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 static void ext4_clear_io_unwritten_flag(ext4_io_end_t *io_end)
 140 {
 141         struct inode *inode = io_end->inode;
 142
 143         io_end->flag &= ~EXT4_IO_END_UNWRITTEN;
 144         /* Wake up anyone waiting on unwritten extent conversion */
 145         if (atomic_dec_and_test(&EXT4_I(inode)->i_unwritten))
 146                 wake_up_all(ext4_ioend_wq(inode));
 147 }
 148
 149 /*
 150  * Check a range of space and convert unwritten extents to written. Note that
 151  * we are protected from truncate touching same part of extent tree by the
 152  * fact that truncate code waits for all DIO to finish (thus exclusion from
 153  * direct IO is achieved) and also waits for PageWriteback bits. Thus we
 154  * cannot get to ext4_ext_truncate() before all IOs overlapping that range are
 155  * completed (happens from ext4_free_ioend()).
 156  */
 157 static int ext4_end_io(ext4_io_end_t *io)
 158 {
 159         struct inode *inode = io->inode;
 160         loff_t offset = io->offset;
 161         ssize_t size = io->size;
 162         handle_t *handle = io->handle;
 163         int ret = 0;
 164
 165         ext4_debug("ext4_end_io_nolock: io 0x%p from inode %lu,list->next 0x%p,"
 166                    "list->prev 0x%p\n",
 167                    io, inode->i_ino, io->list.next, io->list.prev);
 168
 169         io->handle = NULL;      /* Following call will use up the handle */
 170         ret = ext4_convert_unwritten_extents(handle, inode, offset, size);
 171         if (ret < 0) {
 172                 ext4_msg(inode->i_sb, KERN_EMERG,
 173                          "failed to convert unwritten extents to written "
 174                          "extents -- potential data loss!  "
 175                          "(inode %lu, offset %llu, size %zd, error %d)",
 176                          inode->i_ino, offset, size, ret);
 177         }
 178         ext4_clear_io_unwritten_flag(io);
 179         ext4_release_io_end(io);
 180         return ret;
 181 }
 182
 183 static void dump_completed_IO(struct inode *inode, struct list_head *head)
 184 {
 185 #ifdef  EXT4FS_DEBUG
 186         struct list_head *cur, *before, *after;
 187         ext4_io_end_t *io, *io0, *io1;
 188
 189         if (list_empty(head))
 190                 return;
 191
 192         ext4_debug("Dump inode %lu completed io list\n", inode->i_ino);
 193         list_for_each_entry(io, head, list) {
 194                 cur = &io->list;
 195                 before = cur->prev;
 196                 io0 = container_of(before, ext4_io_end_t, list);
 197                 after = cur->next;
 198                 io1 = container_of(after, ext4_io_end_t, list);
 199
 200                 ext4_debug("io 0x%p from inode %lu,prev 0x%p,next 0x%p\n",
 201                             io, inode->i_ino, io0, io1);
 202         }
 203 #endif
 204 }
 205
 206 /* Add the io_end to per-inode completed end_io list. */
 207 static void ext4_add_complete_io(ext4_io_end_t *io_end)
 208 {
 209         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(io_end->inode);
 210         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(io_end->inode->i_sb);
 211         struct workqueue_struct *wq;
 212         unsigned long flags;
 213
 214         /* Only reserved conversions from writeback should enter here */
 215         WARN_ON(!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 216         WARN_ON(!io_end->handle && sbi->s_journal);
 217         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 218         wq = sbi->rsv_conversion_wq;
 219         if (list_empty(&ei->i_rsv_conversion_list))
 220                 queue_work(wq, &ei->i_rsv_conversion_work);
 221         list_add_tail(&io_end->list, &ei->i_rsv_conversion_list);
 222         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 223 }
 224
 225 static int ext4_do_flush_completed_IO(struct inode *inode,
 226                                       struct list_head *head)
 227 {
 228         ext4_io_end_t *io;
 229         struct list_head unwritten;
 230         unsigned long flags;
 231         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 232         int err, ret = 0;
 233
 234         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 235         dump_completed_IO(inode, head);
 236         list_replace_init(head, &unwritten);
 237         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 238
 239         while (!list_empty(&unwritten)) {
 240                 io = list_entry(unwritten.next, ext4_io_end_t, list);
 241                 BUG_ON(!(io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 242                 list_del_init(&io->list);
 243
 244                 err = ext4_end_io(io);
 245                 if (unlikely(!ret && err))
 246                         ret = err;
 247         }
 248         return ret;
 249 }
 250
 251 /*
 252  * work on completed IO, to convert unwritten extents to extents
 253  */
 254 void ext4_end_io_rsv_work(struct work_struct *work)
 255 {
 256         struct ext4_inode_info *ei = container_of(work, struct ext4_inode_info,
 257                                                   i_rsv_conversion_work);
 258         ext4_do_flush_completed_IO(&ei->vfs_inode, &ei->i_rsv_conversion_list);
 259 }
 260
 261 ext4_io_end_t *ext4_init_io_end(struct inode *inode, gfp_t flags)
 262 {
 263         ext4_io_end_t *io = kmem_cache_zalloc(io_end_cachep, flags);
 264         if (io) {
 265                 io->inode = inode;
 266                 INIT_LIST_HEAD(&io->list);
 267                 atomic_set(&io->count, 1);
 268         }
 269         return io;
 270 }
 271
 272 void ext4_put_io_end_defer(ext4_io_end_t *io_end)
 273 {
 274         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 275                 if (!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) || !io_end->size) {
 276                         ext4_release_io_end(io_end);
 277                         return;
 278                 }
 279                 ext4_add_complete_io(io_end);
 280         }
 281 }
 282
 283 int ext4_put_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 284 {
 285         int err = 0;
 286
 287         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 288                 if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 289                         err = ext4_convert_unwritten_extents(io_end->handle,
 290                                                 io_end->inode, io_end->offset,
 291                                                 io_end->size);
 292                         io_end->handle = NULL;
 293                         ext4_clear_io_unwritten_flag(io_end);
 294                 }
 295                 ext4_release_io_end(io_end);
 296         }
 297         return err;
 298 }
 299
 300 ext4_io_end_t *ext4_get_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 301 {
 302         atomic_inc(&io_end->count);
 303         return io_end;
 304 }
 305
 306 /* BIO completion function for page writeback */
 307 static void ext4_end_bio(struct bio *bio)
 308 {
 309         ext4_io_end_t *io_end = bio->bi_private;
 310         sector_t bi_sector = bio->bi_iter.bi_sector;
 311
 312         BUG_ON(!io_end);
 313         bio->bi_end_io = NULL;
 314
 315         if (bio->bi_error) {
 316                 struct inode *inode = io_end->inode;
 317
 318                 ext4_warning(inode->i_sb, "I/O error %d writing to inode %lu "
 319                              "(offset %llu size %ld starting block %llu)",
 320                              bio->bi_error, inode->i_ino,
 321                              (unsigned long long) io_end->offset,
 322                              (long) io_end->size,
 323                              (unsigned long long)
 324                              bi_sector >> (inode->i_blkbits - 9));
 325                 mapping_set_error(inode->i_mapping, bio->bi_error);
 326         }
 327
 328         if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 329                 /*
 330                  * Link bio into list hanging from io_end. We have to do it
 331                  * atomically as bio completions can be racing against each
 332                  * other.
 333                  */
 334                 bio->bi_private = xchg(&io_end->bio, bio);
 335                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 336         } else {
 337                 /*
 338                  * Drop io_end reference early. Inode can get freed once
 339                  * we finish the bio.
 340                  */
 341                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 342                 ext4_finish_bio(bio);
 343                 bio_put(bio);
 344         }
 345 }
 346
 347 void ext4_io_submit(struct ext4_io_submit *io)
 348 {
 349         struct bio *bio = io->io_bio;
 350
 351         if (bio) {
 352                 int io_op = io->io_wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL ?
 353                             WRITE_SYNC : WRITE;
 354                 bio_get(io->io_bio);
 355                 submit_bio(io_op, io->io_bio);
 356                 bio_put(io->io_bio);
 357         }
 358         io->io_bio = NULL;
 359 }
 360
 361 void ext4_io_submit_init(struct ext4_io_submit *io,
 362                          struct writeback_control *wbc)
 363 {
 364         io->io_wbc = wbc;
 365         io->io_bio = NULL;
 366         io->io_end = NULL;
 367 }
 368
 369 static int io_submit_init_bio(struct ext4_io_submit *io,
 370                               struct buffer_head *bh)
 371 {
 372         struct bio *bio;
 373
 374         bio = bio_alloc(GFP_NOIO, BIO_MAX_PAGES);
 375         if (!bio)
 376                 return -ENOMEM;
 377         wbc_init_bio(io->io_wbc, bio);
 378         bio->bi_iter.bi_sector = bh->b_blocknr * (bh->b_size >> 9);
 379         bio->bi_bdev = bh->b_bdev;
 380         bio->bi_end_io = ext4_end_bio;
 381         bio->bi_private = ext4_get_io_end(io->io_end);
 382         io->io_bio = bio;
 383         io->io_next_block = bh->b_blocknr;
 384         return 0;
 385 }
 386
 387 static int io_submit_add_bh(struct ext4_io_submit *io,
 388                             struct inode *inode,
 389                             struct page *page,
 390                             struct buffer_head *bh)
 391 {
 392         int ret;
 393
 394         if (io->io_bio && bh->b_blocknr != io->io_next_block) {
 395 submit_and_retry:
 396                 ext4_io_submit(io);
 397         }
 398         if (io->io_bio == NULL) {
 399                 ret = io_submit_init_bio(io, bh);
 400                 if (ret)
 401                         return ret;
 402         }
 403         ret = bio_add_page(io->io_bio, page, bh->b_size, bh_offset(bh));
 404         if (ret != bh->b_size)
 405                 goto submit_and_retry;
 406         wbc_account_io(io->io_wbc, page, bh->b_size);
 407         io->io_next_block++;
 408         return 0;
 409 }
 410
 411 int ext4_bio_write_page(struct ext4_io_submit *io,
 412                         struct page *page,
 413                         int len,
 414                         struct writeback_control *wbc,
 415                         bool keep_towrite)
 416 {
 417         struct page *data_page = NULL;
 418         struct inode *inode = page->mapping->host;
 419         unsigned block_start, blocksize;
 420         struct buffer_head *bh, *head;
 421         int ret = 0;
 422         int nr_submitted = 0;
 423         int nr_to_submit = 0;
 424
 425         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
 426
 427         BUG_ON(!PageLocked(page));
 428         BUG_ON(PageWriteback(page));
 429
 430         if (keep_towrite)
 431                 set_page_writeback_keepwrite(page);
 432         else
 433                 set_page_writeback(page);
 434         ClearPageError(page);
 435
 436         /*
 437          * Comments copied from block_write_full_page:
 438          *
 439          * The page straddles i_size.  It must be zeroed out on each and every
 440          * writepage invocation because it may be mmapped.  "A file is mapped
 441          * in multiples of the page size.  For a file that is not a multiple of
 442          * the page size, the remaining memory is zeroed when mapped, and
 443          * writes to that region are not written out to the file."
 444          */
 445         if (len < PAGE_CACHE_SIZE)
 446                 zero_user_segment(page, len, PAGE_CACHE_SIZE);
 447         /*
 448          * In the first loop we prepare and mark buffers to submit. We have to
 449          * mark all buffers in the page before submitting so that
 450          * end_page_writeback() cannot be called from ext4_bio_end_io() when IO
 451          * on the first buffer finishes and we are still working on submitting
 452          * the second buffer.
 453          */
 454         bh = head = page_buffers(page);
 455         do {
 456                 block_start = bh_offset(bh);
 457                 if (block_start >= len) {
 458                         clear_buffer_dirty(bh);
 459                         set_buffer_uptodate(bh);
 460                         continue;
 461                 }
 462                 if (!buffer_dirty(bh) || buffer_delay(bh) ||
 463                     !buffer_mapped(bh) || buffer_unwritten(bh)) {
 464                         /* A hole? We can safely clear the dirty bit */
 465                         if (!buffer_mapped(bh))
 466                                 clear_buffer_dirty(bh);
 467                         if (io->io_bio)
 468                                 ext4_io_submit(io);
 469                         continue;
 470                 }
 471                 if (buffer_new(bh)) {
 472                         clear_buffer_new(bh);
 473                         unmap_underlying_metadata(bh->b_bdev, bh->b_blocknr);
 474                 }
 475                 set_buffer_async_write(bh);
 476                 nr_to_submit++;
 477         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 478
 479         bh = head = page_buffers(page);
 480
 481         if (ext4_encrypted_inode(inode) && S_ISREG(inode->i_mode) &&
 482             nr_to_submit) {
 483                 data_page = ext4_encrypt(inode, page);
 484                 if (IS_ERR(data_page)) {
 485                         ret = PTR_ERR(data_page);
 486                         data_page = NULL;
 487                         goto out;
 488                 }
 489         }
 490
 491         /* Now submit buffers to write */
 492         do {
 493                 if (!buffer_async_write(bh))
 494                         continue;
 495                 ret = io_submit_add_bh(io, inode,
 496                                        data_page ? data_page : page, bh);
 497                 if (ret) {
 498                         /*
 499                          * We only get here on ENOMEM.  Not much else
 500                          * we can do but mark the page as dirty, and
 501                          * better luck next time.
 502                          */
 503                         break;
 504                 }
 505                 nr_submitted++;
 506                 clear_buffer_dirty(bh);
 507         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 508
 509         /* Error stopped previous loop? Clean up buffers... */
 510         if (ret) {
 511         out:
 512                 if (data_page)
 513                         ext4_restore_control_page(data_page);
 514                 printk_ratelimited(KERN_ERR "%s: ret = %d\n", __func__, ret);
 515                 redirty_page_for_writepage(wbc, page);
 516                 do {
 517                         clear_buffer_async_write(bh);
 518                         bh = bh->b_this_page;
 519                 } while (bh != head);
 520         }
 521         unlock_page(page);
 522         /* Nothing submitted - we have to end page writeback */
 523         if (!nr_submitted)
 524                 end_page_writeback(page);
 525         return ret;
 526 }