fs/direct-io.c

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