Merge branch 'misc-cleanups-4.5' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[cascardo/linux.git] / fs / btrfs / raid56.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2012 Fusion-io  All rights reserved.
3  * Copyright (C) 2012 Intel Corp. All rights reserved.
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU General Public
7  * License v2 as published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
12  * General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public
15  * License along with this program; if not, write to the
16  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
17  * Boston, MA 021110-1307, USA.
18  */
19 #include <linux/sched.h>
20 #include <linux/wait.h>
21 #include <linux/bio.h>
22 #include <linux/slab.h>
23 #include <linux/buffer_head.h>
24 #include <linux/blkdev.h>
25 #include <linux/random.h>
26 #include <linux/iocontext.h>
27 #include <linux/capability.h>
28 #include <linux/ratelimit.h>
29 #include <linux/kthread.h>
30 #include <linux/raid/pq.h>
31 #include <linux/hash.h>
32 #include <linux/list_sort.h>
33 #include <linux/raid/xor.h>
34 #include <linux/vmalloc.h>
35 #include <asm/div64.h>
36 #include "ctree.h"
37 #include "extent_map.h"
38 #include "disk-io.h"
39 #include "transaction.h"
40 #include "print-tree.h"
41 #include "volumes.h"
42 #include "raid56.h"
43 #include "async-thread.h"
44 #include "check-integrity.h"
45 #include "rcu-string.h"
46
47 /* set when additional merges to this rbio are not allowed */
48 #define RBIO_RMW_LOCKED_BIT     1
49
50 /*
51  * set when this rbio is sitting in the hash, but it is just a cache
52  * of past RMW
53  */
54 #define RBIO_CACHE_BIT          2
55
56 /*
57  * set when it is safe to trust the stripe_pages for caching
58  */
59 #define RBIO_CACHE_READY_BIT    3
60
61 #define RBIO_CACHE_SIZE 1024
62
63 enum btrfs_rbio_ops {
64         BTRFS_RBIO_WRITE,
65         BTRFS_RBIO_READ_REBUILD,
66         BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB,
67         BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING,
68 };
69
70 struct btrfs_raid_bio {
71         struct btrfs_fs_info *fs_info;
72         struct btrfs_bio *bbio;
73
74         /* while we're doing rmw on a stripe
75          * we put it into a hash table so we can
76          * lock the stripe and merge more rbios
77          * into it.
78          */
79         struct list_head hash_list;
80
81         /*
82          * LRU list for the stripe cache
83          */
84         struct list_head stripe_cache;
85
86         /*
87          * for scheduling work in the helper threads
88          */
89         struct btrfs_work work;
90
91         /*
92          * bio list and bio_list_lock are used
93          * to add more bios into the stripe
94          * in hopes of avoiding the full rmw
95          */
96         struct bio_list bio_list;
97         spinlock_t bio_list_lock;
98
99         /* also protected by the bio_list_lock, the
100          * plug list is used by the plugging code
101          * to collect partial bios while plugged.  The
102          * stripe locking code also uses it to hand off
103          * the stripe lock to the next pending IO
104          */
105         struct list_head plug_list;
106
107         /*
108          * flags that tell us if it is safe to
109          * merge with this bio
110          */
111         unsigned long flags;
112
113         /* size of each individual stripe on disk */
114         int stripe_len;
115
116         /* number of data stripes (no p/q) */
117         int nr_data;
118
119         int real_stripes;
120
121         int stripe_npages;
122         /*
123          * set if we're doing a parity rebuild
124          * for a read from higher up, which is handled
125          * differently from a parity rebuild as part of
126          * rmw
127          */
128         enum btrfs_rbio_ops operation;
129
130         /* first bad stripe */
131         int faila;
132
133         /* second bad stripe (for raid6 use) */
134         int failb;
135
136         int scrubp;
137         /*
138          * number of pages needed to represent the full
139          * stripe
140          */
141         int nr_pages;
142
143         /*
144          * size of all the bios in the bio_list.  This
145          * helps us decide if the rbio maps to a full
146          * stripe or not
147          */
148         int bio_list_bytes;
149
150         int generic_bio_cnt;
151
152         atomic_t refs;
153
154         atomic_t stripes_pending;
155
156         atomic_t error;
157         /*
158          * these are two arrays of pointers.  We allocate the
159          * rbio big enough to hold them both and setup their
160          * locations when the rbio is allocated
161          */
162
163         /* pointers to pages that we allocated for
164          * reading/writing stripes directly from the disk (including P/Q)
165          */
166         struct page **stripe_pages;
167
168         /*
169          * pointers to the pages in the bio_list.  Stored
170          * here for faster lookup
171          */
172         struct page **bio_pages;
173
174         /*
175          * bitmap to record which horizontal stripe has data
176          */
177         unsigned long *dbitmap;
178 };
179
180 static int __raid56_parity_recover(struct btrfs_raid_bio *rbio);
181 static noinline void finish_rmw(struct btrfs_raid_bio *rbio);
182 static void rmw_work(struct btrfs_work *work);
183 static void read_rebuild_work(struct btrfs_work *work);
184 static void async_rmw_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio);
185 static void async_read_rebuild(struct btrfs_raid_bio *rbio);
186 static int fail_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio, struct bio *bio);
187 static int fail_rbio_index(struct btrfs_raid_bio *rbio, int failed);
188 static void __free_raid_bio(struct btrfs_raid_bio *rbio);
189 static void index_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio);
190 static int alloc_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio);
191
192 static noinline void finish_parity_scrub(struct btrfs_raid_bio *rbio,
193                                          int need_check);
194 static void async_scrub_parity(struct btrfs_raid_bio *rbio);
195
196 /*
197  * the stripe hash table is used for locking, and to collect
198  * bios in hopes of making a full stripe
199  */
200 int btrfs_alloc_stripe_hash_table(struct btrfs_fs_info *info)
201 {
202         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
203         struct btrfs_stripe_hash_table *x;
204         struct btrfs_stripe_hash *cur;
205         struct btrfs_stripe_hash *h;
206         int num_entries = 1 << BTRFS_STRIPE_HASH_TABLE_BITS;
207         int i;
208         int table_size;
209
210         if (info->stripe_hash_table)
211                 return 0;
212
213         /*
214          * The table is large, starting with order 4 and can go as high as
215          * order 7 in case lock debugging is turned on.
216          *
217          * Try harder to allocate and fallback to vmalloc to lower the chance
218          * of a failing mount.
219          */
220         table_size = sizeof(*table) + sizeof(*h) * num_entries;
221         table = kzalloc(table_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_REPEAT);
222         if (!table) {
223                 table = vzalloc(table_size);
224                 if (!table)
225                         return -ENOMEM;
226         }
227
228         spin_lock_init(&table->cache_lock);
229         INIT_LIST_HEAD(&table->stripe_cache);
230
231         h = table->table;
232
233         for (i = 0; i < num_entries; i++) {
234                 cur = h + i;
235                 INIT_LIST_HEAD(&cur->hash_list);
236                 spin_lock_init(&cur->lock);
237                 init_waitqueue_head(&cur->wait);
238         }
239
240         x = cmpxchg(&info->stripe_hash_table, NULL, table);
241         if (x)
242                 kvfree(x);
243         return 0;
244 }
245
246 /*
247  * caching an rbio means to copy anything from the
248  * bio_pages array into the stripe_pages array.  We
249  * use the page uptodate bit in the stripe cache array
250  * to indicate if it has valid data
251  *
252  * once the caching is done, we set the cache ready
253  * bit.
254  */
255 static void cache_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
256 {
257         int i;
258         char *s;
259         char *d;
260         int ret;
261
262         ret = alloc_rbio_pages(rbio);
263         if (ret)
264                 return;
265
266         for (i = 0; i < rbio->nr_pages; i++) {
267                 if (!rbio->bio_pages[i])
268                         continue;
269
270                 s = kmap(rbio->bio_pages[i]);
271                 d = kmap(rbio->stripe_pages[i]);
272
273                 memcpy(d, s, PAGE_CACHE_SIZE);
274
275                 kunmap(rbio->bio_pages[i]);
276                 kunmap(rbio->stripe_pages[i]);
277                 SetPageUptodate(rbio->stripe_pages[i]);
278         }
279         set_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
280 }
281
282 /*
283  * we hash on the first logical address of the stripe
284  */
285 static int rbio_bucket(struct btrfs_raid_bio *rbio)
286 {
287         u64 num = rbio->bbio->raid_map[0];
288
289         /*
290          * we shift down quite a bit.  We're using byte
291          * addressing, and most of the lower bits are zeros.
292          * This tends to upset hash_64, and it consistently
293          * returns just one or two different values.
294          *
295          * shifting off the lower bits fixes things.
296          */
297         return hash_64(num >> 16, BTRFS_STRIPE_HASH_TABLE_BITS);
298 }
299
300 /*
301  * stealing an rbio means taking all the uptodate pages from the stripe
302  * array in the source rbio and putting them into the destination rbio
303  */
304 static void steal_rbio(struct btrfs_raid_bio *src, struct btrfs_raid_bio *dest)
305 {
306         int i;
307         struct page *s;
308         struct page *d;
309
310         if (!test_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &src->flags))
311                 return;
312
313         for (i = 0; i < dest->nr_pages; i++) {
314                 s = src->stripe_pages[i];
315                 if (!s || !PageUptodate(s)) {
316                         continue;
317                 }
318
319                 d = dest->stripe_pages[i];
320                 if (d)
321                         __free_page(d);
322
323                 dest->stripe_pages[i] = s;
324                 src->stripe_pages[i] = NULL;
325         }
326 }
327
328 /*
329  * merging means we take the bio_list from the victim and
330  * splice it into the destination.  The victim should
331  * be discarded afterwards.
332  *
333  * must be called with dest->rbio_list_lock held
334  */
335 static void merge_rbio(struct btrfs_raid_bio *dest,
336                        struct btrfs_raid_bio *victim)
337 {
338         bio_list_merge(&dest->bio_list, &victim->bio_list);
339         dest->bio_list_bytes += victim->bio_list_bytes;
340         dest->generic_bio_cnt += victim->generic_bio_cnt;
341         bio_list_init(&victim->bio_list);
342 }
343
344 /*
345  * used to prune items that are in the cache.  The caller
346  * must hold the hash table lock.
347  */
348 static void __remove_rbio_from_cache(struct btrfs_raid_bio *rbio)
349 {
350         int bucket = rbio_bucket(rbio);
351         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
352         struct btrfs_stripe_hash *h;
353         int freeit = 0;
354
355         /*
356          * check the bit again under the hash table lock.
357          */
358         if (!test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags))
359                 return;
360
361         table = rbio->fs_info->stripe_hash_table;
362         h = table->table + bucket;
363
364         /* hold the lock for the bucket because we may be
365          * removing it from the hash table
366          */
367         spin_lock(&h->lock);
368
369         /*
370          * hold the lock for the bio list because we need
371          * to make sure the bio list is empty
372          */
373         spin_lock(&rbio->bio_list_lock);
374
375         if (test_and_clear_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags)) {
376                 list_del_init(&rbio->stripe_cache);
377                 table->cache_size -= 1;
378                 freeit = 1;
379
380                 /* if the bio list isn't empty, this rbio is
381                  * still involved in an IO.  We take it out
382                  * of the cache list, and drop the ref that
383                  * was held for the list.
384                  *
385                  * If the bio_list was empty, we also remove
386                  * the rbio from the hash_table, and drop
387                  * the corresponding ref
388                  */
389                 if (bio_list_empty(&rbio->bio_list)) {
390                         if (!list_empty(&rbio->hash_list)) {
391                                 list_del_init(&rbio->hash_list);
392                                 atomic_dec(&rbio->refs);
393                                 BUG_ON(!list_empty(&rbio->plug_list));
394                         }
395                 }
396         }
397
398         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
399         spin_unlock(&h->lock);
400
401         if (freeit)
402                 __free_raid_bio(rbio);
403 }
404
405 /*
406  * prune a given rbio from the cache
407  */
408 static void remove_rbio_from_cache(struct btrfs_raid_bio *rbio)
409 {
410         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
411         unsigned long flags;
412
413         if (!test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags))
414                 return;
415
416         table = rbio->fs_info->stripe_hash_table;
417
418         spin_lock_irqsave(&table->cache_lock, flags);
419         __remove_rbio_from_cache(rbio);
420         spin_unlock_irqrestore(&table->cache_lock, flags);
421 }
422
423 /*
424  * remove everything in the cache
425  */
426 static void btrfs_clear_rbio_cache(struct btrfs_fs_info *info)
427 {
428         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
429         unsigned long flags;
430         struct btrfs_raid_bio *rbio;
431
432         table = info->stripe_hash_table;
433
434         spin_lock_irqsave(&table->cache_lock, flags);
435         while (!list_empty(&table->stripe_cache)) {
436                 rbio = list_entry(table->stripe_cache.next,
437                                   struct btrfs_raid_bio,
438                                   stripe_cache);
439                 __remove_rbio_from_cache(rbio);
440         }
441         spin_unlock_irqrestore(&table->cache_lock, flags);
442 }
443
444 /*
445  * remove all cached entries and free the hash table
446  * used by unmount
447  */
448 void btrfs_free_stripe_hash_table(struct btrfs_fs_info *info)
449 {
450         if (!info->stripe_hash_table)
451                 return;
452         btrfs_clear_rbio_cache(info);
453         kvfree(info->stripe_hash_table);
454         info->stripe_hash_table = NULL;
455 }
456
457 /*
458  * insert an rbio into the stripe cache.  It
459  * must have already been prepared by calling
460  * cache_rbio_pages
461  *
462  * If this rbio was already cached, it gets
463  * moved to the front of the lru.
464  *
465  * If the size of the rbio cache is too big, we
466  * prune an item.
467  */
468 static void cache_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
469 {
470         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
471         unsigned long flags;
472
473         if (!test_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags))
474                 return;
475
476         table = rbio->fs_info->stripe_hash_table;
477
478         spin_lock_irqsave(&table->cache_lock, flags);
479         spin_lock(&rbio->bio_list_lock);
480
481         /* bump our ref if we were not in the list before */
482         if (!test_and_set_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags))
483                 atomic_inc(&rbio->refs);
484
485         if (!list_empty(&rbio->stripe_cache)){
486                 list_move(&rbio->stripe_cache, &table->stripe_cache);
487         } else {
488                 list_add(&rbio->stripe_cache, &table->stripe_cache);
489                 table->cache_size += 1;
490         }
491
492         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
493
494         if (table->cache_size > RBIO_CACHE_SIZE) {
495                 struct btrfs_raid_bio *found;
496
497                 found = list_entry(table->stripe_cache.prev,
498                                   struct btrfs_raid_bio,
499                                   stripe_cache);
500
501                 if (found != rbio)
502                         __remove_rbio_from_cache(found);
503         }
504
505         spin_unlock_irqrestore(&table->cache_lock, flags);
506 }
507
508 /*
509  * helper function to run the xor_blocks api.  It is only
510  * able to do MAX_XOR_BLOCKS at a time, so we need to
511  * loop through.
512  */
513 static void run_xor(void **pages, int src_cnt, ssize_t len)
514 {
515         int src_off = 0;
516         int xor_src_cnt = 0;
517         void *dest = pages[src_cnt];
518
519         while(src_cnt > 0) {
520                 xor_src_cnt = min(src_cnt, MAX_XOR_BLOCKS);
521                 xor_blocks(xor_src_cnt, len, dest, pages + src_off);
522
523                 src_cnt -= xor_src_cnt;
524                 src_off += xor_src_cnt;
525         }
526 }
527
528 /*
529  * returns true if the bio list inside this rbio
530  * covers an entire stripe (no rmw required).
531  * Must be called with the bio list lock held, or
532  * at a time when you know it is impossible to add
533  * new bios into the list
534  */
535 static int __rbio_is_full(struct btrfs_raid_bio *rbio)
536 {
537         unsigned long size = rbio->bio_list_bytes;
538         int ret = 1;
539
540         if (size != rbio->nr_data * rbio->stripe_len)
541                 ret = 0;
542
543         BUG_ON(size > rbio->nr_data * rbio->stripe_len);
544         return ret;
545 }
546
547 static int rbio_is_full(struct btrfs_raid_bio *rbio)
548 {
549         unsigned long flags;
550         int ret;
551
552         spin_lock_irqsave(&rbio->bio_list_lock, flags);
553         ret = __rbio_is_full(rbio);
554         spin_unlock_irqrestore(&rbio->bio_list_lock, flags);
555         return ret;
556 }
557
558 /*
559  * returns 1 if it is safe to merge two rbios together.
560  * The merging is safe if the two rbios correspond to
561  * the same stripe and if they are both going in the same
562  * direction (read vs write), and if neither one is
563  * locked for final IO
564  *
565  * The caller is responsible for locking such that
566  * rmw_locked is safe to test
567  */
568 static int rbio_can_merge(struct btrfs_raid_bio *last,
569                           struct btrfs_raid_bio *cur)
570 {
571         if (test_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &last->flags) ||
572             test_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &cur->flags))
573                 return 0;
574
575         /*
576          * we can't merge with cached rbios, since the
577          * idea is that when we merge the destination
578          * rbio is going to run our IO for us.  We can
579          * steal from cached rbio's though, other functions
580          * handle that.
581          */
582         if (test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &last->flags) ||
583             test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &cur->flags))
584                 return 0;
585
586         if (last->bbio->raid_map[0] !=
587             cur->bbio->raid_map[0])
588                 return 0;
589
590         /* we can't merge with different operations */
591         if (last->operation != cur->operation)
592                 return 0;
593         /*
594          * We've need read the full stripe from the drive.
595          * check and repair the parity and write the new results.
596          *
597          * We're not allowed to add any new bios to the
598          * bio list here, anyone else that wants to
599          * change this stripe needs to do their own rmw.
600          */
601         if (last->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB ||
602             cur->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB)
603                 return 0;
604
605         if (last->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING ||
606             cur->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING)
607                 return 0;
608
609         return 1;
610 }
611
612 /*
613  * helper to index into the pstripe
614  */
615 static struct page *rbio_pstripe_page(struct btrfs_raid_bio *rbio, int index)
616 {
617         index += (rbio->nr_data * rbio->stripe_len) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
618         return rbio->stripe_pages[index];
619 }
620
621 /*
622  * helper to index into the qstripe, returns null
623  * if there is no qstripe
624  */
625 static struct page *rbio_qstripe_page(struct btrfs_raid_bio *rbio, int index)
626 {
627         if (rbio->nr_data + 1 == rbio->real_stripes)
628                 return NULL;
629
630         index += ((rbio->nr_data + 1) * rbio->stripe_len) >>
631                 PAGE_CACHE_SHIFT;
632         return rbio->stripe_pages[index];
633 }
634
635 /*
636  * The first stripe in the table for a logical address
637  * has the lock.  rbios are added in one of three ways:
638  *
639  * 1) Nobody has the stripe locked yet.  The rbio is given
640  * the lock and 0 is returned.  The caller must start the IO
641  * themselves.
642  *
643  * 2) Someone has the stripe locked, but we're able to merge
644  * with the lock owner.  The rbio is freed and the IO will
645  * start automatically along with the existing rbio.  1 is returned.
646  *
647  * 3) Someone has the stripe locked, but we're not able to merge.
648  * The rbio is added to the lock owner's plug list, or merged into
649  * an rbio already on the plug list.  When the lock owner unlocks,
650  * the next rbio on the list is run and the IO is started automatically.
651  * 1 is returned
652  *
653  * If we return 0, the caller still owns the rbio and must continue with
654  * IO submission.  If we return 1, the caller must assume the rbio has
655  * already been freed.
656  */
657 static noinline int lock_stripe_add(struct btrfs_raid_bio *rbio)
658 {
659         int bucket = rbio_bucket(rbio);
660         struct btrfs_stripe_hash *h = rbio->fs_info->stripe_hash_table->table + bucket;
661         struct btrfs_raid_bio *cur;
662         struct btrfs_raid_bio *pending;
663         unsigned long flags;
664         DEFINE_WAIT(wait);
665         struct btrfs_raid_bio *freeit = NULL;
666         struct btrfs_raid_bio *cache_drop = NULL;
667         int ret = 0;
668         int walk = 0;
669
670         spin_lock_irqsave(&h->lock, flags);
671         list_for_each_entry(cur, &h->hash_list, hash_list) {
672                 walk++;
673                 if (cur->bbio->raid_map[0] == rbio->bbio->raid_map[0]) {
674                         spin_lock(&cur->bio_list_lock);
675
676                         /* can we steal this cached rbio's pages? */
677                         if (bio_list_empty(&cur->bio_list) &&
678                             list_empty(&cur->plug_list) &&
679                             test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &cur->flags) &&
680                             !test_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &cur->flags)) {
681                                 list_del_init(&cur->hash_list);
682                                 atomic_dec(&cur->refs);
683
684                                 steal_rbio(cur, rbio);
685                                 cache_drop = cur;
686                                 spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
687
688                                 goto lockit;
689                         }
690
691                         /* can we merge into the lock owner? */
692                         if (rbio_can_merge(cur, rbio)) {
693                                 merge_rbio(cur, rbio);
694                                 spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
695                                 freeit = rbio;
696                                 ret = 1;
697                                 goto out;
698                         }
699
700
701                         /*
702                          * we couldn't merge with the running
703                          * rbio, see if we can merge with the
704                          * pending ones.  We don't have to
705                          * check for rmw_locked because there
706                          * is no way they are inside finish_rmw
707                          * right now
708                          */
709                         list_for_each_entry(pending, &cur->plug_list,
710                                             plug_list) {
711                                 if (rbio_can_merge(pending, rbio)) {
712                                         merge_rbio(pending, rbio);
713                                         spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
714                                         freeit = rbio;
715                                         ret = 1;
716                                         goto out;
717                                 }
718                         }
719
720                         /* no merging, put us on the tail of the plug list,
721                          * our rbio will be started with the currently
722                          * running rbio unlocks
723                          */
724                         list_add_tail(&rbio->plug_list, &cur->plug_list);
725                         spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
726                         ret = 1;
727                         goto out;
728                 }
729         }
730 lockit:
731         atomic_inc(&rbio->refs);
732         list_add(&rbio->hash_list, &h->hash_list);
733 out:
734         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
735         if (cache_drop)
736                 remove_rbio_from_cache(cache_drop);
737         if (freeit)
738                 __free_raid_bio(freeit);
739         return ret;
740 }
741
742 /*
743  * called as rmw or parity rebuild is completed.  If the plug list has more
744  * rbios waiting for this stripe, the next one on the list will be started
745  */
746 static noinline void unlock_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
747 {
748         int bucket;
749         struct btrfs_stripe_hash *h;
750         unsigned long flags;
751         int keep_cache = 0;
752
753         bucket = rbio_bucket(rbio);
754         h = rbio->fs_info->stripe_hash_table->table + bucket;
755
756         if (list_empty(&rbio->plug_list))
757                 cache_rbio(rbio);
758
759         spin_lock_irqsave(&h->lock, flags);
760         spin_lock(&rbio->bio_list_lock);
761
762         if (!list_empty(&rbio->hash_list)) {
763                 /*
764                  * if we're still cached and there is no other IO
765                  * to perform, just leave this rbio here for others
766                  * to steal from later
767                  */
768                 if (list_empty(&rbio->plug_list) &&
769                     test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags)) {
770                         keep_cache = 1;
771                         clear_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &rbio->flags);
772                         BUG_ON(!bio_list_empty(&rbio->bio_list));
773                         goto done;
774                 }
775
776                 list_del_init(&rbio->hash_list);
777                 atomic_dec(&rbio->refs);
778
779                 /*
780                  * we use the plug list to hold all the rbios
781                  * waiting for the chance to lock this stripe.
782                  * hand the lock over to one of them.
783                  */
784                 if (!list_empty(&rbio->plug_list)) {
785                         struct btrfs_raid_bio *next;
786                         struct list_head *head = rbio->plug_list.next;
787
788                         next = list_entry(head, struct btrfs_raid_bio,
789                                           plug_list);
790
791                         list_del_init(&rbio->plug_list);
792
793                         list_add(&next->hash_list, &h->hash_list);
794                         atomic_inc(&next->refs);
795                         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
796                         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
797
798                         if (next->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD)
799                                 async_read_rebuild(next);
800                         else if (next->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) {
801                                 steal_rbio(rbio, next);
802                                 async_read_rebuild(next);
803                         } else if (next->operation == BTRFS_RBIO_WRITE) {
804                                 steal_rbio(rbio, next);
805                                 async_rmw_stripe(next);
806                         } else if (next->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB) {
807                                 steal_rbio(rbio, next);
808                                 async_scrub_parity(next);
809                         }
810
811                         goto done_nolock;
812                         /*
813                          * The barrier for this waitqueue_active is not needed,
814                          * we're protected by h->lock and can't miss a wakeup.
815                          */
816                 } else if (waitqueue_active(&h->wait)) {
817                         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
818                         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
819                         wake_up(&h->wait);
820                         goto done_nolock;
821                 }
822         }
823 done:
824         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
825         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
826
827 done_nolock:
828         if (!keep_cache)
829                 remove_rbio_from_cache(rbio);
830 }
831
832 static void __free_raid_bio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
833 {
834         int i;
835
836         WARN_ON(atomic_read(&rbio->refs) < 0);
837         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->refs))
838                 return;
839
840         WARN_ON(!list_empty(&rbio->stripe_cache));
841         WARN_ON(!list_empty(&rbio->hash_list));
842         WARN_ON(!bio_list_empty(&rbio->bio_list));
843
844         for (i = 0; i < rbio->nr_pages; i++) {
845                 if (rbio->stripe_pages[i]) {
846                         __free_page(rbio->stripe_pages[i]);
847                         rbio->stripe_pages[i] = NULL;
848                 }
849         }
850
851         btrfs_put_bbio(rbio->bbio);
852         kfree(rbio);
853 }
854
855 static void free_raid_bio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
856 {
857         unlock_stripe(rbio);
858         __free_raid_bio(rbio);
859 }
860
861 /*
862  * this frees the rbio and runs through all the bios in the
863  * bio_list and calls end_io on them
864  */
865 static void rbio_orig_end_io(struct btrfs_raid_bio *rbio, int err)
866 {
867         struct bio *cur = bio_list_get(&rbio->bio_list);
868         struct bio *next;
869
870         if (rbio->generic_bio_cnt)
871                 btrfs_bio_counter_sub(rbio->fs_info, rbio->generic_bio_cnt);
872
873         free_raid_bio(rbio);
874
875         while (cur) {
876                 next = cur->bi_next;
877                 cur->bi_next = NULL;
878                 cur->bi_error = err;
879                 bio_endio(cur);
880                 cur = next;
881         }
882 }
883
884 /*
885  * end io function used by finish_rmw.  When we finally
886  * get here, we've written a full stripe
887  */
888 static void raid_write_end_io(struct bio *bio)
889 {
890         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
891         int err = bio->bi_error;
892
893         if (err)
894                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
895
896         bio_put(bio);
897
898         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
899                 return;
900
901         err = 0;
902
903         /* OK, we have read all the stripes we need to. */
904         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
905                 err = -EIO;
906
907         rbio_orig_end_io(rbio, err);
908 }
909
910 /*
911  * the read/modify/write code wants to use the original bio for
912  * any pages it included, and then use the rbio for everything
913  * else.  This function decides if a given index (stripe number)
914  * and page number in that stripe fall inside the original bio
915  * or the rbio.
916  *
917  * if you set bio_list_only, you'll get a NULL back for any ranges
918  * that are outside the bio_list
919  *
920  * This doesn't take any refs on anything, you get a bare page pointer
921  * and the caller must bump refs as required.
922  *
923  * You must call index_rbio_pages once before you can trust
924  * the answers from this function.
925  */
926 static struct page *page_in_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio,
927                                  int index, int pagenr, int bio_list_only)
928 {
929         int chunk_page;
930         struct page *p = NULL;
931
932         chunk_page = index * (rbio->stripe_len >> PAGE_SHIFT) + pagenr;
933
934         spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
935         p = rbio->bio_pages[chunk_page];
936         spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
937
938         if (p || bio_list_only)
939                 return p;
940
941         return rbio->stripe_pages[chunk_page];
942 }
943
944 /*
945  * number of pages we need for the entire stripe across all the
946  * drives
947  */
948 static unsigned long rbio_nr_pages(unsigned long stripe_len, int nr_stripes)
949 {
950         unsigned long nr = stripe_len * nr_stripes;
951         return DIV_ROUND_UP(nr, PAGE_CACHE_SIZE);
952 }
953
954 /*
955  * allocation and initial setup for the btrfs_raid_bio.  Not
956  * this does not allocate any pages for rbio->pages.
957  */
958 static struct btrfs_raid_bio *alloc_rbio(struct btrfs_root *root,
959                           struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len)
960 {
961         struct btrfs_raid_bio *rbio;
962         int nr_data = 0;
963         int real_stripes = bbio->num_stripes - bbio->num_tgtdevs;
964         int num_pages = rbio_nr_pages(stripe_len, real_stripes);
965         int stripe_npages = DIV_ROUND_UP(stripe_len, PAGE_SIZE);
966         void *p;
967
968         rbio = kzalloc(sizeof(*rbio) + num_pages * sizeof(struct page *) * 2 +
969                        DIV_ROUND_UP(stripe_npages, BITS_PER_LONG / 8),
970                         GFP_NOFS);
971         if (!rbio)
972                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
973
974         bio_list_init(&rbio->bio_list);
975         INIT_LIST_HEAD(&rbio->plug_list);
976         spin_lock_init(&rbio->bio_list_lock);
977         INIT_LIST_HEAD(&rbio->stripe_cache);
978         INIT_LIST_HEAD(&rbio->hash_list);
979         rbio->bbio = bbio;
980         rbio->fs_info = root->fs_info;
981         rbio->stripe_len = stripe_len;
982         rbio->nr_pages = num_pages;
983         rbio->real_stripes = real_stripes;
984         rbio->stripe_npages = stripe_npages;
985         rbio->faila = -1;
986         rbio->failb = -1;
987         atomic_set(&rbio->refs, 1);
988         atomic_set(&rbio->error, 0);
989         atomic_set(&rbio->stripes_pending, 0);
990
991         /*
992          * the stripe_pages and bio_pages array point to the extra
993          * memory we allocated past the end of the rbio
994          */
995         p = rbio + 1;
996         rbio->stripe_pages = p;
997         rbio->bio_pages = p + sizeof(struct page *) * num_pages;
998         rbio->dbitmap = p + sizeof(struct page *) * num_pages * 2;
999
1000         if (bbio->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
1001                 nr_data = real_stripes - 1;
1002         else if (bbio->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
1003                 nr_data = real_stripes - 2;
1004         else
1005                 BUG();
1006
1007         rbio->nr_data = nr_data;
1008         return rbio;
1009 }
1010
1011 /* allocate pages for all the stripes in the bio, including parity */
1012 static int alloc_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1013 {
1014         int i;
1015         struct page *page;
1016
1017         for (i = 0; i < rbio->nr_pages; i++) {
1018                 if (rbio->stripe_pages[i])
1019                         continue;
1020                 page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
1021                 if (!page)
1022                         return -ENOMEM;
1023                 rbio->stripe_pages[i] = page;
1024                 ClearPageUptodate(page);
1025         }
1026         return 0;
1027 }
1028
1029 /* allocate pages for just the p/q stripes */
1030 static int alloc_rbio_parity_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1031 {
1032         int i;
1033         struct page *page;
1034
1035         i = (rbio->nr_data * rbio->stripe_len) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
1036
1037         for (; i < rbio->nr_pages; i++) {
1038                 if (rbio->stripe_pages[i])
1039                         continue;
1040                 page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
1041                 if (!page)
1042                         return -ENOMEM;
1043                 rbio->stripe_pages[i] = page;
1044         }
1045         return 0;
1046 }
1047
1048 /*
1049  * add a single page from a specific stripe into our list of bios for IO
1050  * this will try to merge into existing bios if possible, and returns
1051  * zero if all went well.
1052  */
1053 static int rbio_add_io_page(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1054                             struct bio_list *bio_list,
1055                             struct page *page,
1056                             int stripe_nr,
1057                             unsigned long page_index,
1058                             unsigned long bio_max_len)
1059 {
1060         struct bio *last = bio_list->tail;
1061         u64 last_end = 0;
1062         int ret;
1063         struct bio *bio;
1064         struct btrfs_bio_stripe *stripe;
1065         u64 disk_start;
1066
1067         stripe = &rbio->bbio->stripes[stripe_nr];
1068         disk_start = stripe->physical + (page_index << PAGE_CACHE_SHIFT);
1069
1070         /* if the device is missing, just fail this stripe */
1071         if (!stripe->dev->bdev)
1072                 return fail_rbio_index(rbio, stripe_nr);
1073
1074         /* see if we can add this page onto our existing bio */
1075         if (last) {
1076                 last_end = (u64)last->bi_iter.bi_sector << 9;
1077                 last_end += last->bi_iter.bi_size;
1078
1079                 /*
1080                  * we can't merge these if they are from different
1081                  * devices or if they are not contiguous
1082                  */
1083                 if (last_end == disk_start && stripe->dev->bdev &&
1084                     !last->bi_error &&
1085                     last->bi_bdev == stripe->dev->bdev) {
1086                         ret = bio_add_page(last, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
1087                         if (ret == PAGE_CACHE_SIZE)
1088                                 return 0;
1089                 }
1090         }
1091
1092         /* put a new bio on the list */
1093         bio = btrfs_io_bio_alloc(GFP_NOFS, bio_max_len >> PAGE_SHIFT?:1);
1094         if (!bio)
1095                 return -ENOMEM;
1096
1097         bio->bi_iter.bi_size = 0;
1098         bio->bi_bdev = stripe->dev->bdev;
1099         bio->bi_iter.bi_sector = disk_start >> 9;
1100
1101         bio_add_page(bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
1102         bio_list_add(bio_list, bio);
1103         return 0;
1104 }
1105
1106 /*
1107  * while we're doing the read/modify/write cycle, we could
1108  * have errors in reading pages off the disk.  This checks
1109  * for errors and if we're not able to read the page it'll
1110  * trigger parity reconstruction.  The rmw will be finished
1111  * after we've reconstructed the failed stripes
1112  */
1113 static void validate_rbio_for_rmw(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1114 {
1115         if (rbio->faila >= 0 || rbio->failb >= 0) {
1116                 BUG_ON(rbio->faila == rbio->real_stripes - 1);
1117                 __raid56_parity_recover(rbio);
1118         } else {
1119                 finish_rmw(rbio);
1120         }
1121 }
1122
1123 /*
1124  * these are just the pages from the rbio array, not from anything
1125  * the FS sent down to us
1126  */
1127 static struct page *rbio_stripe_page(struct btrfs_raid_bio *rbio, int stripe, int page)
1128 {
1129         int index;
1130         index = stripe * (rbio->stripe_len >> PAGE_CACHE_SHIFT);
1131         index += page;
1132         return rbio->stripe_pages[index];
1133 }
1134
1135 /*
1136  * helper function to walk our bio list and populate the bio_pages array with
1137  * the result.  This seems expensive, but it is faster than constantly
1138  * searching through the bio list as we setup the IO in finish_rmw or stripe
1139  * reconstruction.
1140  *
1141  * This must be called before you trust the answers from page_in_rbio
1142  */
1143 static void index_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1144 {
1145         struct bio *bio;
1146         u64 start;
1147         unsigned long stripe_offset;
1148         unsigned long page_index;
1149         struct page *p;
1150         int i;
1151
1152         spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1153         bio_list_for_each(bio, &rbio->bio_list) {
1154                 start = (u64)bio->bi_iter.bi_sector << 9;
1155                 stripe_offset = start - rbio->bbio->raid_map[0];
1156                 page_index = stripe_offset >> PAGE_CACHE_SHIFT;
1157
1158                 for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
1159                         p = bio->bi_io_vec[i].bv_page;
1160                         rbio->bio_pages[page_index + i] = p;
1161                 }
1162         }
1163         spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1164 }
1165
1166 /*
1167  * this is called from one of two situations.  We either
1168  * have a full stripe from the higher layers, or we've read all
1169  * the missing bits off disk.
1170  *
1171  * This will calculate the parity and then send down any
1172  * changed blocks.
1173  */
1174 static noinline void finish_rmw(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1175 {
1176         struct btrfs_bio *bbio = rbio->bbio;
1177         void *pointers[rbio->real_stripes];
1178         int stripe_len = rbio->stripe_len;
1179         int nr_data = rbio->nr_data;
1180         int stripe;
1181         int pagenr;
1182         int p_stripe = -1;
1183         int q_stripe = -1;
1184         struct bio_list bio_list;
1185         struct bio *bio;
1186         int pages_per_stripe = stripe_len >> PAGE_CACHE_SHIFT;
1187         int ret;
1188
1189         bio_list_init(&bio_list);
1190
1191         if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 1) {
1192                 p_stripe = rbio->real_stripes - 1;
1193         } else if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 2) {
1194                 p_stripe = rbio->real_stripes - 2;
1195                 q_stripe = rbio->real_stripes - 1;
1196         } else {
1197                 BUG();
1198         }
1199
1200         /* at this point we either have a full stripe,
1201          * or we've read the full stripe from the drive.
1202          * recalculate the parity and write the new results.
1203          *
1204          * We're not allowed to add any new bios to the
1205          * bio list here, anyone else that wants to
1206          * change this stripe needs to do their own rmw.
1207          */
1208         spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1209         set_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &rbio->flags);
1210         spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1211
1212         atomic_set(&rbio->error, 0);
1213
1214         /*
1215          * now that we've set rmw_locked, run through the
1216          * bio list one last time and map the page pointers
1217          *
1218          * We don't cache full rbios because we're assuming
1219          * the higher layers are unlikely to use this area of
1220          * the disk again soon.  If they do use it again,
1221          * hopefully they will send another full bio.
1222          */
1223         index_rbio_pages(rbio);
1224         if (!rbio_is_full(rbio))
1225                 cache_rbio_pages(rbio);
1226         else
1227                 clear_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
1228
1229         for (pagenr = 0; pagenr < pages_per_stripe; pagenr++) {
1230                 struct page *p;
1231                 /* first collect one page from each data stripe */
1232                 for (stripe = 0; stripe < nr_data; stripe++) {
1233                         p = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
1234                         pointers[stripe] = kmap(p);
1235                 }
1236
1237                 /* then add the parity stripe */
1238                 p = rbio_pstripe_page(rbio, pagenr);
1239                 SetPageUptodate(p);
1240                 pointers[stripe++] = kmap(p);
1241
1242                 if (q_stripe != -1) {
1243
1244                         /*
1245                          * raid6, add the qstripe and call the
1246                          * library function to fill in our p/q
1247                          */
1248                         p = rbio_qstripe_page(rbio, pagenr);
1249                         SetPageUptodate(p);
1250                         pointers[stripe++] = kmap(p);
1251
1252                         raid6_call.gen_syndrome(rbio->real_stripes, PAGE_SIZE,
1253                                                 pointers);
1254                 } else {
1255                         /* raid5 */
1256                         memcpy(pointers[nr_data], pointers[0], PAGE_SIZE);
1257                         run_xor(pointers + 1, nr_data - 1, PAGE_CACHE_SIZE);
1258                 }
1259
1260
1261                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++)
1262                         kunmap(page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0));
1263         }
1264
1265         /*
1266          * time to start writing.  Make bios for everything from the
1267          * higher layers (the bio_list in our rbio) and our p/q.  Ignore
1268          * everything else.
1269          */
1270         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1271                 for (pagenr = 0; pagenr < pages_per_stripe; pagenr++) {
1272                         struct page *page;
1273                         if (stripe < rbio->nr_data) {
1274                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
1275                                 if (!page)
1276                                         continue;
1277                         } else {
1278                                page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1279                         }
1280
1281                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list,
1282                                        page, stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
1283                         if (ret)
1284                                 goto cleanup;
1285                 }
1286         }
1287
1288         if (likely(!bbio->num_tgtdevs))
1289                 goto write_data;
1290
1291         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1292                 if (!bbio->tgtdev_map[stripe])
1293                         continue;
1294
1295                 for (pagenr = 0; pagenr < pages_per_stripe; pagenr++) {
1296                         struct page *page;
1297                         if (stripe < rbio->nr_data) {
1298                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
1299                                 if (!page)
1300                                         continue;
1301                         } else {
1302                                page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1303                         }
1304
1305                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
1306                                                rbio->bbio->tgtdev_map[stripe],
1307                                                pagenr, rbio->stripe_len);
1308                         if (ret)
1309                                 goto cleanup;
1310                 }
1311         }
1312
1313 write_data:
1314         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bio_list_size(&bio_list));
1315         BUG_ON(atomic_read(&rbio->stripes_pending) == 0);
1316
1317         while (1) {
1318                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
1319                 if (!bio)
1320                         break;
1321
1322                 bio->bi_private = rbio;
1323                 bio->bi_end_io = raid_write_end_io;
1324                 submit_bio(WRITE, bio);
1325         }
1326         return;
1327
1328 cleanup:
1329         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
1330 }
1331
1332 /*
1333  * helper to find the stripe number for a given bio.  Used to figure out which
1334  * stripe has failed.  This expects the bio to correspond to a physical disk,
1335  * so it looks up based on physical sector numbers.
1336  */
1337 static int find_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1338                            struct bio *bio)
1339 {
1340         u64 physical = bio->bi_iter.bi_sector;
1341         u64 stripe_start;
1342         int i;
1343         struct btrfs_bio_stripe *stripe;
1344
1345         physical <<= 9;
1346
1347         for (i = 0; i < rbio->bbio->num_stripes; i++) {
1348                 stripe = &rbio->bbio->stripes[i];
1349                 stripe_start = stripe->physical;
1350                 if (physical >= stripe_start &&
1351                     physical < stripe_start + rbio->stripe_len &&
1352                     bio->bi_bdev == stripe->dev->bdev) {
1353                         return i;
1354                 }
1355         }
1356         return -1;
1357 }
1358
1359 /*
1360  * helper to find the stripe number for a given
1361  * bio (before mapping).  Used to figure out which stripe has
1362  * failed.  This looks up based on logical block numbers.
1363  */
1364 static int find_logical_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1365                                    struct bio *bio)
1366 {
1367         u64 logical = bio->bi_iter.bi_sector;
1368         u64 stripe_start;
1369         int i;
1370
1371         logical <<= 9;
1372
1373         for (i = 0; i < rbio->nr_data; i++) {
1374                 stripe_start = rbio->bbio->raid_map[i];
1375                 if (logical >= stripe_start &&
1376                     logical < stripe_start + rbio->stripe_len) {
1377                         return i;
1378                 }
1379         }
1380         return -1;
1381 }
1382
1383 /*
1384  * returns -EIO if we had too many failures
1385  */
1386 static int fail_rbio_index(struct btrfs_raid_bio *rbio, int failed)
1387 {
1388         unsigned long flags;
1389         int ret = 0;
1390
1391         spin_lock_irqsave(&rbio->bio_list_lock, flags);
1392
1393         /* we already know this stripe is bad, move on */
1394         if (rbio->faila == failed || rbio->failb == failed)
1395                 goto out;
1396
1397         if (rbio->faila == -1) {
1398                 /* first failure on this rbio */
1399                 rbio->faila = failed;
1400                 atomic_inc(&rbio->error);
1401         } else if (rbio->failb == -1) {
1402                 /* second failure on this rbio */
1403                 rbio->failb = failed;
1404                 atomic_inc(&rbio->error);
1405         } else {
1406                 ret = -EIO;
1407         }
1408 out:
1409         spin_unlock_irqrestore(&rbio->bio_list_lock, flags);
1410
1411         return ret;
1412 }
1413
1414 /*
1415  * helper to fail a stripe based on a physical disk
1416  * bio.
1417  */
1418 static int fail_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1419                            struct bio *bio)
1420 {
1421         int failed = find_bio_stripe(rbio, bio);
1422
1423         if (failed < 0)
1424                 return -EIO;
1425
1426         return fail_rbio_index(rbio, failed);
1427 }
1428
1429 /*
1430  * this sets each page in the bio uptodate.  It should only be used on private
1431  * rbio pages, nothing that comes in from the higher layers
1432  */
1433 static void set_bio_pages_uptodate(struct bio *bio)
1434 {
1435         int i;
1436         struct page *p;
1437
1438         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
1439                 p = bio->bi_io_vec[i].bv_page;
1440                 SetPageUptodate(p);
1441         }
1442 }
1443
1444 /*
1445  * end io for the read phase of the rmw cycle.  All the bios here are physical
1446  * stripe bios we've read from the disk so we can recalculate the parity of the
1447  * stripe.
1448  *
1449  * This will usually kick off finish_rmw once all the bios are read in, but it
1450  * may trigger parity reconstruction if we had any errors along the way
1451  */
1452 static void raid_rmw_end_io(struct bio *bio)
1453 {
1454         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
1455
1456         if (bio->bi_error)
1457                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
1458         else
1459                 set_bio_pages_uptodate(bio);
1460
1461         bio_put(bio);
1462
1463         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
1464                 return;
1465
1466         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
1467                 goto cleanup;
1468
1469         /*
1470          * this will normally call finish_rmw to start our write
1471          * but if there are any failed stripes we'll reconstruct
1472          * from parity first
1473          */
1474         validate_rbio_for_rmw(rbio);
1475         return;
1476
1477 cleanup:
1478
1479         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
1480 }
1481
1482 static void async_rmw_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1483 {
1484         btrfs_init_work(&rbio->work, btrfs_rmw_helper,
1485                         rmw_work, NULL, NULL);
1486
1487         btrfs_queue_work(rbio->fs_info->rmw_workers,
1488                          &rbio->work);
1489 }
1490
1491 static void async_read_rebuild(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1492 {
1493         btrfs_init_work(&rbio->work, btrfs_rmw_helper,
1494                         read_rebuild_work, NULL, NULL);
1495
1496         btrfs_queue_work(rbio->fs_info->rmw_workers,
1497                          &rbio->work);
1498 }
1499
1500 /*
1501  * the stripe must be locked by the caller.  It will
1502  * unlock after all the writes are done
1503  */
1504 static int raid56_rmw_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1505 {
1506         int bios_to_read = 0;
1507         struct bio_list bio_list;
1508         int ret;
1509         int nr_pages = DIV_ROUND_UP(rbio->stripe_len, PAGE_CACHE_SIZE);
1510         int pagenr;
1511         int stripe;
1512         struct bio *bio;
1513
1514         bio_list_init(&bio_list);
1515
1516         ret = alloc_rbio_pages(rbio);
1517         if (ret)
1518                 goto cleanup;
1519
1520         index_rbio_pages(rbio);
1521
1522         atomic_set(&rbio->error, 0);
1523         /*
1524          * build a list of bios to read all the missing parts of this
1525          * stripe
1526          */
1527         for (stripe = 0; stripe < rbio->nr_data; stripe++) {
1528                 for (pagenr = 0; pagenr < nr_pages; pagenr++) {
1529                         struct page *page;
1530                         /*
1531                          * we want to find all the pages missing from
1532                          * the rbio and read them from the disk.  If
1533                          * page_in_rbio finds a page in the bio list
1534                          * we don't need to read it off the stripe.
1535                          */
1536                         page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
1537                         if (page)
1538                                 continue;
1539
1540                         page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1541                         /*
1542                          * the bio cache may have handed us an uptodate
1543                          * page.  If so, be happy and use it
1544                          */
1545                         if (PageUptodate(page))
1546                                 continue;
1547
1548                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
1549                                        stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
1550                         if (ret)
1551                                 goto cleanup;
1552                 }
1553         }
1554
1555         bios_to_read = bio_list_size(&bio_list);
1556         if (!bios_to_read) {
1557                 /*
1558                  * this can happen if others have merged with
1559                  * us, it means there is nothing left to read.
1560                  * But if there are missing devices it may not be
1561                  * safe to do the full stripe write yet.
1562                  */
1563                 goto finish;
1564         }
1565
1566         /*
1567          * the bbio may be freed once we submit the last bio.  Make sure
1568          * not to touch it after that
1569          */
1570         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bios_to_read);
1571         while (1) {
1572                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
1573                 if (!bio)
1574                         break;
1575
1576                 bio->bi_private = rbio;
1577                 bio->bi_end_io = raid_rmw_end_io;
1578
1579                 btrfs_bio_wq_end_io(rbio->fs_info, bio,
1580                                     BTRFS_WQ_ENDIO_RAID56);
1581
1582                 submit_bio(READ, bio);
1583         }
1584         /* the actual write will happen once the reads are done */
1585         return 0;
1586
1587 cleanup:
1588         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
1589         return -EIO;
1590
1591 finish:
1592         validate_rbio_for_rmw(rbio);
1593         return 0;
1594 }
1595
1596 /*
1597  * if the upper layers pass in a full stripe, we thank them by only allocating
1598  * enough pages to hold the parity, and sending it all down quickly.
1599  */
1600 static int full_stripe_write(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1601 {
1602         int ret;
1603
1604         ret = alloc_rbio_parity_pages(rbio);
1605         if (ret) {
1606                 __free_raid_bio(rbio);
1607                 return ret;
1608         }
1609
1610         ret = lock_stripe_add(rbio);
1611         if (ret == 0)
1612                 finish_rmw(rbio);
1613         return 0;
1614 }
1615
1616 /*
1617  * partial stripe writes get handed over to async helpers.
1618  * We're really hoping to merge a few more writes into this
1619  * rbio before calculating new parity
1620  */
1621 static int partial_stripe_write(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1622 {
1623         int ret;
1624
1625         ret = lock_stripe_add(rbio);
1626         if (ret == 0)
1627                 async_rmw_stripe(rbio);
1628         return 0;
1629 }
1630
1631 /*
1632  * sometimes while we were reading from the drive to
1633  * recalculate parity, enough new bios come into create
1634  * a full stripe.  So we do a check here to see if we can
1635  * go directly to finish_rmw
1636  */
1637 static int __raid56_parity_write(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1638 {
1639         /* head off into rmw land if we don't have a full stripe */
1640         if (!rbio_is_full(rbio))
1641                 return partial_stripe_write(rbio);
1642         return full_stripe_write(rbio);
1643 }
1644
1645 /*
1646  * We use plugging call backs to collect full stripes.
1647  * Any time we get a partial stripe write while plugged
1648  * we collect it into a list.  When the unplug comes down,
1649  * we sort the list by logical block number and merge
1650  * everything we can into the same rbios
1651  */
1652 struct btrfs_plug_cb {
1653         struct blk_plug_cb cb;
1654         struct btrfs_fs_info *info;
1655         struct list_head rbio_list;
1656         struct btrfs_work work;
1657 };
1658
1659 /*
1660  * rbios on the plug list are sorted for easier merging.
1661  */
1662 static int plug_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1663 {
1664         struct btrfs_raid_bio *ra = container_of(a, struct btrfs_raid_bio,
1665                                                  plug_list);
1666         struct btrfs_raid_bio *rb = container_of(b, struct btrfs_raid_bio,
1667                                                  plug_list);
1668         u64 a_sector = ra->bio_list.head->bi_iter.bi_sector;
1669         u64 b_sector = rb->bio_list.head->bi_iter.bi_sector;
1670
1671         if (a_sector < b_sector)
1672                 return -1;
1673         if (a_sector > b_sector)
1674                 return 1;
1675         return 0;
1676 }
1677
1678 static void run_plug(struct btrfs_plug_cb *plug)
1679 {
1680         struct btrfs_raid_bio *cur;
1681         struct btrfs_raid_bio *last = NULL;
1682
1683         /*
1684          * sort our plug list then try to merge
1685          * everything we can in hopes of creating full
1686          * stripes.
1687          */
1688         list_sort(NULL, &plug->rbio_list, plug_cmp);
1689         while (!list_empty(&plug->rbio_list)) {
1690                 cur = list_entry(plug->rbio_list.next,
1691                                  struct btrfs_raid_bio, plug_list);
1692                 list_del_init(&cur->plug_list);
1693
1694                 if (rbio_is_full(cur)) {
1695                         /* we have a full stripe, send it down */
1696                         full_stripe_write(cur);
1697                         continue;
1698                 }
1699                 if (last) {
1700                         if (rbio_can_merge(last, cur)) {
1701                                 merge_rbio(last, cur);
1702                                 __free_raid_bio(cur);
1703                                 continue;
1704
1705                         }
1706                         __raid56_parity_write(last);
1707                 }
1708                 last = cur;
1709         }
1710         if (last) {
1711                 __raid56_parity_write(last);
1712         }
1713         kfree(plug);
1714 }
1715
1716 /*
1717  * if the unplug comes from schedule, we have to push the
1718  * work off to a helper thread
1719  */
1720 static void unplug_work(struct btrfs_work *work)
1721 {
1722         struct btrfs_plug_cb *plug;
1723         plug = container_of(work, struct btrfs_plug_cb, work);
1724         run_plug(plug);
1725 }
1726
1727 static void btrfs_raid_unplug(struct blk_plug_cb *cb, bool from_schedule)
1728 {
1729         struct btrfs_plug_cb *plug;
1730         plug = container_of(cb, struct btrfs_plug_cb, cb);
1731
1732         if (from_schedule) {
1733                 btrfs_init_work(&plug->work, btrfs_rmw_helper,
1734                                 unplug_work, NULL, NULL);
1735                 btrfs_queue_work(plug->info->rmw_workers,
1736                                  &plug->work);
1737                 return;
1738         }
1739         run_plug(plug);
1740 }
1741
1742 /*
1743  * our main entry point for writes from the rest of the FS.
1744  */
1745 int raid56_parity_write(struct btrfs_root *root, struct bio *bio,
1746                         struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len)
1747 {
1748         struct btrfs_raid_bio *rbio;
1749         struct btrfs_plug_cb *plug = NULL;
1750         struct blk_plug_cb *cb;
1751         int ret;
1752
1753         rbio = alloc_rbio(root, bbio, stripe_len);
1754         if (IS_ERR(rbio)) {
1755                 btrfs_put_bbio(bbio);
1756                 return PTR_ERR(rbio);
1757         }
1758         bio_list_add(&rbio->bio_list, bio);
1759         rbio->bio_list_bytes = bio->bi_iter.bi_size;
1760         rbio->operation = BTRFS_RBIO_WRITE;
1761
1762         btrfs_bio_counter_inc_noblocked(root->fs_info);
1763         rbio->generic_bio_cnt = 1;
1764
1765         /*
1766          * don't plug on full rbios, just get them out the door
1767          * as quickly as we can
1768          */
1769         if (rbio_is_full(rbio)) {
1770                 ret = full_stripe_write(rbio);
1771                 if (ret)
1772                         btrfs_bio_counter_dec(root->fs_info);
1773                 return ret;
1774         }
1775
1776         cb = blk_check_plugged(btrfs_raid_unplug, root->fs_info,
1777                                sizeof(*plug));
1778         if (cb) {
1779                 plug = container_of(cb, struct btrfs_plug_cb, cb);
1780                 if (!plug->info) {
1781                         plug->info = root->fs_info;
1782                         INIT_LIST_HEAD(&plug->rbio_list);
1783                 }
1784                 list_add_tail(&rbio->plug_list, &plug->rbio_list);
1785                 ret = 0;
1786         } else {
1787                 ret = __raid56_parity_write(rbio);
1788                 if (ret)
1789                         btrfs_bio_counter_dec(root->fs_info);
1790         }
1791         return ret;
1792 }
1793
1794 /*
1795  * all parity reconstruction happens here.  We've read in everything
1796  * we can find from the drives and this does the heavy lifting of
1797  * sorting the good from the bad.
1798  */
1799 static void __raid_recover_end_io(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1800 {
1801         int pagenr, stripe;
1802         void **pointers;
1803         int faila = -1, failb = -1;
1804         int nr_pages = DIV_ROUND_UP(rbio->stripe_len, PAGE_CACHE_SIZE);
1805         struct page *page;
1806         int err;
1807         int i;
1808
1809         pointers = kcalloc(rbio->real_stripes, sizeof(void *), GFP_NOFS);
1810         if (!pointers) {
1811                 err = -ENOMEM;
1812                 goto cleanup_io;
1813         }
1814
1815         faila = rbio->faila;
1816         failb = rbio->failb;
1817
1818         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD ||
1819             rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) {
1820                 spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1821                 set_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &rbio->flags);
1822                 spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1823         }
1824
1825         index_rbio_pages(rbio);
1826
1827         for (pagenr = 0; pagenr < nr_pages; pagenr++) {
1828                 /*
1829                  * Now we just use bitmap to mark the horizontal stripes in
1830                  * which we have data when doing parity scrub.
1831                  */
1832                 if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB &&
1833                     !test_bit(pagenr, rbio->dbitmap))
1834                         continue;
1835
1836                 /* setup our array of pointers with pages
1837                  * from each stripe
1838                  */
1839                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1840                         /*
1841                          * if we're rebuilding a read, we have to use
1842                          * pages from the bio list
1843                          */
1844                         if ((rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD ||
1845                              rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) &&
1846                             (stripe == faila || stripe == failb)) {
1847                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
1848                         } else {
1849                                 page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1850                         }
1851                         pointers[stripe] = kmap(page);
1852                 }
1853
1854                 /* all raid6 handling here */
1855                 if (rbio->bbio->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6) {
1856                         /*
1857                          * single failure, rebuild from parity raid5
1858                          * style
1859                          */
1860                         if (failb < 0) {
1861                                 if (faila == rbio->nr_data) {
1862                                         /*
1863                                          * Just the P stripe has failed, without
1864                                          * a bad data or Q stripe.
1865                                          * TODO, we should redo the xor here.
1866                                          */
1867                                         err = -EIO;
1868                                         goto cleanup;
1869                                 }
1870                                 /*
1871                                  * a single failure in raid6 is rebuilt
1872                                  * in the pstripe code below
1873                                  */
1874                                 goto pstripe;
1875                         }
1876
1877                         /* make sure our ps and qs are in order */
1878                         if (faila > failb) {
1879                                 int tmp = failb;
1880                                 failb = faila;
1881                                 faila = tmp;
1882                         }
1883
1884                         /* if the q stripe is failed, do a pstripe reconstruction
1885                          * from the xors.
1886                          * If both the q stripe and the P stripe are failed, we're
1887                          * here due to a crc mismatch and we can't give them the
1888                          * data they want
1889                          */
1890                         if (rbio->bbio->raid_map[failb] == RAID6_Q_STRIPE) {
1891                                 if (rbio->bbio->raid_map[faila] ==
1892                                     RAID5_P_STRIPE) {
1893                                         err = -EIO;
1894                                         goto cleanup;
1895                                 }
1896                                 /*
1897                                  * otherwise we have one bad data stripe and
1898                                  * a good P stripe.  raid5!
1899                                  */
1900                                 goto pstripe;
1901                         }
1902
1903                         if (rbio->bbio->raid_map[failb] == RAID5_P_STRIPE) {
1904                                 raid6_datap_recov(rbio->real_stripes,
1905                                                   PAGE_SIZE, faila, pointers);
1906                         } else {
1907                                 raid6_2data_recov(rbio->real_stripes,
1908                                                   PAGE_SIZE, faila, failb,
1909                                                   pointers);
1910                         }
1911                 } else {
1912                         void *p;
1913
1914                         /* rebuild from P stripe here (raid5 or raid6) */
1915                         BUG_ON(failb != -1);
1916 pstripe:
1917                         /* Copy parity block into failed block to start with */
1918                         memcpy(pointers[faila],
1919                                pointers[rbio->nr_data],
1920                                PAGE_CACHE_SIZE);
1921
1922                         /* rearrange the pointer array */
1923                         p = pointers[faila];
1924                         for (stripe = faila; stripe < rbio->nr_data - 1; stripe++)
1925                                 pointers[stripe] = pointers[stripe + 1];
1926                         pointers[rbio->nr_data - 1] = p;
1927
1928                         /* xor in the rest */
1929                         run_xor(pointers, rbio->nr_data - 1, PAGE_CACHE_SIZE);
1930                 }
1931                 /* if we're doing this rebuild as part of an rmw, go through
1932                  * and set all of our private rbio pages in the
1933                  * failed stripes as uptodate.  This way finish_rmw will
1934                  * know they can be trusted.  If this was a read reconstruction,
1935                  * other endio functions will fiddle the uptodate bits
1936                  */
1937                 if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_WRITE) {
1938                         for (i = 0;  i < nr_pages; i++) {
1939                                 if (faila != -1) {
1940                                         page = rbio_stripe_page(rbio, faila, i);
1941                                         SetPageUptodate(page);
1942                                 }
1943                                 if (failb != -1) {
1944                                         page = rbio_stripe_page(rbio, failb, i);
1945                                         SetPageUptodate(page);
1946                                 }
1947                         }
1948                 }
1949                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1950                         /*
1951                          * if we're rebuilding a read, we have to use
1952                          * pages from the bio list
1953                          */
1954                         if ((rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD ||
1955                              rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) &&
1956                             (stripe == faila || stripe == failb)) {
1957                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
1958                         } else {
1959                                 page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1960                         }
1961                         kunmap(page);
1962                 }
1963         }
1964
1965         err = 0;
1966 cleanup:
1967         kfree(pointers);
1968
1969 cleanup_io:
1970         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD) {
1971                 if (err == 0)
1972                         cache_rbio_pages(rbio);
1973                 else
1974                         clear_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
1975
1976                 rbio_orig_end_io(rbio, err);
1977         } else if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) {
1978                 rbio_orig_end_io(rbio, err);
1979         } else if (err == 0) {
1980                 rbio->faila = -1;
1981                 rbio->failb = -1;
1982
1983                 if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_WRITE)
1984                         finish_rmw(rbio);
1985                 else if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB)
1986                         finish_parity_scrub(rbio, 0);
1987                 else
1988                         BUG();
1989         } else {
1990                 rbio_orig_end_io(rbio, err);
1991         }
1992 }
1993
1994 /*
1995  * This is called only for stripes we've read from disk to
1996  * reconstruct the parity.
1997  */
1998 static void raid_recover_end_io(struct bio *bio)
1999 {
2000         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
2001
2002         /*
2003          * we only read stripe pages off the disk, set them
2004          * up to date if there were no errors
2005          */
2006         if (bio->bi_error)
2007                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
2008         else
2009                 set_bio_pages_uptodate(bio);
2010         bio_put(bio);
2011
2012         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
2013                 return;
2014
2015         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
2016                 rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
2017         else
2018                 __raid_recover_end_io(rbio);
2019 }
2020
2021 /*
2022  * reads everything we need off the disk to reconstruct
2023  * the parity. endio handlers trigger final reconstruction
2024  * when the IO is done.
2025  *
2026  * This is used both for reads from the higher layers and for
2027  * parity construction required to finish a rmw cycle.
2028  */
2029 static int __raid56_parity_recover(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2030 {
2031         int bios_to_read = 0;
2032         struct bio_list bio_list;
2033         int ret;
2034         int nr_pages = DIV_ROUND_UP(rbio->stripe_len, PAGE_CACHE_SIZE);
2035         int pagenr;
2036         int stripe;
2037         struct bio *bio;
2038
2039         bio_list_init(&bio_list);
2040
2041         ret = alloc_rbio_pages(rbio);
2042         if (ret)
2043                 goto cleanup;
2044
2045         atomic_set(&rbio->error, 0);
2046
2047         /*
2048          * read everything that hasn't failed.  Thanks to the
2049          * stripe cache, it is possible that some or all of these
2050          * pages are going to be uptodate.
2051          */
2052         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
2053                 if (rbio->faila == stripe || rbio->failb == stripe) {
2054                         atomic_inc(&rbio->error);
2055                         continue;
2056                 }
2057
2058                 for (pagenr = 0; pagenr < nr_pages; pagenr++) {
2059                         struct page *p;
2060
2061                         /*
2062                          * the rmw code may have already read this
2063                          * page in
2064                          */
2065                         p = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
2066                         if (PageUptodate(p))
2067                                 continue;
2068
2069                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list,
2070                                        rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr),
2071                                        stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
2072                         if (ret < 0)
2073                                 goto cleanup;
2074                 }
2075         }
2076
2077         bios_to_read = bio_list_size(&bio_list);
2078         if (!bios_to_read) {
2079                 /*
2080                  * we might have no bios to read just because the pages
2081                  * were up to date, or we might have no bios to read because
2082                  * the devices were gone.
2083                  */
2084                 if (atomic_read(&rbio->error) <= rbio->bbio->max_errors) {
2085                         __raid_recover_end_io(rbio);
2086                         goto out;
2087                 } else {
2088                         goto cleanup;
2089                 }
2090         }
2091
2092         /*
2093          * the bbio may be freed once we submit the last bio.  Make sure
2094          * not to touch it after that
2095          */
2096         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bios_to_read);
2097         while (1) {
2098                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
2099                 if (!bio)
2100                         break;
2101
2102                 bio->bi_private = rbio;
2103                 bio->bi_end_io = raid_recover_end_io;
2104
2105                 btrfs_bio_wq_end_io(rbio->fs_info, bio,
2106                                     BTRFS_WQ_ENDIO_RAID56);
2107
2108                 submit_bio(READ, bio);
2109         }
2110 out:
2111         return 0;
2112
2113 cleanup:
2114         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD ||
2115             rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING)
2116                 rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
2117         return -EIO;
2118 }
2119
2120 /*
2121  * the main entry point for reads from the higher layers.  This
2122  * is really only called when the normal read path had a failure,
2123  * so we assume the bio they send down corresponds to a failed part
2124  * of the drive.
2125  */
2126 int raid56_parity_recover(struct btrfs_root *root, struct bio *bio,
2127                           struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len,
2128                           int mirror_num, int generic_io)
2129 {
2130         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2131         int ret;
2132
2133         rbio = alloc_rbio(root, bbio, stripe_len);
2134         if (IS_ERR(rbio)) {
2135                 if (generic_io)
2136                         btrfs_put_bbio(bbio);
2137                 return PTR_ERR(rbio);
2138         }
2139
2140         rbio->operation = BTRFS_RBIO_READ_REBUILD;
2141         bio_list_add(&rbio->bio_list, bio);
2142         rbio->bio_list_bytes = bio->bi_iter.bi_size;
2143
2144         rbio->faila = find_logical_bio_stripe(rbio, bio);
2145         if (rbio->faila == -1) {
2146                 BUG();
2147                 if (generic_io)
2148                         btrfs_put_bbio(bbio);
2149                 kfree(rbio);
2150                 return -EIO;
2151         }
2152
2153         if (generic_io) {
2154                 btrfs_bio_counter_inc_noblocked(root->fs_info);
2155                 rbio->generic_bio_cnt = 1;
2156         } else {
2157                 btrfs_get_bbio(bbio);
2158         }
2159
2160         /*
2161          * reconstruct from the q stripe if they are
2162          * asking for mirror 3
2163          */
2164         if (mirror_num == 3)
2165                 rbio->failb = rbio->real_stripes - 2;
2166
2167         ret = lock_stripe_add(rbio);
2168
2169         /*
2170          * __raid56_parity_recover will end the bio with
2171          * any errors it hits.  We don't want to return
2172          * its error value up the stack because our caller
2173          * will end up calling bio_endio with any nonzero
2174          * return
2175          */
2176         if (ret == 0)
2177                 __raid56_parity_recover(rbio);
2178         /*
2179          * our rbio has been added to the list of
2180          * rbios that will be handled after the
2181          * currently lock owner is done
2182          */
2183         return 0;
2184
2185 }
2186
2187 static void rmw_work(struct btrfs_work *work)
2188 {
2189         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2190
2191         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2192         raid56_rmw_stripe(rbio);
2193 }
2194
2195 static void read_rebuild_work(struct btrfs_work *work)
2196 {
2197         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2198
2199         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2200         __raid56_parity_recover(rbio);
2201 }
2202
2203 /*
2204  * The following code is used to scrub/replace the parity stripe
2205  *
2206  * Note: We need make sure all the pages that add into the scrub/replace
2207  * raid bio are correct and not be changed during the scrub/replace. That
2208  * is those pages just hold metadata or file data with checksum.
2209  */
2210
2211 struct btrfs_raid_bio *
2212 raid56_parity_alloc_scrub_rbio(struct btrfs_root *root, struct bio *bio,
2213                                struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len,
2214                                struct btrfs_device *scrub_dev,
2215                                unsigned long *dbitmap, int stripe_nsectors)
2216 {
2217         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2218         int i;
2219
2220         rbio = alloc_rbio(root, bbio, stripe_len);
2221         if (IS_ERR(rbio))
2222                 return NULL;
2223         bio_list_add(&rbio->bio_list, bio);
2224         /*
2225          * This is a special bio which is used to hold the completion handler
2226          * and make the scrub rbio is similar to the other types
2227          */
2228         ASSERT(!bio->bi_iter.bi_size);
2229         rbio->operation = BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB;
2230
2231         for (i = 0; i < rbio->real_stripes; i++) {
2232                 if (bbio->stripes[i].dev == scrub_dev) {
2233                         rbio->scrubp = i;
2234                         break;
2235                 }
2236         }
2237
2238         /* Now we just support the sectorsize equals to page size */
2239         ASSERT(root->sectorsize == PAGE_SIZE);
2240         ASSERT(rbio->stripe_npages == stripe_nsectors);
2241         bitmap_copy(rbio->dbitmap, dbitmap, stripe_nsectors);
2242
2243         return rbio;
2244 }
2245
2246 /* Used for both parity scrub and missing. */
2247 void raid56_add_scrub_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio, struct page *page,
2248                             u64 logical)
2249 {
2250         int stripe_offset;
2251         int index;
2252
2253         ASSERT(logical >= rbio->bbio->raid_map[0]);
2254         ASSERT(logical + PAGE_SIZE <= rbio->bbio->raid_map[0] +
2255                                 rbio->stripe_len * rbio->nr_data);
2256         stripe_offset = (int)(logical - rbio->bbio->raid_map[0]);
2257         index = stripe_offset >> PAGE_CACHE_SHIFT;
2258         rbio->bio_pages[index] = page;
2259 }
2260
2261 /*
2262  * We just scrub the parity that we have correct data on the same horizontal,
2263  * so we needn't allocate all pages for all the stripes.
2264  */
2265 static int alloc_rbio_essential_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2266 {
2267         int i;
2268         int bit;
2269         int index;
2270         struct page *page;
2271
2272         for_each_set_bit(bit, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2273                 for (i = 0; i < rbio->real_stripes; i++) {
2274                         index = i * rbio->stripe_npages + bit;
2275                         if (rbio->stripe_pages[index])
2276                                 continue;
2277
2278                         page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
2279                         if (!page)
2280                                 return -ENOMEM;
2281                         rbio->stripe_pages[index] = page;
2282                         ClearPageUptodate(page);
2283                 }
2284         }
2285         return 0;
2286 }
2287
2288 /*
2289  * end io function used by finish_rmw.  When we finally
2290  * get here, we've written a full stripe
2291  */
2292 static void raid_write_parity_end_io(struct bio *bio)
2293 {
2294         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
2295         int err = bio->bi_error;
2296
2297         if (bio->bi_error)
2298                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
2299
2300         bio_put(bio);
2301
2302         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
2303                 return;
2304
2305         err = 0;
2306
2307         if (atomic_read(&rbio->error))
2308                 err = -EIO;
2309
2310         rbio_orig_end_io(rbio, err);
2311 }
2312
2313 static noinline void finish_parity_scrub(struct btrfs_raid_bio *rbio,
2314                                          int need_check)
2315 {
2316         struct btrfs_bio *bbio = rbio->bbio;
2317         void *pointers[rbio->real_stripes];
2318         DECLARE_BITMAP(pbitmap, rbio->stripe_npages);
2319         int nr_data = rbio->nr_data;
2320         int stripe;
2321         int pagenr;
2322         int p_stripe = -1;
2323         int q_stripe = -1;
2324         struct page *p_page = NULL;
2325         struct page *q_page = NULL;
2326         struct bio_list bio_list;
2327         struct bio *bio;
2328         int is_replace = 0;
2329         int ret;
2330
2331         bio_list_init(&bio_list);
2332
2333         if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 1) {
2334                 p_stripe = rbio->real_stripes - 1;
2335         } else if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 2) {
2336                 p_stripe = rbio->real_stripes - 2;
2337                 q_stripe = rbio->real_stripes - 1;
2338         } else {
2339                 BUG();
2340         }
2341
2342         if (bbio->num_tgtdevs && bbio->tgtdev_map[rbio->scrubp]) {
2343                 is_replace = 1;
2344                 bitmap_copy(pbitmap, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages);
2345         }
2346
2347         /*
2348          * Because the higher layers(scrubber) are unlikely to
2349          * use this area of the disk again soon, so don't cache
2350          * it.
2351          */
2352         clear_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
2353
2354         if (!need_check)
2355                 goto writeback;
2356
2357         p_page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
2358         if (!p_page)
2359                 goto cleanup;
2360         SetPageUptodate(p_page);
2361
2362         if (q_stripe != -1) {
2363                 q_page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
2364                 if (!q_page) {
2365                         __free_page(p_page);
2366                         goto cleanup;
2367                 }
2368                 SetPageUptodate(q_page);
2369         }
2370
2371         atomic_set(&rbio->error, 0);
2372
2373         for_each_set_bit(pagenr, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2374                 struct page *p;
2375                 void *parity;
2376                 /* first collect one page from each data stripe */
2377                 for (stripe = 0; stripe < nr_data; stripe++) {
2378                         p = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
2379                         pointers[stripe] = kmap(p);
2380                 }
2381
2382                 /* then add the parity stripe */
2383                 pointers[stripe++] = kmap(p_page);
2384
2385                 if (q_stripe != -1) {
2386
2387                         /*
2388                          * raid6, add the qstripe and call the
2389                          * library function to fill in our p/q
2390                          */
2391                         pointers[stripe++] = kmap(q_page);
2392
2393                         raid6_call.gen_syndrome(rbio->real_stripes, PAGE_SIZE,
2394                                                 pointers);
2395                 } else {
2396                         /* raid5 */
2397                         memcpy(pointers[nr_data], pointers[0], PAGE_SIZE);
2398                         run_xor(pointers + 1, nr_data - 1, PAGE_CACHE_SIZE);
2399                 }
2400
2401                 /* Check scrubbing pairty and repair it */
2402                 p = rbio_stripe_page(rbio, rbio->scrubp, pagenr);
2403                 parity = kmap(p);
2404                 if (memcmp(parity, pointers[rbio->scrubp], PAGE_CACHE_SIZE))
2405                         memcpy(parity, pointers[rbio->scrubp], PAGE_CACHE_SIZE);
2406                 else
2407                         /* Parity is right, needn't writeback */
2408                         bitmap_clear(rbio->dbitmap, pagenr, 1);
2409                 kunmap(p);
2410
2411                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++)
2412                         kunmap(page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0));
2413         }
2414
2415         __free_page(p_page);
2416         if (q_page)
2417                 __free_page(q_page);
2418
2419 writeback:
2420         /*
2421          * time to start writing.  Make bios for everything from the
2422          * higher layers (the bio_list in our rbio) and our p/q.  Ignore
2423          * everything else.
2424          */
2425         for_each_set_bit(pagenr, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2426                 struct page *page;
2427
2428                 page = rbio_stripe_page(rbio, rbio->scrubp, pagenr);
2429                 ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list,
2430                                page, rbio->scrubp, pagenr, rbio->stripe_len);
2431                 if (ret)
2432                         goto cleanup;
2433         }
2434
2435         if (!is_replace)
2436                 goto submit_write;
2437
2438         for_each_set_bit(pagenr, pbitmap, rbio->stripe_npages) {
2439                 struct page *page;
2440
2441                 page = rbio_stripe_page(rbio, rbio->scrubp, pagenr);
2442                 ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
2443                                        bbio->tgtdev_map[rbio->scrubp],
2444                                        pagenr, rbio->stripe_len);
2445                 if (ret)
2446                         goto cleanup;
2447         }
2448
2449 submit_write:
2450         nr_data = bio_list_size(&bio_list);
2451         if (!nr_data) {
2452                 /* Every parity is right */
2453                 rbio_orig_end_io(rbio, 0);
2454                 return;
2455         }
2456
2457         atomic_set(&rbio->stripes_pending, nr_data);
2458
2459         while (1) {
2460                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
2461                 if (!bio)
2462                         break;
2463
2464                 bio->bi_private = rbio;
2465                 bio->bi_end_io = raid_write_parity_end_io;
2466                 submit_bio(WRITE, bio);
2467         }
2468         return;
2469
2470 cleanup:
2471         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
2472 }
2473
2474 static inline int is_data_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio, int stripe)
2475 {
2476         if (stripe >= 0 && stripe < rbio->nr_data)
2477                 return 1;
2478         return 0;
2479 }
2480
2481 /*
2482  * While we're doing the parity check and repair, we could have errors
2483  * in reading pages off the disk.  This checks for errors and if we're
2484  * not able to read the page it'll trigger parity reconstruction.  The
2485  * parity scrub will be finished after we've reconstructed the failed
2486  * stripes
2487  */
2488 static void validate_rbio_for_parity_scrub(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2489 {
2490         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
2491                 goto cleanup;
2492
2493         if (rbio->faila >= 0 || rbio->failb >= 0) {
2494                 int dfail = 0, failp = -1;
2495
2496                 if (is_data_stripe(rbio, rbio->faila))
2497                         dfail++;
2498                 else if (is_parity_stripe(rbio->faila))
2499                         failp = rbio->faila;
2500
2501                 if (is_data_stripe(rbio, rbio->failb))
2502                         dfail++;
2503                 else if (is_parity_stripe(rbio->failb))
2504                         failp = rbio->failb;
2505
2506                 /*
2507                  * Because we can not use a scrubbing parity to repair
2508                  * the data, so the capability of the repair is declined.
2509                  * (In the case of RAID5, we can not repair anything)
2510                  */
2511                 if (dfail > rbio->bbio->max_errors - 1)
2512                         goto cleanup;
2513
2514                 /*
2515                  * If all data is good, only parity is correctly, just
2516                  * repair the parity.
2517                  */
2518                 if (dfail == 0) {
2519                         finish_parity_scrub(rbio, 0);
2520                         return;
2521                 }
2522
2523                 /*
2524                  * Here means we got one corrupted data stripe and one
2525                  * corrupted parity on RAID6, if the corrupted parity
2526                  * is scrubbing parity, luckly, use the other one to repair
2527                  * the data, or we can not repair the data stripe.
2528                  */
2529                 if (failp != rbio->scrubp)
2530                         goto cleanup;
2531
2532                 __raid_recover_end_io(rbio);
2533         } else {
2534                 finish_parity_scrub(rbio, 1);
2535         }
2536         return;
2537
2538 cleanup:
2539         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
2540 }
2541
2542 /*
2543  * end io for the read phase of the rmw cycle.  All the bios here are physical
2544  * stripe bios we've read from the disk so we can recalculate the parity of the
2545  * stripe.
2546  *
2547  * This will usually kick off finish_rmw once all the bios are read in, but it
2548  * may trigger parity reconstruction if we had any errors along the way
2549  */
2550 static void raid56_parity_scrub_end_io(struct bio *bio)
2551 {
2552         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
2553
2554         if (bio->bi_error)
2555                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
2556         else
2557                 set_bio_pages_uptodate(bio);
2558
2559         bio_put(bio);
2560
2561         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
2562                 return;
2563
2564         /*
2565          * this will normally call finish_rmw to start our write
2566          * but if there are any failed stripes we'll reconstruct
2567          * from parity first
2568          */
2569         validate_rbio_for_parity_scrub(rbio);
2570 }
2571
2572 static void raid56_parity_scrub_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2573 {
2574         int bios_to_read = 0;
2575         struct bio_list bio_list;
2576         int ret;
2577         int pagenr;
2578         int stripe;
2579         struct bio *bio;
2580
2581         ret = alloc_rbio_essential_pages(rbio);
2582         if (ret)
2583                 goto cleanup;
2584
2585         bio_list_init(&bio_list);
2586
2587         atomic_set(&rbio->error, 0);
2588         /*
2589          * build a list of bios to read all the missing parts of this
2590          * stripe
2591          */
2592         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
2593                 for_each_set_bit(pagenr, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2594                         struct page *page;
2595                         /*
2596                          * we want to find all the pages missing from
2597                          * the rbio and read them from the disk.  If
2598                          * page_in_rbio finds a page in the bio list
2599                          * we don't need to read it off the stripe.
2600                          */
2601                         page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
2602                         if (page)
2603                                 continue;
2604
2605                         page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
2606                         /*
2607                          * the bio cache may have handed us an uptodate
2608                          * page.  If so, be happy and use it
2609                          */
2610                         if (PageUptodate(page))
2611                                 continue;
2612
2613                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
2614                                        stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
2615                         if (ret)
2616                                 goto cleanup;
2617                 }
2618         }
2619
2620         bios_to_read = bio_list_size(&bio_list);
2621         if (!bios_to_read) {
2622                 /*
2623                  * this can happen if others have merged with
2624                  * us, it means there is nothing left to read.
2625                  * But if there are missing devices it may not be
2626                  * safe to do the full stripe write yet.
2627                  */
2628                 goto finish;
2629         }
2630
2631         /*
2632          * the bbio may be freed once we submit the last bio.  Make sure
2633          * not to touch it after that
2634          */
2635         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bios_to_read);
2636         while (1) {
2637                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
2638                 if (!bio)
2639                         break;
2640
2641                 bio->bi_private = rbio;
2642                 bio->bi_end_io = raid56_parity_scrub_end_io;
2643
2644                 btrfs_bio_wq_end_io(rbio->fs_info, bio,
2645                                     BTRFS_WQ_ENDIO_RAID56);
2646
2647                 submit_bio(READ, bio);
2648         }
2649         /* the actual write will happen once the reads are done */
2650         return;
2651
2652 cleanup:
2653         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
2654         return;
2655
2656 finish:
2657         validate_rbio_for_parity_scrub(rbio);
2658 }
2659
2660 static void scrub_parity_work(struct btrfs_work *work)
2661 {
2662         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2663
2664         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2665         raid56_parity_scrub_stripe(rbio);
2666 }
2667
2668 static void async_scrub_parity(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2669 {
2670         btrfs_init_work(&rbio->work, btrfs_rmw_helper,
2671                         scrub_parity_work, NULL, NULL);
2672
2673         btrfs_queue_work(rbio->fs_info->rmw_workers,
2674                          &rbio->work);
2675 }
2676
2677 void raid56_parity_submit_scrub_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2678 {
2679         if (!lock_stripe_add(rbio))
2680                 async_scrub_parity(rbio);
2681 }
2682
2683 /* The following code is used for dev replace of a missing RAID 5/6 device. */
2684
2685 struct btrfs_raid_bio *
2686 raid56_alloc_missing_rbio(struct btrfs_root *root, struct bio *bio,
2687                           struct btrfs_bio *bbio, u64 length)
2688 {
2689         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2690
2691         rbio = alloc_rbio(root, bbio, length);
2692         if (IS_ERR(rbio))
2693                 return NULL;
2694
2695         rbio->operation = BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING;
2696         bio_list_add(&rbio->bio_list, bio);
2697         /*
2698          * This is a special bio which is used to hold the completion handler
2699          * and make the scrub rbio is similar to the other types
2700          */
2701         ASSERT(!bio->bi_iter.bi_size);
2702
2703         rbio->faila = find_logical_bio_stripe(rbio, bio);
2704         if (rbio->faila == -1) {
2705                 BUG();
2706                 kfree(rbio);
2707                 return NULL;
2708         }
2709
2710         return rbio;
2711 }
2712
2713 static void missing_raid56_work(struct btrfs_work *work)
2714 {
2715         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2716
2717         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2718         __raid56_parity_recover(rbio);
2719 }
2720
2721 static void async_missing_raid56(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2722 {
2723         btrfs_init_work(&rbio->work, btrfs_rmw_helper,
2724                         missing_raid56_work, NULL, NULL);
2725
2726         btrfs_queue_work(rbio->fs_info->rmw_workers, &rbio->work);
2727 }
2728
2729 void raid56_submit_missing_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2730 {
2731         if (!lock_stripe_add(rbio))
2732                 async_missing_raid56(rbio);
2733 }