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/highuid.h>
  12 #include <linux/pagemap.h>
  13 #include <linux/quotaops.h>
  14 #include <linux/string.h>
  15 #include <linux/buffer_head.h>
  16 #include <linux/writeback.h>
  17 #include <linux/pagevec.h>
  18 #include <linux/mpage.h>
  19 #include <linux/namei.h>
  20 #include <linux/uio.h>
  21 #include <linux/bio.h>
  22 #include <linux/workqueue.h>
  23 #include <linux/kernel.h>
  24 #include <linux/slab.h>
  25 #include <linux/mm.h>
  26
  27 #include "ext4_jbd2.h"
  28 #include "xattr.h"
  29 #include "acl.h"
  30
  31 static struct kmem_cache *io_end_cachep;
  32
  33 int __init ext4_init_pageio(void)
  34 {
  35         io_end_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_end, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  36         if (io_end_cachep == NULL)
  37                 return -ENOMEM;
  38         return 0;
  39 }
  40
  41 void ext4_exit_pageio(void)
  42 {
  43         kmem_cache_destroy(io_end_cachep);
  44 }
  45
  46 /*
  47  * Print an buffer I/O error compatible with the fs/buffer.c.  This
  48  * provides compatibility with dmesg scrapers that look for a specific
  49  * buffer I/O error message.  We really need a unified error reporting
  50  * structure to userspace ala Digital Unix's uerf system, but it's
  51  * probably not going to happen in my lifetime, due to LKML politics...
  52  */
  53 static void buffer_io_error(struct buffer_head *bh)
  54 {
  55         printk_ratelimited(KERN_ERR "Buffer I/O error on device %pg, logical block %llu\n",
  56                        bh->b_bdev,
  57                         (unsigned long long)bh->b_blocknr);
  58 }
  59
  60 static void ext4_finish_bio(struct bio *bio)
  61 {
  62         int i;
  63         struct bio_vec *bvec;
  64
  65         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
  66                 struct page *page = bvec->bv_page;
  67 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
  68                 struct page *data_page = NULL;
  69                 struct ext4_crypto_ctx *ctx = NULL;
  70 #endif
  71                 struct buffer_head *bh, *head;
  72                 unsigned bio_start = bvec->bv_offset;
  73                 unsigned bio_end = bio_start + bvec->bv_len;
  74                 unsigned under_io = 0;
  75                 unsigned long flags;
  76
  77                 if (!page)
  78                         continue;
  79
  80 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
  81                 if (!page->mapping) {
  82                         /* The bounce data pages are unmapped. */
  83                         data_page = page;
  84                         ctx = (struct ext4_crypto_ctx *)page_private(data_page);
  85                         page = ctx->w.control_page;
  86                 }
  87 #endif
  88
  89                 if (bio->bi_error) {
  90                         SetPageError(page);
  91                         set_bit(AS_EIO, &page->mapping->flags);
  92                 }
  93                 bh = head = page_buffers(page);
  94                 /*
  95                  * We check all buffers in the page under BH_Uptodate_Lock
  96                  * to avoid races with other end io clearing async_write flags
  97                  */
  98                 local_irq_save(flags);
  99                 bit_spin_lock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 100                 do {
 101                         if (bh_offset(bh) < bio_start ||
 102                             bh_offset(bh) + bh->b_size > bio_end) {
 103                                 if (buffer_async_write(bh))
 104                                         under_io++;
 105                                 continue;
 106                         }
 107                         clear_buffer_async_write(bh);
 108                         if (bio->bi_error)
 109                                 buffer_io_error(bh);
 110                 } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 111                 bit_spin_unlock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 112                 local_irq_restore(flags);
 113                 if (!under_io) {
 114 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
 115                         if (ctx)
 116                                 ext4_restore_control_page(data_page);
 117 #endif
 118                         end_page_writeback(page);
 119                 }
 120         }
 121 }
 122
 123 static void ext4_release_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 124 {
 125         struct bio *bio, *next_bio;
 126
 127         BUG_ON(!list_empty(&io_end->list));
 128         BUG_ON(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN);
 129         WARN_ON(io_end->handle);
 130
 131         for (bio = io_end->bio; bio; bio = next_bio) {
 132                 next_bio = bio->bi_private;
 133                 ext4_finish_bio(bio);
 134                 bio_put(bio);
 135         }
 136         kmem_cache_free(io_end_cachep, io_end);
 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                 io->inode = inode;
 256                 INIT_LIST_HEAD(&io->list);
 257                 atomic_set(&io->count, 1);
 258         }
 259         return io;
 260 }
 261
 262 void ext4_put_io_end_defer(ext4_io_end_t *io_end)
 263 {
 264         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 265                 if (!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) || !io_end->size) {
 266                         ext4_release_io_end(io_end);
 267                         return;
 268                 }
 269                 ext4_add_complete_io(io_end);
 270         }
 271 }
 272
 273 int ext4_put_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 274 {
 275         int err = 0;
 276
 277         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 278                 if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 279                         err = ext4_convert_unwritten_extents(io_end->handle,
 280                                                 io_end->inode, io_end->offset,
 281                                                 io_end->size);
 282                         io_end->handle = NULL;
 283                         ext4_clear_io_unwritten_flag(io_end);
 284                 }
 285                 ext4_release_io_end(io_end);
 286         }
 287         return err;
 288 }
 289
 290 ext4_io_end_t *ext4_get_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 291 {
 292         atomic_inc(&io_end->count);
 293         return io_end;
 294 }
 295
 296 /* BIO completion function for page writeback */
 297 static void ext4_end_bio(struct bio *bio)
 298 {
 299         ext4_io_end_t *io_end = bio->bi_private;
 300         sector_t bi_sector = bio->bi_iter.bi_sector;
 301
 302         BUG_ON(!io_end);
 303         bio->bi_end_io = NULL;
 304
 305         if (bio->bi_error) {
 306                 struct inode *inode = io_end->inode;
 307
 308                 ext4_warning(inode->i_sb, "I/O error %d writing to inode %lu "
 309                              "(offset %llu size %ld starting block %llu)",
 310                              bio->bi_error, inode->i_ino,
 311                              (unsigned long long) io_end->offset,
 312                              (long) io_end->size,
 313                              (unsigned long long)
 314                              bi_sector >> (inode->i_blkbits - 9));
 315                 mapping_set_error(inode->i_mapping, bio->bi_error);
 316         }
 317
 318         if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 319                 /*
 320                  * Link bio into list hanging from io_end. We have to do it
 321                  * atomically as bio completions can be racing against each
 322                  * other.
 323                  */
 324                 bio->bi_private = xchg(&io_end->bio, bio);
 325                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 326         } else {
 327                 /*
 328                  * Drop io_end reference early. Inode can get freed once
 329                  * we finish the bio.
 330                  */
 331                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 332                 ext4_finish_bio(bio);
 333                 bio_put(bio);
 334         }
 335 }
 336
 337 void ext4_io_submit(struct ext4_io_submit *io)
 338 {
 339         struct bio *bio = io->io_bio;
 340
 341         if (bio) {
 342                 int io_op = io->io_wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL ?
 343                             WRITE_SYNC : WRITE;
 344                 bio_get(io->io_bio);
 345                 submit_bio(io_op, io->io_bio);
 346                 bio_put(io->io_bio);
 347         }
 348         io->io_bio = NULL;
 349 }
 350
 351 void ext4_io_submit_init(struct ext4_io_submit *io,
 352                          struct writeback_control *wbc)
 353 {
 354         io->io_wbc = wbc;
 355         io->io_bio = NULL;
 356         io->io_end = NULL;
 357 }
 358
 359 static int io_submit_init_bio(struct ext4_io_submit *io,
 360                               struct buffer_head *bh)
 361 {
 362         struct bio *bio;
 363
 364         bio = bio_alloc(GFP_NOIO, BIO_MAX_PAGES);
 365         if (!bio)
 366                 return -ENOMEM;
 367         wbc_init_bio(io->io_wbc, bio);
 368         bio->bi_iter.bi_sector = bh->b_blocknr * (bh->b_size >> 9);
 369         bio->bi_bdev = bh->b_bdev;
 370         bio->bi_end_io = ext4_end_bio;
 371         bio->bi_private = ext4_get_io_end(io->io_end);
 372         io->io_bio = bio;
 373         io->io_next_block = bh->b_blocknr;
 374         return 0;
 375 }
 376
 377 static int io_submit_add_bh(struct ext4_io_submit *io,
 378                             struct inode *inode,
 379                             struct page *page,
 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, page, bh->b_size, bh_offset(bh));
 394         if (ret != bh->b_size)
 395                 goto submit_and_retry;
 396         wbc_account_io(io->io_wbc, page, bh->b_size);
 397         io->io_next_block++;
 398         return 0;
 399 }
 400
 401 int ext4_bio_write_page(struct ext4_io_submit *io,
 402                         struct page *page,
 403                         int len,
 404                         struct writeback_control *wbc,
 405                         bool keep_towrite)
 406 {
 407         struct page *data_page = NULL;
 408         struct inode *inode = page->mapping->host;
 409         unsigned block_start, blocksize;
 410         struct buffer_head *bh, *head;
 411         int ret = 0;
 412         int nr_submitted = 0;
 413         int nr_to_submit = 0;
 414
 415         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
 416
 417         BUG_ON(!PageLocked(page));
 418         BUG_ON(PageWriteback(page));
 419
 420         if (keep_towrite)
 421                 set_page_writeback_keepwrite(page);
 422         else
 423                 set_page_writeback(page);
 424         ClearPageError(page);
 425
 426         /*
 427          * Comments copied from block_write_full_page:
 428          *
 429          * The page straddles i_size.  It must be zeroed out on each and every
 430          * writepage invocation because it may be mmapped.  "A file is mapped
 431          * in multiples of the page size.  For a file that is not a multiple of
 432          * the page size, the remaining memory is zeroed when mapped, and
 433          * writes to that region are not written out to the file."
 434          */
 435         if (len < PAGE_CACHE_SIZE)
 436                 zero_user_segment(page, len, PAGE_CACHE_SIZE);
 437         /*
 438          * In the first loop we prepare and mark buffers to submit. We have to
 439          * mark all buffers in the page before submitting so that
 440          * end_page_writeback() cannot be called from ext4_bio_end_io() when IO
 441          * on the first buffer finishes and we are still working on submitting
 442          * the second buffer.
 443          */
 444         bh = head = page_buffers(page);
 445         do {
 446                 block_start = bh_offset(bh);
 447                 if (block_start >= len) {
 448                         clear_buffer_dirty(bh);
 449                         set_buffer_uptodate(bh);
 450                         continue;
 451                 }
 452                 if (!buffer_dirty(bh) || buffer_delay(bh) ||
 453                     !buffer_mapped(bh) || buffer_unwritten(bh)) {
 454                         /* A hole? We can safely clear the dirty bit */
 455                         if (!buffer_mapped(bh))
 456                                 clear_buffer_dirty(bh);
 457                         if (io->io_bio)
 458                                 ext4_io_submit(io);
 459                         continue;
 460                 }
 461                 if (buffer_new(bh)) {
 462                         clear_buffer_new(bh);
 463                         unmap_underlying_metadata(bh->b_bdev, bh->b_blocknr);
 464                 }
 465                 set_buffer_async_write(bh);
 466                 nr_to_submit++;
 467         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 468
 469         bh = head = page_buffers(page);
 470
 471         if (ext4_encrypted_inode(inode) && S_ISREG(inode->i_mode) &&
 472             nr_to_submit) {
 473                 data_page = ext4_encrypt(inode, page);
 474                 if (IS_ERR(data_page)) {
 475                         ret = PTR_ERR(data_page);
 476                         data_page = NULL;
 477                         goto out;
 478                 }
 479         }
 480
 481         /* Now submit buffers to write */
 482         do {
 483                 if (!buffer_async_write(bh))
 484                         continue;
 485                 ret = io_submit_add_bh(io, inode,
 486                                        data_page ? data_page : page, bh);
 487                 if (ret) {
 488                         /*
 489                          * We only get here on ENOMEM.  Not much else
 490                          * we can do but mark the page as dirty, and
 491                          * better luck next time.
 492                          */
 493                         break;
 494                 }
 495                 nr_submitted++;
 496                 clear_buffer_dirty(bh);
 497         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 498
 499         /* Error stopped previous loop? Clean up buffers... */
 500         if (ret) {
 501         out:
 502                 if (data_page)
 503                         ext4_restore_control_page(data_page);
 504                 printk_ratelimited(KERN_ERR "%s: ret = %d\n", __func__, ret);
 505                 redirty_page_for_writepage(wbc, page);
 506                 do {
 507                         clear_buffer_async_write(bh);
 508                         bh = bh->b_this_page;
 509                 } while (bh != head);
 510         }
 511         unlock_page(page);
 512         /* Nothing submitted - we have to end page writeback */
 513         if (!nr_submitted)
 514                 end_page_writeback(page);
 515         return ret;
 516 }