add_page(&b->bio, virt_to_page(ptr),
539                                   len < PAGE_SIZE ? len : PAGE_SIZE,
540                                   virt_to_phys(ptr) & (PAGE_SIZE - 1))) {
541                         BUG_ON(b->c->block_size <= PAGE_SIZE);
542                         use_dmio(b, rw, block, end_io);
543                         return;
544                 }
545
546                 len -= PAGE_SIZE;
547                 ptr += PAGE_SIZE;
548         } while (len > 0);
549
550         submit_bio(rw, &b->bio);
551 }
552
553 static void submit_io(struct dm_buffer *b, int rw, sector_t block,
554                       bio_end_io_t *end_io)
555 {
556         if (rw == WRITE && b->c->write_callback)
557                 b->c->write_callback(b);
558
559         if (b->c->block_size <= DM_BUFIO_INLINE_VECS * PAGE_SIZE &&
560             b->data_mode != DATA_MODE_VMALLOC)
561                 use_inline_bio(b, rw, block, end_io);
562         else
563                 use_dmio(b, rw, block, end_io);
564 }
565
566 /*----------------------------------------------------------------
567  * Writing dirty buffers
568  *--------------------------------------------------------------*/
569
570 /*
571  * The endio routine for write.
572  *
573  * Set the error, clear B_WRITING bit and wake anyone who was waiting on
574  * it.
575  */
576 static void write_endio(struct bio *bio, int error)
577 {
578         struct dm_buffer *b = container_of(bio, struct dm_buffer, bio);
579
580         b->write_error = error;
581         if (error) {
582                 struct dm_bufio_client *c = b->c;
583                 (void)cmpxchg(&c->async_write_error, 0, error);
584         }
585
586         BUG_ON(!test_bit(B_WRITING, &b->state));
587
588         smp_mb__before_clear_bit();
589         clear_bit(B_WRITING, &b->state);
590         smp_mb__after_clear_bit();
591
592         wake_up_bit(&b->state, B_WRITING);
593 }
594
595 /*
596  * This function is called when wait_on_bit is actually waiting.
597  */
598 static int do_io_schedule(void *word)
599 {
600         io_schedule();
601
602         return 0;
603 }
604
605 /*
606  * Initiate a write on a dirty buffer, but don't wait for it.
607  *
608  * - If the buffer is not dirty, exit.
609  * - If there some previous write going on, wait for it to finish (we can't
610  *   have two writes on the same buffer simultaneously).
611  * - Submit our write and don't wait on it. We set B_WRITING indicating
612  *   that there is a write in progress.
613  */
614 static void __write_dirty_buffer(struct dm_buffer *b)
615 {
616         if (!test_bit(B_DIRTY, &b->state))
617                 return;
618
619         clear_bit(B_DIRTY, &b->state);
620         wait_on_bit_lock(&b->state, B_WRITING,
621                          do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
622
623         submit_io(b, WRITE, b->block, write_endio);
624 }
625
626 /*
627  * Wait until any activity on the buffer finishes.  Possibly write the
628  * buffer if it is dirty.  When this function finishes, there is no I/O
629  * running on the buffer and the buffer is not dirty.
630  */
631 static void __make_buffer_clean(struct dm_buffer *b)
632 {
633         BUG_ON(b->hold_count);
634
635         if (!b->state)  /* fast case */
636                 return;
637
638         wait_on_bit(&b->state, B_READING, do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
639         __write_dirty_buffer(b);
640         wait_on_bit(&b->state, B_WRITING, do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
641 }
642
643 /*
644  * Find some buffer that is not held by anybody, clean it, unlink it and
645  * return it.
646  */
647 static struct dm_buffer *__get_unclaimed_buffer(struct dm_bufio_client *c)
648 {
649         struct dm_buffer *b;
650
651         list_for_each_entry_reverse(b, &c->lru[LIST_CLEAN], lru_list) {
652                 BUG_ON(test_bit(B_WRITING, &b->state));
653                 BUG_ON(test_bit(B_DIRTY, &b->state));
654
655                 if (!b->hold_count) {
656                         __make_buffer_clean(b);
657                         __unlink_buffer(b);
658                         return b;
659                 }
660                 dm_bufio_cond_resched();
661         }
662
663         list_for_each_entry_reverse(b, &c->lru[LIST_DIRTY], lru_list) {
664                 BUG_ON(test_bit(B_READING, &b->state));
665
666                 if (!b->hold_count) {
667                         __make_buffer_clean(b);
668                         __unlink_buffer(b);
669                         return b;
670                 }
671                 dm_bufio_cond_resched();
672         }
673
674         return NULL;
675 }
676
677 /*
678  * Wait until some other threads free some buffer or release hold count on
679  * some buffer.
680  *
681  * This function is entered with c->lock held, drops it and regains it
682  * before exiting.
683  */
684 static void __wait_for_free_buffer(struct dm_bufio_client *c)
685 {
686         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
687
688         add_wait_queue(&c->free_buffer_wait, &wait);
689         set_task_state(current, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
690         dm_bufio_unlock(c);
691
692         io_schedule();
693
694         set_task_state(current, TASK_RUNNING);
695         remove_wait_queue(&c->free_buffer_wait, &wait);
696
697         dm_bufio_lock(c);
698 }
699
700 /*
701  * Allocate a new buffer. If the allocation is not possible, wait until
702  * some other thread frees a buffer.
703  *
704  * May drop the lock and regain it.
705  */
706 static struct dm_buffer *__alloc_buffer_wait_no_callback(struct dm_bufio_client *c)
707 {
708         struct dm_buffer *b;
709
710         /*
711          * dm-bufio is resistant to allocation failures (it just keeps
712          * one buffer reserved in cases all the allocations fail).
713          * So set flags to not try too hard:
714          *      GFP_NOIO: don't recurse into the I/O layer
715          *      __GFP_NORETRY: don't retry and rather return failure
716          *      __GFP_NOMEMALLOC: don't use emergency reserves
717          *      __GFP_NOWARN: don't print a warning in case of failure
718          *
719          * For debugging, if we set the cache size to 1, no new buffers will
720          * be allocated.
721          */
722         while (1) {
723                 if (dm_bufio_cache_size_latch != 1) {
724                         b = alloc_buffer(c, GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
725                         if (b)
726                                 return b;
727                 }
728
729                 if (!list_empty(&c->reserved_buffers)) {
730                         b = list_entry(c->reserved_buffers.next,
731                                        struct dm_buffer, lru_list);
732                         list_del(&b->lru_list);
733                         c->need_reserved_buffers++;
734
735                         return b;
736                 }
737
738                 b = __get_unclaimed_buffer(c);
739                 if (b)
740                         return b;
741
742                 __wait_for_free_buffer(c);
743         }
744 }
745
746 static struct dm_buffer *__alloc_buffer_wait(struct dm_bufio_client *c)
747 {
748         struct dm_buffer *b = __alloc_buffer_wait_no_callback(c);
749
750         if (c->alloc_callback)
751                 c->alloc_callback(b);
752
753         return b;
754 }
755
756 /*
757  * Free a buffer and wake other threads waiting for free buffers.
758  */
759 static void __free_buffer_wake(struct dm_buffer *b)
760 {
761         struct dm_bufio_client *c = b->c;
762
763         if (!c->need_reserved_buffers)
764                 free_buffer(b);
765         else {
766                 list_add(&b->lru_list, &c->reserved_buffers);
767                 c->need_reserved_buffers--;
768         }
769
770         wake_up(&c->free_buffer_wait);
771 }
772
773 static void __write_dirty_buffers_async(struct dm_bufio_client *c, int no_wait)
774 {
775         struct dm_buffer *b, *tmp;
776
777         list_for_each_entry_safe_reverse(b, tmp, &c->lru[LIST_DIRTY], lru_list) {
778                 BUG_ON(test_bit(B_READING, &b->state));
779
780                 if (!test_bit(B_DIRTY, &b->state) &&
781                     !test_bit(B_WRITING, &b->state)) {
782                         __relink_lru(b, LIST_CLEAN);
783                         continue;
784                 }
785
786                 if (no_wait && test_bit(B_WRITING, &b->state))
787                         return;
788
789                 __write_dirty_buffer(b);
790                 dm_bufio_cond_resched();
791         }
792 }
793
794 /*
795  * Get writeback threshold and buffer limit for a given client.
796  */
797 static void __get_memory_limit(struct dm_bufio_client *c,
798                                unsigned long *threshold_buffers,
799                                unsigned long *limit_buffers)
800 {
801         unsigned long buffers;
802
803         if (dm_bufio_cache_size != dm_bufio_cache_size_latch) {
804                 mutex_lock(&dm_bufio_clients_lock);
805                 __cache_size_refresh();
806                 mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
807         }
808
809         buffers = dm_bufio_cache_size_per_client >>
810                   (c->sectors_per_block_bits + SECTOR_SHIFT);
811
812         if (buffers < DM_BUFIO_MIN_BUFFERS)
813                 buffers = DM_BUFIO_MIN_BUFFERS;
814
815         *limit_buffers = buffers;
816         *threshold_buffers = buffers * DM_BUFIO_WRITEBACK_PERCENT / 100;
817 }
818
819 /*
820  * Check if we're over watermark.
821  * If we are over threshold_buffers, start freeing buffers.
822  * If we're over "limit_buffers", block until we get under the limit.
823  */
824 static void __check_watermark(struct dm_bufio_client *c)
825 {
826         unsigned long threshold_buffers, limit_buffers;
827
828         __get_memory_limit(c, &threshold_buffers, &limit_buffers);
829
830         while (c->n_buffers[LIST_CLEAN] + c->n_buffers[LIST_DIRTY] >
831                limit_buffers) {
832
833                 struct dm_buffer *b = __get_unclaimed_buffer(c);
834
835                 if (!b)
836                         return;
837
838                 __free_buffer_wake(b);
839                 dm_bufio_cond_resched();
840         }
841
842         if (c->n_buffers[LIST_DIRTY] > threshold_buffers)
843                 __write_dirty_buffers_async(c, 1);
844 }
845
846 /*
847  * Find a buffer in the hash.
848  */
849 static struct dm_buffer *__find(struct dm_bufio_client *c, sector_t block)
850 {
851         struct dm_buffer *b;
852         struct hlist_node *hn;
853
854         hlist_for_each_entry(b, hn, &c->cache_hash[DM_BUFIO_HASH(block)],
855                              hash_list) {
856                 dm_bufio_cond_resched();
857                 if (b->block == block)
858                         return b;
859         }
860
861         return NULL;
862 }
863
864 /*----------------------------------------------------------------
865  * Getting a buffer
866  *--------------------------------------------------------------*/
867
868 enum new_flag {
869         NF_FRESH = 0,
870         NF_READ = 1,
871         NF_GET = 2
872 };
873
874 static struct dm_buffer *__bufio_new(struct dm_bufio_client *c, sector_t block,
875                                      enum new_flag nf, struct dm_buffer **bp,
876                                      int *need_submit)
877 {
878         struct dm_buffer *b, *new_b = NULL;
879
880         *need_submit = 0;
881
882         b = __find(c, block);
883         if (b) {
884                 b->hold_count++;
885                 __relink_lru(b, test_bit(B_DIRTY, &b->state) ||
886                              test_bit(B_WRITING, &b->state));
887                 return b;
888         }
889
890         if (nf == NF_GET)
891                 return NULL;
892
893         new_b = __alloc_buffer_wait(c);
894
895         /*
896          * We've had a period where the mutex was unlocked, so need to
897          * recheck the hash table.
898          */
899         b = __find(c, block);
900         if (b) {
901                 __free_buffer_wake(new_b);
902                 b->hold_count++;
903                 __relink_lru(b, test_bit(B_DIRTY, &b->state) ||
904                              test_bit(B_WRITING, &b->state));
905                 return b;
906         }
907
908         __check_watermark(c);
909
910         b = new_b;
911         b->hold_count = 1;
912         b->read_error = 0;
913         b->write_error = 0;
914         __link_buffer(b, block, LIST_CLEAN);
915
916         if (nf == NF_FRESH) {
917                 b->state = 0;
918                 return b;
919         }
920
921         b->state = 1 << B_READING;
922         *need_submit = 1;
923
924         return b;
925 }
926
927 /*
928  * The endio routine for reading: set the error, clear the bit and wake up
929  * anyone waiting on the buffer.
930  */
931 static void read_endio(struct bio *bio, int error)
932 {
933         struct dm_buffer *b = container_of(bio, struct dm_buffer, bio);
934
935         b->read_error = error;
936
937         BUG_ON(!test_bit(B_READING, &b->state));
938
939         smp_mb__before_clear_bit();
940         clear_bit(B_READING, &b->state);
941         smp_mb__after_clear_bit();
942
943         wake_up_bit(&b->state, B_READING);
944 }
945
946 /*
947  * A common routine for dm_bufio_new and dm_bufio_read.  Operation of these
948  * functions is similar except that dm_bufio_new doesn't read the
949  * buffer from the disk (assuming that the caller overwrites all the data
950  * and uses dm_bufio_mark_buffer_dirty to write new data back).
951  */
952 static void *new_read(struct dm_bufio_client *c, sector_t block,
953                       enum new_flag nf, struct dm_buffer **bp)
954 {
955         int need_submit;
956         struct dm_buffer *b;
957
958         dm_bufio_lock(c);
959         b = __bufio_new(c, block, nf, bp, &need_submit);
960         dm_bufio_unlock(c);
961
962         if (!b || IS_ERR(b))
963                 return b;
964
965         if (need_submit)
966                 submit_io(b, READ, b->block, read_endio);
967
968         wait_on_bit(&b->state, B_READING, do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
969
970         if (b->read_error) {
971                 int error = b->read_error;
972
973                 dm_bufio_release(b);
974
975                 return ERR_PTR(error);
976         }
977
978         *bp = b;
979
980         return b->data;
981 }
982
983 void *dm_bufio_get(struct dm_bufio_client *c, sector_t block,
984                    struct dm_buffer **bp)
985 {
986         return new_read(c, block, NF_GET, bp);
987 }
988 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get);
989
990 void *dm_bufio_read(struct dm_bufio_client *c, sector_t block,
991                     struct dm_buffer **bp)
992 {
993         BUG_ON(dm_bufio_in_request());
994
995         return new_read(c, block, NF_READ, bp);
996 }
997 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_read);
998
999 void *dm_bufio_new(struct dm_bufio_client *c, sector_t block,
1000                    struct dm_buffer **bp)
1001 {
1002         BUG_ON(dm_bufio_in_request());
1003
1004         return new_read(c, block, NF_FRESH, bp);
1005 }
1006 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_new);
1007
1008 void dm_bufio_release(struct dm_buffer *b)
1009 {
1010         struct dm_bufio_client *c = b->c;
1011
1012         dm_bufio_lock(c);
1013
1014         BUG_ON(test_bit(B_READING, &b->state));
1015         BUG_ON(!b->hold_count);
1016
1017         b->hold_count--;
1018         if (!b->hold_count) {
1019                 wake_up(&c->free_buffer_wait);
1020
1021                 /*
1022                  * If there were errors on the buffer, and the buffer is not
1023                  * to be written, free the buffer. There is no point in caching
1024                  * invalid buffer.
1025                  */
1026                 if ((b->read_error || b->write_error) &&
1027                     !test_bit(B_WRITING, &b->state) &&
1028                     !test_bit(B_DIRTY, &b->state)) {
1029                         __unlink_buffer(b);
1030                         __free_buffer_wake(b);
1031                 }
1032         }
1033
1034         dm_bufio_unlock(c);
1035 }
1036 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_release);
1037
1038 void dm_bufio_mark_buffer_dirty(struct dm_buffer *b)
1039 {
1040         struct dm_bufio_client *c = b->c;
1041
1042         dm_bufio_lock(c);
1043
1044         if (!test_and_set_bit(B_DIRTY, &b->state))
1045                 __relink_lru(b, LIST_DIRTY);
1046
1047         dm_bufio_unlock(c);
1048 }
1049 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_mark_buffer_dirty);
1050
1051 void dm_bufio_write_dirty_buffers_async(struct dm_bufio_client *c)
1052 {
1053         BUG_ON(dm_bufio_in_request());
1054
1055         dm_bufio_lock(c);
1056         __write_dirty_buffers_async(c, 0);
1057         dm_bufio_unlock(c);
1058 }
1059 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_write_dirty_buffers_async);
1060
1061 /*
1062  * For performance, it is essential that the buffers are written asynchronously
1063  * and simultaneously (so that the block layer can merge the writes) and then
1064  * waited upon.
1065  *
1066  * Finally, we flush hardware disk cache.
1067  */
1068 int dm_bufio_write_dirty_buffers(struct dm_bufio_client *c)
1069 {
1070         int a, f;
1071         unsigned long buffers_processed = 0;
1072         struct dm_buffer *b, *tmp;
1073
1074         dm_bufio_lock(c);
1075         __write_dirty_buffers_async(c, 0);
1076
1077 again:
1078         list_for_each_entry_safe_reverse(b, tmp, &c->lru[LIST_DIRTY], lru_list) {
1079                 int dropped_lock = 0;
1080
1081                 if (buffers_processed < c->n_buffers[LIST_DIRTY])
1082                         buffers_processed++;
1083
1084                 BUG_ON(test_bit(B_READING, &b->state));
1085
1086                 if (test_bit(B_WRITING, &b->state)) {
1087                         if (buffers_processed < c->n_buffers[LIST_DIRTY]) {
1088                                 dropped_lock = 1;
1089                                 b->hold_count++;
1090                                 dm_bufio_unlock(c);
1091                                 wait_on_bit(&b->state, B_WRITING,
1092                                             do_io_schedule,
1093                                             TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1094                                 dm_bufio_lock(c);
1095                                 b->hold_count--;
1096                         } else
1097                                 wait_on_bit(&b->state, B_WRITING,
1098                                             do_io_schedule,
1099                                             TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1100                 }
1101
1102                 if (!test_bit(B_DIRTY, &b->state) &&
1103                     !test_bit(B_WRITING, &b->state))
1104                         __relink_lru(b, LIST_CLEAN);
1105
1106                 dm_bufio_cond_resched();
1107
1108                 /*
1109                  * If we dropped the lock, the list is no longer consistent,
1110                  * so we must restart the search.
1111                  *
1112                  * In the most common case, the buffer just processed is
1113                  * relinked to the clean list, so we won't loop scanning the
1114                  * same buffer again and again.
1115                  *
1116                  * This may livelock if there is another thread simultaneously
1117                  * dirtying buffers, so we count the number of buffers walked
1118                  * and if it exceeds the total number of buffers, it means that
1119                  * someone is doing some writes simultaneously with us.  In
1120                  * this case, stop, dropping the lock.
1121                  */
1122                 if (dropped_lock)
1123                         goto again;
1124         }
1125         wake_up(&c->free_buffer_wait);
1126         dm_bufio_unlock(c);
1127
1128         a = xchg(&c->async_write_error, 0);
1129         f = dm_bufio_issue_flush(c);
1130         if (a)
1131                 return a;
1132
1133         return f;
1134 }
1135 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_write_dirty_buffers);
1136
1137 /*
1138  * Use dm-io to send and empty barrier flush the device.
1139  */
1140 int dm_bufio_issue_flush(struct dm_bufio_client *c)
1141 {
1142         struct dm_io_request io_req = {
1143                 .bi_rw = REQ_FLUSH,
1144                 .mem.type = DM_IO_KMEM,
1145                 .mem.ptr.addr = NULL,
1146                 .client = c->dm_io,
1147         };
1148         struct dm_io_region io_reg = {
1149                 .bdev = c->bdev,
1150                 .sector = 0,
1151                 .count = 0,
1152         };
1153
1154         BUG_ON(dm_bufio_in_request());
1155
1156         return dm_io(&io_req, 1, &io_reg, NULL);
1157 }
1158 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_issue_flush);
1159
1160 /*
1161  * We first delete any other buffer that may be at that new location.
1162  *
1163  * Then, we write the buffer to the original location if it was dirty.
1164  *
1165  * Then, if we are the only one who is holding the buffer, relink the buffer
1166  * in the hash queue for the new location.
1167  *
1168  * If there was someone else holding the buffer, we write it to the new
1169  * location but not relink it, because that other user needs to have the buffer
1170  * at the same place.
1171  */
1172 void dm_bufio_release_move(struct dm_buffer *b, sector_t new_block)
1173 {
1174         struct dm_bufio_client *c = b->c;
1175         struct dm_buffer *new;
1176
1177         BUG_ON(dm_bufio_in_request());
1178
1179         dm_bufio_lock(c);
1180
1181 retry:
1182         new = __find(c, new_block);
1183         if (new) {
1184                 if (new->hold_count) {
1185                         __wait_for_free_buffer(c);
1186                         goto retry;
1187                 }
1188
1189                 /*
1190                  * FIXME: Is there any point waiting for a write that's going
1191                  * to be overwritten in a bit?
1192                  */
1193                 __make_buffer_clean(new);
1194                 __unlink_buffer(new);
1195                 __free_buffer_wake(new);
1196         }
1197
1198         BUG_ON(!b->hold_count);
1199         BUG_ON(test_bit(B_READING, &b->state));
1200
1201         __write_dirty_buffer(b);
1202         if (b->hold_count == 1) {
1203                 wait_on_bit(&b->state, B_WRITING,
1204                             do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1205                 set_bit(B_DIRTY, &b->state);
1206                 __unlink_buffer(b);
1207                 __link_buffer(b, new_block, LIST_DIRTY);
1208         } else {
1209                 sector_t old_block;
1210                 wait_on_bit_lock(&b->state, B_WRITING,
1211                                  do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1212                 /*
1213                  * Relink buffer to "new_block" so that write_callback
1214                  * sees "new_block" as a block number.
1215                  * After the write, link the buffer back to old_block.
1216                  * All this must be done in bufio lock, so that block number
1217                  * change isn't visible to other threads.
1218                  */
1219                 old_block = b->block;
1220                 __unlink_buffer(b);
1221                 __link_buffer(b, new_block, b->list_mode);
1222                 submit_io(b, WRITE, new_block, write_endio);
1223                 wait_on_bit(&b->state, B_WRITING,
1224                             do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1225                 __unlink_buffer(b);
1226                 __link_buffer(b, old_block, b->list_mode);
1227         }
1228
1229         dm_bufio_unlock(c);
1230         dm_bufio_release(b);
1231 }
1232 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_release_move);
1233
1234 unsigned dm_bufio_get_block_size(struct dm_bufio_client *c)
1235 {
1236         return c->block_size;
1237 }
1238 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get_block_size);
1239
1240 sector_t dm_bufio_get_device_size(struct dm_bufio_client *c)
1241 {
1242         return i_size_read(c->bdev->bd_inode) >>
1243                            (SECTOR_SHIFT + c->sectors_per_block_bits);
1244 }
1245 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get_device_size);
1246
1247 sector_t dm_bufio_get_block_number(struct dm_buffer *b)
1248 {
1249         return b->block;
1250 }
1251 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get_block_number);
1252
1253 void *dm_bufio_get_block_data(struct dm_buffer *b)
1254 {
1255         return b->data;
1256 }
1257 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get_block_data);
1258
1259 void *dm_bufio_get_aux_data(struct dm_buffer *b)
1260 {
1261         return b + 1;
1262 }
1263 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get_aux_data);
1264
1265 struct dm_bufio_client *dm_bufio_get_client(struct dm_buffer *b)
1266 {
1267         return b->c;
1268 }
1269 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get_client);
1270
1271 static void drop_buffers(struct dm_bufio_client *c)
1272 {
1273         struct dm_buffer *b;
1274         int i;
1275
1276         BUG_ON(dm_bufio_in_request());
1277
1278         /*
1279          * An optimization so that the buffers are not written one-by-one.
1280          */
1281         dm_bufio_write_dirty_buffers_async(c);
1282
1283         dm_bufio_lock(c);
1284
1285         while ((b = __get_unclaimed_buffer(c)))
1286                 __free_buffer_wake(b);
1287
1288         for (i = 0; i < LIST_SIZE; i++)
1289                 list_for_each_entry(b, &c->lru[i], lru_list)
1290                         DMERR("leaked buffer %llx, hold count %u, list %d",
1291                               (unsigned long long)b->block, b->hold_count, i);
1292
1293         for (i = 0; i < LIST_SIZE; i++)
1294                 BUG_ON(!list_empty(&c->lru[i]));
1295
1296         dm_bufio_unlock(c);
1297 }
1298
1299 /*
1300  * Test if the buffer is unused and too old, and commit it.
1301  * At if noio is set, we must not do any I/O because we hold
1302  * dm_bufio_clients_lock and we would risk deadlock if the I/O gets rerouted to
1303  * different bufio client.
1304  */
1305 static int __cleanup_old_buffer(struct dm_buffer *b, gfp_t gfp,
1306                                 unsigned long max_jiffies)
1307 {
1308         if (jiffies - b->last_accessed < max_jiffies)
1309                 return 1;
1310
1311         if (!(gfp & __GFP_IO)) {
1312                 if (test_bit(B_READING, &b->state) ||
1313                     test_bit(B_WRITING, &b->state) ||
1314                     test_bit(B_DIRTY, &b->state))
1315                         return 1;
1316         }
1317
1318         if (b->hold_count)
1319                 return 1;
1320
1321         __make_buffer_clean(b);
1322         __unlink_buffer(b);
1323         __free_buffer_wake(b);
1324
1325         return 0;
1326 }
1327
1328 static void __scan(struct dm_bufio_client *c, unsigned long nr_to_scan,
1329                    struct shrink_control *sc)
1330 {
1331         int l;
1332         struct dm_buffer *b, *tmp;
1333
1334         for (l = 0; l < LIST_SIZE; l++) {
1335                 list_for_each_entry_safe_reverse(b, tmp, &c->lru[l], lru_list)
1336                         if (!__cleanup_old_buffer(b, sc->gfp_mask, 0) &&
1337                             !--nr_to_scan)
1338                                 return;
1339                 dm_bufio_cond_resched();
1340         }
1341 }
1342
1343 static int shrink(struct shrinker *shrinker, struct shrink_control *sc)
1344 {
1345         struct dm_bufio_client *c =
1346             container_of(shrinker, struct dm_bufio_client, shrinker);
1347         unsigned long r;
1348         unsigned long nr_to_scan = sc->nr_to_scan;
1349
1350         if (sc->gfp_mask & __GFP_IO)
1351                 dm_bufio_lock(c);
1352         else if (!dm_bufio_trylock(c))
1353                 return !nr_to_scan ? 0 : -1;
1354
1355         if (nr_to_scan)
1356                 __scan(c, nr_to_scan, sc);
1357
1358         r = c->n_buffers[LIST_CLEAN] + c->n_buffers[LIST_DIRTY];
1359         if (r > INT_MAX)
1360                 r = INT_MAX;
1361
1362         dm_bufio_unlock(c);
1363
1364         return r;
1365 }
1366
1367 /*
1368  * Create the buffering interface
1369  */
1370 struct dm_bufio_client *dm_bufio_client_create(struct block_device *bdev, unsigned block_size,
1371                                                unsigned reserved_buffers, unsigned aux_size,
1372                                                void (*alloc_callback)(struct dm_buffer *),
1373                                                void (*write_callback)(struct dm_buffer *))
1374 {
1375         int r;
1376         struct dm_bufio_client *c;
1377         unsigned i;
1378
1379         BUG_ON(block_size < 1 << SECTOR_SHIFT ||
1380                (block_size & (block_size - 1)));
1381
1382         c = kmalloc(sizeof(*c), GFP_KERNEL);
1383         if (!c) {
1384                 r = -ENOMEM;
1385                 goto bad_client;
1386         }
1387         c->cache_hash = vmalloc(sizeof(struct hlist_head) << DM_BUFIO_HASH_BITS);
1388         if (!c->cache_hash) {
1389                 r = -ENOMEM;
1390                 goto bad_hash;
1391         }
1392
1393         c->bdev = bdev;
1394         c->block_size = block_size;
1395         c->sectors_per_block_bits = ffs(block_size) - 1 - SECTOR_SHIFT;
1396         c->pages_per_block_bits = (ffs(block_size) - 1 >= PAGE_SHIFT) ?
1397                                   ffs(block_size) - 1 - PAGE_SHIFT : 0;
1398         c->blocks_per_page_bits = (ffs(block_size) - 1 < PAGE_SHIFT ?
1399                                   PAGE_SHIFT - (ffs(block_size) - 1) : 0);
1400
1401         c->aux_size = aux_size;
1402         c->alloc_callback = alloc_callback;
1403         c->write_callback = write_callback;
1404
1405         for (i = 0; i < LIST_SIZE; i++) {
1406                 INIT_LIST_HEAD(&c->lru[i]);
1407                 c->n_buffers[i] = 0;
1408         }
1409
1410         for (i = 0; i < 1 << DM_BUFIO_HASH_BITS; i++)
1411                 INIT_HLIST_HEAD(&c->cache_hash[i]);
1412
1413         mutex_init(&c->lock);
1414         INIT_LIST_HEAD(&c->reserved_buffers);
1415         c->need_reserved_buffers = reserved_buffers;
1416
1417         init_waitqueue_head(&c->free_buffer_wait);
1418         c->async_write_error = 0;
1419
1420         c->dm_io = dm_io_client_create();
1421         if (IS_ERR(c->dm_io)) {
1422                 r = PTR_ERR(c->dm_io);
1423                 goto bad_dm_io;
1424         }
1425
1426         mutex_lock(&dm_bufio_clients_lock);
1427         if (c->blocks_per_page_bits) {
1428                 if (!DM_BUFIO_CACHE_NAME(c)) {
1429                         DM_BUFIO_CACHE_NAME(c) = kasprintf(GFP_KERNEL, "dm_bufio_cache-%u", c->block_size);
1430                         if (!DM_BUFIO_CACHE_NAME(c)) {
1431                                 r = -ENOMEM;
1432                                 mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1433                                 goto bad_cache;
1434                         }
1435                 }
1436
1437                 if (!DM_BUFIO_CACHE(c)) {
1438                         DM_BUFIO_CACHE(c) = kmem_cache_create(DM_BUFIO_CACHE_NAME(c),
1439                                                               c->block_size,
1440                                                               c->block_size, 0, NULL);
1441                         if (!DM_BUFIO_CACHE(c)) {
1442                                 r = -ENOMEM;
1443                                 mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1444                                 goto bad_cache;
1445                         }
1446                 }
1447         }
1448         mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1449
1450         while (c->need_reserved_buffers) {
1451                 struct dm_buffer *b = alloc_buffer(c, GFP_KERNEL);
1452
1453                 if (!b) {
1454                         r = -ENOMEM;
1455                         goto bad_buffer;
1456                 }
1457                 __free_buffer_wake(b);
1458         }
1459
1460         mutex_lock(&dm_bufio_clients_lock);
1461         dm_bufio_client_count++;
1462         list_add(&c->client_list, &dm_bufio_all_clients);
1463         __cache_size_refresh();
1464         mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1465
1466         c->shrinker.shrink = shrink;
1467         c->shrinker.seeks = 1;
1468         c->shrinker.batch = 0;
1469         register_shrinker(&c->shrinker);
1470
1471         return c;
1472
1473 bad_buffer:
1474 bad_cache:
1475         while (!list_empty(&c->reserved_buffers)) {
1476                 struct dm_buffer *b = list_entry(c->reserved_buffers.next,
1477                                                  struct dm_buffer, lru_list);
1478                 list_del(&b->lru_list);
1479                 free_buffer(b);
1480         }
1481         dm_io_client_destroy(c->dm_io);
1482 bad_dm_io:
1483         vfree(c->cache_hash);
1484 bad_hash:
1485         kfree(c);
1486 bad_client:
1487         return ERR_PTR(r);
1488 }
1489 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_client_create);
1490
1491 /*
1492  * Free the buffering interface.
1493  * It is required that there are no references on any buffers.
1494  */
1495 void dm_bufio_client_destroy(struct dm_bufio_client *c)
1496 {
1497         unsigned i;
1498
1499         drop_buffers(c);
1500
1501         unregister_shrinker(&c->shrinker);
1502
1503         mutex_lock(&dm_bufio_clients_lock);
1504
1505         list_del(&c->client_list);
1506         dm_bufio_client_count--;
1507         __cache_size_refresh();
1508
1509         mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1510
1511         for (i = 0; i < 1 << DM_BUFIO_HASH_BITS; i++)
1512                 BUG_ON(!hlist_empty(&c->cache_hash[i]));
1513
1514         BUG_ON(c->need_reserved_buffers);
1515
1516         while (!list_empty(&c->reserved_buffers)) {
1517                 struct dm_buffer *b = list_entry(c->reserved_buffers.next,
1518                                                  struct dm_buffer, lru_list);
1519                 list_del(&b->lru_list);
1520                 free_buffer(b);
1521         }
1522
1523         for (i = 0; i < LIST_SIZE; i++)
1524                 if (c->n_buffers[i])
1525                         DMERR("leaked buffer count %d: %ld", i, c->n_buffers[i]);
1526
1527         for (i = 0; i < LIST_SIZE; i++)
1528                 BUG_ON(c->n_buffers[i]);
1529
1530         dm_io_client_destroy(c->dm_io);
1531         vfree(c->cache_hash);
1532         kfree(c);
1533 }
1534 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_client_destroy);
1535
1536 static void cleanup_old_buffers(void)
1537 {
1538         unsigned long max_age = dm_bufio_max_age;
1539         struct dm_bufio_client *c;
1540
1541         barrier();
1542
1543         if (max_age > ULONG_MAX / HZ)
1544                 max_age = ULONG_MAX / HZ;
1545
1546         mutex_lock(&dm_bufio_clients_lock);
1547         list_for_each_entry(c, &dm_bufio_all_clients, client_list) {
1548                 if (!dm_bufio_trylock(c))
1549                         continue;
1550
1551                 while (!list_empty(&c->lru[LIST_CLEAN])) {
1552                         struct dm_buffer *b;
1553                         b = list_entry(c->lru[LIST_CLEAN].prev,
1554                                        struct dm_buffer, lru_list);
1555                         if (__cleanup_old_buffer(b, 0, max_age * HZ))
1556                                 break;
1557                         dm_bufio_cond_resched();
1558                 }
1559
1560                 dm_bufio_unlock(c);
1561                 dm_bufio_cond_resched();
1562         }
1563         mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1564 }
1565
1566 static struct workqueue_struct *dm_bufio_wq;
1567 static struct delayed_work dm_bufio_work;
1568
1569 static void work_fn(struct work_struct *w)
1570 {
1571         cleanup_old_buffers();
1572
1573         queue_delayed_work(dm_bufio_wq, &dm_bufio_work,
1574                            DM_BUFIO_WORK_TIMER_SECS * HZ);
1575 }
1576
1577 /*----------------------------------------------------------------
1578  * Module setup
1579  *--------------------------------------------------------------*/
1580
1581 /*
1582  * This is called only once for the whole dm_bufio module.
1583  * It initializes memory limit.
1584  */
1585 static int __init dm_bufio_init(void)
1586 {
1587         __u64 mem;
1588
1589         memset(&dm_bufio_caches, 0, sizeof dm_bufio_caches);
1590         memset(&dm_bufio_cache_names, 0, sizeof dm_bufio_cache_names);
1591
1592         mem = (__u64)((totalram_pages - totalhigh_pages) *
1593                       DM_BUFIO_MEMORY_PERCENT / 100) << PAGE_SHIFT;
1594
1595         if (mem > ULONG_MAX)
1596                 mem = ULONG_MAX;
1597
1598 #ifdef CONFIG_MMU
1599         /*
1600          * Get the size of vmalloc space the same way as VMALLOC_TOTAL
1601          * in fs/proc/internal.h
1602          */
1603         if (mem > (VMALLOC_END - VMALLOC_START) * DM_BUFIO_VMALLOC_PERCENT / 100)
1604                 mem = (VMALLOC_END - VMALLOC_START) * DM_BUFIO_VMALLOC_PERCENT / 100;
1605 #endif
1606
1607         dm_bufio_default_cache_size = mem;
1608
1609         mutex_lock(&dm_bufio_clients_lock);
1610         __cache_size_refresh();
1611         mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1612
1613         dm_bufio_wq = create_singlethread_workqueue("dm_bufio_cache");
1614         if (!dm_bufio_wq)
1615                 return -ENOMEM;
1616
1617         INIT_DELAYED_WORK(&dm_bufio_work, work_fn);
1618         queue_delayed_work(dm_bufio_wq, &dm_bufio_work,
1619                            DM_BUFIO_WORK_TIMER_SECS * HZ);
1620
1621         return 0;
1622 }
1623
1624 /*
1625  * This is called once when unloading the dm_bufio module.
1626  */
1627 static void __exit dm_bufio_exit(void)
1628 {
1629         int bug = 0;
1630         int i;
1631
1632         cancel_delayed_work_sync(&dm_bufio_work);
1633         destroy_workqueue(dm_bufio_wq);
1634
1635         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(dm_bufio_caches); i++) {
1636                 struct kmem_cache *kc = dm_bufio_caches[i];
1637
1638                 if (kc)
1639                         kmem_cache_destroy(kc);
1640         }
1641
1642         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(dm_bufio_cache_names); i++)
1643                 kfree(dm_bufio_cache_names[i]);
1644
1645         if (dm_bufio_client_count) {
1646                 DMCRIT("%s: dm_bufio_client_count leaked: %d",
1647                         __func__, dm_bufio_client_count);
1648                 bug = 1;
1649         }
1650
1651         if (dm_bufio_current_allocated) {
1652                 DMCRIT("%s: dm_bufio_current_allocated leaked: %lu",
1653                         __func__, dm_bufio_current_allocated);
1654                 bug = 1;
1655         }
1656
1657         if (dm_bufio_allocated_get_free_pages) {
1658                 DMCRIT("%s: dm_bufio_allocated_get_free_pages leaked: %lu",
1659                        __func__, dm_bufio_allocated_get_free_pages);
1660                 bug = 1;
1661         }
1662
1663         if (dm_bufio_allocated_vmalloc) {
1664                 DMCRIT("%s: dm_bufio_vmalloc leaked: %lu",
1665                        __func__, dm_bufio_allocated_vmalloc);
1666                 bug = 1;
1667         }
1668
1669         if (bug)
1670                 BUG();
1671 }
1672
1673 module_init(dm_bufio_init)
1674 module_exit(dm_bufio_exit)
1675
1676 module_param_named(max_cache_size_bytes, dm_bufio_cache_size, ulong, S_IRUGO | S_IWUSR);
1677 MODULE_PARM_DESC(max_cache_size_bytes, "Size of metadata cache");
1678
1679 module_param_named(max_age_seconds, dm_bufio_max_age, uint, S_IRUGO | S_IWUSR);
1680 MODULE_PARM_DESC(max_age_seconds, "Max age of a buffer in seconds");
1681
1682 module_param_named(peak_allocated_bytes, dm_bufio_peak_allocated, ulong, S_IRUGO | S_IWUSR);
1683 MODULE_PARM_DESC(peak_allocated_bytes, "Tracks the maximum allocated memory");
1684
1685 module_param_named(allocated_kmem_cache_bytes, dm_bufio_allocated_kmem_cache, ulong, S_IRUGO);
1686 MODULE_PARM_DESC(allocated_kmem_cache_bytes, "Memory allocated with kmem_cache_alloc");
1687
1688 module_param_named(allocated_get_free_pages_bytes, dm_bufio_allocated_get_free_pages, ulong, S_IRUGO);
1689 MODULE_PARM_DESC(allocated_get_free_pages_bytes, "Memory allocated with get_free_pages");
1690
1691 module_param_named(allocated_vmalloc_bytes, dm_bufio_allocated_vmalloc, ulong, S_IRUGO);
1692 MODULE_PARM_DESC(allocated_vmalloc_bytes, "Memory allocated with vmalloc");
1693
1694 module_param_named(current_allocated_bytes, dm_bufio_current_allocated, ulong, S_IRUGO);
1695 MODULE_PARM_DESC(current_allocated_bytes, "Memory currently used by the cache");
1696
1697 MODULE_AUTHOR("Mikulas Patocka <dm-devel@redhat.com>");
1698 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " buffered I/O library");
1699 MODULE_LICENSE("GPL");