fs/xfs/xfs_file.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2000-2005 Silicon Graphics, Inc.
   3  * 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 License as
   7  * published by the Free Software Foundation.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it would be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12  * GNU General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  15  * along with this program; if not, write the Free Software Foundation,
  16  * Inc.,  51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  17  */
  18 #include "xfs.h"
  19 #include "xfs_fs.h"
  20 #include "xfs_shared.h"
  21 #include "xfs_format.h"
  22 #include "xfs_log_format.h"
  23 #include "xfs_trans_resv.h"
  24 #include "xfs_mount.h"
  25 #include "xfs_da_format.h"
  26 #include "xfs_da_btree.h"
  27 #include "xfs_inode.h"
  28 #include "xfs_trans.h"
  29 #include "xfs_inode_item.h"
  30 #include "xfs_bmap.h"
  31 #include "xfs_bmap_util.h"
  32 #include "xfs_error.h"
  33 #include "xfs_dir2.h"
  34 #include "xfs_dir2_priv.h"
  35 #include "xfs_ioctl.h"
  36 #include "xfs_trace.h"
  37 #include "xfs_log.h"
  38 #include "xfs_icache.h"
  39 #include "xfs_pnfs.h"
  40
  41 #include <linux/dcache.h>
  42 #include <linux/falloc.h>
  43 #include <linux/pagevec.h>
  44 #include <linux/backing-dev.h>
  45
  46 static const struct vm_operations_struct xfs_file_vm_ops;
  47
  48 /*
  49  * Locking primitives for read and write IO paths to ensure we consistently use
  50  * and order the inode->i_mutex, ip->i_lock and ip->i_iolock.
  51  */
  52 static inline void
  53 xfs_rw_ilock(
  54         struct xfs_inode        *ip,
  55         int                     type)
  56 {
  57         if (type & XFS_IOLOCK_EXCL)
  58                 inode_lock(VFS_I(ip));
  59         xfs_ilock(ip, type);
  60 }
  61
  62 static inline void
  63 xfs_rw_iunlock(
  64         struct xfs_inode        *ip,
  65         int                     type)
  66 {
  67         xfs_iunlock(ip, type);
  68         if (type & XFS_IOLOCK_EXCL)
  69                 inode_unlock(VFS_I(ip));
  70 }
  71
  72 static inline void
  73 xfs_rw_ilock_demote(
  74         struct xfs_inode        *ip,
  75         int                     type)
  76 {
  77         xfs_ilock_demote(ip, type);
  78         if (type & XFS_IOLOCK_EXCL)
  79                 inode_unlock(VFS_I(ip));
  80 }
  81
  82 /*
  83  * xfs_iozero clears the specified range supplied via the page cache (except in
  84  * the DAX case). Writes through the page cache will allocate blocks over holes,
  85  * though the callers usually map the holes first and avoid them. If a block is
  86  * not completely zeroed, then it will be read from disk before being partially
  87  * zeroed.
  88  *
  89  * In the DAX case, we can just directly write to the underlying pages. This
  90  * will not allocate blocks, but will avoid holes and unwritten extents and so
  91  * not do unnecessary work.
  92  */
  93 int
  94 xfs_iozero(
  95         struct xfs_inode        *ip,    /* inode                        */
  96         loff_t                  pos,    /* offset in file               */
  97         size_t                  count)  /* size of data to zero         */
  98 {
  99         struct page             *page;
 100         struct address_space    *mapping;
 101         int                     status = 0;
 102
 103
 104         mapping = VFS_I(ip)->i_mapping;
 105         do {
 106                 unsigned offset, bytes;
 107                 void *fsdata;
 108
 109                 offset = (pos & (PAGE_SIZE -1)); /* Within page */
 110                 bytes = PAGE_SIZE - offset;
 111                 if (bytes > count)
 112                         bytes = count;
 113
 114                 if (IS_DAX(VFS_I(ip))) {
 115                         status = dax_zero_page_range(VFS_I(ip), pos, bytes,
 116                                                      xfs_get_blocks_direct);
 117                         if (status)
 118                                 break;
 119                 } else {
 120                         status = pagecache_write_begin(NULL, mapping, pos, bytes,
 121                                                 AOP_FLAG_UNINTERRUPTIBLE,
 122                                                 &page, &fsdata);
 123                         if (status)
 124                                 break;
 125
 126                         zero_user(page, offset, bytes);
 127
 128                         status = pagecache_write_end(NULL, mapping, pos, bytes,
 129                                                 bytes, page, fsdata);
 130                         WARN_ON(status <= 0); /* can't return less than zero! */
 131                         status = 0;
 132                 }
 133                 pos += bytes;
 134                 count -= bytes;
 135         } while (count);
 136
 137         return status;
 138 }
 139
 140 int
 141 xfs_update_prealloc_flags(
 142         struct xfs_inode        *ip,
 143         enum xfs_prealloc_flags flags)
 144 {
 145         struct xfs_trans        *tp;
 146         int                     error;
 147
 148         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_writeid,
 149                         0, 0, 0, &tp);
 150         if (error)
 151                 return error;
 152
 153         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 154         xfs_trans_ijoin(tp, ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 155
 156         if (!(flags & XFS_PREALLOC_INVISIBLE)) {
 157                 VFS_I(ip)->i_mode &= ~S_ISUID;
 158                 if (VFS_I(ip)->i_mode & S_IXGRP)
 159                         VFS_I(ip)->i_mode &= ~S_ISGID;
 160                 xfs_trans_ichgtime(tp, ip, XFS_ICHGTIME_MOD | XFS_ICHGTIME_CHG);
 161         }
 162
 163         if (flags & XFS_PREALLOC_SET)
 164                 ip->i_d.di_flags |= XFS_DIFLAG_PREALLOC;
 165         if (flags & XFS_PREALLOC_CLEAR)
 166                 ip->i_d.di_flags &= ~XFS_DIFLAG_PREALLOC;
 167
 168         xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
 169         if (flags & XFS_PREALLOC_SYNC)
 170                 xfs_trans_set_sync(tp);
 171         return xfs_trans_commit(tp);
 172 }
 173
 174 /*
 175  * Fsync operations on directories are much simpler than on regular files,
 176  * as there is no file data to flush, and thus also no need for explicit
 177  * cache flush operations, and there are no non-transaction metadata updates
 178  * on directories either.
 179  */
 180 STATIC int
 181 xfs_dir_fsync(
 182         struct file             *file,
 183         loff_t                  start,
 184         loff_t                  end,
 185         int                     datasync)
 186 {
 187         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(file->f_mapping->host);
 188         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 189         xfs_lsn_t               lsn = 0;
 190
 191         trace_xfs_dir_fsync(ip);
 192
 193         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 194         if (xfs_ipincount(ip))
 195                 lsn = ip->i_itemp->ili_last_lsn;
 196         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 197
 198         if (!lsn)
 199                 return 0;
 200         return _xfs_log_force_lsn(mp, lsn, XFS_LOG_SYNC, NULL);
 201 }
 202
 203 STATIC int
 204 xfs_file_fsync(
 205         struct file             *file,
 206         loff_t                  start,
 207         loff_t                  end,
 208         int                     datasync)
 209 {
 210         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
 211         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 212         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 213         int                     error = 0;
 214         int                     log_flushed = 0;
 215         xfs_lsn_t               lsn = 0;
 216
 217         trace_xfs_file_fsync(ip);
 218
 219         error = filemap_write_and_wait_range(inode->i_mapping, start, end);
 220         if (error)
 221                 return error;
 222
 223         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
 224                 return -EIO;
 225
 226         xfs_iflags_clear(ip, XFS_ITRUNCATED);
 227
 228         if (mp->m_flags & XFS_MOUNT_BARRIER) {
 229                 /*
 230                  * If we have an RT and/or log subvolume we need to make sure
 231                  * to flush the write cache the device used for file data
 232                  * first.  This is to ensure newly written file data make
 233                  * it to disk before logging the new inode size in case of
 234                  * an extending write.
 235                  */
 236                 if (XFS_IS_REALTIME_INODE(ip))
 237                         xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_rtdev_targp);
 238                 else if (mp->m_logdev_targp != mp->m_ddev_targp)
 239                         xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_ddev_targp);
 240         }
 241
 242         /*
 243          * All metadata updates are logged, which means that we just have to
 244          * flush the log up to the latest LSN that touched the inode. If we have
 245          * concurrent fsync/fdatasync() calls, we need them to all block on the
 246          * log force before we clear the ili_fsync_fields field. This ensures
 247          * that we don't get a racing sync operation that does not wait for the
 248          * metadata to hit the journal before returning. If we race with
 249          * clearing the ili_fsync_fields, then all that will happen is the log
 250          * force will do nothing as the lsn will already be on disk. We can't
 251          * race with setting ili_fsync_fields because that is done under
 252          * XFS_ILOCK_EXCL, and that can't happen because we hold the lock shared
 253          * until after the ili_fsync_fields is cleared.
 254          */
 255         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 256         if (xfs_ipincount(ip)) {
 257                 if (!datasync ||
 258                     (ip->i_itemp->ili_fsync_fields & ~XFS_ILOG_TIMESTAMP))
 259                         lsn = ip->i_itemp->ili_last_lsn;
 260         }
 261
 262         if (lsn) {
 263                 error = _xfs_log_force_lsn(mp, lsn, XFS_LOG_SYNC, &log_flushed);
 264                 ip->i_itemp->ili_fsync_fields = 0;
 265         }
 266         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 267
 268         /*
 269          * If we only have a single device, and the log force about was
 270          * a no-op we might have to flush the data device cache here.
 271          * This can only happen for fdatasync/O_DSYNC if we were overwriting
 272          * an already allocated file and thus do not have any metadata to
 273          * commit.
 274          */
 275         if ((mp->m_flags & XFS_MOUNT_BARRIER) &&
 276             mp->m_logdev_targp == mp->m_ddev_targp &&
 277             !XFS_IS_REALTIME_INODE(ip) &&
 278             !log_flushed)
 279                 xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_ddev_targp);
 280
 281         return error;
 282 }
 283
 284 STATIC ssize_t
 285 xfs_file_dio_aio_read(
 286         struct kiocb            *iocb,
 287         struct iov_iter         *to)
 288 {
 289         struct address_space    *mapping = iocb->ki_filp->f_mapping;
 290         struct inode            *inode = mapping->host;
 291         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 292         loff_t                  isize = i_size_read(inode);
 293         size_t                  count = iov_iter_count(to);
 294         struct iov_iter         data;
 295         struct xfs_buftarg      *target;
 296         ssize_t                 ret = 0;
 297
 298         trace_xfs_file_direct_read(ip, count, iocb->ki_pos);
 299
 300         if (!count)
 301                 return 0; /* skip atime */
 302
 303         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(ip))
 304                 target = ip->i_mount->m_rtdev_targp;
 305         else
 306                 target = ip->i_mount->m_ddev_targp;
 307
 308         /* DIO must be aligned to device logical sector size */
 309         if ((iocb->ki_pos | count) & target->bt_logical_sectormask) {
 310                 if (iocb->ki_pos == isize)
 311                         return 0;
 312                 return -EINVAL;
 313         }
 314
 315         /*
 316          * Locking is a bit tricky here. If we take an exclusive lock for direct
 317          * IO, we effectively serialise all new concurrent read IO to this file
 318          * and block it behind IO that is currently in progress because IO in
 319          * progress holds the IO lock shared. We only need to hold the lock
 320          * exclusive to blow away the page cache, so only take lock exclusively
 321          * if the page cache needs invalidation. This allows the normal direct
 322          * IO case of no page cache pages to proceeed concurrently without
 323          * serialisation.
 324          */
 325         xfs_rw_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 326         if (mapping->nrpages) {
 327                 xfs_rw_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 328                 xfs_rw_ilock(ip, XFS_IOLOCK_EXCL);
 329
 330                 /*
 331                  * The generic dio code only flushes the range of the particular
 332                  * I/O. Because we take an exclusive lock here, this whole
 333                  * sequence is considerably more expensive for us. This has a
 334                  * noticeable performance impact for any file with cached pages,
 335                  * even when outside of the range of the particular I/O.
 336                  *
 337                  * Hence, amortize the cost of the lock against a full file
 338                  * flush and reduce the chances of repeated iolock cycles going
 339                  * forward.
 340                  */
 341                 if (mapping->nrpages) {
 342                         ret = filemap_write_and_wait(mapping);
 343                         if (ret) {
 344                                 xfs_rw_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_EXCL);
 345                                 return ret;
 346                         }
 347
 348                         /*
 349                          * Invalidate whole pages. This can return an error if
 350                          * we fail to invalidate a page, but this should never
 351                          * happen on XFS. Warn if it does fail.
 352                          */
 353                         ret = invalidate_inode_pages2(mapping);
 354                         WARN_ON_ONCE(ret);
 355                         ret = 0;
 356                 }
 357                 xfs_rw_ilock_demote(ip, XFS_IOLOCK_EXCL);
 358         }
 359
 360         data = *to;
 361         ret = __blockdev_direct_IO(iocb, inode, target->bt_bdev, &data,
 362                         xfs_get_blocks_direct, NULL, NULL, 0);
 363         if (ret > 0) {
 364                 iocb->ki_pos += ret;
 365                 iov_iter_advance(to, ret);
 366         }
 367         xfs_rw_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 368
 369         file_accessed(iocb->ki_filp);
 370         return ret;
 371 }
 372
 373 static noinline ssize_t
 374 xfs_file_dax_read(
 375         struct kiocb            *iocb,
 376         struct iov_iter         *to)
 377 {
 378         struct address_space    *mapping = iocb->ki_filp->f_mapping;
 379         struct inode            *inode = mapping->host;
 380         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 381         struct iov_iter         data = *to;
 382         size_t                  count = iov_iter_count(to);
 383         ssize_t                 ret = 0;
 384
 385         trace_xfs_file_dax_read(ip, count, iocb->ki_pos);
 386
 387         if (!count)
 388                 return 0; /* skip atime */
 389
 390         xfs_rw_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 391         ret = dax_do_io(iocb, inode, &data, xfs_get_blocks_direct, NULL, 0);
 392         if (ret > 0) {
 393                 iocb->ki_pos += ret;
 394                 iov_iter_advance(to, ret);
 395         }
 396         xfs_rw_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 397
 398         file_accessed(iocb->ki_filp);
 399         return ret;
 400 }
 401
 402 STATIC ssize_t
 403 xfs_file_buffered_aio_read(
 404         struct kiocb            *iocb,
 405         struct iov_iter         *to)
 406 {
 407         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(file_inode(iocb->ki_filp));
 408         ssize_t                 ret;
 409
 410         trace_xfs_file_buffered_read(ip, iov_iter_count(to), iocb->ki_pos);
 411
 412         xfs_rw_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 413         ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
 414         xfs_rw_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 415
 416         return ret;
 417 }
 418
 419 STATIC ssize_t
 420 xfs_file_read_iter(
 421         struct kiocb            *iocb,
 422         struct iov_iter         *to)
 423 {
 424         struct inode            *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 425         struct xfs_mount        *mp = XFS_I(inode)->i_mount;
 426         ssize_t                 ret = 0;
 427
 428         XFS_STATS_INC(mp, xs_read_calls);
 429
 430         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
 431                 return -EIO;
 432
 433         if (IS_DAX(inode))
 434                 ret = xfs_file_dax_read(iocb, to);
 435         else if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT)
 436                 ret = xfs_file_dio_aio_read(iocb, to);
 437         else
 438                 ret = xfs_file_buffered_aio_read(iocb, to);
 439
 440         if (ret > 0)
 441                 XFS_STATS_ADD(mp, xs_read_bytes, ret);
 442         return ret;
 443 }
 444
 445 STATIC ssize_t
 446 xfs_file_splice_read(
 447         struct file             *infilp,
 448         loff_t                  *ppos,
 449         struct pipe_inode_info  *pipe,
 450         size_t                  count,
 451         unsigned int            flags)
 452 {
 453         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(infilp->f_mapping->host);
 454         ssize_t                 ret;
 455
 456         XFS_STATS_INC(ip->i_mount, xs_read_calls);
 457
 458         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(ip->i_mount))
 459                 return -EIO;
 460
 461         trace_xfs_file_splice_read(ip, count, *ppos);
 462
 463         /*
 464          * DAX inodes cannot ues the page cache for splice, so we have to push
 465          * them through the VFS IO path. This means it goes through
 466          * ->read_iter, which for us takes the XFS_IOLOCK_SHARED. Hence we
 467          * cannot lock the splice operation at this level for DAX inodes.
 468          */
 469         if (IS_DAX(VFS_I(ip))) {
 470                 ret = default_file_splice_read(infilp, ppos, pipe, count,
 471                                                flags);
 472                 goto out;
 473         }
 474
 475         xfs_rw_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 476         ret = generic_file_splice_read(infilp, ppos, pipe, count, flags);
 477         xfs_rw_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 478 out:
 479         if (ret > 0)
 480                 XFS_STATS_ADD(ip->i_mount, xs_read_bytes, ret);
 481         return ret;
 482 }
 483
 484 /*
 485  * This routine is called to handle zeroing any space in the last block of the
 486  * file that is beyond the EOF.  We do this since the size is being increased
 487  * without writing anything to that block and we don't want to read the
 488  * garbage on the disk.
 489  */
 490 STATIC int                              /* error (positive) */
 491 xfs_zero_last_block(
 492         struct xfs_inode        *ip,
 493         xfs_fsize_t             offset,
 494         xfs_fsize_t             isize,
 495         bool                    *did_zeroing)
 496 {
 497         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 498         xfs_fileoff_t           last_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, isize);
 499         int                     zero_offset = XFS_B_FSB_OFFSET(mp, isize);
 500         int                     zero_len;
 501         int                     nimaps = 1;
 502         int                     error = 0;
 503         struct xfs_bmbt_irec    imap;
 504
 505         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 506         error = xfs_bmapi_read(ip, last_fsb, 1, &imap, &nimaps, 0);
 507         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 508         if (error)
 509                 return error;
 510
 511         ASSERT(nimaps > 0);
 512
 513         /*
 514          * If the block underlying isize is just a hole, then there
 515          * is nothing to zero.
 516          */
 517         if (imap.br_startblock == HOLESTARTBLOCK)
 518                 return 0;
 519
 520         zero_len = mp->m_sb.sb_blocksize - zero_offset;
 521         if (isize + zero_len > offset)
 522                 zero_len = offset - isize;
 523         *did_zeroing = true;
 524         return xfs_iozero(ip, isize, zero_len);
 525 }
 526
 527 /*
 528  * Zero any on disk space between the current EOF and the new, larger EOF.
 529  *
 530  * This handles the normal case of zeroing the remainder of the last block in
 531  * the file and the unusual case of zeroing blocks out beyond the size of the
 532  * file.  This second case only happens with fixed size extents and when the
 533  * system crashes before the inode size was updated but after blocks were
 534  * allocated.
 535  *
 536  * Expects the iolock to be held exclusive, and will take the ilock internally.
 537  */
 538 int                                     /* error (positive) */
 539 xfs_zero_eof(
 540         struct xfs_inode        *ip,
 541         xfs_off_t               offset,         /* starting I/O offset */
 542         xfs_fsize_t             isize,          /* current inode size */
 543         bool                    *did_zeroing)
 544 {
 545         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 546         xfs_fileoff_t           start_zero_fsb;
 547         xfs_fileoff_t           end_zero_fsb;
 548         xfs_fileoff_t           zero_count_fsb;
 549         xfs_fileoff_t           last_fsb;
 550         xfs_fileoff_t           zero_off;
 551         xfs_fsize_t             zero_len;
 552         int                     nimaps;
 553         int                     error = 0;
 554         struct xfs_bmbt_irec    imap;
 555
 556         ASSERT(xfs_isilocked(ip, XFS_IOLOCK_EXCL));
 557         ASSERT(offset > isize);
 558
 559         trace_xfs_zero_eof(ip, isize, offset - isize);
 560
 561         /*
 562          * First handle zeroing the block on which isize resides.
 563          *
 564          * We only zero a part of that block so it is handled specially.
 565          */
 566         if (XFS_B_FSB_OFFSET(mp, isize) != 0) {
 567                 error = xfs_zero_last_block(ip, offset, isize, did_zeroing);
 568                 if (error)
 569                         return error;
 570         }
 571
 572         /*
 573          * Calculate the range between the new size and the old where blocks
 574          * needing to be zeroed may exist.
 575          *
 576          * To get the block where the last byte in the file currently resides,
 577          * we need to subtract one from the size and truncate back to a block
 578          * boundary.  We subtract 1 in case the size is exactly on a block
 579          * boundary.
 580          */
 581         last_fsb = isize ? XFS_B_TO_FSBT(mp, isize - 1) : (xfs_fileoff_t)-1;
 582         start_zero_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, (xfs_ufsize_t)isize);
 583         end_zero_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset - 1);
 584         ASSERT((xfs_sfiloff_t)last_fsb < (xfs_sfiloff_t)start_zero_fsb);
 585         if (last_fsb == end_zero_fsb) {
 586                 /*
 587                  * The size was only incremented on its last block.
 588                  * We took care of that above, so just return.
 589                  */
 590                 return 0;
 591         }
 592
 593         ASSERT(start_zero_fsb <= end_zero_fsb);
 594         while (start_zero_fsb <= end_zero_fsb) {
 595                 nimaps = 1;
 596                 zero_count_fsb = end_zero_fsb - start_zero_fsb + 1;
 597
 598                 xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 599                 error = xfs_bmapi_read(ip, start_zero_fsb, zero_count_fsb,
 600                                           &imap, &nimaps, 0);
 601                 xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
 602                 if (error)
 603                         return error;
 604
 605                 ASSERT(nimaps > 0);
 606
 607                 if (imap.br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN ||
 608                     imap.br_startblock == HOLESTARTBLOCK) {
 609                         start_zero_fsb = imap.br_startoff + imap.br_blockcount;
 610                         ASSERT(start_zero_fsb <= (end_zero_fsb + 1));
 611                         continue;
 612                 }
 613
 614                 /*
 615                  * There are blocks we need to zero.
 616                  */
 617                 zero_off = XFS_FSB_TO_B(mp, start_zero_fsb);
 618                 zero_len = XFS_FSB_TO_B(mp, imap.br_blockcount);
 619
 620                 if ((zero_off + zero_len) > offset)
 621                         zero_len = offset - zero_off;
 622
 623                 error = xfs_iozero(ip, zero_off, zero_len);
 624                 if (error)
 625                         return error;
 626
 627                 *did_zeroing = true;
 628                 start_zero_fsb = imap.br_startoff + imap.br_blockcount;
 629                 ASSERT(start_zero_fsb <= (end_zero_fsb + 1));
 630         }
 631
 632         return 0;
 633 }
 634
 635 /*
 636  * Common pre-write limit and setup checks.
 637  *
 638  * Called with the iolocked held either shared and exclusive according to
 639  * @iolock, and returns with it held.  Might upgrade the iolock to exclusive
 640  * if called for a direct write beyond i_size.
 641  */
 642 STATIC ssize_t
 643 xfs_file_aio_write_checks(
 644         struct kiocb            *iocb,
 645         struct iov_iter         *from,
 646         int                     *iolock)
 647 {
 648         struct file             *file = iocb->ki_filp;
 649         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
 650         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 651         ssize_t                 error = 0;
 652         size_t                  count = iov_iter_count(from);
 653         bool                    drained_dio = false;
 654
 655 restart:
 656         error = generic_write_checks(iocb, from);
 657         if (error <= 0)
 658                 return error;
 659
 660         error = xfs_break_layouts(inode, iolock, true);
 661         if (error)
 662                 return error;
 663
 664         /* For changing security info in file_remove_privs() we need i_mutex */
 665         if (*iolock == XFS_IOLOCK_SHARED && !IS_NOSEC(inode)) {
 666                 xfs_rw_iunlock(ip, *iolock);
 667                 *iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
 668                 xfs_rw_ilock(ip, *iolock);
 669                 goto restart;
 670         }
 671         /*
 672          * If the offset is beyond the size of the file, we need to zero any
 673          * blocks that fall between the existing EOF and the start of this
 674          * write.  If zeroing is needed and we are currently holding the
 675          * iolock shared, we need to update it to exclusive which implies
 676          * having to redo all checks before.
 677          *
 678          * We need to serialise against EOF updates that occur in IO
 679          * completions here. We want to make sure that nobody is changing the
 680          * size while we do this check until we have placed an IO barrier (i.e.
 681          * hold the XFS_IOLOCK_EXCL) that prevents new IO from being dispatched.
 682          * The spinlock effectively forms a memory barrier once we have the
 683          * XFS_IOLOCK_EXCL so we are guaranteed to see the latest EOF value
 684          * and hence be able to correctly determine if we need to run zeroing.
 685          */
 686         spin_lock(&ip->i_flags_lock);
 687         if (iocb->ki_pos > i_size_read(inode)) {
 688                 bool    zero = false;
 689
 690                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
 691                 if (!drained_dio) {
 692                         if (*iolock == XFS_IOLOCK_SHARED) {
 693                                 xfs_rw_iunlock(ip, *iolock);
 694                                 *iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
 695                                 xfs_rw_ilock(ip, *iolock);
 696                                 iov_iter_reexpand(from, count);
 697                         }
 698                         /*
 699                          * We now have an IO submission barrier in place, but
 700                          * AIO can do EOF updates during IO completion and hence
 701                          * we now need to wait for all of them to drain. Non-AIO
 702                          * DIO will have drained before we are given the
 703                          * XFS_IOLOCK_EXCL, and so for most cases this wait is a
 704                          * no-op.
 705                          */
 706                         inode_dio_wait(inode);
 707                         drained_dio = true;
 708                         goto restart;
 709                 }
 710                 error = xfs_zero_eof(ip, iocb->ki_pos, i_size_read(inode), &zero);
 711                 if (error)
 712                         return error;
 713         } else
 714                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
 715
 716         /*
 717          * Updating the timestamps will grab the ilock again from
 718          * xfs_fs_dirty_inode, so we have to call it after dropping the
 719          * lock above.  Eventually we should look into a way to avoid
 720          * the pointless lock roundtrip.
 721          */
 722         if (likely(!(file->f_mode & FMODE_NOCMTIME))) {
 723                 error = file_update_time(file);
 724                 if (error)
 725                         return error;
 726         }
 727
 728         /*
 729          * If we're writing the file then make sure to clear the setuid and
 730          * setgid bits if the process is not being run by root.  This keeps
 731          * people from modifying setuid and setgid binaries.
 732          */
 733         if (!IS_NOSEC(inode))
 734                 return file_remove_privs(file);
 735         return 0;
 736 }
 737
 738 /*
 739  * xfs_file_dio_aio_write - handle direct IO writes
 740  *
 741  * Lock the inode appropriately to prepare for and issue a direct IO write.
 742  * By separating it from the buffered write path we remove all the tricky to
 743  * follow locking changes and looping.
 744  *
 745  * If there are cached pages or we're extending the file, we need IOLOCK_EXCL
 746  * until we're sure the bytes at the new EOF have been zeroed and/or the cached
 747  * pages are flushed out.
 748  *
 749  * In most cases the direct IO writes will be done holding IOLOCK_SHARED
 750  * allowing them to be done in parallel with reads and other direct IO writes.
 751  * However, if the IO is not aligned to filesystem blocks, the direct IO layer
 752  * needs to do sub-block zeroing and that requires serialisation against other
 753  * direct IOs to the same block. In this case we need to serialise the
 754  * submission of the unaligned IOs so that we don't get racing block zeroing in
 755  * the dio layer.  To avoid the problem with aio, we also need to wait for
 756  * outstanding IOs to complete so that unwritten extent conversion is completed
 757  * before we try to map the overlapping block. This is currently implemented by
 758  * hitting it with a big hammer (i.e. inode_dio_wait()).
 759  *
 760  * Returns with locks held indicated by @iolock and errors indicated by
 761  * negative return values.
 762  */
 763 STATIC ssize_t
 764 xfs_file_dio_aio_write(
 765         struct kiocb            *iocb,
 766         struct iov_iter         *from)
 767 {
 768         struct file             *file = iocb->ki_filp;
 769         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
 770         struct inode            *inode = mapping->host;
 771         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 772         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 773         ssize_t                 ret = 0;
 774         int                     unaligned_io = 0;
 775         int                     iolock;
 776         size_t                  count = iov_iter_count(from);
 777         loff_t                  end;
 778         struct iov_iter         data;
 779         struct xfs_buftarg      *target = XFS_IS_REALTIME_INODE(ip) ?
 780                                         mp->m_rtdev_targp : mp->m_ddev_targp;
 781
 782         /* DIO must be aligned to device logical sector size */
 783         if ((iocb->ki_pos | count) & target->bt_logical_sectormask)
 784                 return -EINVAL;
 785
 786         /* "unaligned" here means not aligned to a filesystem block */
 787         if ((iocb->ki_pos & mp->m_blockmask) ||
 788             ((iocb->ki_pos + count) & mp->m_blockmask))
 789                 unaligned_io = 1;
 790
 791         /*
 792          * We don't need to take an exclusive lock unless there page cache needs
 793          * to be invalidated or unaligned IO is being executed. We don't need to
 794          * consider the EOF extension case here because
 795          * xfs_file_aio_write_checks() will relock the inode as necessary for
 796          * EOF zeroing cases and fill out the new inode size as appropriate.
 797          */
 798         if (unaligned_io || mapping->nrpages)
 799                 iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
 800         else
 801                 iolock = XFS_IOLOCK_SHARED;
 802         xfs_rw_ilock(ip, iolock);
 803
 804         /*
 805          * Recheck if there are cached pages that need invalidate after we got
 806          * the iolock to protect against other threads adding new pages while
 807          * we were waiting for the iolock.
 808          */
 809         if (mapping->nrpages && iolock == XFS_IOLOCK_SHARED) {
 810                 xfs_rw_iunlock(ip, iolock);
 811                 iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
 812                 xfs_rw_ilock(ip, iolock);
 813         }
 814
 815         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
 816         if (ret)
 817                 goto out;
 818         count = iov_iter_count(from);
 819         end = iocb->ki_pos + count - 1;
 820
 821         /*
 822          * See xfs_file_dio_aio_read() for why we do a full-file flush here.
 823          */
 824         if (mapping->nrpages) {
 825                 ret = filemap_write_and_wait(VFS_I(ip)->i_mapping);
 826                 if (ret)
 827                         goto out;
 828                 /*
 829                  * Invalidate whole pages. This can return an error if we fail
 830                  * to invalidate a page, but this should never happen on XFS.
 831                  * Warn if it does fail.
 832                  */
 833                 ret = invalidate_inode_pages2(VFS_I(ip)->i_mapping);
 834                 WARN_ON_ONCE(ret);
 835                 ret = 0;
 836         }
 837
 838         /*
 839          * If we are doing unaligned IO, wait for all other IO to drain,
 840          * otherwise demote the lock if we had to flush cached pages
 841          */
 842         if (unaligned_io)
 843                 inode_dio_wait(inode);
 844         else if (iolock == XFS_IOLOCK_EXCL) {
 845                 xfs_rw_ilock_demote(ip, XFS_IOLOCK_EXCL);
 846                 iolock = XFS_IOLOCK_SHARED;
 847         }
 848
 849         trace_xfs_file_direct_write(ip, count, iocb->ki_pos);
 850
 851         data = *from;
 852         ret = __blockdev_direct_IO(iocb, inode, target->bt_bdev, &data,
 853                         xfs_get_blocks_direct, xfs_end_io_direct_write,
 854                         NULL, DIO_ASYNC_EXTEND);
 855
 856         /* see generic_file_direct_write() for why this is necessary */
 857         if (mapping->nrpages) {
 858                 invalidate_inode_pages2_range(mapping,
 859                                               iocb->ki_pos >> PAGE_SHIFT,
 860                                               end >> PAGE_SHIFT);
 861         }
 862
 863         if (ret > 0) {
 864                 iocb->ki_pos += ret;
 865                 iov_iter_advance(from, ret);
 866         }
 867 out:
 868         xfs_rw_iunlock(ip, iolock);
 869
 870         /*
 871          * No fallback to buffered IO on errors for XFS, direct IO will either
 872          * complete fully or fail.
 873          */
 874         ASSERT(ret < 0 || ret == count);
 875         return ret;
 876 }
 877
 878 static noinline ssize_t
 879 xfs_file_dax_write(
 880         struct kiocb            *iocb,
 881         struct iov_iter         *from)
 882 {
 883         struct address_space    *mapping = iocb->ki_filp->f_mapping;
 884         struct inode            *inode = mapping->host;
 885         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 886         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 887         ssize_t                 ret = 0;
 888         int                     unaligned_io = 0;
 889         int                     iolock;
 890         struct iov_iter         data;
 891
 892         /* "unaligned" here means not aligned to a filesystem block */
 893         if ((iocb->ki_pos & mp->m_blockmask) ||
 894             ((iocb->ki_pos + iov_iter_count(from)) & mp->m_blockmask)) {
 895                 unaligned_io = 1;
 896                 iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
 897         } else if (mapping->nrpages) {
 898                 iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
 899         } else {
 900                 iolock = XFS_IOLOCK_SHARED;
 901         }
 902         xfs_rw_ilock(ip, iolock);
 903
 904         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
 905         if (ret)
 906                 goto out;
 907
 908         /*
 909          * Yes, even DAX files can have page cache attached to them:  A zeroed
 910          * page is inserted into the pagecache when we have to serve a write
 911          * fault on a hole.  It should never be dirtied and can simply be
 912          * dropped from the pagecache once we get real data for the page.
 913          */
 914         if (mapping->nrpages) {
 915                 ret = invalidate_inode_pages2(mapping);
 916                 WARN_ON_ONCE(ret);
 917         }
 918
 919         if (iolock == XFS_IOLOCK_EXCL && !unaligned_io) {
 920                 xfs_rw_ilock_demote(ip, XFS_IOLOCK_EXCL);
 921                 iolock = XFS_IOLOCK_SHARED;
 922         }
 923
 924         trace_xfs_file_dax_write(ip, iov_iter_count(from), iocb->ki_pos);
 925
 926         data = *from;
 927         ret = dax_do_io(iocb, inode, &data, xfs_get_blocks_direct,
 928                         xfs_end_io_direct_write, 0);
 929         if (ret > 0) {
 930                 iocb->ki_pos += ret;
 931                 iov_iter_advance(from, ret);
 932         }
 933 out:
 934         xfs_rw_iunlock(ip, iolock);
 935         return ret;
 936 }
 937
 938 STATIC ssize_t
 939 xfs_file_buffered_aio_write(
 940         struct kiocb            *iocb,
 941         struct iov_iter         *from)
 942 {
 943         struct file             *file = iocb->ki_filp;
 944         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
 945         struct inode            *inode = mapping->host;
 946         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 947         ssize_t                 ret;
 948         int                     enospc = 0;
 949         int                     iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
 950
 951         xfs_rw_ilock(ip, iolock);
 952
 953         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
 954         if (ret)
 955                 goto out;
 956
 957         /* We can write back this queue in page reclaim */
 958         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
 959
 960 write_retry:
 961         trace_xfs_file_buffered_write(ip, iov_iter_count(from), iocb->ki_pos);
 962         ret = generic_perform_write(file, from, iocb->ki_pos);
 963         if (likely(ret >= 0))
 964                 iocb->ki_pos += ret;
 965
 966         /*
 967          * If we hit a space limit, try to free up some lingering preallocated
 968          * space before returning an error. In the case of ENOSPC, first try to
 969          * write back all dirty inodes to free up some of the excess reserved
 970          * metadata space. This reduces the chances that the eofblocks scan
 971          * waits on dirty mappings. Since xfs_flush_inodes() is serialized, this
 972          * also behaves as a filter to prevent too many eofblocks scans from
 973          * running at the same time.
 974          */
 975         if (ret == -EDQUOT && !enospc) {
 976                 enospc = xfs_inode_free_quota_eofblocks(ip);
 977                 if (enospc)
 978                         goto write_retry;
 979         } else if (ret == -ENOSPC && !enospc) {
 980                 struct xfs_eofblocks eofb = {0};
 981
 982                 enospc = 1;
 983                 xfs_flush_inodes(ip->i_mount);
 984                 eofb.eof_scan_owner = ip->i_ino; /* for locking */
 985                 eofb.eof_flags = XFS_EOF_FLAGS_SYNC;
 986                 xfs_icache_free_eofblocks(ip->i_mount, &eofb);
 987                 goto write_retry;
 988         }
 989
 990         current->backing_dev_info = NULL;
 991 out:
 992         xfs_rw_iunlock(ip, iolock);
 993         return ret;
 994 }
 995
 996 STATIC ssize_t
 997 xfs_file_write_iter(
 998         struct kiocb            *iocb,
 999         struct iov_iter         *from)
1000 {
1001         struct file             *file = iocb->ki_filp;
1002         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
1003         struct inode            *inode = mapping->host;
1004         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1005         ssize_t                 ret;
1006         size_t                  ocount = iov_iter_count(from);
1007
1008         XFS_STATS_INC(ip->i_mount, xs_write_calls);
1009
1010         if (ocount == 0)
1011                 return 0;
1012
1013         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(ip->i_mount))
1014                 return -EIO;
1015
1016         if (IS_DAX(inode))
1017                 ret = xfs_file_dax_write(iocb, from);
1018         else if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT)
1019                 ret = xfs_file_dio_aio_write(iocb, from);
1020         else
1021                 ret = xfs_file_buffered_aio_write(iocb, from);
1022
1023         if (ret > 0) {
1024                 XFS_STATS_ADD(ip->i_mount, xs_write_bytes, ret);
1025
1026                 /* Handle various SYNC-type writes */
1027                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
1028         }
1029         return ret;
1030 }
1031
1032 #define XFS_FALLOC_FL_SUPPORTED                                         \
1033                 (FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |           \
1034                  FALLOC_FL_COLLAPSE_RANGE | FALLOC_FL_ZERO_RANGE |      \
1035                  FALLOC_FL_INSERT_RANGE)
1036
1037 STATIC long
1038 xfs_file_fallocate(
1039         struct file             *file,
1040         int                     mode,
1041         loff_t                  offset,
1042         loff_t                  len)
1043 {
1044         struct inode            *inode = file_inode(file);
1045         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1046         long                    error;
1047         enum xfs_prealloc_flags flags = 0;
1048         uint                    iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
1049         loff_t                  new_size = 0;
1050         bool                    do_file_insert = 0;
1051
1052         if (!S_ISREG(inode->i_mode))
1053                 return -EINVAL;
1054         if (mode & ~XFS_FALLOC_FL_SUPPORTED)
1055                 return -EOPNOTSUPP;
1056
1057         xfs_ilock(ip, iolock);
1058         error = xfs_break_layouts(inode, &iolock, false);
1059         if (error)
1060                 goto out_unlock;
1061
1062         xfs_ilock(ip, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
1063         iolock |= XFS_MMAPLOCK_EXCL;
1064
1065         if (mode & FALLOC_FL_PUNCH_HOLE) {
1066                 error = xfs_free_file_space(ip, offset, len);
1067                 if (error)
1068                         goto out_unlock;
1069         } else if (mode & FALLOC_FL_COLLAPSE_RANGE) {
1070                 unsigned blksize_mask = (1 << inode->i_blkbits) - 1;
1071
1072                 if (offset & blksize_mask || len & blksize_mask) {
1073                         error = -EINVAL;
1074                         goto out_unlock;
1075                 }
1076
1077                 /*
1078                  * There is no need to overlap collapse range with EOF,
1079                  * in which case it is effectively a truncate operation
1080                  */
1081                 if (offset + len >= i_size_read(inode)) {
1082                         error = -EINVAL;
1083                         goto out_unlock;
1084                 }
1085
1086                 new_size = i_size_read(inode) - len;
1087
1088                 error = xfs_collapse_file_space(ip, offset, len);
1089                 if (error)
1090                         goto out_unlock;
1091         } else if (mode & FALLOC_FL_INSERT_RANGE) {
1092                 unsigned blksize_mask = (1 << inode->i_blkbits) - 1;
1093
1094                 new_size = i_size_read(inode) + len;
1095                 if (offset & blksize_mask || len & blksize_mask) {
1096                         error = -EINVAL;
1097                         goto out_unlock;
1098                 }
1099
1100                 /* check the new inode size does not wrap through zero */
1101                 if (new_size > inode->i_sb->s_maxbytes) {
1102                         error = -EFBIG;
1103                         goto out_unlock;
1104                 }
1105
1106                 /* Offset should be less than i_size */
1107                 if (offset >= i_size_read(inode)) {
1108                         error = -EINVAL;
1109                         goto out_unlock;
1110                 }
1111                 do_file_insert = 1;
1112         } else {
1113                 flags |= XFS_PREALLOC_SET;
1114
1115                 if (!(mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) &&
1116                     offset + len > i_size_read(inode)) {
1117                         new_size = offset + len;
1118                         error = inode_newsize_ok(inode, new_size);
1119                         if (error)
1120                                 goto out_unlock;
1121                 }
1122
1123                 if (mode & FALLOC_FL_ZERO_RANGE)
1124                         error = xfs_zero_file_space(ip, offset, len);
1125                 else
1126                         error = xfs_alloc_file_space(ip, offset, len,
1127                                                      XFS_BMAPI_PREALLOC);
1128                 if (error)
1129                         goto out_unlock;
1130         }
1131
1132         if (file->f_flags & O_DSYNC)
1133                 flags |= XFS_PREALLOC_SYNC;
1134
1135         error = xfs_update_prealloc_flags(ip, flags);
1136         if (error)
1137                 goto out_unlock;
1138
1139         /* Change file size if needed */
1140         if (new_size) {
1141                 struct iattr iattr;
1142
1143                 iattr.ia_valid = ATTR_SIZE;
1144                 iattr.ia_size = new_size;
1145                 error = xfs_setattr_size(ip, &iattr);
1146                 if (error)
1147                         goto out_unlock;
1148         }
1149
1150         /*
1151          * Perform hole insertion now that the file size has been
1152          * updated so that if we crash during the operation we don't
1153          * leave shifted extents past EOF and hence losing access to
1154          * the data that is contained within them.
1155          */
1156         if (do_file_insert)
1157                 error = xfs_insert_file_space(ip, offset, len);
1158
1159 out_unlock:
1160         xfs_iunlock(ip, iolock);
1161         return error;
1162 }
1163
1164
1165 STATIC int
1166 xfs_file_open(
1167         struct inode    *inode,
1168         struct file     *file)
1169 {
1170         if (!(file->f_flags & O_LARGEFILE) && i_size_read(inode) > MAX_NON_LFS)
1171                 return -EFBIG;
1172         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(XFS_M(inode->i_sb)))
1173                 return -EIO;
1174         return 0;
1175 }
1176
1177 STATIC int
1178 xfs_dir_open(
1179         struct inode    *inode,
1180         struct file     *file)
1181 {
1182         struct xfs_inode *ip = XFS_I(inode);
1183         int             mode;
1184         int             error;
1185
1186         error = xfs_file_open(inode, file);
1187         if (error)
1188                 return error;
1189
1190         /*
1191          * If there are any blocks, read-ahead block 0 as we're almost
1192          * certain to have the next operation be a read there.
1193          */
1194         mode = xfs_ilock_data_map_shared(ip);
1195         if (ip->i_d.di_nextents > 0)
1196                 xfs_dir3_data_readahead(ip, 0, -1);
1197         xfs_iunlock(ip, mode);
1198         return 0;
1199 }
1200
1201 STATIC int
1202 xfs_file_release(
1203         struct inode    *inode,
1204         struct file     *filp)
1205 {
1206         return xfs_release(XFS_I(inode));
1207 }
1208
1209 STATIC int
1210 xfs_file_readdir(
1211         struct file     *file,
1212         struct dir_context *ctx)
1213 {
1214         struct inode    *inode = file_inode(file);
1215         xfs_inode_t     *ip = XFS_I(inode);
1216         size_t          bufsize;
1217
1218         /*
1219          * The Linux API doesn't pass down the total size of the buffer
1220          * we read into down to the filesystem.  With the filldir concept
1221          * it's not needed for correct information, but the XFS dir2 leaf
1222          * code wants an estimate of the buffer size to calculate it's
1223          * readahead window and size the buffers used for mapping to
1224          * physical blocks.
1225          *
1226          * Try to give it an estimate that's good enough, maybe at some
1227          * point we can change the ->readdir prototype to include the
1228          * buffer size.  For now we use the current glibc buffer size.
1229          */
1230         bufsize = (size_t)min_t(loff_t, 32768, ip->i_d.di_size);
1231
1232         return xfs_readdir(ip, ctx, bufsize);
1233 }
1234
1235 /*
1236  * This type is designed to indicate the type of offset we would like
1237  * to search from page cache for xfs_seek_hole_data().
1238  */
1239 enum {
1240         HOLE_OFF = 0,
1241         DATA_OFF,
1242 };
1243
1244 /*
1245  * Lookup the desired type of offset from the given page.
1246  *
1247  * On success, return true and the offset argument will point to the
1248  * start of the region that was found.  Otherwise this function will
1249  * return false and keep the offset argument unchanged.
1250  */
1251 STATIC bool
1252 xfs_lookup_buffer_offset(
1253         struct page             *page,
1254         loff_t                  *offset,
1255         unsigned int            type)
1256 {
1257         loff_t                  lastoff = page_offset(page);
1258         bool                    found = false;
1259         struct buffer_head      *bh, *head;
1260
1261         bh = head = page_buffers(page);
1262         do {
1263                 /*
1264                  * Unwritten extents that have data in the page
1265                  * cache covering them can be identified by the
1266                  * BH_Unwritten state flag.  Pages with multiple
1267                  * buffers might have a mix of holes, data and
1268                  * unwritten extents - any buffer with valid
1269                  * data in it should have BH_Uptodate flag set
1270                  * on it.
1271                  */
1272                 if (buffer_unwritten(bh) ||
1273                     buffer_uptodate(bh)) {
1274                         if (type == DATA_OFF)
1275                                 found = true;
1276                 } else {
1277                         if (type == HOLE_OFF)
1278                                 found = true;
1279                 }
1280
1281                 if (found) {
1282                         *offset = lastoff;
1283                         break;
1284                 }
1285                 lastoff += bh->b_size;
1286         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
1287
1288         return found;
1289 }
1290
1291 /*
1292  * This routine is called to find out and return a data or hole offset
1293  * from the page cache for unwritten extents according to the desired
1294  * type for xfs_seek_hole_data().
1295  *
1296  * The argument offset is used to tell where we start to search from the
1297  * page cache.  Map is used to figure out the end points of the range to
1298  * lookup pages.
1299  *
1300  * Return true if the desired type of offset was found, and the argument
1301  * offset is filled with that address.  Otherwise, return false and keep
1302  * offset unchanged.
1303  */
1304 STATIC bool
1305 xfs_find_get_desired_pgoff(
1306         struct inode            *inode,
1307         struct xfs_bmbt_irec    *map,
1308         unsigned int            type,
1309         loff_t                  *offset)
1310 {
1311         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1312         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1313         struct pagevec          pvec;
1314         pgoff_t                 index;
1315         pgoff_t                 end;
1316         loff_t                  endoff;
1317         loff_t                  startoff = *offset;
1318         loff_t                  lastoff = startoff;
1319         bool                    found = false;
1320
1321         pagevec_init(&pvec, 0);
1322
1323         index = startoff >> PAGE_SHIFT;
1324         endoff = XFS_FSB_TO_B(mp, map->br_startoff + map->br_blockcount);
1325         end = endoff >> PAGE_SHIFT;
1326         do {
1327                 int             want;
1328                 unsigned        nr_pages;
1329                 unsigned int    i;
1330
1331                 want = min_t(pgoff_t, end - index, PAGEVEC_SIZE);
1332                 nr_pages = pagevec_lookup(&pvec, inode->i_mapping, index,
1333                                           want);
1334                 /*
1335                  * No page mapped into given range.  If we are searching holes
1336                  * and if this is the first time we got into the loop, it means
1337                  * that the given offset is landed in a hole, return it.
1338                  *
1339                  * If we have already stepped through some block buffers to find
1340                  * holes but they all contains data.  In this case, the last
1341                  * offset is already updated and pointed to the end of the last
1342                  * mapped page, if it does not reach the endpoint to search,
1343                  * that means there should be a hole between them.
1344                  */
1345                 if (nr_pages == 0) {
1346                         /* Data search found nothing */
1347                         if (type == DATA_OFF)
1348                                 break;
1349
1350                         ASSERT(type == HOLE_OFF);
1351                         if (lastoff == startoff || lastoff < endoff) {
1352                                 found = true;
1353                                 *offset = lastoff;
1354                         }
1355                         break;
1356                 }
1357
1358                 /*
1359                  * At lease we found one page.  If this is the first time we
1360                  * step into the loop, and if the first page index offset is
1361                  * greater than the given search offset, a hole was found.
1362                  */
1363                 if (type == HOLE_OFF && lastoff == startoff &&
1364                     lastoff < page_offset(pvec.pages[0])) {
1365                         found = true;
1366                         break;
1367                 }
1368
1369                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1370                         struct page     *page = pvec.pages[i];
1371                         loff_t          b_offset;
1372
1373                         /*
1374                          * At this point, the page may be truncated or
1375                          * invalidated (changing page->mapping to NULL),
1376                          * or even swizzled back from swapper_space to tmpfs
1377                          * file mapping. However, page->index will not change
1378                          * because we have a reference on the page.
1379                          *
1380                          * Searching done if the page index is out of range.
1381                          * If the current offset is not reaches the end of
1382                          * the specified search range, there should be a hole
1383                          * between them.
1384                          */
1385                         if (page->index > end) {
1386                                 if (type == HOLE_OFF && lastoff < endoff) {
1387                                         *offset = lastoff;
1388                                         found = true;
1389                                 }
1390                                 goto out;
1391                         }
1392
1393                         lock_page(page);
1394                         /*
1395                          * Page truncated or invalidated(page->mapping == NULL).
1396                          * We can freely skip it and proceed to check the next
1397                          * page.
1398                          */
1399                         if (unlikely(page->mapping != inode->i_mapping)) {
1400                                 unlock_page(page);
1401                                 continue;
1402                         }
1403
1404                         if (!page_has_buffers(page)) {
1405                                 unlock_page(page);
1406                                 continue;
1407                         }
1408
1409                         found = xfs_lookup_buffer_offset(page, &b_offset, type);
1410                         if (found) {
1411                                 /*
1412                                  * The found offset may be less than the start
1413                                  * point to search if this is the first time to
1414                                  * come here.
1415                                  */
1416                                 *offset = max_t(loff_t, startoff, b_offset);
1417                                 unlock_page(page);
1418                                 goto out;
1419                         }
1420
1421                         /*
1422                          * We either searching data but nothing was found, or
1423                          * searching hole but found a data buffer.  In either
1424                          * case, probably the next page contains the desired
1425                          * things, update the last offset to it so.
1426                          */
1427                         lastoff = page_offset(page) + PAGE_SIZE;
1428                         unlock_page(page);
1429                 }
1430
1431                 /*
1432                  * The number of returned pages less than our desired, search
1433                  * done.  In this case, nothing was found for searching data,
1434                  * but we found a hole behind the last offset.
1435                  */
1436                 if (nr_pages < want) {
1437                         if (type == HOLE_OFF) {
1438                                 *offset = lastoff;
1439                                 found = true;
1440                         }
1441                         break;
1442                 }
1443
1444                 index = pvec.pages[i - 1]->index + 1;
1445                 pagevec_release(&pvec);
1446         } while (index <= end);
1447
1448 out:
1449         pagevec_release(&pvec);
1450         return found;
1451 }
1452
1453 /*
1454  * caller must lock inode with xfs_ilock_data_map_shared,
1455  * can we craft an appropriate ASSERT?
1456  *
1457  * end is because the VFS-level lseek interface is defined such that any
1458  * offset past i_size shall return -ENXIO, but we use this for quota code
1459  * which does not maintain i_size, and we want to SEEK_DATA past i_size.
1460  */
1461 loff_t
1462 __xfs_seek_hole_data(
1463         struct inode            *inode,
1464         loff_t                  start,
1465         loff_t                  end,
1466         int                     whence)
1467 {
1468         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1469         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1470         loff_t                  uninitialized_var(offset);
1471         xfs_fileoff_t           fsbno;
1472         xfs_filblks_t           lastbno;
1473         int                     error;
1474
1475         if (start >= end) {
1476                 error = -ENXIO;
1477                 goto out_error;
1478         }
1479
1480         /*
1481          * Try to read extents from the first block indicated
1482          * by fsbno to the end block of the file.
1483          */
1484         fsbno = XFS_B_TO_FSBT(mp, start);
1485         lastbno = XFS_B_TO_FSB(mp, end);
1486
1487         for (;;) {
1488                 struct xfs_bmbt_irec    map[2];
1489                 int                     nmap = 2;
1490                 unsigned int            i;
1491
1492                 error = xfs_bmapi_read(ip, fsbno, lastbno - fsbno, map, &nmap,
1493                                        XFS_BMAPI_ENTIRE);
1494                 if (error)
1495                         goto out_error;
1496
1497                 /* No extents at given offset, must be beyond EOF */
1498                 if (nmap == 0) {
1499                         error = -ENXIO;
1500                         goto out_error;
1501                 }
1502
1503                 for (i = 0; i < nmap; i++) {
1504                         offset = max_t(loff_t, start,
1505                                        XFS_FSB_TO_B(mp, map[i].br_startoff));
1506
1507                         /* Landed in the hole we wanted? */
1508                         if (whence == SEEK_HOLE &&
1509                             map[i].br_startblock == HOLESTARTBLOCK)
1510                                 goto out;
1511
1512                         /* Landed in the data extent we wanted? */
1513                         if (whence == SEEK_DATA &&
1514                             (map[i].br_startblock == DELAYSTARTBLOCK ||
1515                              (map[i].br_state == XFS_EXT_NORM &&
1516                               !isnullstartblock(map[i].br_startblock))))
1517                                 goto out;
1518
1519                         /*
1520                          * Landed in an unwritten extent, try to search
1521                          * for hole or data from page cache.
1522                          */
1523                         if (map[i].br_state == XFS_EXT_UNWRITTEN) {
1524                                 if (xfs_find_get_desired_pgoff(inode, &map[i],
1525                                       whence == SEEK_HOLE ? HOLE_OFF : DATA_OFF,
1526                                                         &offset))
1527                                         goto out;
1528                         }
1529                 }
1530
1531                 /*
1532                  * We only received one extent out of the two requested. This
1533                  * means we've hit EOF and didn't find what we are looking for.
1534                  */
1535                 if (nmap == 1) {
1536                         /*
1537                          * If we were looking for a hole, set offset to
1538                          * the end of the file (i.e., there is an implicit
1539                          * hole at the end of any file).
1540                          */
1541                         if (whence == SEEK_HOLE) {
1542                                 offset = end;
1543                                 break;
1544                         }
1545                         /*
1546                          * If we were looking for data, it's nowhere to be found
1547                          */
1548                         ASSERT(whence == SEEK_DATA);
1549                         error = -ENXIO;
1550                         goto out_error;
1551                 }
1552
1553                 ASSERT(i > 1);
1554
1555                 /*
1556                  * Nothing was found, proceed to the next round of search
1557                  * if the next reading offset is not at or beyond EOF.
1558                  */
1559                 fsbno = map[i - 1].br_startoff + map[i - 1].br_blockcount;
1560                 start = XFS_FSB_TO_B(mp, fsbno);
1561                 if (start >= end) {
1562                         if (whence == SEEK_HOLE) {
1563                                 offset = end;
1564                                 break;
1565                         }
1566                         ASSERT(whence == SEEK_DATA);
1567                         error = -ENXIO;
1568                         goto out_error;
1569                 }
1570         }
1571
1572 out:
1573         /*
1574          * If at this point we have found the hole we wanted, the returned
1575          * offset may be bigger than the file size as it may be aligned to
1576          * page boundary for unwritten extents.  We need to deal with this
1577          * situation in particular.
1578          */
1579         if (whence == SEEK_HOLE)
1580                 offset = min_t(loff_t, offset, end);
1581
1582         return offset;
1583
1584 out_error:
1585         return error;
1586 }
1587
1588 STATIC loff_t
1589 xfs_seek_hole_data(
1590         struct file             *file,
1591         loff_t                  start,
1592         int                     whence)
1593 {
1594         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
1595         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1596         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
1597         uint                    lock;
1598         loff_t                  offset, end;
1599         int                     error = 0;
1600
1601         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
1602                 return -EIO;
1603
1604         lock = xfs_ilock_data_map_shared(ip);
1605
1606         end = i_size_read(inode);
1607         offset = __xfs_seek_hole_data(inode, start, end, whence);
1608         if (offset < 0) {
1609                 error = offset;
1610                 goto out_unlock;
1611         }
1612
1613         offset = vfs_setpos(file, offset, inode->i_sb->s_maxbytes);
1614
1615 out_unlock:
1616         xfs_iunlock(ip, lock);
1617
1618         if (error)
1619                 return error;
1620         return offset;
1621 }
1622
1623 STATIC loff_t
1624 xfs_file_llseek(
1625         struct file     *file,
1626         loff_t          offset,
1627         int             whence)
1628 {
1629         switch (whence) {
1630         case SEEK_END:
1631         case SEEK_CUR:
1632         case SEEK_SET:
1633                 return generic_file_llseek(file, offset, whence);
1634         case SEEK_HOLE:
1635         case SEEK_DATA:
1636                 return xfs_seek_hole_data(file, offset, whence);
1637         default:
1638                 return -EINVAL;
1639         }
1640 }
1641
1642 /*
1643  * Locking for serialisation of IO during page faults. This results in a lock
1644  * ordering of:
1645  *
1646  * mmap_sem (MM)
1647  *   sb_start_pagefault(vfs, freeze)
1648  *     i_mmaplock (XFS - truncate serialisation)
1649  *       page_lock (MM)
1650  *         i_lock (XFS - extent map serialisation)
1651  */
1652
1653 /*
1654  * mmap()d file has taken write protection fault and is being made writable. We
1655  * can set the page state up correctly for a writable page, which means we can
1656  * do correct delalloc accounting (ENOSPC checking!) and unwritten extent
1657  * mapping.
1658  */
1659 STATIC int
1660 xfs_filemap_page_mkwrite(
1661         struct vm_area_struct   *vma,
1662         struct vm_fault         *vmf)
1663 {
1664         struct inode            *inode = file_inode(vma->vm_file);
1665         int                     ret;
1666
1667         trace_xfs_filemap_page_mkwrite(XFS_I(inode));
1668
1669         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
1670         file_update_time(vma->vm_file);
1671         xfs_ilock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1672
1673         if (IS_DAX(inode)) {
1674                 ret = __dax_mkwrite(vma, vmf, xfs_get_blocks_dax_fault);
1675         } else {
1676                 ret = block_page_mkwrite(vma, vmf, xfs_get_blocks);
1677                 ret = block_page_mkwrite_return(ret);
1678         }
1679
1680         xfs_iunlock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1681         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
1682
1683         return ret;
1684 }
1685
1686 STATIC int
1687 xfs_filemap_fault(
1688         struct vm_area_struct   *vma,
1689         struct vm_fault         *vmf)
1690 {
1691         struct inode            *inode = file_inode(vma->vm_file);
1692         int                     ret;
1693
1694         trace_xfs_filemap_fault(XFS_I(inode));
1695
1696         /* DAX can shortcut the normal fault path on write faults! */
1697         if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && IS_DAX(inode))
1698                 return xfs_filemap_page_mkwrite(vma, vmf);
1699
1700         xfs_ilock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1701         if (IS_DAX(inode)) {
1702                 /*
1703                  * we do not want to trigger unwritten extent conversion on read
1704                  * faults - that is unnecessary overhead and would also require
1705                  * changes to xfs_get_blocks_direct() to map unwritten extent
1706                  * ioend for conversion on read-only mappings.
1707                  */
1708                 ret = __dax_fault(vma, vmf, xfs_get_blocks_dax_fault);
1709         } else
1710                 ret = filemap_fault(vma, vmf);
1711         xfs_iunlock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1712
1713         return ret;
1714 }
1715
1716 /*
1717  * Similar to xfs_filemap_fault(), the DAX fault path can call into here on
1718  * both read and write faults. Hence we need to handle both cases. There is no
1719  * ->pmd_mkwrite callout for huge pages, so we have a single function here to
1720  * handle both cases here. @flags carries the information on the type of fault
1721  * occuring.
1722  */
1723 STATIC int
1724 xfs_filemap_pmd_fault(
1725         struct vm_area_struct   *vma,
1726         unsigned long           addr,
1727         pmd_t                   *pmd,
1728         unsigned int            flags)
1729 {
1730         struct inode            *inode = file_inode(vma->vm_file);
1731         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1732         int                     ret;
1733
1734         if (!IS_DAX(inode))
1735                 return VM_FAULT_FALLBACK;
1736
1737         trace_xfs_filemap_pmd_fault(ip);
1738
1739         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
1740                 sb_start_pagefault(inode->i_sb);
1741                 file_update_time(vma->vm_file);
1742         }
1743
1744         xfs_ilock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1745         ret = __dax_pmd_fault(vma, addr, pmd, flags, xfs_get_blocks_dax_fault);
1746         xfs_iunlock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1747
1748         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE)
1749                 sb_end_pagefault(inode->i_sb);
1750
1751         return ret;
1752 }
1753
1754 /*
1755  * pfn_mkwrite was originally inteneded to ensure we capture time stamp
1756  * updates on write faults. In reality, it's need to serialise against
1757  * truncate similar to page_mkwrite. Hence we cycle the XFS_MMAPLOCK_SHARED
1758  * to ensure we serialise the fault barrier in place.
1759  */
1760 static int
1761 xfs_filemap_pfn_mkwrite(
1762         struct vm_area_struct   *vma,
1763         struct vm_fault         *vmf)
1764 {
1765
1766         struct inode            *inode = file_inode(vma->vm_file);
1767         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1768         int                     ret = VM_FAULT_NOPAGE;
1769         loff_t                  size;
1770
1771         trace_xfs_filemap_pfn_mkwrite(ip);
1772
1773         sb_start_pagefault(inode->i_sb);
1774         file_update_time(vma->vm_file);
1775
1776         /* check if the faulting page hasn't raced with truncate */
1777         xfs_ilock(ip, XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1778         size = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1779         if (vmf->pgoff >= size)
1780                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
1781         else if (IS_DAX(inode))
1782                 ret = dax_pfn_mkwrite(vma, vmf);
1783         xfs_iunlock(ip, XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1784         sb_end_pagefault(inode->i_sb);
1785         return ret;
1786
1787 }
1788
1789 static const struct vm_operations_struct xfs_file_vm_ops = {
1790         .fault          = xfs_filemap_fault,
1791         .pmd_fault      = xfs_filemap_pmd_fault,
1792         .map_pages      = filemap_map_pages,
1793         .page_mkwrite   = xfs_filemap_page_mkwrite,
1794         .pfn_mkwrite    = xfs_filemap_pfn_mkwrite,
1795 };
1796
1797 STATIC int
1798 xfs_file_mmap(
1799         struct file     *filp,
1800         struct vm_area_struct *vma)
1801 {
1802         file_accessed(filp);
1803         vma->vm_ops = &xfs_file_vm_ops;
1804         if (IS_DAX(file_inode(filp)))
1805                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP | VM_HUGEPAGE;
1806         return 0;
1807 }
1808
1809 const struct file_operations xfs_file_operations = {
1810         .llseek         = xfs_file_llseek,
1811         .read_iter      = xfs_file_read_iter,
1812         .write_iter     = xfs_file_write_iter,
1813         .splice_read    = xfs_file_splice_read,
1814         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1815         .unlocked_ioctl = xfs_file_ioctl,
1816 #ifdef CONFIG_COMPAT
1817         .compat_ioctl   = xfs_file_compat_ioctl,
1818 #endif
1819         .mmap           = xfs_file_mmap,
1820         .open           = xfs_file_open,
1821         .release        = xfs_file_release,
1822         .fsync          = xfs_file_fsync,
1823         .fallocate      = xfs_file_fallocate,
1824 };
1825
1826 const struct file_operations xfs_dir_file_operations = {
1827         .open           = xfs_dir_open,
1828         .read           = generic_read_dir,
1829         .iterate_shared = xfs_file_readdir,
1830         .llseek         = generic_file_llseek,
1831         .unlocked_ioctl = xfs_file_ioctl,
1832 #ifdef CONFIG_COMPAT
1833         .compat_ioctl   = xfs_file_compat_ioctl,
1834 #endif
1835         .fsync          = xfs_dir_fsync,
1836 };