Linux 6.10-rc1
[sfrench/cifs-2.6.git] / fs / xfs / xfs_log_cil.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (c) 2010 Red Hat, Inc. All Rights Reserved.
4  */
5
6 #include "xfs.h"
7 #include "xfs_fs.h"
8 #include "xfs_format.h"
9 #include "xfs_log_format.h"
10 #include "xfs_shared.h"
11 #include "xfs_trans_resv.h"
12 #include "xfs_mount.h"
13 #include "xfs_extent_busy.h"
14 #include "xfs_trans.h"
15 #include "xfs_trans_priv.h"
16 #include "xfs_log.h"
17 #include "xfs_log_priv.h"
18 #include "xfs_trace.h"
19 #include "xfs_discard.h"
20
21 /*
22  * Allocate a new ticket. Failing to get a new ticket makes it really hard to
23  * recover, so we don't allow failure here. Also, we allocate in a context that
24  * we don't want to be issuing transactions from, so we need to tell the
25  * allocation code this as well.
26  *
27  * We don't reserve any space for the ticket - we are going to steal whatever
28  * space we require from transactions as they commit. To ensure we reserve all
29  * the space required, we need to set the current reservation of the ticket to
30  * zero so that we know to steal the initial transaction overhead from the
31  * first transaction commit.
32  */
33 static struct xlog_ticket *
34 xlog_cil_ticket_alloc(
35         struct xlog     *log)
36 {
37         struct xlog_ticket *tic;
38
39         tic = xlog_ticket_alloc(log, 0, 1, 0);
40
41         /*
42          * set the current reservation to zero so we know to steal the basic
43          * transaction overhead reservation from the first transaction commit.
44          */
45         tic->t_curr_res = 0;
46         tic->t_iclog_hdrs = 0;
47         return tic;
48 }
49
50 static inline void
51 xlog_cil_set_iclog_hdr_count(struct xfs_cil *cil)
52 {
53         struct xlog     *log = cil->xc_log;
54
55         atomic_set(&cil->xc_iclog_hdrs,
56                    (XLOG_CIL_BLOCKING_SPACE_LIMIT(log) /
57                         (log->l_iclog_size - log->l_iclog_hsize)));
58 }
59
60 /*
61  * Check if the current log item was first committed in this sequence.
62  * We can't rely on just the log item being in the CIL, we have to check
63  * the recorded commit sequence number.
64  *
65  * Note: for this to be used in a non-racy manner, it has to be called with
66  * CIL flushing locked out. As a result, it should only be used during the
67  * transaction commit process when deciding what to format into the item.
68  */
69 static bool
70 xlog_item_in_current_chkpt(
71         struct xfs_cil          *cil,
72         struct xfs_log_item     *lip)
73 {
74         if (test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags))
75                 return false;
76
77         /*
78          * li_seq is written on the first commit of a log item to record the
79          * first checkpoint it is written to. Hence if it is different to the
80          * current sequence, we're in a new checkpoint.
81          */
82         return lip->li_seq == READ_ONCE(cil->xc_current_sequence);
83 }
84
85 bool
86 xfs_log_item_in_current_chkpt(
87         struct xfs_log_item *lip)
88 {
89         return xlog_item_in_current_chkpt(lip->li_log->l_cilp, lip);
90 }
91
92 /*
93  * Unavoidable forward declaration - xlog_cil_push_work() calls
94  * xlog_cil_ctx_alloc() itself.
95  */
96 static void xlog_cil_push_work(struct work_struct *work);
97
98 static struct xfs_cil_ctx *
99 xlog_cil_ctx_alloc(void)
100 {
101         struct xfs_cil_ctx      *ctx;
102
103         ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL | __GFP_NOFAIL);
104         INIT_LIST_HEAD(&ctx->committing);
105         INIT_LIST_HEAD(&ctx->busy_extents.extent_list);
106         INIT_LIST_HEAD(&ctx->log_items);
107         INIT_LIST_HEAD(&ctx->lv_chain);
108         INIT_WORK(&ctx->push_work, xlog_cil_push_work);
109         return ctx;
110 }
111
112 /*
113  * Aggregate the CIL per cpu structures into global counts, lists, etc and
114  * clear the percpu state ready for the next context to use. This is called
115  * from the push code with the context lock held exclusively, hence nothing else
116  * will be accessing or modifying the per-cpu counters.
117  */
118 static void
119 xlog_cil_push_pcp_aggregate(
120         struct xfs_cil          *cil,
121         struct xfs_cil_ctx      *ctx)
122 {
123         struct xlog_cil_pcp     *cilpcp;
124         int                     cpu;
125
126         for_each_cpu(cpu, &ctx->cil_pcpmask) {
127                 cilpcp = per_cpu_ptr(cil->xc_pcp, cpu);
128
129                 ctx->ticket->t_curr_res += cilpcp->space_reserved;
130                 cilpcp->space_reserved = 0;
131
132                 if (!list_empty(&cilpcp->busy_extents)) {
133                         list_splice_init(&cilpcp->busy_extents,
134                                         &ctx->busy_extents.extent_list);
135                 }
136                 if (!list_empty(&cilpcp->log_items))
137                         list_splice_init(&cilpcp->log_items, &ctx->log_items);
138
139                 /*
140                  * We're in the middle of switching cil contexts.  Reset the
141                  * counter we use to detect when the current context is nearing
142                  * full.
143                  */
144                 cilpcp->space_used = 0;
145         }
146 }
147
148 /*
149  * Aggregate the CIL per-cpu space used counters into the global atomic value.
150  * This is called when the per-cpu counter aggregation will first pass the soft
151  * limit threshold so we can switch to atomic counter aggregation for accurate
152  * detection of hard limit traversal.
153  */
154 static void
155 xlog_cil_insert_pcp_aggregate(
156         struct xfs_cil          *cil,
157         struct xfs_cil_ctx      *ctx)
158 {
159         struct xlog_cil_pcp     *cilpcp;
160         int                     cpu;
161         int                     count = 0;
162
163         /* Trigger atomic updates then aggregate only for the first caller */
164         if (!test_and_clear_bit(XLOG_CIL_PCP_SPACE, &cil->xc_flags))
165                 return;
166
167         /*
168          * We can race with other cpus setting cil_pcpmask.  However, we've
169          * atomically cleared PCP_SPACE which forces other threads to add to
170          * the global space used count.  cil_pcpmask is a superset of cilpcp
171          * structures that could have a nonzero space_used.
172          */
173         for_each_cpu(cpu, &ctx->cil_pcpmask) {
174                 int     old, prev;
175
176                 cilpcp = per_cpu_ptr(cil->xc_pcp, cpu);
177                 do {
178                         old = cilpcp->space_used;
179                         prev = cmpxchg(&cilpcp->space_used, old, 0);
180                 } while (old != prev);
181                 count += old;
182         }
183         atomic_add(count, &ctx->space_used);
184 }
185
186 static void
187 xlog_cil_ctx_switch(
188         struct xfs_cil          *cil,
189         struct xfs_cil_ctx      *ctx)
190 {
191         xlog_cil_set_iclog_hdr_count(cil);
192         set_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags);
193         set_bit(XLOG_CIL_PCP_SPACE, &cil->xc_flags);
194         ctx->sequence = ++cil->xc_current_sequence;
195         ctx->cil = cil;
196         cil->xc_ctx = ctx;
197 }
198
199 /*
200  * After the first stage of log recovery is done, we know where the head and
201  * tail of the log are. We need this log initialisation done before we can
202  * initialise the first CIL checkpoint context.
203  *
204  * Here we allocate a log ticket to track space usage during a CIL push.  This
205  * ticket is passed to xlog_write() directly so that we don't slowly leak log
206  * space by failing to account for space used by log headers and additional
207  * region headers for split regions.
208  */
209 void
210 xlog_cil_init_post_recovery(
211         struct xlog     *log)
212 {
213         log->l_cilp->xc_ctx->ticket = xlog_cil_ticket_alloc(log);
214         log->l_cilp->xc_ctx->sequence = 1;
215         xlog_cil_set_iclog_hdr_count(log->l_cilp);
216 }
217
218 static inline int
219 xlog_cil_iovec_space(
220         uint    niovecs)
221 {
222         return round_up((sizeof(struct xfs_log_vec) +
223                                         niovecs * sizeof(struct xfs_log_iovec)),
224                         sizeof(uint64_t));
225 }
226
227 /*
228  * Allocate or pin log vector buffers for CIL insertion.
229  *
230  * The CIL currently uses disposable buffers for copying a snapshot of the
231  * modified items into the log during a push. The biggest problem with this is
232  * the requirement to allocate the disposable buffer during the commit if:
233  *      a) does not exist; or
234  *      b) it is too small
235  *
236  * If we do this allocation within xlog_cil_insert_format_items(), it is done
237  * under the xc_ctx_lock, which means that a CIL push cannot occur during
238  * the memory allocation. This means that we have a potential deadlock situation
239  * under low memory conditions when we have lots of dirty metadata pinned in
240  * the CIL and we need a CIL commit to occur to free memory.
241  *
242  * To avoid this, we need to move the memory allocation outside the
243  * xc_ctx_lock, but because the log vector buffers are disposable, that opens
244  * up a TOCTOU race condition w.r.t. the CIL committing and removing the log
245  * vector buffers between the check and the formatting of the item into the
246  * log vector buffer within the xc_ctx_lock.
247  *
248  * Because the log vector buffer needs to be unchanged during the CIL push
249  * process, we cannot share the buffer between the transaction commit (which
250  * modifies the buffer) and the CIL push context that is writing the changes
251  * into the log. This means skipping preallocation of buffer space is
252  * unreliable, but we most definitely do not want to be allocating and freeing
253  * buffers unnecessarily during commits when overwrites can be done safely.
254  *
255  * The simplest solution to this problem is to allocate a shadow buffer when a
256  * log item is committed for the second time, and then to only use this buffer
257  * if necessary. The buffer can remain attached to the log item until such time
258  * it is needed, and this is the buffer that is reallocated to match the size of
259  * the incoming modification. Then during the formatting of the item we can swap
260  * the active buffer with the new one if we can't reuse the existing buffer. We
261  * don't free the old buffer as it may be reused on the next modification if
262  * it's size is right, otherwise we'll free and reallocate it at that point.
263  *
264  * This function builds a vector for the changes in each log item in the
265  * transaction. It then works out the length of the buffer needed for each log
266  * item, allocates them and attaches the vector to the log item in preparation
267  * for the formatting step which occurs under the xc_ctx_lock.
268  *
269  * While this means the memory footprint goes up, it avoids the repeated
270  * alloc/free pattern that repeated modifications of an item would otherwise
271  * cause, and hence minimises the CPU overhead of such behaviour.
272  */
273 static void
274 xlog_cil_alloc_shadow_bufs(
275         struct xlog             *log,
276         struct xfs_trans        *tp)
277 {
278         struct xfs_log_item     *lip;
279
280         list_for_each_entry(lip, &tp->t_items, li_trans) {
281                 struct xfs_log_vec *lv;
282                 int     niovecs = 0;
283                 int     nbytes = 0;
284                 int     buf_size;
285                 bool    ordered = false;
286
287                 /* Skip items which aren't dirty in this transaction. */
288                 if (!test_bit(XFS_LI_DIRTY, &lip->li_flags))
289                         continue;
290
291                 /* get number of vecs and size of data to be stored */
292                 lip->li_ops->iop_size(lip, &niovecs, &nbytes);
293
294                 /*
295                  * Ordered items need to be tracked but we do not wish to write
296                  * them. We need a logvec to track the object, but we do not
297                  * need an iovec or buffer to be allocated for copying data.
298                  */
299                 if (niovecs == XFS_LOG_VEC_ORDERED) {
300                         ordered = true;
301                         niovecs = 0;
302                         nbytes = 0;
303                 }
304
305                 /*
306                  * We 64-bit align the length of each iovec so that the start of
307                  * the next one is naturally aligned.  We'll need to account for
308                  * that slack space here.
309                  *
310                  * We also add the xlog_op_header to each region when
311                  * formatting, but that's not accounted to the size of the item
312                  * at this point. Hence we'll need an addition number of bytes
313                  * for each vector to hold an opheader.
314                  *
315                  * Then round nbytes up to 64-bit alignment so that the initial
316                  * buffer alignment is easy to calculate and verify.
317                  */
318                 nbytes += niovecs *
319                         (sizeof(uint64_t) + sizeof(struct xlog_op_header));
320                 nbytes = round_up(nbytes, sizeof(uint64_t));
321
322                 /*
323                  * The data buffer needs to start 64-bit aligned, so round up
324                  * that space to ensure we can align it appropriately and not
325                  * overrun the buffer.
326                  */
327                 buf_size = nbytes + xlog_cil_iovec_space(niovecs);
328
329                 /*
330                  * if we have no shadow buffer, or it is too small, we need to
331                  * reallocate it.
332                  */
333                 if (!lip->li_lv_shadow ||
334                     buf_size > lip->li_lv_shadow->lv_size) {
335                         /*
336                          * We free and allocate here as a realloc would copy
337                          * unnecessary data. We don't use kvzalloc() for the
338                          * same reason - we don't need to zero the data area in
339                          * the buffer, only the log vector header and the iovec
340                          * storage.
341                          */
342                         kvfree(lip->li_lv_shadow);
343                         lv = xlog_kvmalloc(buf_size);
344
345                         memset(lv, 0, xlog_cil_iovec_space(niovecs));
346
347                         INIT_LIST_HEAD(&lv->lv_list);
348                         lv->lv_item = lip;
349                         lv->lv_size = buf_size;
350                         if (ordered)
351                                 lv->lv_buf_len = XFS_LOG_VEC_ORDERED;
352                         else
353                                 lv->lv_iovecp = (struct xfs_log_iovec *)&lv[1];
354                         lip->li_lv_shadow = lv;
355                 } else {
356                         /* same or smaller, optimise common overwrite case */
357                         lv = lip->li_lv_shadow;
358                         if (ordered)
359                                 lv->lv_buf_len = XFS_LOG_VEC_ORDERED;
360                         else
361                                 lv->lv_buf_len = 0;
362                         lv->lv_bytes = 0;
363                 }
364
365                 /* Ensure the lv is set up according to ->iop_size */
366                 lv->lv_niovecs = niovecs;
367
368                 /* The allocated data region lies beyond the iovec region */
369                 lv->lv_buf = (char *)lv + xlog_cil_iovec_space(niovecs);
370         }
371
372 }
373
374 /*
375  * Prepare the log item for insertion into the CIL. Calculate the difference in
376  * log space it will consume, and if it is a new item pin it as well.
377  */
378 STATIC void
379 xfs_cil_prepare_item(
380         struct xlog             *log,
381         struct xfs_log_vec      *lv,
382         struct xfs_log_vec      *old_lv,
383         int                     *diff_len)
384 {
385         /* Account for the new LV being passed in */
386         if (lv->lv_buf_len != XFS_LOG_VEC_ORDERED)
387                 *diff_len += lv->lv_bytes;
388
389         /*
390          * If there is no old LV, this is the first time we've seen the item in
391          * this CIL context and so we need to pin it. If we are replacing the
392          * old_lv, then remove the space it accounts for and make it the shadow
393          * buffer for later freeing. In both cases we are now switching to the
394          * shadow buffer, so update the pointer to it appropriately.
395          */
396         if (!old_lv) {
397                 if (lv->lv_item->li_ops->iop_pin)
398                         lv->lv_item->li_ops->iop_pin(lv->lv_item);
399                 lv->lv_item->li_lv_shadow = NULL;
400         } else if (old_lv != lv) {
401                 ASSERT(lv->lv_buf_len != XFS_LOG_VEC_ORDERED);
402
403                 *diff_len -= old_lv->lv_bytes;
404                 lv->lv_item->li_lv_shadow = old_lv;
405         }
406
407         /* attach new log vector to log item */
408         lv->lv_item->li_lv = lv;
409
410         /*
411          * If this is the first time the item is being committed to the
412          * CIL, store the sequence number on the log item so we can
413          * tell in future commits whether this is the first checkpoint
414          * the item is being committed into.
415          */
416         if (!lv->lv_item->li_seq)
417                 lv->lv_item->li_seq = log->l_cilp->xc_ctx->sequence;
418 }
419
420 /*
421  * Format log item into a flat buffers
422  *
423  * For delayed logging, we need to hold a formatted buffer containing all the
424  * changes on the log item. This enables us to relog the item in memory and
425  * write it out asynchronously without needing to relock the object that was
426  * modified at the time it gets written into the iclog.
427  *
428  * This function takes the prepared log vectors attached to each log item, and
429  * formats the changes into the log vector buffer. The buffer it uses is
430  * dependent on the current state of the vector in the CIL - the shadow lv is
431  * guaranteed to be large enough for the current modification, but we will only
432  * use that if we can't reuse the existing lv. If we can't reuse the existing
433  * lv, then simple swap it out for the shadow lv. We don't free it - that is
434  * done lazily either by th enext modification or the freeing of the log item.
435  *
436  * We don't set up region headers during this process; we simply copy the
437  * regions into the flat buffer. We can do this because we still have to do a
438  * formatting step to write the regions into the iclog buffer.  Writing the
439  * ophdrs during the iclog write means that we can support splitting large
440  * regions across iclog boundares without needing a change in the format of the
441  * item/region encapsulation.
442  *
443  * Hence what we need to do now is change the rewrite the vector array to point
444  * to the copied region inside the buffer we just allocated. This allows us to
445  * format the regions into the iclog as though they are being formatted
446  * directly out of the objects themselves.
447  */
448 static void
449 xlog_cil_insert_format_items(
450         struct xlog             *log,
451         struct xfs_trans        *tp,
452         int                     *diff_len)
453 {
454         struct xfs_log_item     *lip;
455
456         /* Bail out if we didn't find a log item.  */
457         if (list_empty(&tp->t_items)) {
458                 ASSERT(0);
459                 return;
460         }
461
462         list_for_each_entry(lip, &tp->t_items, li_trans) {
463                 struct xfs_log_vec *lv;
464                 struct xfs_log_vec *old_lv = NULL;
465                 struct xfs_log_vec *shadow;
466                 bool    ordered = false;
467
468                 /* Skip items which aren't dirty in this transaction. */
469                 if (!test_bit(XFS_LI_DIRTY, &lip->li_flags))
470                         continue;
471
472                 /*
473                  * The formatting size information is already attached to
474                  * the shadow lv on the log item.
475                  */
476                 shadow = lip->li_lv_shadow;
477                 if (shadow->lv_buf_len == XFS_LOG_VEC_ORDERED)
478                         ordered = true;
479
480                 /* Skip items that do not have any vectors for writing */
481                 if (!shadow->lv_niovecs && !ordered)
482                         continue;
483
484                 /* compare to existing item size */
485                 old_lv = lip->li_lv;
486                 if (lip->li_lv && shadow->lv_size <= lip->li_lv->lv_size) {
487                         /* same or smaller, optimise common overwrite case */
488                         lv = lip->li_lv;
489
490                         if (ordered)
491                                 goto insert;
492
493                         /*
494                          * set the item up as though it is a new insertion so
495                          * that the space reservation accounting is correct.
496                          */
497                         *diff_len -= lv->lv_bytes;
498
499                         /* Ensure the lv is set up according to ->iop_size */
500                         lv->lv_niovecs = shadow->lv_niovecs;
501
502                         /* reset the lv buffer information for new formatting */
503                         lv->lv_buf_len = 0;
504                         lv->lv_bytes = 0;
505                         lv->lv_buf = (char *)lv +
506                                         xlog_cil_iovec_space(lv->lv_niovecs);
507                 } else {
508                         /* switch to shadow buffer! */
509                         lv = shadow;
510                         lv->lv_item = lip;
511                         if (ordered) {
512                                 /* track as an ordered logvec */
513                                 ASSERT(lip->li_lv == NULL);
514                                 goto insert;
515                         }
516                 }
517
518                 ASSERT(IS_ALIGNED((unsigned long)lv->lv_buf, sizeof(uint64_t)));
519                 lip->li_ops->iop_format(lip, lv);
520 insert:
521                 xfs_cil_prepare_item(log, lv, old_lv, diff_len);
522         }
523 }
524
525 /*
526  * The use of lockless waitqueue_active() requires that the caller has
527  * serialised itself against the wakeup call in xlog_cil_push_work(). That
528  * can be done by either holding the push lock or the context lock.
529  */
530 static inline bool
531 xlog_cil_over_hard_limit(
532         struct xlog     *log,
533         int32_t         space_used)
534 {
535         if (waitqueue_active(&log->l_cilp->xc_push_wait))
536                 return true;
537         if (space_used >= XLOG_CIL_BLOCKING_SPACE_LIMIT(log))
538                 return true;
539         return false;
540 }
541
542 /*
543  * Insert the log items into the CIL and calculate the difference in space
544  * consumed by the item. Add the space to the checkpoint ticket and calculate
545  * if the change requires additional log metadata. If it does, take that space
546  * as well. Remove the amount of space we added to the checkpoint ticket from
547  * the current transaction ticket so that the accounting works out correctly.
548  */
549 static void
550 xlog_cil_insert_items(
551         struct xlog             *log,
552         struct xfs_trans        *tp,
553         uint32_t                released_space)
554 {
555         struct xfs_cil          *cil = log->l_cilp;
556         struct xfs_cil_ctx      *ctx = cil->xc_ctx;
557         struct xfs_log_item     *lip;
558         int                     len = 0;
559         int                     iovhdr_res = 0, split_res = 0, ctx_res = 0;
560         int                     space_used;
561         int                     order;
562         unsigned int            cpu_nr;
563         struct xlog_cil_pcp     *cilpcp;
564
565         ASSERT(tp);
566
567         /*
568          * We can do this safely because the context can't checkpoint until we
569          * are done so it doesn't matter exactly how we update the CIL.
570          */
571         xlog_cil_insert_format_items(log, tp, &len);
572
573         /*
574          * Subtract the space released by intent cancelation from the space we
575          * consumed so that we remove it from the CIL space and add it back to
576          * the current transaction reservation context.
577          */
578         len -= released_space;
579
580         /*
581          * Grab the per-cpu pointer for the CIL before we start any accounting.
582          * That ensures that we are running with pre-emption disabled and so we
583          * can't be scheduled away between split sample/update operations that
584          * are done without outside locking to serialise them.
585          */
586         cpu_nr = get_cpu();
587         cilpcp = this_cpu_ptr(cil->xc_pcp);
588
589         /* Tell the future push that there was work added by this CPU. */
590         if (!cpumask_test_cpu(cpu_nr, &ctx->cil_pcpmask))
591                 cpumask_test_and_set_cpu(cpu_nr, &ctx->cil_pcpmask);
592
593         /*
594          * We need to take the CIL checkpoint unit reservation on the first
595          * commit into the CIL. Test the XLOG_CIL_EMPTY bit first so we don't
596          * unnecessarily do an atomic op in the fast path here. We can clear the
597          * XLOG_CIL_EMPTY bit as we are under the xc_ctx_lock here and that
598          * needs to be held exclusively to reset the XLOG_CIL_EMPTY bit.
599          */
600         if (test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags) &&
601             test_and_clear_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags))
602                 ctx_res = ctx->ticket->t_unit_res;
603
604         /*
605          * Check if we need to steal iclog headers. atomic_read() is not a
606          * locked atomic operation, so we can check the value before we do any
607          * real atomic ops in the fast path. If we've already taken the CIL unit
608          * reservation from this commit, we've already got one iclog header
609          * space reserved so we have to account for that otherwise we risk
610          * overrunning the reservation on this ticket.
611          *
612          * If the CIL is already at the hard limit, we might need more header
613          * space that originally reserved. So steal more header space from every
614          * commit that occurs once we are over the hard limit to ensure the CIL
615          * push won't run out of reservation space.
616          *
617          * This can steal more than we need, but that's OK.
618          *
619          * The cil->xc_ctx_lock provides the serialisation necessary for safely
620          * calling xlog_cil_over_hard_limit() in this context.
621          */
622         space_used = atomic_read(&ctx->space_used) + cilpcp->space_used + len;
623         if (atomic_read(&cil->xc_iclog_hdrs) > 0 ||
624             xlog_cil_over_hard_limit(log, space_used)) {
625                 split_res = log->l_iclog_hsize +
626                                         sizeof(struct xlog_op_header);
627                 if (ctx_res)
628                         ctx_res += split_res * (tp->t_ticket->t_iclog_hdrs - 1);
629                 else
630                         ctx_res = split_res * tp->t_ticket->t_iclog_hdrs;
631                 atomic_sub(tp->t_ticket->t_iclog_hdrs, &cil->xc_iclog_hdrs);
632         }
633         cilpcp->space_reserved += ctx_res;
634
635         /*
636          * Accurately account when over the soft limit, otherwise fold the
637          * percpu count into the global count if over the per-cpu threshold.
638          */
639         if (!test_bit(XLOG_CIL_PCP_SPACE, &cil->xc_flags)) {
640                 atomic_add(len, &ctx->space_used);
641         } else if (cilpcp->space_used + len >
642                         (XLOG_CIL_SPACE_LIMIT(log) / num_online_cpus())) {
643                 space_used = atomic_add_return(cilpcp->space_used + len,
644                                                 &ctx->space_used);
645                 cilpcp->space_used = 0;
646
647                 /*
648                  * If we just transitioned over the soft limit, we need to
649                  * transition to the global atomic counter.
650                  */
651                 if (space_used >= XLOG_CIL_SPACE_LIMIT(log))
652                         xlog_cil_insert_pcp_aggregate(cil, ctx);
653         } else {
654                 cilpcp->space_used += len;
655         }
656         /* attach the transaction to the CIL if it has any busy extents */
657         if (!list_empty(&tp->t_busy))
658                 list_splice_init(&tp->t_busy, &cilpcp->busy_extents);
659
660         /*
661          * Now update the order of everything modified in the transaction
662          * and insert items into the CIL if they aren't already there.
663          * We do this here so we only need to take the CIL lock once during
664          * the transaction commit.
665          */
666         order = atomic_inc_return(&ctx->order_id);
667         list_for_each_entry(lip, &tp->t_items, li_trans) {
668                 /* Skip items which aren't dirty in this transaction. */
669                 if (!test_bit(XFS_LI_DIRTY, &lip->li_flags))
670                         continue;
671
672                 lip->li_order_id = order;
673                 if (!list_empty(&lip->li_cil))
674                         continue;
675                 list_add_tail(&lip->li_cil, &cilpcp->log_items);
676         }
677         put_cpu();
678
679         /*
680          * If we've overrun the reservation, dump the tx details before we move
681          * the log items. Shutdown is imminent...
682          */
683         tp->t_ticket->t_curr_res -= ctx_res + len;
684         if (WARN_ON(tp->t_ticket->t_curr_res < 0)) {
685                 xfs_warn(log->l_mp, "Transaction log reservation overrun:");
686                 xfs_warn(log->l_mp,
687                          "  log items: %d bytes (iov hdrs: %d bytes)",
688                          len, iovhdr_res);
689                 xfs_warn(log->l_mp, "  split region headers: %d bytes",
690                          split_res);
691                 xfs_warn(log->l_mp, "  ctx ticket: %d bytes", ctx_res);
692                 xlog_print_trans(tp);
693                 xlog_force_shutdown(log, SHUTDOWN_LOG_IO_ERROR);
694         }
695 }
696
697 static void
698 xlog_cil_free_logvec(
699         struct list_head        *lv_chain)
700 {
701         struct xfs_log_vec      *lv;
702
703         while (!list_empty(lv_chain)) {
704                 lv = list_first_entry(lv_chain, struct xfs_log_vec, lv_list);
705                 list_del_init(&lv->lv_list);
706                 kvfree(lv);
707         }
708 }
709
710 /*
711  * Mark all items committed and clear busy extents. We free the log vector
712  * chains in a separate pass so that we unpin the log items as quickly as
713  * possible.
714  */
715 static void
716 xlog_cil_committed(
717         struct xfs_cil_ctx      *ctx)
718 {
719         struct xfs_mount        *mp = ctx->cil->xc_log->l_mp;
720         bool                    abort = xlog_is_shutdown(ctx->cil->xc_log);
721
722         /*
723          * If the I/O failed, we're aborting the commit and already shutdown.
724          * Wake any commit waiters before aborting the log items so we don't
725          * block async log pushers on callbacks. Async log pushers explicitly do
726          * not wait on log force completion because they may be holding locks
727          * required to unpin items.
728          */
729         if (abort) {
730                 spin_lock(&ctx->cil->xc_push_lock);
731                 wake_up_all(&ctx->cil->xc_start_wait);
732                 wake_up_all(&ctx->cil->xc_commit_wait);
733                 spin_unlock(&ctx->cil->xc_push_lock);
734         }
735
736         xfs_trans_committed_bulk(ctx->cil->xc_log->l_ailp, &ctx->lv_chain,
737                                         ctx->start_lsn, abort);
738
739         xfs_extent_busy_sort(&ctx->busy_extents.extent_list);
740         xfs_extent_busy_clear(mp, &ctx->busy_extents.extent_list,
741                               xfs_has_discard(mp) && !abort);
742
743         spin_lock(&ctx->cil->xc_push_lock);
744         list_del(&ctx->committing);
745         spin_unlock(&ctx->cil->xc_push_lock);
746
747         xlog_cil_free_logvec(&ctx->lv_chain);
748
749         if (!list_empty(&ctx->busy_extents.extent_list)) {
750                 ctx->busy_extents.mount = mp;
751                 ctx->busy_extents.owner = ctx;
752                 xfs_discard_extents(mp, &ctx->busy_extents);
753                 return;
754         }
755
756         kfree(ctx);
757 }
758
759 void
760 xlog_cil_process_committed(
761         struct list_head        *list)
762 {
763         struct xfs_cil_ctx      *ctx;
764
765         while ((ctx = list_first_entry_or_null(list,
766                         struct xfs_cil_ctx, iclog_entry))) {
767                 list_del(&ctx->iclog_entry);
768                 xlog_cil_committed(ctx);
769         }
770 }
771
772 /*
773 * Record the LSN of the iclog we were just granted space to start writing into.
774 * If the context doesn't have a start_lsn recorded, then this iclog will
775 * contain the start record for the checkpoint. Otherwise this write contains
776 * the commit record for the checkpoint.
777 */
778 void
779 xlog_cil_set_ctx_write_state(
780         struct xfs_cil_ctx      *ctx,
781         struct xlog_in_core     *iclog)
782 {
783         struct xfs_cil          *cil = ctx->cil;
784         xfs_lsn_t               lsn = be64_to_cpu(iclog->ic_header.h_lsn);
785
786         ASSERT(!ctx->commit_lsn);
787         if (!ctx->start_lsn) {
788                 spin_lock(&cil->xc_push_lock);
789                 /*
790                  * The LSN we need to pass to the log items on transaction
791                  * commit is the LSN reported by the first log vector write, not
792                  * the commit lsn. If we use the commit record lsn then we can
793                  * move the grant write head beyond the tail LSN and overwrite
794                  * it.
795                  */
796                 ctx->start_lsn = lsn;
797                 wake_up_all(&cil->xc_start_wait);
798                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
799
800                 /*
801                  * Make sure the metadata we are about to overwrite in the log
802                  * has been flushed to stable storage before this iclog is
803                  * issued.
804                  */
805                 spin_lock(&cil->xc_log->l_icloglock);
806                 iclog->ic_flags |= XLOG_ICL_NEED_FLUSH;
807                 spin_unlock(&cil->xc_log->l_icloglock);
808                 return;
809         }
810
811         /*
812          * Take a reference to the iclog for the context so that we still hold
813          * it when xlog_write is done and has released it. This means the
814          * context controls when the iclog is released for IO.
815          */
816         atomic_inc(&iclog->ic_refcnt);
817
818         /*
819          * xlog_state_get_iclog_space() guarantees there is enough space in the
820          * iclog for an entire commit record, so we can attach the context
821          * callbacks now.  This needs to be done before we make the commit_lsn
822          * visible to waiters so that checkpoints with commit records in the
823          * same iclog order their IO completion callbacks in the same order that
824          * the commit records appear in the iclog.
825          */
826         spin_lock(&cil->xc_log->l_icloglock);
827         list_add_tail(&ctx->iclog_entry, &iclog->ic_callbacks);
828         spin_unlock(&cil->xc_log->l_icloglock);
829
830         /*
831          * Now we can record the commit LSN and wake anyone waiting for this
832          * sequence to have the ordered commit record assigned to a physical
833          * location in the log.
834          */
835         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
836         ctx->commit_iclog = iclog;
837         ctx->commit_lsn = lsn;
838         wake_up_all(&cil->xc_commit_wait);
839         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
840 }
841
842
843 /*
844  * Ensure that the order of log writes follows checkpoint sequence order. This
845  * relies on the context LSN being zero until the log write has guaranteed the
846  * LSN that the log write will start at via xlog_state_get_iclog_space().
847  */
848 enum _record_type {
849         _START_RECORD,
850         _COMMIT_RECORD,
851 };
852
853 static int
854 xlog_cil_order_write(
855         struct xfs_cil          *cil,
856         xfs_csn_t               sequence,
857         enum _record_type       record)
858 {
859         struct xfs_cil_ctx      *ctx;
860
861 restart:
862         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
863         list_for_each_entry(ctx, &cil->xc_committing, committing) {
864                 /*
865                  * Avoid getting stuck in this loop because we were woken by the
866                  * shutdown, but then went back to sleep once already in the
867                  * shutdown state.
868                  */
869                 if (xlog_is_shutdown(cil->xc_log)) {
870                         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
871                         return -EIO;
872                 }
873
874                 /*
875                  * Higher sequences will wait for this one so skip them.
876                  * Don't wait for our own sequence, either.
877                  */
878                 if (ctx->sequence >= sequence)
879                         continue;
880
881                 /* Wait until the LSN for the record has been recorded. */
882                 switch (record) {
883                 case _START_RECORD:
884                         if (!ctx->start_lsn) {
885                                 xlog_wait(&cil->xc_start_wait, &cil->xc_push_lock);
886                                 goto restart;
887                         }
888                         break;
889                 case _COMMIT_RECORD:
890                         if (!ctx->commit_lsn) {
891                                 xlog_wait(&cil->xc_commit_wait, &cil->xc_push_lock);
892                                 goto restart;
893                         }
894                         break;
895                 }
896         }
897         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
898         return 0;
899 }
900
901 /*
902  * Write out the log vector change now attached to the CIL context. This will
903  * write a start record that needs to be strictly ordered in ascending CIL
904  * sequence order so that log recovery will always use in-order start LSNs when
905  * replaying checkpoints.
906  */
907 static int
908 xlog_cil_write_chain(
909         struct xfs_cil_ctx      *ctx,
910         uint32_t                chain_len)
911 {
912         struct xlog             *log = ctx->cil->xc_log;
913         int                     error;
914
915         error = xlog_cil_order_write(ctx->cil, ctx->sequence, _START_RECORD);
916         if (error)
917                 return error;
918         return xlog_write(log, ctx, &ctx->lv_chain, ctx->ticket, chain_len);
919 }
920
921 /*
922  * Write out the commit record of a checkpoint transaction to close off a
923  * running log write. These commit records are strictly ordered in ascending CIL
924  * sequence order so that log recovery will always replay the checkpoints in the
925  * correct order.
926  */
927 static int
928 xlog_cil_write_commit_record(
929         struct xfs_cil_ctx      *ctx)
930 {
931         struct xlog             *log = ctx->cil->xc_log;
932         struct xlog_op_header   ophdr = {
933                 .oh_clientid = XFS_TRANSACTION,
934                 .oh_tid = cpu_to_be32(ctx->ticket->t_tid),
935                 .oh_flags = XLOG_COMMIT_TRANS,
936         };
937         struct xfs_log_iovec    reg = {
938                 .i_addr = &ophdr,
939                 .i_len = sizeof(struct xlog_op_header),
940                 .i_type = XLOG_REG_TYPE_COMMIT,
941         };
942         struct xfs_log_vec      vec = {
943                 .lv_niovecs = 1,
944                 .lv_iovecp = &reg,
945         };
946         int                     error;
947         LIST_HEAD(lv_chain);
948         list_add(&vec.lv_list, &lv_chain);
949
950         if (xlog_is_shutdown(log))
951                 return -EIO;
952
953         error = xlog_cil_order_write(ctx->cil, ctx->sequence, _COMMIT_RECORD);
954         if (error)
955                 return error;
956
957         /* account for space used by record data */
958         ctx->ticket->t_curr_res -= reg.i_len;
959         error = xlog_write(log, ctx, &lv_chain, ctx->ticket, reg.i_len);
960         if (error)
961                 xlog_force_shutdown(log, SHUTDOWN_LOG_IO_ERROR);
962         return error;
963 }
964
965 struct xlog_cil_trans_hdr {
966         struct xlog_op_header   oph[2];
967         struct xfs_trans_header thdr;
968         struct xfs_log_iovec    lhdr[2];
969 };
970
971 /*
972  * Build a checkpoint transaction header to begin the journal transaction.  We
973  * need to account for the space used by the transaction header here as it is
974  * not accounted for in xlog_write().
975  *
976  * This is the only place we write a transaction header, so we also build the
977  * log opheaders that indicate the start of a log transaction and wrap the
978  * transaction header. We keep the start record in it's own log vector rather
979  * than compacting them into a single region as this ends up making the logic
980  * in xlog_write() for handling empty opheaders for start, commit and unmount
981  * records much simpler.
982  */
983 static void
984 xlog_cil_build_trans_hdr(
985         struct xfs_cil_ctx      *ctx,
986         struct xlog_cil_trans_hdr *hdr,
987         struct xfs_log_vec      *lvhdr,
988         int                     num_iovecs)
989 {
990         struct xlog_ticket      *tic = ctx->ticket;
991         __be32                  tid = cpu_to_be32(tic->t_tid);
992
993         memset(hdr, 0, sizeof(*hdr));
994
995         /* Log start record */
996         hdr->oph[0].oh_tid = tid;
997         hdr->oph[0].oh_clientid = XFS_TRANSACTION;
998         hdr->oph[0].oh_flags = XLOG_START_TRANS;
999
1000         /* log iovec region pointer */
1001         hdr->lhdr[0].i_addr = &hdr->oph[0];
1002         hdr->lhdr[0].i_len = sizeof(struct xlog_op_header);
1003         hdr->lhdr[0].i_type = XLOG_REG_TYPE_LRHEADER;
1004
1005         /* log opheader */
1006         hdr->oph[1].oh_tid = tid;
1007         hdr->oph[1].oh_clientid = XFS_TRANSACTION;
1008         hdr->oph[1].oh_len = cpu_to_be32(sizeof(struct xfs_trans_header));
1009
1010         /* transaction header in host byte order format */
1011         hdr->thdr.th_magic = XFS_TRANS_HEADER_MAGIC;
1012         hdr->thdr.th_type = XFS_TRANS_CHECKPOINT;
1013         hdr->thdr.th_tid = tic->t_tid;
1014         hdr->thdr.th_num_items = num_iovecs;
1015
1016         /* log iovec region pointer */
1017         hdr->lhdr[1].i_addr = &hdr->oph[1];
1018         hdr->lhdr[1].i_len = sizeof(struct xlog_op_header) +
1019                                 sizeof(struct xfs_trans_header);
1020         hdr->lhdr[1].i_type = XLOG_REG_TYPE_TRANSHDR;
1021
1022         lvhdr->lv_niovecs = 2;
1023         lvhdr->lv_iovecp = &hdr->lhdr[0];
1024         lvhdr->lv_bytes = hdr->lhdr[0].i_len + hdr->lhdr[1].i_len;
1025
1026         tic->t_curr_res -= lvhdr->lv_bytes;
1027 }
1028
1029 /*
1030  * CIL item reordering compare function. We want to order in ascending ID order,
1031  * but we want to leave items with the same ID in the order they were added to
1032  * the list. This is important for operations like reflink where we log 4 order
1033  * dependent intents in a single transaction when we overwrite an existing
1034  * shared extent with a new shared extent. i.e. BUI(unmap), CUI(drop),
1035  * CUI (inc), BUI(remap)...
1036  */
1037 static int
1038 xlog_cil_order_cmp(
1039         void                    *priv,
1040         const struct list_head  *a,
1041         const struct list_head  *b)
1042 {
1043         struct xfs_log_vec      *l1 = container_of(a, struct xfs_log_vec, lv_list);
1044         struct xfs_log_vec      *l2 = container_of(b, struct xfs_log_vec, lv_list);
1045
1046         return l1->lv_order_id > l2->lv_order_id;
1047 }
1048
1049 /*
1050  * Pull all the log vectors off the items in the CIL, and remove the items from
1051  * the CIL. We don't need the CIL lock here because it's only needed on the
1052  * transaction commit side which is currently locked out by the flush lock.
1053  *
1054  * If a log item is marked with a whiteout, we do not need to write it to the
1055  * journal and so we just move them to the whiteout list for the caller to
1056  * dispose of appropriately.
1057  */
1058 static void
1059 xlog_cil_build_lv_chain(
1060         struct xfs_cil_ctx      *ctx,
1061         struct list_head        *whiteouts,
1062         uint32_t                *num_iovecs,
1063         uint32_t                *num_bytes)
1064 {
1065         while (!list_empty(&ctx->log_items)) {
1066                 struct xfs_log_item     *item;
1067                 struct xfs_log_vec      *lv;
1068
1069                 item = list_first_entry(&ctx->log_items,
1070                                         struct xfs_log_item, li_cil);
1071
1072                 if (test_bit(XFS_LI_WHITEOUT, &item->li_flags)) {
1073                         list_move(&item->li_cil, whiteouts);
1074                         trace_xfs_cil_whiteout_skip(item);
1075                         continue;
1076                 }
1077
1078                 lv = item->li_lv;
1079                 lv->lv_order_id = item->li_order_id;
1080
1081                 /* we don't write ordered log vectors */
1082                 if (lv->lv_buf_len != XFS_LOG_VEC_ORDERED)
1083                         *num_bytes += lv->lv_bytes;
1084                 *num_iovecs += lv->lv_niovecs;
1085                 list_add_tail(&lv->lv_list, &ctx->lv_chain);
1086
1087                 list_del_init(&item->li_cil);
1088                 item->li_order_id = 0;
1089                 item->li_lv = NULL;
1090         }
1091 }
1092
1093 static void
1094 xlog_cil_cleanup_whiteouts(
1095         struct list_head        *whiteouts)
1096 {
1097         while (!list_empty(whiteouts)) {
1098                 struct xfs_log_item *item = list_first_entry(whiteouts,
1099                                                 struct xfs_log_item, li_cil);
1100                 list_del_init(&item->li_cil);
1101                 trace_xfs_cil_whiteout_unpin(item);
1102                 item->li_ops->iop_unpin(item, 1);
1103         }
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Push the Committed Item List to the log.
1108  *
1109  * If the current sequence is the same as xc_push_seq we need to do a flush. If
1110  * xc_push_seq is less than the current sequence, then it has already been
1111  * flushed and we don't need to do anything - the caller will wait for it to
1112  * complete if necessary.
1113  *
1114  * xc_push_seq is checked unlocked against the sequence number for a match.
1115  * Hence we can allow log forces to run racily and not issue pushes for the
1116  * same sequence twice.  If we get a race between multiple pushes for the same
1117  * sequence they will block on the first one and then abort, hence avoiding
1118  * needless pushes.
1119  *
1120  * This runs from a workqueue so it does not inherent any specific memory
1121  * allocation context. However, we do not want to block on memory reclaim
1122  * recursing back into the filesystem because this push may have been triggered
1123  * by memory reclaim itself. Hence we really need to run under full GFP_NOFS
1124  * contraints here.
1125  */
1126 static void
1127 xlog_cil_push_work(
1128         struct work_struct      *work)
1129 {
1130         unsigned int            nofs_flags = memalloc_nofs_save();
1131         struct xfs_cil_ctx      *ctx =
1132                 container_of(work, struct xfs_cil_ctx, push_work);
1133         struct xfs_cil          *cil = ctx->cil;
1134         struct xlog             *log = cil->xc_log;
1135         struct xfs_cil_ctx      *new_ctx;
1136         int                     num_iovecs = 0;
1137         int                     num_bytes = 0;
1138         int                     error = 0;
1139         struct xlog_cil_trans_hdr thdr;
1140         struct xfs_log_vec      lvhdr = {};
1141         xfs_csn_t               push_seq;
1142         bool                    push_commit_stable;
1143         LIST_HEAD               (whiteouts);
1144         struct xlog_ticket      *ticket;
1145
1146         new_ctx = xlog_cil_ctx_alloc();
1147         new_ctx->ticket = xlog_cil_ticket_alloc(log);
1148
1149         down_write(&cil->xc_ctx_lock);
1150
1151         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1152         push_seq = cil->xc_push_seq;
1153         ASSERT(push_seq <= ctx->sequence);
1154         push_commit_stable = cil->xc_push_commit_stable;
1155         cil->xc_push_commit_stable = false;
1156
1157         /*
1158          * As we are about to switch to a new, empty CIL context, we no longer
1159          * need to throttle tasks on CIL space overruns. Wake any waiters that
1160          * the hard push throttle may have caught so they can start committing
1161          * to the new context. The ctx->xc_push_lock provides the serialisation
1162          * necessary for safely using the lockless waitqueue_active() check in
1163          * this context.
1164          */
1165         if (waitqueue_active(&cil->xc_push_wait))
1166                 wake_up_all(&cil->xc_push_wait);
1167
1168         xlog_cil_push_pcp_aggregate(cil, ctx);
1169
1170         /*
1171          * Check if we've anything to push. If there is nothing, then we don't
1172          * move on to a new sequence number and so we have to be able to push
1173          * this sequence again later.
1174          */
1175         if (test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags)) {
1176                 cil->xc_push_seq = 0;
1177                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1178                 goto out_skip;
1179         }
1180
1181
1182         /* check for a previously pushed sequence */
1183         if (push_seq < ctx->sequence) {
1184                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1185                 goto out_skip;
1186         }
1187
1188         /*
1189          * We are now going to push this context, so add it to the committing
1190          * list before we do anything else. This ensures that anyone waiting on
1191          * this push can easily detect the difference between a "push in
1192          * progress" and "CIL is empty, nothing to do".
1193          *
1194          * IOWs, a wait loop can now check for:
1195          *      the current sequence not being found on the committing list;
1196          *      an empty CIL; and
1197          *      an unchanged sequence number
1198          * to detect a push that had nothing to do and therefore does not need
1199          * waiting on. If the CIL is not empty, we get put on the committing
1200          * list before emptying the CIL and bumping the sequence number. Hence
1201          * an empty CIL and an unchanged sequence number means we jumped out
1202          * above after doing nothing.
1203          *
1204          * Hence the waiter will either find the commit sequence on the
1205          * committing list or the sequence number will be unchanged and the CIL
1206          * still dirty. In that latter case, the push has not yet started, and
1207          * so the waiter will have to continue trying to check the CIL
1208          * committing list until it is found. In extreme cases of delay, the
1209          * sequence may fully commit between the attempts the wait makes to wait
1210          * on the commit sequence.
1211          */
1212         list_add(&ctx->committing, &cil->xc_committing);
1213         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1214
1215         xlog_cil_build_lv_chain(ctx, &whiteouts, &num_iovecs, &num_bytes);
1216
1217         /*
1218          * Switch the contexts so we can drop the context lock and move out
1219          * of a shared context. We can't just go straight to the commit record,
1220          * though - we need to synchronise with previous and future commits so
1221          * that the commit records are correctly ordered in the log to ensure
1222          * that we process items during log IO completion in the correct order.
1223          *
1224          * For example, if we get an EFI in one checkpoint and the EFD in the
1225          * next (e.g. due to log forces), we do not want the checkpoint with
1226          * the EFD to be committed before the checkpoint with the EFI.  Hence
1227          * we must strictly order the commit records of the checkpoints so
1228          * that: a) the checkpoint callbacks are attached to the iclogs in the
1229          * correct order; and b) the checkpoints are replayed in correct order
1230          * in log recovery.
1231          *
1232          * Hence we need to add this context to the committing context list so
1233          * that higher sequences will wait for us to write out a commit record
1234          * before they do.
1235          *
1236          * xfs_log_force_seq requires us to mirror the new sequence into the cil
1237          * structure atomically with the addition of this sequence to the
1238          * committing list. This also ensures that we can do unlocked checks
1239          * against the current sequence in log forces without risking
1240          * deferencing a freed context pointer.
1241          */
1242         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1243         xlog_cil_ctx_switch(cil, new_ctx);
1244         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1245         up_write(&cil->xc_ctx_lock);
1246
1247         /*
1248          * Sort the log vector chain before we add the transaction headers.
1249          * This ensures we always have the transaction headers at the start
1250          * of the chain.
1251          */
1252         list_sort(NULL, &ctx->lv_chain, xlog_cil_order_cmp);
1253
1254         /*
1255          * Build a checkpoint transaction header and write it to the log to
1256          * begin the transaction. We need to account for the space used by the
1257          * transaction header here as it is not accounted for in xlog_write().
1258          * Add the lvhdr to the head of the lv chain we pass to xlog_write() so
1259          * it gets written into the iclog first.
1260          */
1261         xlog_cil_build_trans_hdr(ctx, &thdr, &lvhdr, num_iovecs);
1262         num_bytes += lvhdr.lv_bytes;
1263         list_add(&lvhdr.lv_list, &ctx->lv_chain);
1264
1265         /*
1266          * Take the lvhdr back off the lv_chain immediately after calling
1267          * xlog_cil_write_chain() as it should not be passed to log IO
1268          * completion.
1269          */
1270         error = xlog_cil_write_chain(ctx, num_bytes);
1271         list_del(&lvhdr.lv_list);
1272         if (error)
1273                 goto out_abort_free_ticket;
1274
1275         error = xlog_cil_write_commit_record(ctx);
1276         if (error)
1277                 goto out_abort_free_ticket;
1278
1279         /*
1280          * Grab the ticket from the ctx so we can ungrant it after releasing the
1281          * commit_iclog. The ctx may be freed by the time we return from
1282          * releasing the commit_iclog (i.e. checkpoint has been completed and
1283          * callback run) so we can't reference the ctx after the call to
1284          * xlog_state_release_iclog().
1285          */
1286         ticket = ctx->ticket;
1287
1288         /*
1289          * If the checkpoint spans multiple iclogs, wait for all previous iclogs
1290          * to complete before we submit the commit_iclog. We can't use state
1291          * checks for this - ACTIVE can be either a past completed iclog or a
1292          * future iclog being filled, while WANT_SYNC through SYNC_DONE can be a
1293          * past or future iclog awaiting IO or ordered IO completion to be run.
1294          * In the latter case, if it's a future iclog and we wait on it, the we
1295          * will hang because it won't get processed through to ic_force_wait
1296          * wakeup until this commit_iclog is written to disk.  Hence we use the
1297          * iclog header lsn and compare it to the commit lsn to determine if we
1298          * need to wait on iclogs or not.
1299          */
1300         spin_lock(&log->l_icloglock);
1301         if (ctx->start_lsn != ctx->commit_lsn) {
1302                 xfs_lsn_t       plsn;
1303
1304                 plsn = be64_to_cpu(ctx->commit_iclog->ic_prev->ic_header.h_lsn);
1305                 if (plsn && XFS_LSN_CMP(plsn, ctx->commit_lsn) < 0) {
1306                         /*
1307                          * Waiting on ic_force_wait orders the completion of
1308                          * iclogs older than ic_prev. Hence we only need to wait
1309                          * on the most recent older iclog here.
1310                          */
1311                         xlog_wait_on_iclog(ctx->commit_iclog->ic_prev);
1312                         spin_lock(&log->l_icloglock);
1313                 }
1314
1315                 /*
1316                  * We need to issue a pre-flush so that the ordering for this
1317                  * checkpoint is correctly preserved down to stable storage.
1318                  */
1319                 ctx->commit_iclog->ic_flags |= XLOG_ICL_NEED_FLUSH;
1320         }
1321
1322         /*
1323          * The commit iclog must be written to stable storage to guarantee
1324          * journal IO vs metadata writeback IO is correctly ordered on stable
1325          * storage.
1326          *
1327          * If the push caller needs the commit to be immediately stable and the
1328          * commit_iclog is not yet marked as XLOG_STATE_WANT_SYNC to indicate it
1329          * will be written when released, switch it's state to WANT_SYNC right
1330          * now.
1331          */
1332         ctx->commit_iclog->ic_flags |= XLOG_ICL_NEED_FUA;
1333         if (push_commit_stable &&
1334             ctx->commit_iclog->ic_state == XLOG_STATE_ACTIVE)
1335                 xlog_state_switch_iclogs(log, ctx->commit_iclog, 0);
1336         ticket = ctx->ticket;
1337         xlog_state_release_iclog(log, ctx->commit_iclog, ticket);
1338
1339         /* Not safe to reference ctx now! */
1340
1341         spin_unlock(&log->l_icloglock);
1342         xlog_cil_cleanup_whiteouts(&whiteouts);
1343         xfs_log_ticket_ungrant(log, ticket);
1344         memalloc_nofs_restore(nofs_flags);
1345         return;
1346
1347 out_skip:
1348         up_write(&cil->xc_ctx_lock);
1349         xfs_log_ticket_put(new_ctx->ticket);
1350         kfree(new_ctx);
1351         memalloc_nofs_restore(nofs_flags);
1352         return;
1353
1354 out_abort_free_ticket:
1355         ASSERT(xlog_is_shutdown(log));
1356         xlog_cil_cleanup_whiteouts(&whiteouts);
1357         if (!ctx->commit_iclog) {
1358                 xfs_log_ticket_ungrant(log, ctx->ticket);
1359                 xlog_cil_committed(ctx);
1360                 memalloc_nofs_restore(nofs_flags);
1361                 return;
1362         }
1363         spin_lock(&log->l_icloglock);
1364         ticket = ctx->ticket;
1365         xlog_state_release_iclog(log, ctx->commit_iclog, ticket);
1366         /* Not safe to reference ctx now! */
1367         spin_unlock(&log->l_icloglock);
1368         xfs_log_ticket_ungrant(log, ticket);
1369         memalloc_nofs_restore(nofs_flags);
1370 }
1371
1372 /*
1373  * We need to push CIL every so often so we don't cache more than we can fit in
1374  * the log. The limit really is that a checkpoint can't be more than half the
1375  * log (the current checkpoint is not allowed to overwrite the previous
1376  * checkpoint), but commit latency and memory usage limit this to a smaller
1377  * size.
1378  */
1379 static void
1380 xlog_cil_push_background(
1381         struct xlog     *log)
1382 {
1383         struct xfs_cil  *cil = log->l_cilp;
1384         int             space_used = atomic_read(&cil->xc_ctx->space_used);
1385
1386         /*
1387          * The cil won't be empty because we are called while holding the
1388          * context lock so whatever we added to the CIL will still be there.
1389          */
1390         ASSERT(!test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags));
1391
1392         /*
1393          * We are done if:
1394          * - we haven't used up all the space available yet; or
1395          * - we've already queued up a push; and
1396          * - we're not over the hard limit; and
1397          * - nothing has been over the hard limit.
1398          *
1399          * If so, we don't need to take the push lock as there's nothing to do.
1400          */
1401         if (space_used < XLOG_CIL_SPACE_LIMIT(log) ||
1402             (cil->xc_push_seq == cil->xc_current_sequence &&
1403              space_used < XLOG_CIL_BLOCKING_SPACE_LIMIT(log) &&
1404              !waitqueue_active(&cil->xc_push_wait))) {
1405                 up_read(&cil->xc_ctx_lock);
1406                 return;
1407         }
1408
1409         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1410         if (cil->xc_push_seq < cil->xc_current_sequence) {
1411                 cil->xc_push_seq = cil->xc_current_sequence;
1412                 queue_work(cil->xc_push_wq, &cil->xc_ctx->push_work);
1413         }
1414
1415         /*
1416          * Drop the context lock now, we can't hold that if we need to sleep
1417          * because we are over the blocking threshold. The push_lock is still
1418          * held, so blocking threshold sleep/wakeup is still correctly
1419          * serialised here.
1420          */
1421         up_read(&cil->xc_ctx_lock);
1422
1423         /*
1424          * If we are well over the space limit, throttle the work that is being
1425          * done until the push work on this context has begun. Enforce the hard
1426          * throttle on all transaction commits once it has been activated, even
1427          * if the committing transactions have resulted in the space usage
1428          * dipping back down under the hard limit.
1429          *
1430          * The ctx->xc_push_lock provides the serialisation necessary for safely
1431          * calling xlog_cil_over_hard_limit() in this context.
1432          */
1433         if (xlog_cil_over_hard_limit(log, space_used)) {
1434                 trace_xfs_log_cil_wait(log, cil->xc_ctx->ticket);
1435                 ASSERT(space_used < log->l_logsize);
1436                 xlog_wait(&cil->xc_push_wait, &cil->xc_push_lock);
1437                 return;
1438         }
1439
1440         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1441
1442 }
1443
1444 /*
1445  * xlog_cil_push_now() is used to trigger an immediate CIL push to the sequence
1446  * number that is passed. When it returns, the work will be queued for
1447  * @push_seq, but it won't be completed.
1448  *
1449  * If the caller is performing a synchronous force, we will flush the workqueue
1450  * to get previously queued work moving to minimise the wait time they will
1451  * undergo waiting for all outstanding pushes to complete. The caller is
1452  * expected to do the required waiting for push_seq to complete.
1453  *
1454  * If the caller is performing an async push, we need to ensure that the
1455  * checkpoint is fully flushed out of the iclogs when we finish the push. If we
1456  * don't do this, then the commit record may remain sitting in memory in an
1457  * ACTIVE iclog. This then requires another full log force to push to disk,
1458  * which defeats the purpose of having an async, non-blocking CIL force
1459  * mechanism. Hence in this case we need to pass a flag to the push work to
1460  * indicate it needs to flush the commit record itself.
1461  */
1462 static void
1463 xlog_cil_push_now(
1464         struct xlog     *log,
1465         xfs_lsn_t       push_seq,
1466         bool            async)
1467 {
1468         struct xfs_cil  *cil = log->l_cilp;
1469
1470         if (!cil)
1471                 return;
1472
1473         ASSERT(push_seq && push_seq <= cil->xc_current_sequence);
1474
1475         /* start on any pending background push to minimise wait time on it */
1476         if (!async)
1477                 flush_workqueue(cil->xc_push_wq);
1478
1479         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1480
1481         /*
1482          * If this is an async flush request, we always need to set the
1483          * xc_push_commit_stable flag even if something else has already queued
1484          * a push. The flush caller is asking for the CIL to be on stable
1485          * storage when the next push completes, so regardless of who has queued
1486          * the push, the flush requires stable semantics from it.
1487          */
1488         cil->xc_push_commit_stable = async;
1489
1490         /*
1491          * If the CIL is empty or we've already pushed the sequence then
1492          * there's no more work that we need to do.
1493          */
1494         if (test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags) ||
1495             push_seq <= cil->xc_push_seq) {
1496                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1497                 return;
1498         }
1499
1500         cil->xc_push_seq = push_seq;
1501         queue_work(cil->xc_push_wq, &cil->xc_ctx->push_work);
1502         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1503 }
1504
1505 bool
1506 xlog_cil_empty(
1507         struct xlog     *log)
1508 {
1509         struct xfs_cil  *cil = log->l_cilp;
1510         bool            empty = false;
1511
1512         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1513         if (test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags))
1514                 empty = true;
1515         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1516         return empty;
1517 }
1518
1519 /*
1520  * If there are intent done items in this transaction and the related intent was
1521  * committed in the current (same) CIL checkpoint, we don't need to write either
1522  * the intent or intent done item to the journal as the change will be
1523  * journalled atomically within this checkpoint. As we cannot remove items from
1524  * the CIL here, mark the related intent with a whiteout so that the CIL push
1525  * can remove it rather than writing it to the journal. Then remove the intent
1526  * done item from the current transaction and release it so it doesn't get put
1527  * into the CIL at all.
1528  */
1529 static uint32_t
1530 xlog_cil_process_intents(
1531         struct xfs_cil          *cil,
1532         struct xfs_trans        *tp)
1533 {
1534         struct xfs_log_item     *lip, *ilip, *next;
1535         uint32_t                len = 0;
1536
1537         list_for_each_entry_safe(lip, next, &tp->t_items, li_trans) {
1538                 if (!(lip->li_ops->flags & XFS_ITEM_INTENT_DONE))
1539                         continue;
1540
1541                 ilip = lip->li_ops->iop_intent(lip);
1542                 if (!ilip || !xlog_item_in_current_chkpt(cil, ilip))
1543                         continue;
1544                 set_bit(XFS_LI_WHITEOUT, &ilip->li_flags);
1545                 trace_xfs_cil_whiteout_mark(ilip);
1546                 len += ilip->li_lv->lv_bytes;
1547                 kvfree(ilip->li_lv);
1548                 ilip->li_lv = NULL;
1549
1550                 xfs_trans_del_item(lip);
1551                 lip->li_ops->iop_release(lip);
1552         }
1553         return len;
1554 }
1555
1556 /*
1557  * Commit a transaction with the given vector to the Committed Item List.
1558  *
1559  * To do this, we need to format the item, pin it in memory if required and
1560  * account for the space used by the transaction. Once we have done that we
1561  * need to release the unused reservation for the transaction, attach the
1562  * transaction to the checkpoint context so we carry the busy extents through
1563  * to checkpoint completion, and then unlock all the items in the transaction.
1564  *
1565  * Called with the context lock already held in read mode to lock out
1566  * background commit, returns without it held once background commits are
1567  * allowed again.
1568  */
1569 void
1570 xlog_cil_commit(
1571         struct xlog             *log,
1572         struct xfs_trans        *tp,
1573         xfs_csn_t               *commit_seq,
1574         bool                    regrant)
1575 {
1576         struct xfs_cil          *cil = log->l_cilp;
1577         struct xfs_log_item     *lip, *next;
1578         uint32_t                released_space = 0;
1579
1580         /*
1581          * Do all necessary memory allocation before we lock the CIL.
1582          * This ensures the allocation does not deadlock with a CIL
1583          * push in memory reclaim (e.g. from kswapd).
1584          */
1585         xlog_cil_alloc_shadow_bufs(log, tp);
1586
1587         /* lock out background commit */
1588         down_read(&cil->xc_ctx_lock);
1589
1590         if (tp->t_flags & XFS_TRANS_HAS_INTENT_DONE)
1591                 released_space = xlog_cil_process_intents(cil, tp);
1592
1593         xlog_cil_insert_items(log, tp, released_space);
1594
1595         if (regrant && !xlog_is_shutdown(log))
1596                 xfs_log_ticket_regrant(log, tp->t_ticket);
1597         else
1598                 xfs_log_ticket_ungrant(log, tp->t_ticket);
1599         tp->t_ticket = NULL;
1600         xfs_trans_unreserve_and_mod_sb(tp);
1601
1602         /*
1603          * Once all the items of the transaction have been copied to the CIL,
1604          * the items can be unlocked and possibly freed.
1605          *
1606          * This needs to be done before we drop the CIL context lock because we
1607          * have to update state in the log items and unlock them before they go
1608          * to disk. If we don't, then the CIL checkpoint can race with us and
1609          * we can run checkpoint completion before we've updated and unlocked
1610          * the log items. This affects (at least) processing of stale buffers,
1611          * inodes and EFIs.
1612          */
1613         trace_xfs_trans_commit_items(tp, _RET_IP_);
1614         list_for_each_entry_safe(lip, next, &tp->t_items, li_trans) {
1615                 xfs_trans_del_item(lip);
1616                 if (lip->li_ops->iop_committing)
1617                         lip->li_ops->iop_committing(lip, cil->xc_ctx->sequence);
1618         }
1619         if (commit_seq)
1620                 *commit_seq = cil->xc_ctx->sequence;
1621
1622         /* xlog_cil_push_background() releases cil->xc_ctx_lock */
1623         xlog_cil_push_background(log);
1624 }
1625
1626 /*
1627  * Flush the CIL to stable storage but don't wait for it to complete. This
1628  * requires the CIL push to ensure the commit record for the push hits the disk,
1629  * but otherwise is no different to a push done from a log force.
1630  */
1631 void
1632 xlog_cil_flush(
1633         struct xlog     *log)
1634 {
1635         xfs_csn_t       seq = log->l_cilp->xc_current_sequence;
1636
1637         trace_xfs_log_force(log->l_mp, seq, _RET_IP_);
1638         xlog_cil_push_now(log, seq, true);
1639
1640         /*
1641          * If the CIL is empty, make sure that any previous checkpoint that may
1642          * still be in an active iclog is pushed to stable storage.
1643          */
1644         if (test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &log->l_cilp->xc_flags))
1645                 xfs_log_force(log->l_mp, 0);
1646 }
1647
1648 /*
1649  * Conditionally push the CIL based on the sequence passed in.
1650  *
1651  * We only need to push if we haven't already pushed the sequence number given.
1652  * Hence the only time we will trigger a push here is if the push sequence is
1653  * the same as the current context.
1654  *
1655  * We return the current commit lsn to allow the callers to determine if a
1656  * iclog flush is necessary following this call.
1657  */
1658 xfs_lsn_t
1659 xlog_cil_force_seq(
1660         struct xlog     *log,
1661         xfs_csn_t       sequence)
1662 {
1663         struct xfs_cil          *cil = log->l_cilp;
1664         struct xfs_cil_ctx      *ctx;
1665         xfs_lsn_t               commit_lsn = NULLCOMMITLSN;
1666
1667         ASSERT(sequence <= cil->xc_current_sequence);
1668
1669         if (!sequence)
1670                 sequence = cil->xc_current_sequence;
1671         trace_xfs_log_force(log->l_mp, sequence, _RET_IP_);
1672
1673         /*
1674          * check to see if we need to force out the current context.
1675          * xlog_cil_push() handles racing pushes for the same sequence,
1676          * so no need to deal with it here.
1677          */
1678 restart:
1679         xlog_cil_push_now(log, sequence, false);
1680
1681         /*
1682          * See if we can find a previous sequence still committing.
1683          * We need to wait for all previous sequence commits to complete
1684          * before allowing the force of push_seq to go ahead. Hence block
1685          * on commits for those as well.
1686          */
1687         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1688         list_for_each_entry(ctx, &cil->xc_committing, committing) {
1689                 /*
1690                  * Avoid getting stuck in this loop because we were woken by the
1691                  * shutdown, but then went back to sleep once already in the
1692                  * shutdown state.
1693                  */
1694                 if (xlog_is_shutdown(log))
1695                         goto out_shutdown;
1696                 if (ctx->sequence > sequence)
1697                         continue;
1698                 if (!ctx->commit_lsn) {
1699                         /*
1700                          * It is still being pushed! Wait for the push to
1701                          * complete, then start again from the beginning.
1702                          */
1703                         XFS_STATS_INC(log->l_mp, xs_log_force_sleep);
1704                         xlog_wait(&cil->xc_commit_wait, &cil->xc_push_lock);
1705                         goto restart;
1706                 }
1707                 if (ctx->sequence != sequence)
1708                         continue;
1709                 /* found it! */
1710                 commit_lsn = ctx->commit_lsn;
1711         }
1712
1713         /*
1714          * The call to xlog_cil_push_now() executes the push in the background.
1715          * Hence by the time we have got here it our sequence may not have been
1716          * pushed yet. This is true if the current sequence still matches the
1717          * push sequence after the above wait loop and the CIL still contains
1718          * dirty objects. This is guaranteed by the push code first adding the
1719          * context to the committing list before emptying the CIL.
1720          *
1721          * Hence if we don't find the context in the committing list and the
1722          * current sequence number is unchanged then the CIL contents are
1723          * significant.  If the CIL is empty, if means there was nothing to push
1724          * and that means there is nothing to wait for. If the CIL is not empty,
1725          * it means we haven't yet started the push, because if it had started
1726          * we would have found the context on the committing list.
1727          */
1728         if (sequence == cil->xc_current_sequence &&
1729             !test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags)) {
1730                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1731                 goto restart;
1732         }
1733
1734         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1735         return commit_lsn;
1736
1737         /*
1738          * We detected a shutdown in progress. We need to trigger the log force
1739          * to pass through it's iclog state machine error handling, even though
1740          * we are already in a shutdown state. Hence we can't return
1741          * NULLCOMMITLSN here as that has special meaning to log forces (i.e.
1742          * LSN is already stable), so we return a zero LSN instead.
1743          */
1744 out_shutdown:
1745         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1746         return 0;
1747 }
1748
1749 /*
1750  * Perform initial CIL structure initialisation.
1751  */
1752 int
1753 xlog_cil_init(
1754         struct xlog             *log)
1755 {
1756         struct xfs_cil          *cil;
1757         struct xfs_cil_ctx      *ctx;
1758         struct xlog_cil_pcp     *cilpcp;
1759         int                     cpu;
1760
1761         cil = kzalloc(sizeof(*cil), GFP_KERNEL | __GFP_RETRY_MAYFAIL);
1762         if (!cil)
1763                 return -ENOMEM;
1764         /*
1765          * Limit the CIL pipeline depth to 4 concurrent works to bound the
1766          * concurrency the log spinlocks will be exposed to.
1767          */
1768         cil->xc_push_wq = alloc_workqueue("xfs-cil/%s",
1769                         XFS_WQFLAGS(WQ_FREEZABLE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND),
1770                         4, log->l_mp->m_super->s_id);
1771         if (!cil->xc_push_wq)
1772                 goto out_destroy_cil;
1773
1774         cil->xc_log = log;
1775         cil->xc_pcp = alloc_percpu(struct xlog_cil_pcp);
1776         if (!cil->xc_pcp)
1777                 goto out_destroy_wq;
1778
1779         for_each_possible_cpu(cpu) {
1780                 cilpcp = per_cpu_ptr(cil->xc_pcp, cpu);
1781                 INIT_LIST_HEAD(&cilpcp->busy_extents);
1782                 INIT_LIST_HEAD(&cilpcp->log_items);
1783         }
1784
1785         INIT_LIST_HEAD(&cil->xc_committing);
1786         spin_lock_init(&cil->xc_push_lock);
1787         init_waitqueue_head(&cil->xc_push_wait);
1788         init_rwsem(&cil->xc_ctx_lock);
1789         init_waitqueue_head(&cil->xc_start_wait);
1790         init_waitqueue_head(&cil->xc_commit_wait);
1791         log->l_cilp = cil;
1792
1793         ctx = xlog_cil_ctx_alloc();
1794         xlog_cil_ctx_switch(cil, ctx);
1795         return 0;
1796
1797 out_destroy_wq:
1798         destroy_workqueue(cil->xc_push_wq);
1799 out_destroy_cil:
1800         kfree(cil);
1801         return -ENOMEM;
1802 }
1803
1804 void
1805 xlog_cil_destroy(
1806         struct xlog     *log)
1807 {
1808         struct xfs_cil  *cil = log->l_cilp;
1809
1810         if (cil->xc_ctx) {
1811                 if (cil->xc_ctx->ticket)
1812                         xfs_log_ticket_put(cil->xc_ctx->ticket);
1813                 kfree(cil->xc_ctx);
1814         }
1815
1816         ASSERT(test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags));
1817         free_percpu(cil->xc_pcp);
1818         destroy_workqueue(cil->xc_push_wq);
1819         kfree(cil);
1820 }
1821