Merge branch 'x86-tsc-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[cascardo/linux.git] / fs / btrfs / compression.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2008 Oracle.  All rights reserved.
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU General Public
6  * License v2 as published by the Free Software Foundation.
7  *
8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
11  * General Public License for more details.
12  *
13  * You should have received a copy of the GNU General Public
14  * License along with this program; if not, write to the
15  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
16  * Boston, MA 021110-1307, USA.
17  */
18
19 #include <linux/kernel.h>
20 #include <linux/bio.h>
21 #include <linux/buffer_head.h>
22 #include <linux/file.h>
23 #include <linux/fs.h>
24 #include <linux/pagemap.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/time.h>
27 #include <linux/init.h>
28 #include <linux/string.h>
29 #include <linux/backing-dev.h>
30 #include <linux/mpage.h>
31 #include <linux/swap.h>
32 #include <linux/writeback.h>
33 #include <linux/bit_spinlock.h>
34 #include <linux/slab.h>
35 #include "compat.h"
36 #include "ctree.h"
37 #include "disk-io.h"
38 #include "transaction.h"
39 #include "btrfs_inode.h"
40 #include "volumes.h"
41 #include "ordered-data.h"
42 #include "compression.h"
43 #include "extent_io.h"
44 #include "extent_map.h"
45
46 struct compressed_bio {
47         /* number of bios pending for this compressed extent */
48         atomic_t pending_bios;
49
50         /* the pages with the compressed data on them */
51         struct page **compressed_pages;
52
53         /* inode that owns this data */
54         struct inode *inode;
55
56         /* starting offset in the inode for our pages */
57         u64 start;
58
59         /* number of bytes in the inode we're working on */
60         unsigned long len;
61
62         /* number of bytes on disk */
63         unsigned long compressed_len;
64
65         /* number of compressed pages in the array */
66         unsigned long nr_pages;
67
68         /* IO errors */
69         int errors;
70         int mirror_num;
71
72         /* for reads, this is the bio we are copying the data into */
73         struct bio *orig_bio;
74
75         /*
76          * the start of a variable length array of checksums only
77          * used by reads
78          */
79         u32 sums;
80 };
81
82 static inline int compressed_bio_size(struct btrfs_root *root,
83                                       unsigned long disk_size)
84 {
85         u16 csum_size = btrfs_super_csum_size(&root->fs_info->super_copy);
86         return sizeof(struct compressed_bio) +
87                 ((disk_size + root->sectorsize - 1) / root->sectorsize) *
88                 csum_size;
89 }
90
91 static struct bio *compressed_bio_alloc(struct block_device *bdev,
92                                         u64 first_byte, gfp_t gfp_flags)
93 {
94         int nr_vecs;
95
96         nr_vecs = bio_get_nr_vecs(bdev);
97         return btrfs_bio_alloc(bdev, first_byte >> 9, nr_vecs, gfp_flags);
98 }
99
100 static int check_compressed_csum(struct inode *inode,
101                                  struct compressed_bio *cb,
102                                  u64 disk_start)
103 {
104         int ret;
105         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
106         struct page *page;
107         unsigned long i;
108         char *kaddr;
109         u32 csum;
110         u32 *cb_sum = &cb->sums;
111
112         if (BTRFS_I(inode)->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM)
113                 return 0;
114
115         for (i = 0; i < cb->nr_pages; i++) {
116                 page = cb->compressed_pages[i];
117                 csum = ~(u32)0;
118
119                 kaddr = kmap_atomic(page, KM_USER0);
120                 csum = btrfs_csum_data(root, kaddr, csum, PAGE_CACHE_SIZE);
121                 btrfs_csum_final(csum, (char *)&csum);
122                 kunmap_atomic(kaddr, KM_USER0);
123
124                 if (csum != *cb_sum) {
125                         printk(KERN_INFO "btrfs csum failed ino %lu "
126                                "extent %llu csum %u "
127                                "wanted %u mirror %d\n", inode->i_ino,
128                                (unsigned long long)disk_start,
129                                csum, *cb_sum, cb->mirror_num);
130                         ret = -EIO;
131                         goto fail;
132                 }
133                 cb_sum++;
134
135         }
136         ret = 0;
137 fail:
138         return ret;
139 }
140
141 /* when we finish reading compressed pages from the disk, we
142  * decompress them and then run the bio end_io routines on the
143  * decompressed pages (in the inode address space).
144  *
145  * This allows the checksumming and other IO error handling routines
146  * to work normally
147  *
148  * The compressed pages are freed here, and it must be run
149  * in process context
150  */
151 static void end_compressed_bio_read(struct bio *bio, int err)
152 {
153         struct compressed_bio *cb = bio->bi_private;
154         struct inode *inode;
155         struct page *page;
156         unsigned long index;
157         int ret;
158
159         if (err)
160                 cb->errors = 1;
161
162         /* if there are more bios still pending for this compressed
163          * extent, just exit
164          */
165         if (!atomic_dec_and_test(&cb->pending_bios))
166                 goto out;
167
168         inode = cb->inode;
169         ret = check_compressed_csum(inode, cb, (u64)bio->bi_sector << 9);
170         if (ret)
171                 goto csum_failed;
172
173         /* ok, we're the last bio for this extent, lets start
174          * the decompression.
175          */
176         ret = btrfs_zlib_decompress_biovec(cb->compressed_pages,
177                                         cb->start,
178                                         cb->orig_bio->bi_io_vec,
179                                         cb->orig_bio->bi_vcnt,
180                                         cb->compressed_len);
181 csum_failed:
182         if (ret)
183                 cb->errors = 1;
184
185         /* release the compressed pages */
186         index = 0;
187         for (index = 0; index < cb->nr_pages; index++) {
188                 page = cb->compressed_pages[index];
189                 page->mapping = NULL;
190                 page_cache_release(page);
191         }
192
193         /* do io completion on the original bio */
194         if (cb->errors) {
195                 bio_io_error(cb->orig_bio);
196         } else {
197                 int bio_index = 0;
198                 struct bio_vec *bvec = cb->orig_bio->bi_io_vec;
199
200                 /*
201                  * we have verified the checksum already, set page
202                  * checked so the end_io handlers know about it
203                  */
204                 while (bio_index < cb->orig_bio->bi_vcnt) {
205                         SetPageChecked(bvec->bv_page);
206                         bvec++;
207                         bio_index++;
208                 }
209                 bio_endio(cb->orig_bio, 0);
210         }
211
212         /* finally free the cb struct */
213         kfree(cb->compressed_pages);
214         kfree(cb);
215 out:
216         bio_put(bio);
217 }
218
219 /*
220  * Clear the writeback bits on all of the file
221  * pages for a compressed write
222  */
223 static noinline int end_compressed_writeback(struct inode *inode, u64 start,
224                                              unsigned long ram_size)
225 {
226         unsigned long index = start >> PAGE_CACHE_SHIFT;
227         unsigned long end_index = (start + ram_size - 1) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
228         struct page *pages[16];
229         unsigned long nr_pages = end_index - index + 1;
230         int i;
231         int ret;
232
233         while (nr_pages > 0) {
234                 ret = find_get_pages_contig(inode->i_mapping, index,
235                                      min_t(unsigned long,
236                                      nr_pages, ARRAY_SIZE(pages)), pages);
237                 if (ret == 0) {
238                         nr_pages -= 1;
239                         index += 1;
240                         continue;
241                 }
242                 for (i = 0; i < ret; i++) {
243                         end_page_writeback(pages[i]);
244                         page_cache_release(pages[i]);
245                 }
246                 nr_pages -= ret;
247                 index += ret;
248         }
249         /* the inode may be gone now */
250         return 0;
251 }
252
253 /*
254  * do the cleanup once all the compressed pages hit the disk.
255  * This will clear writeback on the file pages and free the compressed
256  * pages.
257  *
258  * This also calls the writeback end hooks for the file pages so that
259  * metadata and checksums can be updated in the file.
260  */
261 static void end_compressed_bio_write(struct bio *bio, int err)
262 {
263         struct extent_io_tree *tree;
264         struct compressed_bio *cb = bio->bi_private;
265         struct inode *inode;
266         struct page *page;
267         unsigned long index;
268
269         if (err)
270                 cb->errors = 1;
271
272         /* if there are more bios still pending for this compressed
273          * extent, just exit
274          */
275         if (!atomic_dec_and_test(&cb->pending_bios))
276                 goto out;
277
278         /* ok, we're the last bio for this extent, step one is to
279          * call back into the FS and do all the end_io operations
280          */
281         inode = cb->inode;
282         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
283         cb->compressed_pages[0]->mapping = cb->inode->i_mapping;
284         tree->ops->writepage_end_io_hook(cb->compressed_pages[0],
285                                          cb->start,
286                                          cb->start + cb->len - 1,
287                                          NULL, 1);
288         cb->compressed_pages[0]->mapping = NULL;
289
290         end_compressed_writeback(inode, cb->start, cb->len);
291         /* note, our inode could be gone now */
292
293         /*
294          * release the compressed pages, these came from alloc_page and
295          * are not attached to the inode at all
296          */
297         index = 0;
298         for (index = 0; index < cb->nr_pages; index++) {
299                 page = cb->compressed_pages[index];
300                 page->mapping = NULL;
301                 page_cache_release(page);
302         }
303
304         /* finally free the cb struct */
305         kfree(cb->compressed_pages);
306         kfree(cb);
307 out:
308         bio_put(bio);
309 }
310
311 /*
312  * worker function to build and submit bios for previously compressed pages.
313  * The corresponding pages in the inode should be marked for writeback
314  * and the compressed pages should have a reference on them for dropping
315  * when the IO is complete.
316  *
317  * This also checksums the file bytes and gets things ready for
318  * the end io hooks.
319  */
320 int btrfs_submit_compressed_write(struct inode *inode, u64 start,
321                                  unsigned long len, u64 disk_start,
322                                  unsigned long compressed_len,
323                                  struct page **compressed_pages,
324                                  unsigned long nr_pages)
325 {
326         struct bio *bio = NULL;
327         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
328         struct compressed_bio *cb;
329         unsigned long bytes_left;
330         struct extent_io_tree *io_tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
331         int page_index = 0;
332         struct page *page;
333         u64 first_byte = disk_start;
334         struct block_device *bdev;
335         int ret;
336
337         WARN_ON(start & ((u64)PAGE_CACHE_SIZE - 1));
338         cb = kmalloc(compressed_bio_size(root, compressed_len), GFP_NOFS);
339         atomic_set(&cb->pending_bios, 0);
340         cb->errors = 0;
341         cb->inode = inode;
342         cb->start = start;
343         cb->len = len;
344         cb->mirror_num = 0;
345         cb->compressed_pages = compressed_pages;
346         cb->compressed_len = compressed_len;
347         cb->orig_bio = NULL;
348         cb->nr_pages = nr_pages;
349
350         bdev = BTRFS_I(inode)->root->fs_info->fs_devices->latest_bdev;
351
352         bio = compressed_bio_alloc(bdev, first_byte, GFP_NOFS);
353         bio->bi_private = cb;
354         bio->bi_end_io = end_compressed_bio_write;
355         atomic_inc(&cb->pending_bios);
356
357         /* create and submit bios for the compressed pages */
358         bytes_left = compressed_len;
359         for (page_index = 0; page_index < cb->nr_pages; page_index++) {
360                 page = compressed_pages[page_index];
361                 page->mapping = inode->i_mapping;
362                 if (bio->bi_size)
363                         ret = io_tree->ops->merge_bio_hook(page, 0,
364                                                            PAGE_CACHE_SIZE,
365                                                            bio, 0);
366                 else
367                         ret = 0;
368
369                 page->mapping = NULL;
370                 if (ret || bio_add_page(bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0) <
371                     PAGE_CACHE_SIZE) {
372                         bio_get(bio);
373
374                         /*
375                          * inc the count before we submit the bio so
376                          * we know the end IO handler won't happen before
377                          * we inc the count.  Otherwise, the cb might get
378                          * freed before we're done setting it up
379                          */
380                         atomic_inc(&cb->pending_bios);
381                         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, bio, 0);
382                         BUG_ON(ret);
383
384                         ret = btrfs_csum_one_bio(root, inode, bio, start, 1);
385                         BUG_ON(ret);
386
387                         ret = btrfs_map_bio(root, WRITE, bio, 0, 1);
388                         BUG_ON(ret);
389
390                         bio_put(bio);
391
392                         bio = compressed_bio_alloc(bdev, first_byte, GFP_NOFS);
393                         bio->bi_private = cb;
394                         bio->bi_end_io = end_compressed_bio_write;
395                         bio_add_page(bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
396                 }
397                 if (bytes_left < PAGE_CACHE_SIZE) {
398                         printk("bytes left %lu compress len %lu nr %lu\n",
399                                bytes_left, cb->compressed_len, cb->nr_pages);
400                 }
401                 bytes_left -= PAGE_CACHE_SIZE;
402                 first_byte += PAGE_CACHE_SIZE;
403                 cond_resched();
404         }
405         bio_get(bio);
406
407         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, bio, 0);
408         BUG_ON(ret);
409
410         ret = btrfs_csum_one_bio(root, inode, bio, start, 1);
411         BUG_ON(ret);
412
413         ret = btrfs_map_bio(root, WRITE, bio, 0, 1);
414         BUG_ON(ret);
415
416         bio_put(bio);
417         return 0;
418 }
419
420 static noinline int add_ra_bio_pages(struct inode *inode,
421                                      u64 compressed_end,
422                                      struct compressed_bio *cb)
423 {
424         unsigned long end_index;
425         unsigned long page_index;
426         u64 last_offset;
427         u64 isize = i_size_read(inode);
428         int ret;
429         struct page *page;
430         unsigned long nr_pages = 0;
431         struct extent_map *em;
432         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
433         struct extent_map_tree *em_tree;
434         struct extent_io_tree *tree;
435         u64 end;
436         int misses = 0;
437
438         page = cb->orig_bio->bi_io_vec[cb->orig_bio->bi_vcnt - 1].bv_page;
439         last_offset = (page_offset(page) + PAGE_CACHE_SIZE);
440         em_tree = &BTRFS_I(inode)->extent_tree;
441         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
442
443         if (isize == 0)
444                 return 0;
445
446         end_index = (i_size_read(inode) - 1) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
447
448         while (last_offset < compressed_end) {
449                 page_index = last_offset >> PAGE_CACHE_SHIFT;
450
451                 if (page_index > end_index)
452                         break;
453
454                 rcu_read_lock();
455                 page = radix_tree_lookup(&mapping->page_tree, page_index);
456                 rcu_read_unlock();
457                 if (page) {
458                         misses++;
459                         if (misses > 4)
460                                 break;
461                         goto next;
462                 }
463
464                 page = __page_cache_alloc(mapping_gfp_mask(mapping) &
465                                                                 ~__GFP_FS);
466                 if (!page)
467                         break;
468
469                 if (add_to_page_cache_lru(page, mapping, page_index,
470                                                                 GFP_NOFS)) {
471                         page_cache_release(page);
472                         goto next;
473                 }
474
475                 end = last_offset + PAGE_CACHE_SIZE - 1;
476                 /*
477                  * at this point, we have a locked page in the page cache
478                  * for these bytes in the file.  But, we have to make
479                  * sure they map to this compressed extent on disk.
480                  */
481                 set_page_extent_mapped(page);
482                 lock_extent(tree, last_offset, end, GFP_NOFS);
483                 read_lock(&em_tree->lock);
484                 em = lookup_extent_mapping(em_tree, last_offset,
485                                            PAGE_CACHE_SIZE);
486                 read_unlock(&em_tree->lock);
487
488                 if (!em || last_offset < em->start ||
489                     (last_offset + PAGE_CACHE_SIZE > extent_map_end(em)) ||
490                     (em->block_start >> 9) != cb->orig_bio->bi_sector) {
491                         free_extent_map(em);
492                         unlock_extent(tree, last_offset, end, GFP_NOFS);
493                         unlock_page(page);
494                         page_cache_release(page);
495                         break;
496                 }
497                 free_extent_map(em);
498
499                 if (page->index == end_index) {
500                         char *userpage;
501                         size_t zero_offset = isize & (PAGE_CACHE_SIZE - 1);
502
503                         if (zero_offset) {
504                                 int zeros;
505                                 zeros = PAGE_CACHE_SIZE - zero_offset;
506                                 userpage = kmap_atomic(page, KM_USER0);
507                                 memset(userpage + zero_offset, 0, zeros);
508                                 flush_dcache_page(page);
509                                 kunmap_atomic(userpage, KM_USER0);
510                         }
511                 }
512
513                 ret = bio_add_page(cb->orig_bio, page,
514                                    PAGE_CACHE_SIZE, 0);
515
516                 if (ret == PAGE_CACHE_SIZE) {
517                         nr_pages++;
518                         page_cache_release(page);
519                 } else {
520                         unlock_extent(tree, last_offset, end, GFP_NOFS);
521                         unlock_page(page);
522                         page_cache_release(page);
523                         break;
524                 }
525 next:
526                 last_offset += PAGE_CACHE_SIZE;
527         }
528         return 0;
529 }
530
531 /*
532  * for a compressed read, the bio we get passed has all the inode pages
533  * in it.  We don't actually do IO on those pages but allocate new ones
534  * to hold the compressed pages on disk.
535  *
536  * bio->bi_sector points to the compressed extent on disk
537  * bio->bi_io_vec points to all of the inode pages
538  * bio->bi_vcnt is a count of pages
539  *
540  * After the compressed pages are read, we copy the bytes into the
541  * bio we were passed and then call the bio end_io calls
542  */
543 int btrfs_submit_compressed_read(struct inode *inode, struct bio *bio,
544                                  int mirror_num, unsigned long bio_flags)
545 {
546         struct extent_io_tree *tree;
547         struct extent_map_tree *em_tree;
548         struct compressed_bio *cb;
549         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
550         unsigned long uncompressed_len = bio->bi_vcnt * PAGE_CACHE_SIZE;
551         unsigned long compressed_len;
552         unsigned long nr_pages;
553         unsigned long page_index;
554         struct page *page;
555         struct block_device *bdev;
556         struct bio *comp_bio;
557         u64 cur_disk_byte = (u64)bio->bi_sector << 9;
558         u64 em_len;
559         u64 em_start;
560         struct extent_map *em;
561         int ret;
562         u32 *sums;
563
564         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
565         em_tree = &BTRFS_I(inode)->extent_tree;
566
567         /* we need the actual starting offset of this extent in the file */
568         read_lock(&em_tree->lock);
569         em = lookup_extent_mapping(em_tree,
570                                    page_offset(bio->bi_io_vec->bv_page),
571                                    PAGE_CACHE_SIZE);
572         read_unlock(&em_tree->lock);
573
574         compressed_len = em->block_len;
575         cb = kmalloc(compressed_bio_size(root, compressed_len), GFP_NOFS);
576         atomic_set(&cb->pending_bios, 0);
577         cb->errors = 0;
578         cb->inode = inode;
579         cb->mirror_num = mirror_num;
580         sums = &cb->sums;
581
582         cb->start = em->orig_start;
583         em_len = em->len;
584         em_start = em->start;
585
586         free_extent_map(em);
587         em = NULL;
588
589         cb->len = uncompressed_len;
590         cb->compressed_len = compressed_len;
591         cb->orig_bio = bio;
592
593         nr_pages = (compressed_len + PAGE_CACHE_SIZE - 1) /
594                                  PAGE_CACHE_SIZE;
595         cb->compressed_pages = kmalloc(sizeof(struct page *) * nr_pages,
596                                        GFP_NOFS);
597         bdev = BTRFS_I(inode)->root->fs_info->fs_devices->latest_bdev;
598
599         for (page_index = 0; page_index < nr_pages; page_index++) {
600                 cb->compressed_pages[page_index] = alloc_page(GFP_NOFS |
601                                                               __GFP_HIGHMEM);
602         }
603         cb->nr_pages = nr_pages;
604
605         add_ra_bio_pages(inode, em_start + em_len, cb);
606
607         /* include any pages we added in add_ra-bio_pages */
608         uncompressed_len = bio->bi_vcnt * PAGE_CACHE_SIZE;
609         cb->len = uncompressed_len;
610
611         comp_bio = compressed_bio_alloc(bdev, cur_disk_byte, GFP_NOFS);
612         comp_bio->bi_private = cb;
613         comp_bio->bi_end_io = end_compressed_bio_read;
614         atomic_inc(&cb->pending_bios);
615
616         for (page_index = 0; page_index < nr_pages; page_index++) {
617                 page = cb->compressed_pages[page_index];
618                 page->mapping = inode->i_mapping;
619                 page->index = em_start >> PAGE_CACHE_SHIFT;
620
621                 if (comp_bio->bi_size)
622                         ret = tree->ops->merge_bio_hook(page, 0,
623                                                         PAGE_CACHE_SIZE,
624                                                         comp_bio, 0);
625                 else
626                         ret = 0;
627
628                 page->mapping = NULL;
629                 if (ret || bio_add_page(comp_bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0) <
630                     PAGE_CACHE_SIZE) {
631                         bio_get(comp_bio);
632
633                         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, comp_bio, 0);
634                         BUG_ON(ret);
635
636                         /*
637                          * inc the count before we submit the bio so
638                          * we know the end IO handler won't happen before
639                          * we inc the count.  Otherwise, the cb might get
640                          * freed before we're done setting it up
641                          */
642                         atomic_inc(&cb->pending_bios);
643
644                         if (!(BTRFS_I(inode)->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM)) {
645                                 btrfs_lookup_bio_sums(root, inode, comp_bio,
646                                                       sums);
647                         }
648                         sums += (comp_bio->bi_size + root->sectorsize - 1) /
649                                 root->sectorsize;
650
651                         ret = btrfs_map_bio(root, READ, comp_bio,
652                                             mirror_num, 0);
653                         BUG_ON(ret);
654
655                         bio_put(comp_bio);
656
657                         comp_bio = compressed_bio_alloc(bdev, cur_disk_byte,
658                                                         GFP_NOFS);
659                         comp_bio->bi_private = cb;
660                         comp_bio->bi_end_io = end_compressed_bio_read;
661
662                         bio_add_page(comp_bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
663                 }
664                 cur_disk_byte += PAGE_CACHE_SIZE;
665         }
666         bio_get(comp_bio);
667
668         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, comp_bio, 0);
669         BUG_ON(ret);
670
671         if (!(BTRFS_I(inode)->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM))
672                 btrfs_lookup_bio_sums(root, inode, comp_bio, sums);
673
674         ret = btrfs_map_bio(root, READ, comp_bio, mirror_num, 0);
675         BUG_ON(ret);
676
677         bio_put(comp_bio);
678         return 0;
679 }