fs/ext4/page-io.c

   1 /*
   2  * linux/fs/ext4/page-io.c
   3  *
   4  * This contains the new page_io functions for ext4
   5  *
   6  * Written by Theodore Ts'o, 2010.
   7  */
   8
   9 #include <linux/fs.h>
  10 #include <linux/time.h>
  11 #include <linux/jbd2.h>
  12 #include <linux/highuid.h>
  13 #include <linux/pagemap.h>
  14 #include <linux/quotaops.h>
  15 #include <linux/string.h>
  16 #include <linux/buffer_head.h>
  17 #include <linux/writeback.h>
  18 #include <linux/pagevec.h>
  19 #include <linux/mpage.h>
  20 #include <linux/namei.h>
  21 #include <linux/uio.h>
  22 #include <linux/bio.h>
  23 #include <linux/workqueue.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27
  28 #include "ext4_jbd2.h"
  29 #include "xattr.h"
  30 #include "acl.h"
  31
  32 static struct kmem_cache *io_end_cachep;
  33
  34 int __init ext4_init_pageio(void)
  35 {
  36         io_end_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_end, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  37         if (io_end_cachep == NULL)
  38                 return -ENOMEM;
  39         return 0;
  40 }
  41
  42 void ext4_exit_pageio(void)
  43 {
  44         kmem_cache_destroy(io_end_cachep);
  45 }
  46
  47 /*
  48  * This function is called by ext4_evict_inode() to make sure there is
  49  * no more pending I/O completion work left to do.
  50  */
  51 void ext4_ioend_shutdown(struct inode *inode)
  52 {
  53         wait_queue_head_t *wq = ext4_ioend_wq(inode);
  54
  55         wait_event(*wq, (atomic_read(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count) == 0));
  56         /*
  57          * We need to make sure the work structure is finished being
  58          * used before we let the inode get destroyed.
  59          */
  60         if (work_pending(&EXT4_I(inode)->i_unwritten_work))
  61                 cancel_work_sync(&EXT4_I(inode)->i_unwritten_work);
  62 }
  63
  64 void ext4_free_io_end(ext4_io_end_t *io)
  65 {
  66         BUG_ON(!io);
  67         BUG_ON(!list_empty(&io->list));
  68         BUG_ON(io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN);
  69
  70         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(io->inode)->i_ioend_count))
  71                 wake_up_all(ext4_ioend_wq(io->inode));
  72         kmem_cache_free(io_end_cachep, io);
  73 }
  74
  75 /* check a range of space and convert unwritten extents to written. */
  76 static int ext4_end_io(ext4_io_end_t *io)
  77 {
  78         struct inode *inode = io->inode;
  79         loff_t offset = io->offset;
  80         ssize_t size = io->size;
  81         int ret = 0;
  82
  83         ext4_debug("ext4_end_io_nolock: io 0x%p from inode %lu,list->next 0x%p,"
  84                    "list->prev 0x%p\n",
  85                    io, inode->i_ino, io->list.next, io->list.prev);
  86
  87         ret = ext4_convert_unwritten_extents(inode, offset, size);
  88         if (ret < 0) {
  89                 ext4_msg(inode->i_sb, KERN_EMERG,
  90                          "failed to convert unwritten extents to written "
  91                          "extents -- potential data loss!  "
  92                          "(inode %lu, offset %llu, size %zd, error %d)",
  93                          inode->i_ino, offset, size, ret);
  94         }
  95         /* Wake up anyone waiting on unwritten extent conversion */
  96         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(inode)->i_unwritten))
  97                 wake_up_all(ext4_ioend_wq(inode));
  98         if (io->flag & EXT4_IO_END_DIRECT)
  99                 inode_dio_done(inode);
 100         if (io->iocb)
 101                 aio_complete(io->iocb, io->result, 0);
 102         return ret;
 103 }
 104
 105 static void dump_completed_IO(struct inode *inode)
 106 {
 107 #ifdef  EXT4FS_DEBUG
 108         struct list_head *cur, *before, *after;
 109         ext4_io_end_t *io, *io0, *io1;
 110
 111         if (list_empty(&EXT4_I(inode)->i_completed_io_list)) {
 112                 ext4_debug("inode %lu completed_io list is empty\n",
 113                            inode->i_ino);
 114                 return;
 115         }
 116
 117         ext4_debug("Dump inode %lu completed_io list\n", inode->i_ino);
 118         list_for_each_entry(io, &EXT4_I(inode)->i_completed_io_list, list) {
 119                 cur = &io->list;
 120                 before = cur->prev;
 121                 io0 = container_of(before, ext4_io_end_t, list);
 122                 after = cur->next;
 123                 io1 = container_of(after, ext4_io_end_t, list);
 124
 125                 ext4_debug("io 0x%p from inode %lu,prev 0x%p,next 0x%p\n",
 126                             io, inode->i_ino, io0, io1);
 127         }
 128 #endif
 129 }
 130
 131 /* Add the io_end to per-inode completed end_io list. */
 132 void ext4_add_complete_io(ext4_io_end_t *io_end)
 133 {
 134         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(io_end->inode);
 135         struct workqueue_struct *wq;
 136         unsigned long flags;
 137
 138         BUG_ON(!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 139         wq = EXT4_SB(io_end->inode->i_sb)->dio_unwritten_wq;
 140
 141         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 142         if (list_empty(&ei->i_completed_io_list))
 143                 queue_work(wq, &ei->i_unwritten_work);
 144         list_add_tail(&io_end->list, &ei->i_completed_io_list);
 145         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 146 }
 147
 148 static int ext4_do_flush_completed_IO(struct inode *inode)
 149 {
 150         ext4_io_end_t *io;
 151         struct list_head unwritten;
 152         unsigned long flags;
 153         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 154         int err, ret = 0;
 155
 156         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 157         dump_completed_IO(inode);
 158         list_replace_init(&ei->i_completed_io_list, &unwritten);
 159         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 160
 161         while (!list_empty(&unwritten)) {
 162                 io = list_entry(unwritten.next, ext4_io_end_t, list);
 163                 BUG_ON(!(io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 164                 list_del_init(&io->list);
 165
 166                 err = ext4_end_io(io);
 167                 if (unlikely(!ret && err))
 168                         ret = err;
 169                 io->flag &= ~EXT4_IO_END_UNWRITTEN;
 170                 ext4_free_io_end(io);
 171         }
 172         return ret;
 173 }
 174
 175 /*
 176  * work on completed aio dio IO, to convert unwritten extents to extents
 177  */
 178 void ext4_end_io_work(struct work_struct *work)
 179 {
 180         struct ext4_inode_info *ei = container_of(work, struct ext4_inode_info,
 181                                                   i_unwritten_work);
 182         ext4_do_flush_completed_IO(&ei->vfs_inode);
 183 }
 184
 185 int ext4_flush_unwritten_io(struct inode *inode)
 186 {
 187         int ret;
 188         WARN_ON_ONCE(!mutex_is_locked(&inode->i_mutex) &&
 189                      !(inode->i_state & I_FREEING));
 190         ret = ext4_do_flush_completed_IO(inode);
 191         ext4_unwritten_wait(inode);
 192         return ret;
 193 }
 194
 195 ext4_io_end_t *ext4_init_io_end(struct inode *inode, gfp_t flags)
 196 {
 197         ext4_io_end_t *io = kmem_cache_zalloc(io_end_cachep, flags);
 198         if (io) {
 199                 atomic_inc(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count);
 200                 io->inode = inode;
 201                 INIT_LIST_HEAD(&io->list);
 202         }
 203         return io;
 204 }
 205
 206 /*
 207  * Print an buffer I/O error compatible with the fs/buffer.c.  This
 208  * provides compatibility with dmesg scrapers that look for a specific
 209  * buffer I/O error message.  We really need a unified error reporting
 210  * structure to userspace ala Digital Unix's uerf system, but it's
 211  * probably not going to happen in my lifetime, due to LKML politics...
 212  */
 213 static void buffer_io_error(struct buffer_head *bh)
 214 {
 215         char b[BDEVNAME_SIZE];
 216         printk(KERN_ERR "Buffer I/O error on device %s, logical block %llu\n",
 217                         bdevname(bh->b_bdev, b),
 218                         (unsigned long long)bh->b_blocknr);
 219 }
 220
 221 static void ext4_end_bio(struct bio *bio, int error)
 222 {
 223         ext4_io_end_t *io_end = bio->bi_private;
 224         struct inode *inode;
 225         int i;
 226         int blocksize;
 227         sector_t bi_sector = bio->bi_sector;
 228
 229         BUG_ON(!io_end);
 230         inode = io_end->inode;
 231         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
 232         bio->bi_private = NULL;
 233         bio->bi_end_io = NULL;
 234         if (test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags))
 235                 error = 0;
 236         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 237                 struct bio_vec *bvec = &bio->bi_io_vec[i];
 238                 struct page *page = bvec->bv_page;
 239                 struct buffer_head *bh, *head;
 240                 unsigned bio_start = bvec->bv_offset;
 241                 unsigned bio_end = bio_start + bvec->bv_len;
 242                 unsigned under_io = 0;
 243                 unsigned long flags;
 244
 245                 if (!page)
 246                         continue;
 247
 248                 if (error) {
 249                         SetPageError(page);
 250                         set_bit(AS_EIO, &page->mapping->flags);
 251                 }
 252                 bh = head = page_buffers(page);
 253                 /*
 254                  * We check all buffers in the page under BH_Uptodate_Lock
 255                  * to avoid races with other end io clearing async_write flags
 256                  */
 257                 local_irq_save(flags);
 258                 bit_spin_lock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 259                 do {
 260                         if (bh_offset(bh) < bio_start ||
 261                             bh_offset(bh) + blocksize > bio_end) {
 262                                 if (buffer_async_write(bh))
 263                                         under_io++;
 264                                 continue;
 265                         }
 266                         clear_buffer_async_write(bh);
 267                         if (error)
 268                                 buffer_io_error(bh);
 269                 } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 270                 bit_spin_unlock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 271                 local_irq_restore(flags);
 272                 if (!under_io)
 273                         end_page_writeback(page);
 274         }
 275         bio_put(bio);
 276
 277         if (error) {
 278                 io_end->flag |= EXT4_IO_END_ERROR;
 279                 ext4_warning(inode->i_sb, "I/O error writing to inode %lu "
 280                              "(offset %llu size %ld starting block %llu)",
 281                              inode->i_ino,
 282                              (unsigned long long) io_end->offset,
 283                              (long) io_end->size,
 284                              (unsigned long long)
 285                              bi_sector >> (inode->i_blkbits - 9));
 286         }
 287
 288         if (!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN)) {
 289                 ext4_free_io_end(io_end);
 290                 return;
 291         }
 292
 293         ext4_add_complete_io(io_end);
 294 }
 295
 296 void ext4_io_submit(struct ext4_io_submit *io)
 297 {
 298         struct bio *bio = io->io_bio;
 299
 300         if (bio) {
 301                 bio_get(io->io_bio);
 302                 submit_bio(io->io_op, io->io_bio);
 303                 BUG_ON(bio_flagged(io->io_bio, BIO_EOPNOTSUPP));
 304                 bio_put(io->io_bio);
 305         }
 306         io->io_bio = NULL;
 307         io->io_op = 0;
 308         io->io_end = NULL;
 309 }
 310
 311 static int io_submit_init(struct ext4_io_submit *io,
 312                           struct inode *inode,
 313                           struct writeback_control *wbc,
 314                           struct buffer_head *bh)
 315 {
 316         ext4_io_end_t *io_end;
 317         struct page *page = bh->b_page;
 318         int nvecs = bio_get_nr_vecs(bh->b_bdev);
 319         struct bio *bio;
 320
 321         io_end = ext4_init_io_end(inode, GFP_NOFS);
 322         if (!io_end)
 323                 return -ENOMEM;
 324         bio = bio_alloc(GFP_NOIO, min(nvecs, BIO_MAX_PAGES));
 325         bio->bi_sector = bh->b_blocknr * (bh->b_size >> 9);
 326         bio->bi_bdev = bh->b_bdev;
 327         bio->bi_private = io->io_end = io_end;
 328         bio->bi_end_io = ext4_end_bio;
 329
 330         io_end->offset = (page->index << PAGE_CACHE_SHIFT) + bh_offset(bh);
 331
 332         io->io_bio = bio;
 333         io->io_op = (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL ?  WRITE_SYNC : WRITE);
 334         io->io_next_block = bh->b_blocknr;
 335         return 0;
 336 }
 337
 338 static int io_submit_add_bh(struct ext4_io_submit *io,
 339                             struct inode *inode,
 340                             struct writeback_control *wbc,
 341                             struct buffer_head *bh)
 342 {
 343         ext4_io_end_t *io_end;
 344         int ret;
 345
 346         if (io->io_bio && bh->b_blocknr != io->io_next_block) {
 347 submit_and_retry:
 348                 ext4_io_submit(io);
 349         }
 350         if (io->io_bio == NULL) {
 351                 ret = io_submit_init(io, inode, wbc, bh);
 352                 if (ret)
 353                         return ret;
 354         }
 355         io_end = io->io_end;
 356         if (test_clear_buffer_uninit(bh))
 357                 ext4_set_io_unwritten_flag(inode, io_end);
 358         io->io_end->size += bh->b_size;
 359         io->io_next_block++;
 360         ret = bio_add_page(io->io_bio, bh->b_page, bh->b_size, bh_offset(bh));
 361         if (ret != bh->b_size)
 362                 goto submit_and_retry;
 363         return 0;
 364 }
 365
 366 int ext4_bio_write_page(struct ext4_io_submit *io,
 367                         struct page *page,
 368                         int len,
 369                         struct writeback_control *wbc)
 370 {
 371         struct inode *inode = page->mapping->host;
 372         unsigned block_start, blocksize;
 373         struct buffer_head *bh, *head;
 374         int ret = 0;
 375         int nr_submitted = 0;
 376
 377         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
 378
 379         BUG_ON(!PageLocked(page));
 380         BUG_ON(PageWriteback(page));
 381
 382         set_page_writeback(page);
 383         ClearPageError(page);
 384
 385         /*
 386          * In the first loop we prepare and mark buffers to submit. We have to
 387          * mark all buffers in the page before submitting so that
 388          * end_page_writeback() cannot be called from ext4_bio_end_io() when IO
 389          * on the first buffer finishes and we are still working on submitting
 390          * the second buffer.
 391          */
 392         bh = head = page_buffers(page);
 393         do {
 394                 block_start = bh_offset(bh);
 395                 if (block_start >= len) {
 396                         /*
 397                          * Comments copied from block_write_full_page_endio:
 398                          *
 399                          * The page straddles i_size.  It must be zeroed out on
 400                          * each and every writepage invocation because it may
 401                          * be mmapped.  "A file is mapped in multiples of the
 402                          * page size.  For a file that is not a multiple of
 403                          * the  page size, the remaining memory is zeroed when
 404                          * mapped, and writes to that region are not written
 405                          * out to the file."
 406                          */
 407                         zero_user_segment(page, block_start,
 408                                           block_start + blocksize);
 409                         clear_buffer_dirty(bh);
 410                         set_buffer_uptodate(bh);
 411                         continue;
 412                 }
 413                 if (!buffer_dirty(bh) || buffer_delay(bh) ||
 414                     !buffer_mapped(bh) || buffer_unwritten(bh)) {
 415                         /* A hole? We can safely clear the dirty bit */
 416                         if (!buffer_mapped(bh))
 417                                 clear_buffer_dirty(bh);
 418                         if (io->io_bio)
 419                                 ext4_io_submit(io);
 420                         continue;
 421                 }
 422                 if (buffer_new(bh)) {
 423                         clear_buffer_new(bh);
 424                         unmap_underlying_metadata(bh->b_bdev, bh->b_blocknr);
 425                 }
 426                 set_buffer_async_write(bh);
 427         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 428
 429         /* Now submit buffers to write */
 430         bh = head = page_buffers(page);
 431         do {
 432                 if (!buffer_async_write(bh))
 433                         continue;
 434                 ret = io_submit_add_bh(io, inode, wbc, bh);
 435                 if (ret) {
 436                         /*
 437                          * We only get here on ENOMEM.  Not much else
 438                          * we can do but mark the page as dirty, and
 439                          * better luck next time.
 440                          */
 441                         redirty_page_for_writepage(wbc, page);
 442                         break;
 443                 }
 444                 nr_submitted++;
 445                 clear_buffer_dirty(bh);
 446         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 447
 448         /* Error stopped previous loop? Clean up buffers... */
 449         if (ret) {
 450                 do {
 451                         clear_buffer_async_write(bh);
 452                         bh = bh->b_this_page;
 453                 } while (bh != head);
 454         }
 455         unlock_page(page);
 456         /* Nothing submitted - we have to end page writeback */
 457         if (!nr_submitted)
 458                 end_page_writeback(page);
 459         return ret;
 460 }