fs/ext4/page-io.c

   1 /*
   2  * linux/fs/ext4/page-io.c
   3  *
   4  * This contains the new page_io functions for ext4
   5  *
   6  * Written by Theodore Ts'o, 2010.
   7  */
   8
   9 #include <linux/fs.h>
  10 #include <linux/time.h>
  11 #include <linux/jbd2.h>
  12 #include <linux/highuid.h>
  13 #include <linux/pagemap.h>
  14 #include <linux/quotaops.h>
  15 #include <linux/string.h>
  16 #include <linux/buffer_head.h>
  17 #include <linux/writeback.h>
  18 #include <linux/pagevec.h>
  19 #include <linux/mpage.h>
  20 #include <linux/namei.h>
  21 #include <linux/aio.h>
  22 #include <linux/uio.h>
  23 #include <linux/bio.h>
  24 #include <linux/workqueue.h>
  25 #include <linux/kernel.h>
  26 #include <linux/slab.h>
  27 #include <linux/mm.h>
  28 #include <linux/ratelimit.h>
  29
  30 #include "ext4_jbd2.h"
  31 #include "xattr.h"
  32 #include "acl.h"
  33
  34 static struct kmem_cache *io_end_cachep;
  35
  36 int __init ext4_init_pageio(void)
  37 {
  38         io_end_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_end, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  39         if (io_end_cachep == NULL)
  40                 return -ENOMEM;
  41         return 0;
  42 }
  43
  44 void ext4_exit_pageio(void)
  45 {
  46         kmem_cache_destroy(io_end_cachep);
  47 }
  48
  49 /*
  50  * Print an buffer I/O error compatible with the fs/buffer.c.  This
  51  * provides compatibility with dmesg scrapers that look for a specific
  52  * buffer I/O error message.  We really need a unified error reporting
  53  * structure to userspace ala Digital Unix's uerf system, but it's
  54  * probably not going to happen in my lifetime, due to LKML politics...
  55  */
  56 static void buffer_io_error(struct buffer_head *bh)
  57 {
  58         char b[BDEVNAME_SIZE];
  59         printk_ratelimited(KERN_ERR "Buffer I/O error on device %s, logical block %llu\n",
  60                         bdevname(bh->b_bdev, b),
  61                         (unsigned long long)bh->b_blocknr);
  62 }
  63
  64 static void ext4_finish_bio(struct bio *bio)
  65 {
  66         int i;
  67         int error = !test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
  68
  69         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
  70                 struct bio_vec *bvec = &bio->bi_io_vec[i];
  71                 struct page *page = bvec->bv_page;
  72                 struct buffer_head *bh, *head;
  73                 unsigned bio_start = bvec->bv_offset;
  74                 unsigned bio_end = bio_start + bvec->bv_len;
  75                 unsigned under_io = 0;
  76                 unsigned long flags;
  77
  78                 if (!page)
  79                         continue;
  80
  81                 if (error) {
  82                         SetPageError(page);
  83                         set_bit(AS_EIO, &page->mapping->flags);
  84                 }
  85                 bh = head = page_buffers(page);
  86                 /*
  87                  * We check all buffers in the page under BH_Uptodate_Lock
  88                  * to avoid races with other end io clearing async_write flags
  89                  */
  90                 local_irq_save(flags);
  91                 bit_spin_lock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
  92                 do {
  93                         if (bh_offset(bh) < bio_start ||
  94                             bh_offset(bh) + bh->b_size > bio_end) {
  95                                 if (buffer_async_write(bh))
  96                                         under_io++;
  97                                 continue;
  98                         }
  99                         clear_buffer_async_write(bh);
 100                         if (error)
 101                                 buffer_io_error(bh);
 102                 } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 103                 bit_spin_unlock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 104                 local_irq_restore(flags);
 105                 if (!under_io)
 106                         end_page_writeback(page);
 107         }
 108 }
 109
 110 static void ext4_release_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 111 {
 112         struct bio *bio, *next_bio;
 113
 114         BUG_ON(!list_empty(&io_end->list));
 115         BUG_ON(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN);
 116         WARN_ON(io_end->handle);
 117
 118         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(io_end->inode)->i_ioend_count))
 119                 wake_up_all(ext4_ioend_wq(io_end->inode));
 120
 121         for (bio = io_end->bio; bio; bio = next_bio) {
 122                 next_bio = bio->bi_private;
 123                 ext4_finish_bio(bio);
 124                 bio_put(bio);
 125         }
 126         kmem_cache_free(io_end_cachep, io_end);
 127 }
 128
 129 static void ext4_clear_io_unwritten_flag(ext4_io_end_t *io_end)
 130 {
 131         struct inode *inode = io_end->inode;
 132
 133         io_end->flag &= ~EXT4_IO_END_UNWRITTEN;
 134         /* Wake up anyone waiting on unwritten extent conversion */
 135         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(inode)->i_unwritten))
 136                 wake_up_all(ext4_ioend_wq(inode));
 137 }
 138
 139 /*
 140  * Check a range of space and convert unwritten extents to written. Note that
 141  * we are protected from truncate touching same part of extent tree by the
 142  * fact that truncate code waits for all DIO to finish (thus exclusion from
 143  * direct IO is achieved) and also waits for PageWriteback bits. Thus we
 144  * cannot get to ext4_ext_truncate() before all IOs overlapping that range are
 145  * completed (happens from ext4_free_ioend()).
 146  */
 147 static int ext4_end_io(ext4_io_end_t *io)
 148 {
 149         struct inode *inode = io->inode;
 150         loff_t offset = io->offset;
 151         ssize_t size = io->size;
 152         handle_t *handle = io->handle;
 153         int ret = 0;
 154
 155         ext4_debug("ext4_end_io_nolock: io 0x%p from inode %lu,list->next 0x%p,"
 156                    "list->prev 0x%p\n",
 157                    io, inode->i_ino, io->list.next, io->list.prev);
 158
 159         io->handle = NULL;      /* Following call will use up the handle */
 160         ret = ext4_convert_unwritten_extents(handle, inode, offset, size);
 161         if (ret < 0) {
 162                 ext4_msg(inode->i_sb, KERN_EMERG,
 163                          "failed to convert unwritten extents to written "
 164                          "extents -- potential data loss!  "
 165                          "(inode %lu, offset %llu, size %zd, error %d)",
 166                          inode->i_ino, offset, size, ret);
 167         }
 168         ext4_clear_io_unwritten_flag(io);
 169         ext4_release_io_end(io);
 170         return ret;
 171 }
 172
 173 static void dump_completed_IO(struct inode *inode, struct list_head *head)
 174 {
 175 #ifdef  EXT4FS_DEBUG
 176         struct list_head *cur, *before, *after;
 177         ext4_io_end_t *io, *io0, *io1;
 178
 179         if (list_empty(head))
 180                 return;
 181
 182         ext4_debug("Dump inode %lu completed io list\n", inode->i_ino);
 183         list_for_each_entry(io, head, list) {
 184                 cur = &io->list;
 185                 before = cur->prev;
 186                 io0 = container_of(before, ext4_io_end_t, list);
 187                 after = cur->next;
 188                 io1 = container_of(after, ext4_io_end_t, list);
 189
 190                 ext4_debug("io 0x%p from inode %lu,prev 0x%p,next 0x%p\n",
 191                             io, inode->i_ino, io0, io1);
 192         }
 193 #endif
 194 }
 195
 196 /* Add the io_end to per-inode completed end_io list. */
 197 static void ext4_add_complete_io(ext4_io_end_t *io_end)
 198 {
 199         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(io_end->inode);
 200         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(io_end->inode->i_sb);
 201         struct workqueue_struct *wq;
 202         unsigned long flags;
 203
 204         /* Only reserved conversions from writeback should enter here */
 205         WARN_ON(!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 206         WARN_ON(!io_end->handle && sbi->s_journal);
 207         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 208         wq = sbi->rsv_conversion_wq;
 209         if (list_empty(&ei->i_rsv_conversion_list))
 210                 queue_work(wq, &ei->i_rsv_conversion_work);
 211         list_add_tail(&io_end->list, &ei->i_rsv_conversion_list);
 212         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 213 }
 214
 215 static int ext4_do_flush_completed_IO(struct inode *inode,
 216                                       struct list_head *head)
 217 {
 218         ext4_io_end_t *io;
 219         struct list_head unwritten;
 220         unsigned long flags;
 221         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 222         int err, ret = 0;
 223
 224         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 225         dump_completed_IO(inode, head);
 226         list_replace_init(head, &unwritten);
 227         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 228
 229         while (!list_empty(&unwritten)) {
 230                 io = list_entry(unwritten.next, ext4_io_end_t, list);
 231                 BUG_ON(!(io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 232                 list_del_init(&io->list);
 233
 234                 err = ext4_end_io(io);
 235                 if (unlikely(!ret && err))
 236                         ret = err;
 237         }
 238         return ret;
 239 }
 240
 241 /*
 242  * work on completed IO, to convert unwritten extents to extents
 243  */
 244 void ext4_end_io_rsv_work(struct work_struct *work)
 245 {
 246         struct ext4_inode_info *ei = container_of(work, struct ext4_inode_info,
 247                                                   i_rsv_conversion_work);
 248         ext4_do_flush_completed_IO(&ei->vfs_inode, &ei->i_rsv_conversion_list);
 249 }
 250
 251 ext4_io_end_t *ext4_init_io_end(struct inode *inode, gfp_t flags)
 252 {
 253         ext4_io_end_t *io = kmem_cache_zalloc(io_end_cachep, flags);
 254         if (io) {
 255                 atomic_inc(&EXT4_I(inode)->i_ioend_count);
 256                 io->inode = inode;
 257                 INIT_LIST_HEAD(&io->list);
 258                 atomic_set(&io->count, 1);
 259         }
 260         return io;
 261 }
 262
 263 void ext4_put_io_end_defer(ext4_io_end_t *io_end)
 264 {
 265         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 266                 if (!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) || !io_end->size) {
 267                         ext4_release_io_end(io_end);
 268                         return;
 269                 }
 270                 ext4_add_complete_io(io_end);
 271         }
 272 }
 273
 274 int ext4_put_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 275 {
 276         int err = 0;
 277
 278         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 279                 if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 280                         err = ext4_convert_unwritten_extents(io_end->handle,
 281                                                 io_end->inode, io_end->offset,
 282                                                 io_end->size);
 283                         io_end->handle = NULL;
 284                         ext4_clear_io_unwritten_flag(io_end);
 285                 }
 286                 ext4_release_io_end(io_end);
 287         }
 288         return err;
 289 }
 290
 291 ext4_io_end_t *ext4_get_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 292 {
 293         atomic_inc(&io_end->count);
 294         return io_end;
 295 }
 296
 297 /* BIO completion function for page writeback */
 298 static void ext4_end_bio(struct bio *bio, int error)
 299 {
 300         ext4_io_end_t *io_end = bio->bi_private;
 301         sector_t bi_sector = bio->bi_sector;
 302
 303         BUG_ON(!io_end);
 304         bio->bi_end_io = NULL;
 305         if (test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags))
 306                 error = 0;
 307
 308         if (error) {
 309                 struct inode *inode = io_end->inode;
 310
 311                 ext4_warning(inode->i_sb, "I/O error writing to inode %lu "
 312                              "(offset %llu size %ld starting block %llu)",
 313                              inode->i_ino,
 314                              (unsigned long long) io_end->offset,
 315                              (long) io_end->size,
 316                              (unsigned long long)
 317                              bi_sector >> (inode->i_blkbits - 9));
 318         }
 319
 320         if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 321                 /*
 322                  * Link bio into list hanging from io_end. We have to do it
 323                  * atomically as bio completions can be racing against each
 324                  * other.
 325                  */
 326                 bio->bi_private = xchg(&io_end->bio, bio);
 327                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 328         } else {
 329                 /*
 330                  * Drop io_end reference early. Inode can get freed once
 331                  * we finish the bio.
 332                  */
 333                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 334                 ext4_finish_bio(bio);
 335                 bio_put(bio);
 336         }
 337 }
 338
 339 void ext4_io_submit(struct ext4_io_submit *io)
 340 {
 341         struct bio *bio = io->io_bio;
 342
 343         if (bio) {
 344                 bio_get(io->io_bio);
 345                 submit_bio(io->io_op, io->io_bio);
 346                 BUG_ON(bio_flagged(io->io_bio, BIO_EOPNOTSUPP));
 347                 bio_put(io->io_bio);
 348         }
 349         io->io_bio = NULL;
 350 }
 351
 352 void ext4_io_submit_init(struct ext4_io_submit *io,
 353                          struct writeback_control *wbc)
 354 {
 355         io->io_op = (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL ?  WRITE_SYNC : WRITE);
 356         io->io_bio = NULL;
 357         io->io_end = NULL;
 358 }
 359
 360 static int io_submit_init_bio(struct ext4_io_submit *io,
 361                               struct buffer_head *bh)
 362 {
 363         int nvecs = bio_get_nr_vecs(bh->b_bdev);
 364         struct bio *bio;
 365
 366         bio = bio_alloc(GFP_NOIO, min(nvecs, BIO_MAX_PAGES));
 367         if (!bio)
 368                 return -ENOMEM;
 369         bio->bi_sector = bh->b_blocknr * (bh->b_size >> 9);
 370         bio->bi_bdev = bh->b_bdev;
 371         bio->bi_end_io = ext4_end_bio;
 372         bio->bi_private = ext4_get_io_end(io->io_end);
 373         io->io_bio = bio;
 374         io->io_next_block = bh->b_blocknr;
 375         return 0;
 376 }
 377
 378 static int io_submit_add_bh(struct ext4_io_submit *io,
 379                             struct inode *inode,
 380                             struct buffer_head *bh)
 381 {
 382         int ret;
 383
 384         if (io->io_bio && bh->b_blocknr != io->io_next_block) {
 385 submit_and_retry:
 386                 ext4_io_submit(io);
 387         }
 388         if (io->io_bio == NULL) {
 389                 ret = io_submit_init_bio(io, bh);
 390                 if (ret)
 391                         return ret;
 392         }
 393         ret = bio_add_page(io->io_bio, bh->b_page, bh->b_size, bh_offset(bh));
 394         if (ret != bh->b_size)
 395                 goto submit_and_retry;
 396         io->io_next_block++;
 397         return 0;
 398 }
 399
 400 int ext4_bio_write_page(struct ext4_io_submit *io,
 401                         struct page *page,
 402                         int len,
 403                         struct writeback_control *wbc)
 404 {
 405         struct inode *inode = page->mapping->host;
 406         unsigned block_start, blocksize;
 407         struct buffer_head *bh, *head;
 408         int ret = 0;
 409         int nr_submitted = 0;
 410
 411         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
 412
 413         BUG_ON(!PageLocked(page));
 414         BUG_ON(PageWriteback(page));
 415
 416         set_page_writeback(page);
 417         ClearPageError(page);
 418
 419         /*
 420          * In the first loop we prepare and mark buffers to submit. We have to
 421          * mark all buffers in the page before submitting so that
 422          * end_page_writeback() cannot be called from ext4_bio_end_io() when IO
 423          * on the first buffer finishes and we are still working on submitting
 424          * the second buffer.
 425          */
 426         bh = head = page_buffers(page);
 427         do {
 428                 block_start = bh_offset(bh);
 429                 if (block_start >= len) {
 430                         /*
 431                          * Comments copied from block_write_full_page_endio:
 432                          *
 433                          * The page straddles i_size.  It must be zeroed out on
 434                          * each and every writepage invocation because it may
 435                          * be mmapped.  "A file is mapped in multiples of the
 436                          * page size.  For a file that is not a multiple of
 437                          * the  page size, the remaining memory is zeroed when
 438                          * mapped, and writes to that region are not written
 439                          * out to the file."
 440                          */
 441                         zero_user_segment(page, block_start,
 442                                           block_start + blocksize);
 443                         clear_buffer_dirty(bh);
 444                         set_buffer_uptodate(bh);
 445                         continue;
 446                 }
 447                 if (!buffer_dirty(bh) || buffer_delay(bh) ||
 448                     !buffer_mapped(bh) || buffer_unwritten(bh)) {
 449                         /* A hole? We can safely clear the dirty bit */
 450                         if (!buffer_mapped(bh))
 451                                 clear_buffer_dirty(bh);
 452                         if (io->io_bio)
 453                                 ext4_io_submit(io);
 454                         continue;
 455                 }
 456                 if (buffer_new(bh)) {
 457                         clear_buffer_new(bh);
 458                         unmap_underlying_metadata(bh->b_bdev, bh->b_blocknr);
 459                 }
 460                 set_buffer_async_write(bh);
 461         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 462
 463         /* Now submit buffers to write */
 464         bh = head = page_buffers(page);
 465         do {
 466                 if (!buffer_async_write(bh))
 467                         continue;
 468                 ret = io_submit_add_bh(io, inode, bh);
 469                 if (ret) {
 470                         /*
 471                          * We only get here on ENOMEM.  Not much else
 472                          * we can do but mark the page as dirty, and
 473                          * better luck next time.
 474                          */
 475                         redirty_page_for_writepage(wbc, page);
 476                         break;
 477                 }
 478                 nr_submitted++;
 479                 clear_buffer_dirty(bh);
 480         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 481
 482         /* Error stopped previous loop? Clean up buffers... */
 483         if (ret) {
 484                 do {
 485                         clear_buffer_async_write(bh);
 486                         bh = bh->b_this_page;
 487                 } while (bh != head);
 488         }
 489         unlock_page(page);
 490         /* Nothing submitted - we have to end page writeback */
 491         if (!nr_submitted)
 492                 end_page_writeback(page);
 493         return ret;
 494 }