]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - drivers/block/drbd/drbd_bitmap.c
0e31e573af72be0ce776497088b2e04d454cd196
[karo-tx-linux.git] / drivers / block / drbd / drbd_bitmap.c
1 /*
2    drbd_bitmap.c
3
4    This file is part of DRBD by Philipp Reisner and Lars Ellenberg.
5
6    Copyright (C) 2004-2008, LINBIT Information Technologies GmbH.
7    Copyright (C) 2004-2008, Philipp Reisner <philipp.reisner@linbit.com>.
8    Copyright (C) 2004-2008, Lars Ellenberg <lars.ellenberg@linbit.com>.
9
10    drbd is free software; you can redistribute it and/or modify
11    it under the terms of the GNU General Public License as published by
12    the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
13    any later version.
14
15    drbd is distributed in the hope that it will be useful,
16    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18    GNU General Public License for more details.
19
20    You should have received a copy of the GNU General Public License
21    along with drbd; see the file COPYING.  If not, write to
22    the Free Software Foundation, 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
23  */
24
25 #include <linux/bitops.h>
26 #include <linux/vmalloc.h>
27 #include <linux/string.h>
28 #include <linux/drbd.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <asm/kmap_types.h>
31 #include "drbd_int.h"
32
33
34 /* OPAQUE outside this file!
35  * interface defined in drbd_int.h
36
37  * convention:
38  * function name drbd_bm_... => used elsewhere, "public".
39  * function name      bm_... => internal to implementation, "private".
40  */
41
42
43 /*
44  * LIMITATIONS:
45  * We want to support >= peta byte of backend storage, while for now still using
46  * a granularity of one bit per 4KiB of storage.
47  * 1 << 50              bytes backend storage (1 PiB)
48  * 1 << (50 - 12)       bits needed
49  *      38 --> we need u64 to index and count bits
50  * 1 << (38 - 3)        bitmap bytes needed
51  *      35 --> we still need u64 to index and count bytes
52  *                      (that's 32 GiB of bitmap for 1 PiB storage)
53  * 1 << (35 - 2)        32bit longs needed
54  *      33 --> we'd even need u64 to index and count 32bit long words.
55  * 1 << (35 - 3)        64bit longs needed
56  *      32 --> we could get away with a 32bit unsigned int to index and count
57  *      64bit long words, but I rather stay with unsigned long for now.
58  *      We probably should neither count nor point to bytes or long words
59  *      directly, but either by bitnumber, or by page index and offset.
60  * 1 << (35 - 12)
61  *      22 --> we need that much 4KiB pages of bitmap.
62  *      1 << (22 + 3) --> on a 64bit arch,
63  *      we need 32 MiB to store the array of page pointers.
64  *
65  * Because I'm lazy, and because the resulting patch was too large, too ugly
66  * and still incomplete, on 32bit we still "only" support 16 TiB (minus some),
67  * (1 << 32) bits * 4k storage.
68  *
69
70  * bitmap storage and IO:
71  *      Bitmap is stored little endian on disk, and is kept little endian in
72  *      core memory. Currently we still hold the full bitmap in core as long
73  *      as we are "attached" to a local disk, which at 32 GiB for 1PiB storage
74  *      seems excessive.
75  *
76  *      We plan to reduce the amount of in-core bitmap pages by pageing them in
77  *      and out against their on-disk location as necessary, but need to make
78  *      sure we don't cause too much meta data IO, and must not deadlock in
79  *      tight memory situations. This needs some more work.
80  */
81
82 /*
83  * NOTE
84  *  Access to the *bm_pages is protected by bm_lock.
85  *  It is safe to read the other members within the lock.
86  *
87  *  drbd_bm_set_bits is called from bio_endio callbacks,
88  *  We may be called with irq already disabled,
89  *  so we need spin_lock_irqsave().
90  *  And we need the kmap_atomic.
91  */
92 struct drbd_bitmap {
93         struct page **bm_pages;
94         spinlock_t bm_lock;
95
96         /* see LIMITATIONS: above */
97
98         unsigned long bm_set;       /* nr of set bits; THINK maybe atomic_t? */
99         unsigned long bm_bits;
100         size_t   bm_words;
101         size_t   bm_number_of_pages;
102         sector_t bm_dev_capacity;
103         struct mutex bm_change; /* serializes resize operations */
104
105         wait_queue_head_t bm_io_wait; /* used to serialize IO of single pages */
106
107         unsigned long  bm_flags;
108
109         /* debugging aid, in case we are still racy somewhere */
110         char          *bm_why;
111         struct task_struct *bm_task;
112 };
113
114 /* definition of bits in bm_flags */
115 #define BM_LOCKED       0
116 // #define BM_MD_IO_ERROR  1 unused now.
117 #define BM_P_VMALLOCED  2
118
119 static int __bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
120                                unsigned long e, int val, const enum km_type km);
121
122 static int bm_is_locked(struct drbd_bitmap *b)
123 {
124         return test_bit(BM_LOCKED, &b->bm_flags);
125 }
126
127 #define bm_print_lock_info(m) __bm_print_lock_info(m, __func__)
128 static void __bm_print_lock_info(struct drbd_conf *mdev, const char *func)
129 {
130         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
131         if (!__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
132                 return;
133         dev_err(DEV, "FIXME %s in %s, bitmap locked for '%s' by %s\n",
134             current == mdev->receiver.task ? "receiver" :
135             current == mdev->asender.task  ? "asender"  :
136             current == mdev->worker.task   ? "worker"   : current->comm,
137             func, b->bm_why ?: "?",
138             b->bm_task == mdev->receiver.task ? "receiver" :
139             b->bm_task == mdev->asender.task  ? "asender"  :
140             b->bm_task == mdev->worker.task   ? "worker"   : "?");
141 }
142
143 void drbd_bm_lock(struct drbd_conf *mdev, char *why)
144 {
145         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
146         int trylock_failed;
147
148         if (!b) {
149                 dev_err(DEV, "FIXME no bitmap in drbd_bm_lock!?\n");
150                 return;
151         }
152
153         trylock_failed = !mutex_trylock(&b->bm_change);
154
155         if (trylock_failed) {
156                 dev_warn(DEV, "%s going to '%s' but bitmap already locked for '%s' by %s\n",
157                     current == mdev->receiver.task ? "receiver" :
158                     current == mdev->asender.task  ? "asender"  :
159                     current == mdev->worker.task   ? "worker"   : current->comm,
160                     why, b->bm_why ?: "?",
161                     b->bm_task == mdev->receiver.task ? "receiver" :
162                     b->bm_task == mdev->asender.task  ? "asender"  :
163                     b->bm_task == mdev->worker.task   ? "worker"   : "?");
164                 mutex_lock(&b->bm_change);
165         }
166         if (__test_and_set_bit(BM_LOCKED, &b->bm_flags))
167                 dev_err(DEV, "FIXME bitmap already locked in bm_lock\n");
168
169         b->bm_why  = why;
170         b->bm_task = current;
171 }
172
173 void drbd_bm_unlock(struct drbd_conf *mdev)
174 {
175         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
176         if (!b) {
177                 dev_err(DEV, "FIXME no bitmap in drbd_bm_unlock!?\n");
178                 return;
179         }
180
181         if (!__test_and_clear_bit(BM_LOCKED, &mdev->bitmap->bm_flags))
182                 dev_err(DEV, "FIXME bitmap not locked in bm_unlock\n");
183
184         b->bm_why  = NULL;
185         b->bm_task = NULL;
186         mutex_unlock(&b->bm_change);
187 }
188
189 /* we store some "meta" info about our pages in page->private */
190 /* at a granularity of 4k storage per bitmap bit:
191  * one peta byte storage: 1<<50 byte, 1<<38 * 4k storage blocks
192  *  1<<38 bits,
193  *  1<<23 4k bitmap pages.
194  * Use 24 bits as page index, covers 2 peta byte storage
195  * at a granularity of 4k per bit.
196  * Used to report the failed page idx on io error from the endio handlers.
197  */
198 #define BM_PAGE_IDX_MASK        ((1UL<<24)-1)
199 /* this page is currently read in, or written back */
200 #define BM_PAGE_IO_LOCK         31
201 /* if there has been an IO error for this page */
202 #define BM_PAGE_IO_ERROR        30
203 /* this is to be able to intelligently skip disk IO,
204  * set if bits have been set since last IO. */
205 #define BM_PAGE_NEED_WRITEOUT   29
206 /* to mark for lazy writeout once syncer cleared all clearable bits,
207  * we if bits have been cleared since last IO. */
208 #define BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT   28
209
210 /* store_page_idx uses non-atomic assingment. It is only used directly after
211  * allocating the page.  All other bm_set_page_* and bm_clear_page_* need to
212  * use atomic bit manipulation, as set_out_of_sync (and therefore bitmap
213  * changes) may happen from various contexts, and wait_on_bit/wake_up_bit
214  * requires it all to be atomic as well. */
215 static void bm_store_page_idx(struct page *page, unsigned long idx)
216 {
217         BUG_ON(0 != (idx & ~BM_PAGE_IDX_MASK));
218         page_private(page) |= idx;
219 }
220
221 static unsigned long bm_page_to_idx(struct page *page)
222 {
223         return page_private(page) & BM_PAGE_IDX_MASK;
224 }
225
226 /* As is very unlikely that the same page is under IO from more than one
227  * context, we can get away with a bit per page and one wait queue per bitmap.
228  */
229 static void bm_page_lock_io(struct drbd_conf *mdev, int page_nr)
230 {
231         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
232         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
233         wait_event(b->bm_io_wait, !test_and_set_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr));
234 }
235
236 static void bm_page_unlock_io(struct drbd_conf *mdev, int page_nr)
237 {
238         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
239         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
240         clear_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr);
241         smp_mb__after_clear_bit();
242         wake_up(&mdev->bitmap->bm_io_wait);
243 }
244
245 /* set _before_ submit_io, so it may be reset due to being changed
246  * while this page is in flight... will get submitted later again */
247 static void bm_set_page_unchanged(struct page *page)
248 {
249         /* use cmpxchg? */
250         clear_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
251         clear_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
252 }
253
254 static void bm_set_page_need_writeout(struct page *page)
255 {
256         set_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
257 }
258
259 static int bm_test_page_unchanged(struct page *page)
260 {
261         volatile const unsigned long *addr = &page_private(page);
262         return (*addr & ((1UL<<BM_PAGE_NEED_WRITEOUT)|(1UL<<BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT))) == 0;
263 }
264
265 static void bm_set_page_io_err(struct page *page)
266 {
267         set_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
268 }
269
270 static void bm_clear_page_io_err(struct page *page)
271 {
272         clear_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
273 }
274
275 static void bm_set_page_lazy_writeout(struct page *page)
276 {
277         set_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
278 }
279
280 static int bm_test_page_lazy_writeout(struct page *page)
281 {
282         return test_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
283 }
284
285 /* on a 32bit box, this would allow for exactly (2<<38) bits. */
286 static unsigned int bm_word_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, unsigned long long_nr)
287 {
288         /* page_nr = (word*sizeof(long)) >> PAGE_SHIFT; */
289         unsigned int page_nr = long_nr >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3);
290         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
291         return page_nr;
292 }
293
294 static unsigned int bm_bit_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, u64 bitnr)
295 {
296         /* page_nr = (bitnr/8) >> PAGE_SHIFT; */
297         unsigned int page_nr = bitnr >> (PAGE_SHIFT + 3);
298         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
299         return page_nr;
300 }
301
302 static unsigned long *__bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx, const enum km_type km)
303 {
304         struct page *page = b->bm_pages[idx];
305         return (unsigned long *) kmap_atomic(page, km);
306 }
307
308 static unsigned long *bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
309 {
310         return __bm_map_pidx(b, idx, KM_IRQ1);
311 }
312
313 static void __bm_unmap(unsigned long *p_addr, const enum km_type km)
314 {
315         kunmap_atomic(p_addr, km);
316 };
317
318 static void bm_unmap(unsigned long *p_addr)
319 {
320         return __bm_unmap(p_addr, KM_IRQ1);
321 }
322
323 /* long word offset of _bitmap_ sector */
324 #define S2W(s)  ((s)<<(BM_EXT_SHIFT-BM_BLOCK_SHIFT-LN2_BPL))
325 /* word offset from start of bitmap to word number _in_page_
326  * modulo longs per page
327 #define MLPP(X) ((X) % (PAGE_SIZE/sizeof(long))
328  hm, well, Philipp thinks gcc might not optimze the % into & (... - 1)
329  so do it explicitly:
330  */
331 #define MLPP(X) ((X) & ((PAGE_SIZE/sizeof(long))-1))
332
333 /* Long words per page */
334 #define LWPP (PAGE_SIZE/sizeof(long))
335
336 /*
337  * actually most functions herein should take a struct drbd_bitmap*, not a
338  * struct drbd_conf*, but for the debug macros I like to have the mdev around
339  * to be able to report device specific.
340  */
341
342
343 static void bm_free_pages(struct page **pages, unsigned long number)
344 {
345         unsigned long i;
346         if (!pages)
347                 return;
348
349         for (i = 0; i < number; i++) {
350                 if (!pages[i]) {
351                         printk(KERN_ALERT "drbd: bm_free_pages tried to free "
352                                           "a NULL pointer; i=%lu n=%lu\n",
353                                           i, number);
354                         continue;
355                 }
356                 __free_page(pages[i]);
357                 pages[i] = NULL;
358         }
359 }
360
361 static void bm_vk_free(void *ptr, int v)
362 {
363         if (v)
364                 vfree(ptr);
365         else
366                 kfree(ptr);
367 }
368
369 /*
370  * "have" and "want" are NUMBER OF PAGES.
371  */
372 static struct page **bm_realloc_pages(struct drbd_bitmap *b, unsigned long want)
373 {
374         struct page **old_pages = b->bm_pages;
375         struct page **new_pages, *page;
376         unsigned int i, bytes, vmalloced = 0;
377         unsigned long have = b->bm_number_of_pages;
378
379         BUG_ON(have == 0 && old_pages != NULL);
380         BUG_ON(have != 0 && old_pages == NULL);
381
382         if (have == want)
383                 return old_pages;
384
385         /* Trying kmalloc first, falling back to vmalloc.
386          * GFP_KERNEL is ok, as this is done when a lower level disk is
387          * "attached" to the drbd.  Context is receiver thread or cqueue
388          * thread.  As we have no disk yet, we are not in the IO path,
389          * not even the IO path of the peer. */
390         bytes = sizeof(struct page *)*want;
391         new_pages = kmalloc(bytes, GFP_KERNEL);
392         if (!new_pages) {
393                 new_pages = vmalloc(bytes);
394                 if (!new_pages)
395                         return NULL;
396                 vmalloced = 1;
397         }
398
399         memset(new_pages, 0, bytes);
400         if (want >= have) {
401                 for (i = 0; i < have; i++)
402                         new_pages[i] = old_pages[i];
403                 for (; i < want; i++) {
404                         page = alloc_page(GFP_HIGHUSER);
405                         if (!page) {
406                                 bm_free_pages(new_pages + have, i - have);
407                                 bm_vk_free(new_pages, vmalloced);
408                                 return NULL;
409                         }
410                         /* we want to know which page it is
411                          * from the endio handlers */
412                         bm_store_page_idx(page, i);
413                         new_pages[i] = page;
414                 }
415         } else {
416                 for (i = 0; i < want; i++)
417                         new_pages[i] = old_pages[i];
418                 /* NOT HERE, we are outside the spinlock!
419                 bm_free_pages(old_pages + want, have - want);
420                 */
421         }
422
423         if (vmalloced)
424                 set_bit(BM_P_VMALLOCED, &b->bm_flags);
425         else
426                 clear_bit(BM_P_VMALLOCED, &b->bm_flags);
427
428         return new_pages;
429 }
430
431 /*
432  * called on driver init only. TODO call when a device is created.
433  * allocates the drbd_bitmap, and stores it in mdev->bitmap.
434  */
435 int drbd_bm_init(struct drbd_conf *mdev)
436 {
437         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
438         WARN_ON(b != NULL);
439         b = kzalloc(sizeof(struct drbd_bitmap), GFP_KERNEL);
440         if (!b)
441                 return -ENOMEM;
442         spin_lock_init(&b->bm_lock);
443         mutex_init(&b->bm_change);
444         init_waitqueue_head(&b->bm_io_wait);
445
446         mdev->bitmap = b;
447
448         return 0;
449 }
450
451 sector_t drbd_bm_capacity(struct drbd_conf *mdev)
452 {
453         ERR_IF(!mdev->bitmap) return 0;
454         return mdev->bitmap->bm_dev_capacity;
455 }
456
457 /* called on driver unload. TODO: call when a device is destroyed.
458  */
459 void drbd_bm_cleanup(struct drbd_conf *mdev)
460 {
461         ERR_IF (!mdev->bitmap) return;
462         bm_free_pages(mdev->bitmap->bm_pages, mdev->bitmap->bm_number_of_pages);
463         bm_vk_free(mdev->bitmap->bm_pages, test_bit(BM_P_VMALLOCED, &mdev->bitmap->bm_flags));
464         kfree(mdev->bitmap);
465         mdev->bitmap = NULL;
466 }
467
468 /*
469  * since (b->bm_bits % BITS_PER_LONG) != 0,
470  * this masks out the remaining bits.
471  * Returns the number of bits cleared.
472  */
473 #define BITS_PER_PAGE           (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
474 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE - 1)
475 #define BITS_PER_LONG_MASK      (BITS_PER_LONG - 1)
476 static int bm_clear_surplus(struct drbd_bitmap *b)
477 {
478         unsigned long mask;
479         unsigned long *p_addr, *bm;
480         int tmp;
481         int cleared = 0;
482
483         /* number of bits modulo bits per page */
484         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
485         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
486         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
487         /* bitmap is always stored little endian,
488          * on disk and in core memory alike */
489         mask = cpu_to_lel(mask);
490
491         /* because of the "extra long to catch oob access" we allocate in
492          * drbd_bm_resize, bm_number_of_pages -1 is not necessarily the page
493          * containing the last _relevant_ bitmap word */
494         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, b->bm_bits - 1));
495         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
496         if (mask) {
497                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
498                  * to the long containing the last bit.
499                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
500                  * after the last (long word aligned) bit. */
501                 cleared = hweight_long(*bm & ~mask);
502                 *bm &= mask;
503                 bm++;
504         }
505
506         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
507                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
508                  * a padding long to align with a 64bit remote */
509                 cleared += hweight_long(*bm);
510                 *bm = 0;
511         }
512         bm_unmap(p_addr);
513         return cleared;
514 }
515
516 static void bm_set_surplus(struct drbd_bitmap *b)
517 {
518         unsigned long mask;
519         unsigned long *p_addr, *bm;
520         int tmp;
521
522         /* number of bits modulo bits per page */
523         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
524         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
525         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
526         /* bitmap is always stored little endian,
527          * on disk and in core memory alike */
528         mask = cpu_to_lel(mask);
529
530         /* because of the "extra long to catch oob access" we allocate in
531          * drbd_bm_resize, bm_number_of_pages -1 is not necessarily the page
532          * containing the last _relevant_ bitmap word */
533         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, b->bm_bits - 1));
534         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
535         if (mask) {
536                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
537                  * to the long containing the last bit.
538                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
539                  * after the last (long word aligned) bit. */
540                 *bm |= ~mask;
541                 bm++;
542         }
543
544         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
545                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
546                  * a padding long to align with a 64bit remote */
547                 *bm = ~0UL;
548         }
549         bm_unmap(p_addr);
550 }
551
552 /* you better not modify the bitmap while this is running,
553  * or its results will be stale */
554 static unsigned long bm_count_bits(struct drbd_bitmap *b)
555 {
556         unsigned long *p_addr;
557         unsigned long bits = 0;
558         unsigned long mask = (1UL << (b->bm_bits & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
559         int idx, last_page, i, last_word;
560
561         /* because of the "extra long to catch oob access" we allocate in
562          * drbd_bm_resize, bm_number_of_pages -1 is not necessarily the page
563          * containing the last _relevant_ bitmap word */
564         last_page = bm_bit_to_page_idx(b, b->bm_bits-1);
565
566         /* all but last page */
567         for (idx = 0; idx < last_page; idx++) {
568                 p_addr = __bm_map_pidx(b, idx, KM_USER0);
569                 for (i = 0; i < LWPP; i++)
570                         bits += hweight_long(p_addr[i]);
571                 __bm_unmap(p_addr, KM_USER0);
572                 cond_resched();
573         }
574         /* last (or only) page */
575         last_word = ((b->bm_bits - 1) & BITS_PER_PAGE_MASK) >> LN2_BPL;
576         p_addr = __bm_map_pidx(b, idx, KM_USER0);
577         for (i = 0; i < last_word; i++)
578                 bits += hweight_long(p_addr[i]);
579         p_addr[last_word] &= cpu_to_lel(mask);
580         bits += hweight_long(p_addr[last_word]);
581         /* 32bit arch, may have an unused padding long */
582         if (BITS_PER_LONG == 32 && (last_word & 1) == 0)
583                 p_addr[last_word+1] = 0;
584         __bm_unmap(p_addr, KM_USER0);
585         return bits;
586 }
587
588 /* offset and len in long words.*/
589 static void bm_memset(struct drbd_bitmap *b, size_t offset, int c, size_t len)
590 {
591         unsigned long *p_addr, *bm;
592         unsigned int idx;
593         size_t do_now, end;
594
595         end = offset + len;
596
597         if (end > b->bm_words) {
598                 printk(KERN_ALERT "drbd: bm_memset end > bm_words\n");
599                 return;
600         }
601
602         while (offset < end) {
603                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset + 1, LWPP), end) - offset;
604                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
605                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
606                 bm = p_addr + MLPP(offset);
607                 if (bm+do_now > p_addr + LWPP) {
608                         printk(KERN_ALERT "drbd: BUG BUG BUG! p_addr:%p bm:%p do_now:%d\n",
609                                p_addr, bm, (int)do_now);
610                         break; /* breaks to after catch_oob_access_end() only! */
611                 }
612                 memset(bm, c, do_now * sizeof(long));
613                 bm_unmap(p_addr);
614                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
615                 offset += do_now;
616         }
617 }
618
619 /*
620  * make sure the bitmap has enough room for the attached storage,
621  * if necessary, resize.
622  * called whenever we may have changed the device size.
623  * returns -ENOMEM if we could not allocate enough memory, 0 on success.
624  * In case this is actually a resize, we copy the old bitmap into the new one.
625  * Otherwise, the bitmap is initialized to all bits set.
626  */
627 int drbd_bm_resize(struct drbd_conf *mdev, sector_t capacity, int set_new_bits)
628 {
629         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
630         unsigned long bits, words, owords, obits, *p_addr, *bm;
631         unsigned long want, have, onpages; /* number of pages */
632         struct page **npages, **opages = NULL;
633         int err = 0, growing;
634         int opages_vmalloced;
635
636         ERR_IF(!b) return -ENOMEM;
637
638         drbd_bm_lock(mdev, "resize");
639
640         dev_info(DEV, "drbd_bm_resize called with capacity == %llu\n",
641                         (unsigned long long)capacity);
642
643         if (capacity == b->bm_dev_capacity)
644                 goto out;
645
646         opages_vmalloced = test_bit(BM_P_VMALLOCED, &b->bm_flags);
647
648         if (capacity == 0) {
649                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
650                 opages = b->bm_pages;
651                 onpages = b->bm_number_of_pages;
652                 owords = b->bm_words;
653                 b->bm_pages = NULL;
654                 b->bm_number_of_pages =
655                 b->bm_set   =
656                 b->bm_bits  =
657                 b->bm_words =
658                 b->bm_dev_capacity = 0;
659                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
660                 bm_free_pages(opages, onpages);
661                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
662                 goto out;
663         }
664         bits  = BM_SECT_TO_BIT(ALIGN(capacity, BM_SECT_PER_BIT));
665
666         /* if we would use
667            words = ALIGN(bits,BITS_PER_LONG) >> LN2_BPL;
668            a 32bit host could present the wrong number of words
669            to a 64bit host.
670         */
671         words = ALIGN(bits, 64) >> LN2_BPL;
672
673         if (get_ldev(mdev)) {
674                 u64 bits_on_disk = ((u64)mdev->ldev->md.md_size_sect-MD_BM_OFFSET) << 12;
675                 put_ldev(mdev);
676                 if (bits > bits_on_disk) {
677                         dev_info(DEV, "bits = %lu\n", bits);
678                         dev_info(DEV, "bits_on_disk = %llu\n", bits_on_disk);
679                         err = -ENOSPC;
680                         goto out;
681                 }
682         }
683
684         /* one extra long to catch off by one errors */
685         want = ALIGN((words+1)*sizeof(long), PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
686         have = b->bm_number_of_pages;
687         if (want == have) {
688                 D_ASSERT(b->bm_pages != NULL);
689                 npages = b->bm_pages;
690         } else {
691                 if (drbd_insert_fault(mdev, DRBD_FAULT_BM_ALLOC))
692                         npages = NULL;
693                 else
694                         npages = bm_realloc_pages(b, want);
695         }
696
697         if (!npages) {
698                 err = -ENOMEM;
699                 goto out;
700         }
701
702         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
703         opages = b->bm_pages;
704         owords = b->bm_words;
705         obits  = b->bm_bits;
706
707         growing = bits > obits;
708         if (opages && growing && set_new_bits)
709                 bm_set_surplus(b);
710
711         b->bm_pages = npages;
712         b->bm_number_of_pages = want;
713         b->bm_bits  = bits;
714         b->bm_words = words;
715         b->bm_dev_capacity = capacity;
716
717         if (growing) {
718                 if (set_new_bits) {
719                         bm_memset(b, owords, 0xff, words-owords);
720                         b->bm_set += bits - obits;
721                 } else
722                         bm_memset(b, owords, 0x00, words-owords);
723
724         }
725
726         if (want < have) {
727                 /* implicit: (opages != NULL) && (opages != npages) */
728                 bm_free_pages(opages + want, have - want);
729         }
730
731         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, words));
732         bm = p_addr + MLPP(words);
733         *bm = DRBD_MAGIC;
734         bm_unmap(p_addr);
735
736         (void)bm_clear_surplus(b);
737
738         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
739         if (opages != npages)
740                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
741         if (!growing)
742                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
743         dev_info(DEV, "resync bitmap: bits=%lu words=%lu pages=%lu\n", bits, words, want);
744
745  out:
746         drbd_bm_unlock(mdev);
747         return err;
748 }
749
750 /* inherently racy:
751  * if not protected by other means, return value may be out of date when
752  * leaving this function...
753  * we still need to lock it, since it is important that this returns
754  * bm_set == 0 precisely.
755  *
756  * maybe bm_set should be atomic_t ?
757  */
758 unsigned long _drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
759 {
760         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
761         unsigned long s;
762         unsigned long flags;
763
764         ERR_IF(!b) return 0;
765         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
766
767         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
768         s = b->bm_set;
769         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
770
771         return s;
772 }
773
774 unsigned long drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
775 {
776         unsigned long s;
777         /* if I don't have a disk, I don't know about out-of-sync status */
778         if (!get_ldev_if_state(mdev, D_NEGOTIATING))
779                 return 0;
780         s = _drbd_bm_total_weight(mdev);
781         put_ldev(mdev);
782         return s;
783 }
784
785 size_t drbd_bm_words(struct drbd_conf *mdev)
786 {
787         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
788         ERR_IF(!b) return 0;
789         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
790
791         return b->bm_words;
792 }
793
794 unsigned long drbd_bm_bits(struct drbd_conf *mdev)
795 {
796         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
797         ERR_IF(!b) return 0;
798
799         return b->bm_bits;
800 }
801
802 /* merge number words from buffer into the bitmap starting at offset.
803  * buffer[i] is expected to be little endian unsigned long.
804  * bitmap must be locked by drbd_bm_lock.
805  * currently only used from receive_bitmap.
806  */
807 void drbd_bm_merge_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
808                         unsigned long *buffer)
809 {
810         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
811         unsigned long *p_addr, *bm;
812         unsigned long word, bits;
813         unsigned int idx;
814         size_t end, do_now;
815
816         end = offset + number;
817
818         ERR_IF(!b) return;
819         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
820         if (number == 0)
821                 return;
822         WARN_ON(offset >= b->bm_words);
823         WARN_ON(end    >  b->bm_words);
824
825         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
826         while (offset < end) {
827                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
828                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
829                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
830                 bm = p_addr + MLPP(offset);
831                 offset += do_now;
832                 while (do_now--) {
833                         bits = hweight_long(*bm);
834                         word = *bm | *buffer++;
835                         *bm++ = word;
836                         b->bm_set += hweight_long(word) - bits;
837                 }
838                 bm_unmap(p_addr);
839                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
840         }
841         /* with 32bit <-> 64bit cross-platform connect
842          * this is only correct for current usage,
843          * where we _know_ that we are 64 bit aligned,
844          * and know that this function is used in this way, too...
845          */
846         if (end == b->bm_words)
847                 b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
848
849         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
850 }
851
852 /* copy number words from the bitmap starting at offset into the buffer.
853  * buffer[i] will be little endian unsigned long.
854  */
855 void drbd_bm_get_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
856                      unsigned long *buffer)
857 {
858         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
859         unsigned long *p_addr, *bm;
860         size_t end, do_now;
861
862         end = offset + number;
863
864         ERR_IF(!b) return;
865         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
866
867         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
868         if ((offset >= b->bm_words) ||
869             (end    >  b->bm_words) ||
870             (number <= 0))
871                 dev_err(DEV, "offset=%lu number=%lu bm_words=%lu\n",
872                         (unsigned long) offset,
873                         (unsigned long) number,
874                         (unsigned long) b->bm_words);
875         else {
876                 while (offset < end) {
877                         do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
878                         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, offset));
879                         bm = p_addr + MLPP(offset);
880                         offset += do_now;
881                         while (do_now--)
882                                 *buffer++ = *bm++;
883                         bm_unmap(p_addr);
884                 }
885         }
886         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
887 }
888
889 /* set all bits in the bitmap */
890 void drbd_bm_set_all(struct drbd_conf *mdev)
891 {
892         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
893         ERR_IF(!b) return;
894         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
895
896         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
897         bm_memset(b, 0, 0xff, b->bm_words);
898         (void)bm_clear_surplus(b);
899         b->bm_set = b->bm_bits;
900         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
901 }
902
903 /* clear all bits in the bitmap */
904 void drbd_bm_clear_all(struct drbd_conf *mdev)
905 {
906         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
907         ERR_IF(!b) return;
908         ERR_IF(!b->bm_pages) return;
909
910         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
911         bm_memset(b, 0, 0, b->bm_words);
912         b->bm_set = 0;
913         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
914 }
915
916 struct bm_aio_ctx {
917         struct drbd_conf *mdev;
918         atomic_t in_flight;
919         wait_queue_head_t io_wait;
920         unsigned flags;
921 #define BM_AIO_COPY_PAGES       1
922         int error;
923 };
924
925 /* bv_page may be a copy, or may be the original */
926 static void bm_async_io_complete(struct bio *bio, int error)
927 {
928         struct bm_aio_ctx *ctx = bio->bi_private;
929         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
930         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
931         unsigned int idx = bm_page_to_idx(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
932         int uptodate = bio_flagged(bio, BIO_UPTODATE);
933
934
935         /* strange behavior of some lower level drivers...
936          * fail the request by clearing the uptodate flag,
937          * but do not return any error?!
938          * do we want to WARN() on this? */
939         if (!error && !uptodate)
940                 error = -EIO;
941
942         if (!bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[idx]))
943                 dev_info(DEV, "bitmap page idx %u changed during IO!\n", idx);
944
945         if (error) {
946                 /* ctx error will hold the completed-last non-zero error code,
947                  * in case error codes differ. */
948                 ctx->error = error;
949                 bm_set_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
950                 /* Not identical to on disk version of it.
951                  * Is BM_PAGE_IO_ERROR enough? */
952                 if (__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
953                         dev_err(DEV, "IO ERROR %d on bitmap page idx %u\n",
954                                         error, idx);
955         } else {
956                 bm_clear_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
957                 dynamic_dev_dbg(DEV, "bitmap page idx %u completed\n", idx);
958         }
959
960         bm_page_unlock_io(mdev, idx);
961
962         /* FIXME give back to page pool */
963         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES)
964                 put_page(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
965
966         bio_put(bio);
967
968         if (atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight))
969                 wake_up(&ctx->io_wait);
970 }
971
972 static void bm_page_io_async(struct bm_aio_ctx *ctx, int page_nr, int rw) __must_hold(local)
973 {
974         /* we are process context. we always get a bio */
975         struct bio *bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, 1);
976         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
977         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
978         struct page *page;
979         unsigned int len;
980
981         sector_t on_disk_sector =
982                 mdev->ldev->md.md_offset + mdev->ldev->md.bm_offset;
983         on_disk_sector += ((sector_t)page_nr) << (PAGE_SHIFT-9);
984
985         /* this might happen with very small
986          * flexible external meta data device,
987          * or with PAGE_SIZE > 4k */
988         len = min_t(unsigned int, PAGE_SIZE,
989                 (drbd_md_last_sector(mdev->ldev) - on_disk_sector + 1)<<9);
990
991         /* serialize IO on this page */
992         bm_page_lock_io(mdev, page_nr);
993         /* before memcpy and submit,
994          * so it can be redirtied any time */
995         bm_set_page_unchanged(b->bm_pages[page_nr]);
996
997         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) {
998                 /* FIXME alloc_page is good enough for now, but actually needs
999                  * to use pre-allocated page pool */
1000                 void *src, *dest;
1001                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_WAIT);
1002                 dest = kmap_atomic(page, KM_USER0);
1003                 src = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr], KM_USER1);
1004                 memcpy(dest, src, PAGE_SIZE);
1005                 kunmap_atomic(src, KM_USER1);
1006                 kunmap_atomic(dest, KM_USER0);
1007                 bm_store_page_idx(page, page_nr);
1008         } else
1009                 page = b->bm_pages[page_nr];
1010
1011         bio->bi_bdev = mdev->ldev->md_bdev;
1012         bio->bi_sector = on_disk_sector;
1013         bio_add_page(bio, page, len, 0);
1014         bio->bi_private = ctx;
1015         bio->bi_end_io = bm_async_io_complete;
1016
1017         if (drbd_insert_fault(mdev, (rw & WRITE) ? DRBD_FAULT_MD_WR : DRBD_FAULT_MD_RD)) {
1018                 bio->bi_rw |= rw;
1019                 bio_endio(bio, -EIO);
1020         } else {
1021                 submit_bio(rw, bio);
1022         }
1023 }
1024
1025 /*
1026  * bm_rw: read/write the whole bitmap from/to its on disk location.
1027  */
1028 static int bm_rw(struct drbd_conf *mdev, int rw, unsigned lazy_writeout_upper_idx) __must_hold(local)
1029 {
1030         struct bm_aio_ctx ctx =
1031                 { .flags = lazy_writeout_upper_idx ? BM_AIO_COPY_PAGES : 0 };
1032         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1033         int last_page, i, count = 0;
1034         unsigned long now;
1035         char ppb[10];
1036         int err = 0;
1037
1038         /*
1039          * We are protected against bitmap disappearing/resizing by holding an
1040          * ldev reference (caller must have called get_ldev()).
1041          * For read/write, we are protected against changes to the bitmap by
1042          * the bitmap lock (see drbd_bitmap_io).
1043          * For lazy writeout, we don't care for ongoing changes to the bitmap,
1044          * as we submit copies of pages anyways.
1045          */
1046         if (!ctx.flags)
1047                 WARN_ON(!bm_is_locked(b));
1048
1049         /* because of the "extra long to catch oob access" we allocate in
1050          * drbd_bm_resize, bm_number_of_pages -1 is not necessarily the page
1051          * containing the last _relevant_ bitmap word */
1052         last_page = bm_word_to_page_idx(b, b->bm_words - 1);
1053
1054         now = jiffies;
1055         ctx.mdev = mdev;
1056         atomic_set(&ctx.in_flight, 1); /* one extra ref */
1057         init_waitqueue_head(&ctx.io_wait);
1058         ctx.error = 0;
1059
1060         /* let the layers below us try to merge these bios... */
1061         for (i = 0; i <= last_page; i++) {
1062                 /* ignore completely unchanged pages */
1063                 if (lazy_writeout_upper_idx && i == lazy_writeout_upper_idx)
1064                         break;
1065                 if (rw & WRITE) {
1066                         if (bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[i])) {
1067                                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm write for idx %u\n", i);
1068                                 continue;
1069                         }
1070                         /* during lazy writeout,
1071                          * ignore those pages not marked for lazy writeout. */
1072                         if (lazy_writeout_upper_idx &&
1073                             !bm_test_page_lazy_writeout(b->bm_pages[i])) {
1074                                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm lazy write for idx %u\n", i);
1075                                 continue;
1076                         }
1077                 }
1078                 atomic_inc(&ctx.in_flight);
1079                 bm_page_io_async(&ctx, i, rw);
1080                 ++count;
1081                 cond_resched();
1082         }
1083
1084         atomic_dec(&ctx.in_flight); /* drop the extra ref */
1085         wait_event(ctx.io_wait, atomic_read(&ctx.in_flight) == 0);
1086         dev_info(DEV, "bitmap %s of %u pages took %lu jiffies\n",
1087                         rw == WRITE ? "WRITE" : "READ",
1088                         count, jiffies - now);
1089
1090         if (ctx.error) {
1091                 dev_alert(DEV, "we had at least one MD IO ERROR during bitmap IO\n");
1092                 drbd_chk_io_error(mdev, 1, true);
1093                 err = -EIO; /* ctx.error ? */
1094         }
1095
1096         now = jiffies;
1097         if (rw == WRITE) {
1098                 drbd_md_flush(mdev);
1099         } else /* rw == READ */ {
1100                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
1101                 dev_info(DEV, "recounting of set bits took additional %lu jiffies\n",
1102                      jiffies - now);
1103         }
1104         now = b->bm_set;
1105
1106         dev_info(DEV, "%s (%lu bits) marked out-of-sync by on disk bit-map.\n",
1107              ppsize(ppb, now << (BM_BLOCK_SHIFT-10)), now);
1108
1109         return err;
1110 }
1111
1112 /**
1113  * drbd_bm_read() - Read the whole bitmap from its on disk location.
1114  * @mdev:       DRBD device.
1115  */
1116 int drbd_bm_read(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1117 {
1118         return bm_rw(mdev, READ, 0);
1119 }
1120
1121 /**
1122  * drbd_bm_write() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1123  * @mdev:       DRBD device.
1124  *
1125  * Will only write pages that have changed since last IO.
1126  */
1127 int drbd_bm_write(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1128 {
1129         return bm_rw(mdev, WRITE, 0);
1130 }
1131
1132 /**
1133  * drbd_bm_lazy_write_out() - Write bitmap pages 0 to @upper_idx-1, if they have changed.
1134  * @mdev:       DRBD device.
1135  * @upper_idx:  0: write all changed pages; +ve: page index to stop scanning for changed pages
1136  */
1137 int drbd_bm_write_lazy(struct drbd_conf *mdev, unsigned upper_idx) __must_hold(local)
1138 {
1139         return bm_rw(mdev, WRITE, upper_idx);
1140 }
1141
1142
1143 /**
1144  * drbd_bm_write_page: Writes a PAGE_SIZE aligned piece of bitmap
1145  * @mdev:       DRBD device.
1146  * @idx:        bitmap page index
1147  *
1148  * We don't want to special case on logical_block_size of the backend device,
1149  * so we submit PAGE_SIZE aligned pieces.
1150  * Note that on "most" systems, PAGE_SIZE is 4k.
1151  *
1152  * In case this becomes an issue on systems with larger PAGE_SIZE,
1153  * we may want to change this again to write 4k aligned 4k pieces.
1154  */
1155 int drbd_bm_write_page(struct drbd_conf *mdev, unsigned int idx) __must_hold(local)
1156 {
1157         struct bm_aio_ctx ctx = { .flags = BM_AIO_COPY_PAGES, };
1158
1159         if (bm_test_page_unchanged(mdev->bitmap->bm_pages[idx])) {
1160                 dev_info(DEV, "skipped bm page write for idx %u\n", idx);
1161                 return 0;
1162         }
1163
1164         ctx.mdev = mdev;
1165         atomic_set(&ctx.in_flight, 1);
1166         init_waitqueue_head(&ctx.io_wait);
1167
1168         bm_page_io_async(&ctx, idx, WRITE_SYNC);
1169         wait_event(ctx.io_wait, atomic_read(&ctx.in_flight) == 0);
1170
1171         if (ctx.error)
1172                 drbd_chk_io_error(mdev, 1, true);
1173                 /* that should force detach, so the in memory bitmap will be
1174                  * gone in a moment as well. */
1175
1176         mdev->bm_writ_cnt++;
1177         return ctx.error;
1178 }
1179
1180 /* NOTE
1181  * find_first_bit returns int, we return unsigned long.
1182  * For this to work on 32bit arch with bitnumbers > (1<<32),
1183  * we'd need to return u64, and get a whole lot of other places
1184  * fixed where we still use unsigned long.
1185  *
1186  * this returns a bit number, NOT a sector!
1187  */
1188 static unsigned long __bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo,
1189         const int find_zero_bit, const enum km_type km)
1190 {
1191         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1192         unsigned long *p_addr;
1193         unsigned long bit_offset;
1194         unsigned i;
1195
1196
1197         if (bm_fo > b->bm_bits) {
1198                 dev_err(DEV, "bm_fo=%lu bm_bits=%lu\n", bm_fo, b->bm_bits);
1199                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1200         } else {
1201                 while (bm_fo < b->bm_bits) {
1202                         /* bit offset of the first bit in the page */
1203                         bit_offset = bm_fo & ~BITS_PER_PAGE_MASK;
1204                         p_addr = __bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bm_fo), km);
1205
1206                         if (find_zero_bit)
1207                                 i = generic_find_next_zero_le_bit(p_addr,
1208                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1209                         else
1210                                 i = generic_find_next_le_bit(p_addr,
1211                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1212
1213                         __bm_unmap(p_addr, km);
1214                         if (i < PAGE_SIZE*8) {
1215                                 bm_fo = bit_offset + i;
1216                                 if (bm_fo >= b->bm_bits)
1217                                         break;
1218                                 goto found;
1219                         }
1220                         bm_fo = bit_offset + PAGE_SIZE*8;
1221                 }
1222                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1223         }
1224  found:
1225         return bm_fo;
1226 }
1227
1228 static unsigned long bm_find_next(struct drbd_conf *mdev,
1229         unsigned long bm_fo, const int find_zero_bit)
1230 {
1231         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1232         unsigned long i = DRBD_END_OF_BITMAP;
1233
1234         ERR_IF(!b) return i;
1235         ERR_IF(!b->bm_pages) return i;
1236
1237         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1238         if (bm_is_locked(b))
1239                 bm_print_lock_info(mdev);
1240
1241         i = __bm_find_next(mdev, bm_fo, find_zero_bit, KM_IRQ1);
1242
1243         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1244         return i;
1245 }
1246
1247 unsigned long drbd_bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1248 {
1249         return bm_find_next(mdev, bm_fo, 0);
1250 }
1251
1252 #if 0
1253 /* not yet needed for anything. */
1254 unsigned long drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1255 {
1256         return bm_find_next(mdev, bm_fo, 1);
1257 }
1258 #endif
1259
1260 /* does not spin_lock_irqsave.
1261  * you must take drbd_bm_lock() first */
1262 unsigned long _drbd_bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1263 {
1264         /* WARN_ON(!bm_is_locked(mdev)); */
1265         return __bm_find_next(mdev, bm_fo, 0, KM_USER1);
1266 }
1267
1268 unsigned long _drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1269 {
1270         /* WARN_ON(!bm_is_locked(mdev)); */
1271         return __bm_find_next(mdev, bm_fo, 1, KM_USER1);
1272 }
1273
1274 /* returns number of bits actually changed.
1275  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1276  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1277  * wants bitnr, not sector.
1278  * expected to be called for only a few bits (e - s about BITS_PER_LONG).
1279  * Must hold bitmap lock already. */
1280 static int __bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
1281         unsigned long e, int val, const enum km_type km)
1282 {
1283         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1284         unsigned long *p_addr = NULL;
1285         unsigned long bitnr;
1286         unsigned int last_page_nr = -1U;
1287         int c = 0;
1288         int changed_total = 0;
1289
1290         if (e >= b->bm_bits) {
1291                 dev_err(DEV, "ASSERT FAILED: bit_s=%lu bit_e=%lu bm_bits=%lu\n",
1292                                 s, e, b->bm_bits);
1293                 e = b->bm_bits ? b->bm_bits -1 : 0;
1294         }
1295         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1296                 unsigned int page_nr = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1297                 if (page_nr != last_page_nr) {
1298                         if (p_addr)
1299                                 __bm_unmap(p_addr, km);
1300                         if (c < 0)
1301                                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1302                         else if (c > 0)
1303                                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1304                         changed_total += c;
1305                         c = 0;
1306                         p_addr = __bm_map_pidx(b, page_nr, km);
1307                         last_page_nr = page_nr;
1308                 }
1309                 if (val)
1310                         c += (0 == generic___test_and_set_le_bit(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1311                 else
1312                         c -= (0 != generic___test_and_clear_le_bit(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1313         }
1314         if (p_addr)
1315                 __bm_unmap(p_addr, km);
1316         if (c < 0)
1317                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1318         else if (c > 0)
1319                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1320         changed_total += c;
1321         b->bm_set += changed_total;
1322         return changed_total;
1323 }
1324
1325 /* returns number of bits actually changed.
1326  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1327  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1328  * wants bitnr, not sector */
1329 static int bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
1330         const unsigned long e, int val)
1331 {
1332         unsigned long flags;
1333         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1334         int c = 0;
1335
1336         ERR_IF(!b) return 1;
1337         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1338
1339         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1340         if (bm_is_locked(b))
1341                 bm_print_lock_info(mdev);
1342
1343         c = __bm_change_bits_to(mdev, s, e, val, KM_IRQ1);
1344
1345         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1346         return c;
1347 }
1348
1349 /* returns number of bits changed 0 -> 1 */
1350 int drbd_bm_set_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1351 {
1352         return bm_change_bits_to(mdev, s, e, 1);
1353 }
1354
1355 /* returns number of bits changed 1 -> 0 */
1356 int drbd_bm_clear_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1357 {
1358         return -bm_change_bits_to(mdev, s, e, 0);
1359 }
1360
1361 /* sets all bits in full words,
1362  * from first_word up to, but not including, last_word */
1363 static inline void bm_set_full_words_within_one_page(struct drbd_bitmap *b,
1364                 int page_nr, int first_word, int last_word)
1365 {
1366         int i;
1367         int bits;
1368         unsigned long *paddr = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr], KM_USER0);
1369         for (i = first_word; i < last_word; i++) {
1370                 bits = hweight_long(paddr[i]);
1371                 paddr[i] = ~0UL;
1372                 b->bm_set += BITS_PER_LONG - bits;
1373         }
1374         kunmap_atomic(paddr, KM_USER0);
1375 }
1376
1377 /* Same thing as drbd_bm_set_bits, but without taking the spin_lock_irqsave.
1378  * You must first drbd_bm_lock().
1379  * Can be called to set the whole bitmap in one go.
1380  * Sets bits from s to e _inclusive_. */
1381 void _drbd_bm_set_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1382 {
1383         /* First set_bit from the first bit (s)
1384          * up to the next long boundary (sl),
1385          * then assign full words up to the last long boundary (el),
1386          * then set_bit up to and including the last bit (e).
1387          *
1388          * Do not use memset, because we must account for changes,
1389          * so we need to loop over the words with hweight() anyways.
1390          */
1391         unsigned long sl = ALIGN(s,BITS_PER_LONG);
1392         unsigned long el = (e+1) & ~((unsigned long)BITS_PER_LONG-1);
1393         int first_page;
1394         int last_page;
1395         int page_nr;
1396         int first_word;
1397         int last_word;
1398
1399         if (e - s <= 3*BITS_PER_LONG) {
1400                 /* don't bother; el and sl may even be wrong. */
1401                 __bm_change_bits_to(mdev, s, e, 1, KM_USER0);
1402                 return;
1403         }
1404
1405         /* difference is large enough that we can trust sl and el */
1406
1407         /* bits filling the current long */
1408         if (sl)
1409                 __bm_change_bits_to(mdev, s, sl-1, 1, KM_USER0);
1410
1411         first_page = sl >> (3 + PAGE_SHIFT);
1412         last_page = el >> (3 + PAGE_SHIFT);
1413
1414         /* MLPP: modulo longs per page */
1415         /* LWPP: long words per page */
1416         first_word = MLPP(sl >> LN2_BPL);
1417         last_word = LWPP;
1418
1419         /* first and full pages, unless first page == last page */
1420         for (page_nr = first_page; page_nr < last_page; page_nr++) {
1421                 bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, page_nr, first_word, last_word);
1422                 cond_resched();
1423                 first_word = 0;
1424         }
1425
1426         /* last page (respectively only page, for first page == last page) */
1427         last_word = MLPP(el >> LN2_BPL);
1428         bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, last_page, first_word, last_word);
1429
1430         /* possibly trailing bits.
1431          * example: (e & 63) == 63, el will be e+1.
1432          * if that even was the very last bit,
1433          * it would trigger an assert in __bm_change_bits_to()
1434          */
1435         if (el <= e)
1436                 __bm_change_bits_to(mdev, el, e, 1, KM_USER0);
1437 }
1438
1439 /* returns bit state
1440  * wants bitnr, NOT sector.
1441  * inherently racy... area needs to be locked by means of {al,rs}_lru
1442  *  1 ... bit set
1443  *  0 ... bit not set
1444  * -1 ... first out of bounds access, stop testing for bits!
1445  */
1446 int drbd_bm_test_bit(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long bitnr)
1447 {
1448         unsigned long flags;
1449         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1450         unsigned long *p_addr;
1451         int i;
1452
1453         ERR_IF(!b) return 0;
1454         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1455
1456         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1457         if (bm_is_locked(b))
1458                 bm_print_lock_info(mdev);
1459         if (bitnr < b->bm_bits) {
1460                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bitnr));
1461                 i = generic_test_le_bit(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr) ? 1 : 0;
1462                 bm_unmap(p_addr);
1463         } else if (bitnr == b->bm_bits) {
1464                 i = -1;
1465         } else { /* (bitnr > b->bm_bits) */
1466                 dev_err(DEV, "bitnr=%lu > bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1467                 i = 0;
1468         }
1469
1470         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1471         return i;
1472 }
1473
1474 /* returns number of bits set in the range [s, e] */
1475 int drbd_bm_count_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1476 {
1477         unsigned long flags;
1478         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1479         unsigned long *p_addr = NULL;
1480         unsigned long bitnr;
1481         unsigned int page_nr = -1U;
1482         int c = 0;
1483
1484         /* If this is called without a bitmap, that is a bug.  But just to be
1485          * robust in case we screwed up elsewhere, in that case pretend there
1486          * was one dirty bit in the requested area, so we won't try to do a
1487          * local read there (no bitmap probably implies no disk) */
1488         ERR_IF(!b) return 1;
1489         ERR_IF(!b->bm_pages) return 1;
1490
1491         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1492         if (bm_is_locked(b))
1493                 bm_print_lock_info(mdev);
1494         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1495                 unsigned int idx = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1496                 if (page_nr != idx) {
1497                         page_nr = idx;
1498                         if (p_addr)
1499                                 bm_unmap(p_addr);
1500                         p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
1501                 }
1502                 ERR_IF (bitnr >= b->bm_bits) {
1503                         dev_err(DEV, "bitnr=%lu bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1504                 } else {
1505                         c += (0 != generic_test_le_bit(bitnr - (page_nr << (PAGE_SHIFT+3)), p_addr));
1506                 }
1507         }
1508         if (p_addr)
1509                 bm_unmap(p_addr);
1510         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1511         return c;
1512 }
1513
1514
1515 /* inherently racy...
1516  * return value may be already out-of-date when this function returns.
1517  * but the general usage is that this is only use during a cstate when bits are
1518  * only cleared, not set, and typically only care for the case when the return
1519  * value is zero, or we already "locked" this "bitmap extent" by other means.
1520  *
1521  * enr is bm-extent number, since we chose to name one sector (512 bytes)
1522  * worth of the bitmap a "bitmap extent".
1523  *
1524  * TODO
1525  * I think since we use it like a reference count, we should use the real
1526  * reference count of some bitmap extent element from some lru instead...
1527  *
1528  */
1529 int drbd_bm_e_weight(struct drbd_conf *mdev, unsigned long enr)
1530 {
1531         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1532         int count, s, e;
1533         unsigned long flags;
1534         unsigned long *p_addr, *bm;
1535
1536         ERR_IF(!b) return 0;
1537         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1538
1539         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1540         if (bm_is_locked(b))
1541                 bm_print_lock_info(mdev);
1542
1543         s = S2W(enr);
1544         e = min((size_t)S2W(enr+1), b->bm_words);
1545         count = 0;
1546         if (s < b->bm_words) {
1547                 int n = e-s;
1548                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1549                 bm = p_addr + MLPP(s);
1550                 while (n--)
1551                         count += hweight_long(*bm++);
1552                 bm_unmap(p_addr);
1553         } else {
1554                 dev_err(DEV, "start offset (%d) too large in drbd_bm_e_weight\n", s);
1555         }
1556         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1557         return count;
1558 }
1559
1560 /* Set all bits covered by the AL-extent al_enr.
1561  * Returns number of bits changed. */
1562 unsigned long drbd_bm_ALe_set_all(struct drbd_conf *mdev, unsigned long al_enr)
1563 {
1564         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1565         unsigned long *p_addr, *bm;
1566         unsigned long weight;
1567         unsigned long s, e;
1568         int count, i, do_now;
1569         ERR_IF(!b) return 0;
1570         ERR_IF(!b->bm_pages) return 0;
1571
1572         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1573         if (bm_is_locked(b))
1574                 bm_print_lock_info(mdev);
1575         weight = b->bm_set;
1576
1577         s = al_enr * BM_WORDS_PER_AL_EXT;
1578         e = min_t(size_t, s + BM_WORDS_PER_AL_EXT, b->bm_words);
1579         /* assert that s and e are on the same page */
1580         D_ASSERT((e-1) >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3)
1581               ==  s    >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3));
1582         count = 0;
1583         if (s < b->bm_words) {
1584                 i = do_now = e-s;
1585                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1586                 bm = p_addr + MLPP(s);
1587                 while (i--) {
1588                         count += hweight_long(*bm);
1589                         *bm = -1UL;
1590                         bm++;
1591                 }
1592                 bm_unmap(p_addr);
1593                 b->bm_set += do_now*BITS_PER_LONG - count;
1594                 if (e == b->bm_words)
1595                         b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
1596         } else {
1597                 dev_err(DEV, "start offset (%lu) too large in drbd_bm_ALe_set_all\n", s);
1598         }
1599         weight = b->bm_set - weight;
1600         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1601         return weight;
1602 }