include/linux/backing-dev.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 /*
   3  * include/linux/backing-dev.h
   4  *
   5  * low-level device information and state which is propagated up through
   6  * to high-level code.
   7  */
   8
   9 #ifndef _LINUX_BACKING_DEV_H
  10 #define _LINUX_BACKING_DEV_H
  11
  12 #include <linux/kernel.h>
  13 #include <linux/fs.h>
  14 #include <linux/sched.h>
  15 #include <linux/blkdev.h>
  16 #include <linux/writeback.h>
  17 #include <linux/blk-cgroup.h>
  18 #include <linux/backing-dev-defs.h>
  19 #include <linux/slab.h>
  20
  21 static inline struct backing_dev_info *bdi_get(struct backing_dev_info *bdi)
  22 {
  23         kref_get(&bdi->refcnt);
  24         return bdi;
  25 }
  26
  27 void bdi_put(struct backing_dev_info *bdi);
  28
  29 __printf(2, 3)
  30 int bdi_register(struct backing_dev_info *bdi, const char *fmt, ...);
  31 __printf(2, 0)
  32 int bdi_register_va(struct backing_dev_info *bdi, const char *fmt,
  33                     va_list args);
  34 int bdi_register_owner(struct backing_dev_info *bdi, struct device *owner);
  35 void bdi_unregister(struct backing_dev_info *bdi);
  36
  37 struct backing_dev_info *bdi_alloc_node(gfp_t gfp_mask, int node_id);
  38 static inline struct backing_dev_info *bdi_alloc(gfp_t gfp_mask)
  39 {
  40         return bdi_alloc_node(gfp_mask, NUMA_NO_NODE);
  41 }
  42
  43 void wb_start_background_writeback(struct bdi_writeback *wb);
  44 void wb_workfn(struct work_struct *work);
  45 void wb_wakeup_delayed(struct bdi_writeback *wb);
  46
  47 extern spinlock_t bdi_lock;
  48 extern struct list_head bdi_list;
  49
  50 extern struct workqueue_struct *bdi_wq;
  51 extern struct workqueue_struct *bdi_async_bio_wq;
  52
  53 static inline bool wb_has_dirty_io(struct bdi_writeback *wb)
  54 {
  55         return test_bit(WB_has_dirty_io, &wb->state);
  56 }
  57
  58 static inline bool bdi_has_dirty_io(struct backing_dev_info *bdi)
  59 {
  60         /*
  61          * @bdi->tot_write_bandwidth is guaranteed to be > 0 if there are
  62          * any dirty wbs.  See wb_update_write_bandwidth().
  63          */
  64         return atomic_long_read(&bdi->tot_write_bandwidth);
  65 }
  66
  67 static inline void __add_wb_stat(struct bdi_writeback *wb,
  68                                  enum wb_stat_item item, s64 amount)
  69 {
  70         percpu_counter_add_batch(&wb->stat[item], amount, WB_STAT_BATCH);
  71 }
  72
  73 static inline void inc_wb_stat(struct bdi_writeback *wb, enum wb_stat_item item)
  74 {
  75         __add_wb_stat(wb, item, 1);
  76 }
  77
  78 static inline void dec_wb_stat(struct bdi_writeback *wb, enum wb_stat_item item)
  79 {
  80         __add_wb_stat(wb, item, -1);
  81 }
  82
  83 static inline s64 wb_stat(struct bdi_writeback *wb, enum wb_stat_item item)
  84 {
  85         return percpu_counter_read_positive(&wb->stat[item]);
  86 }
  87
  88 static inline s64 wb_stat_sum(struct bdi_writeback *wb, enum wb_stat_item item)
  89 {
  90         return percpu_counter_sum_positive(&wb->stat[item]);
  91 }
  92
  93 extern void wb_writeout_inc(struct bdi_writeback *wb);
  94
  95 /*
  96  * maximal error of a stat counter.
  97  */
  98 static inline unsigned long wb_stat_error(void)
  99 {
 100 #ifdef CONFIG_SMP
 101         return nr_cpu_ids * WB_STAT_BATCH;
 102 #else
 103         return 1;
 104 #endif
 105 }
 106
 107 int bdi_set_min_ratio(struct backing_dev_info *bdi, unsigned int min_ratio);
 108 int bdi_set_max_ratio(struct backing_dev_info *bdi, unsigned int max_ratio);
 109
 110 /*
 111  * Flags in backing_dev_info::capability
 112  *
 113  * The first three flags control whether dirty pages will contribute to the
 114  * VM's accounting and whether writepages() should be called for dirty pages
 115  * (something that would not, for example, be appropriate for ramfs)
 116  *
 117  * WARNING: these flags are closely related and should not normally be
 118  * used separately.  The BDI_CAP_NO_ACCT_AND_WRITEBACK combines these
 119  * three flags into a single convenience macro.
 120  *
 121  * BDI_CAP_NO_ACCT_DIRTY:  Dirty pages shouldn't contribute to accounting
 122  * BDI_CAP_NO_WRITEBACK:   Don't write pages back
 123  * BDI_CAP_NO_ACCT_WB:     Don't automatically account writeback pages
 124  * BDI_CAP_STRICTLIMIT:    Keep number of dirty pages below bdi threshold.
 125  *
 126  * BDI_CAP_CGROUP_WRITEBACK: Supports cgroup-aware writeback.
 127  * BDI_CAP_SYNCHRONOUS_IO: Device is so fast that asynchronous IO would be
 128  *                         inefficient.
 129  */
 130 #define BDI_CAP_NO_ACCT_DIRTY   0x00000001
 131 #define BDI_CAP_NO_WRITEBACK    0x00000002
 132 #define BDI_CAP_NO_ACCT_WB      0x00000004
 133 #define BDI_CAP_STABLE_WRITES   0x00000008
 134 #define BDI_CAP_STRICTLIMIT     0x00000010
 135 #define BDI_CAP_CGROUP_WRITEBACK 0x00000020
 136 #define BDI_CAP_SYNCHRONOUS_IO  0x00000040
 137
 138 #define BDI_CAP_NO_ACCT_AND_WRITEBACK \
 139         (BDI_CAP_NO_WRITEBACK | BDI_CAP_NO_ACCT_DIRTY | BDI_CAP_NO_ACCT_WB)
 140
 141 extern struct backing_dev_info noop_backing_dev_info;
 142
 143 /**
 144  * writeback_in_progress - determine whether there is writeback in progress
 145  * @wb: bdi_writeback of interest
 146  *
 147  * Determine whether there is writeback waiting to be handled against a
 148  * bdi_writeback.
 149  */
 150 static inline bool writeback_in_progress(struct bdi_writeback *wb)
 151 {
 152         return test_bit(WB_writeback_running, &wb->state);
 153 }
 154
 155 static inline struct backing_dev_info *inode_to_bdi(struct inode *inode)
 156 {
 157         struct super_block *sb;
 158
 159         if (!inode)
 160                 return &noop_backing_dev_info;
 161
 162         sb = inode->i_sb;
 163 #ifdef CONFIG_BLOCK
 164         if (sb_is_blkdev_sb(sb))
 165                 return I_BDEV(inode)->bd_bdi;
 166 #endif
 167         return sb->s_bdi;
 168 }
 169
 170 static inline int wb_congested(struct bdi_writeback *wb, int cong_bits)
 171 {
 172         struct backing_dev_info *bdi = wb->bdi;
 173
 174         if (bdi->congested_fn)
 175                 return bdi->congested_fn(bdi->congested_data, cong_bits);
 176         return wb->congested->state & cong_bits;
 177 }
 178
 179 long congestion_wait(int sync, long timeout);
 180 long wait_iff_congested(int sync, long timeout);
 181
 182 static inline bool bdi_cap_synchronous_io(struct backing_dev_info *bdi)
 183 {
 184         return bdi->capabilities & BDI_CAP_SYNCHRONOUS_IO;
 185 }
 186
 187 static inline bool bdi_cap_stable_pages_required(struct backing_dev_info *bdi)
 188 {
 189         return bdi->capabilities & BDI_CAP_STABLE_WRITES;
 190 }
 191
 192 static inline bool bdi_cap_writeback_dirty(struct backing_dev_info *bdi)
 193 {
 194         return !(bdi->capabilities & BDI_CAP_NO_WRITEBACK);
 195 }
 196
 197 static inline bool bdi_cap_account_dirty(struct backing_dev_info *bdi)
 198 {
 199         return !(bdi->capabilities & BDI_CAP_NO_ACCT_DIRTY);
 200 }
 201
 202 static inline bool bdi_cap_account_writeback(struct backing_dev_info *bdi)
 203 {
 204         /* Paranoia: BDI_CAP_NO_WRITEBACK implies BDI_CAP_NO_ACCT_WB */
 205         return !(bdi->capabilities & (BDI_CAP_NO_ACCT_WB |
 206                                       BDI_CAP_NO_WRITEBACK));
 207 }
 208
 209 static inline bool mapping_cap_writeback_dirty(struct address_space *mapping)
 210 {
 211         return bdi_cap_writeback_dirty(inode_to_bdi(mapping->host));
 212 }
 213
 214 static inline bool mapping_cap_account_dirty(struct address_space *mapping)
 215 {
 216         return bdi_cap_account_dirty(inode_to_bdi(mapping->host));
 217 }
 218
 219 static inline int bdi_sched_wait(void *word)
 220 {
 221         schedule();
 222         return 0;
 223 }
 224
 225 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
 226
 227 struct bdi_writeback_congested *
 228 wb_congested_get_create(struct backing_dev_info *bdi, int blkcg_id, gfp_t gfp);
 229 void wb_congested_put(struct bdi_writeback_congested *congested);
 230 struct bdi_writeback *wb_get_create(struct backing_dev_info *bdi,
 231                                     struct cgroup_subsys_state *memcg_css,
 232                                     gfp_t gfp);
 233 void wb_memcg_offline(struct mem_cgroup *memcg);
 234 void wb_blkcg_offline(struct blkcg *blkcg);
 235 int inode_congested(struct inode *inode, int cong_bits);
 236
 237 /**
 238  * inode_cgwb_enabled - test whether cgroup writeback is enabled on an inode
 239  * @inode: inode of interest
 240  *
 241  * cgroup writeback requires support from both the bdi and filesystem.
 242  * Also, both memcg and iocg have to be on the default hierarchy.  Test
 243  * whether all conditions are met.
 244  *
 245  * Note that the test result may change dynamically on the same inode
 246  * depending on how memcg and iocg are configured.
 247  */
 248 static inline bool inode_cgwb_enabled(struct inode *inode)
 249 {
 250         struct backing_dev_info *bdi = inode_to_bdi(inode);
 251
 252         return cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) &&
 253                 cgroup_subsys_on_dfl(io_cgrp_subsys) &&
 254                 bdi_cap_account_dirty(bdi) &&
 255                 (bdi->capabilities & BDI_CAP_CGROUP_WRITEBACK) &&
 256                 (inode->i_sb->s_iflags & SB_I_CGROUPWB);
 257 }
 258
 259 /**
 260  * wb_find_current - find wb for %current on a bdi
 261  * @bdi: bdi of interest
 262  *
 263  * Find the wb of @bdi which matches both the memcg and blkcg of %current.
 264  * Must be called under rcu_read_lock() which protects the returend wb.
 265  * NULL if not found.
 266  */
 267 static inline struct bdi_writeback *wb_find_current(struct backing_dev_info *bdi)
 268 {
 269         struct cgroup_subsys_state *memcg_css;
 270         struct bdi_writeback *wb;
 271
 272         memcg_css = task_css(current, memory_cgrp_id);
 273         if (!memcg_css->parent)
 274                 return &bdi->wb;
 275
 276         wb = radix_tree_lookup(&bdi->cgwb_tree, memcg_css->id);
 277
 278         /*
 279          * %current's blkcg equals the effective blkcg of its memcg.  No
 280          * need to use the relatively expensive cgroup_get_e_css().
 281          */
 282         if (likely(wb && wb->blkcg_css == task_css(current, io_cgrp_id)))
 283                 return wb;
 284         return NULL;
 285 }
 286
 287 /**
 288  * wb_get_create_current - get or create wb for %current on a bdi
 289  * @bdi: bdi of interest
 290  * @gfp: allocation mask
 291  *
 292  * Equivalent to wb_get_create() on %current's memcg.  This function is
 293  * called from a relatively hot path and optimizes the common cases using
 294  * wb_find_current().
 295  */
 296 static inline struct bdi_writeback *
 297 wb_get_create_current(struct backing_dev_info *bdi, gfp_t gfp)
 298 {
 299         struct bdi_writeback *wb;
 300
 301         rcu_read_lock();
 302         wb = wb_find_current(bdi);
 303         if (wb && unlikely(!wb_tryget(wb)))
 304                 wb = NULL;
 305         rcu_read_unlock();
 306
 307         if (unlikely(!wb)) {
 308                 struct cgroup_subsys_state *memcg_css;
 309
 310                 memcg_css = task_get_css(current, memory_cgrp_id);
 311                 wb = wb_get_create(bdi, memcg_css, gfp);
 312                 css_put(memcg_css);
 313         }
 314         return wb;
 315 }
 316
 317 /**
 318  * inode_to_wb_is_valid - test whether an inode has a wb associated
 319  * @inode: inode of interest
 320  *
 321  * Returns %true if @inode has a wb associated.  May be called without any
 322  * locking.
 323  */
 324 static inline bool inode_to_wb_is_valid(struct inode *inode)
 325 {
 326         return inode->i_wb;
 327 }
 328
 329 /**
 330  * inode_to_wb - determine the wb of an inode
 331  * @inode: inode of interest
 332  *
 333  * Returns the wb @inode is currently associated with.  The caller must be
 334  * holding either @inode->i_lock, the i_pages lock, or the
 335  * associated wb's list_lock.
 336  */
 337 static inline struct bdi_writeback *inode_to_wb(const struct inode *inode)
 338 {
 339 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
 340         WARN_ON_ONCE(debug_locks &&
 341                      (!lockdep_is_held(&inode->i_lock) &&
 342                       !lockdep_is_held(&inode->i_mapping->i_pages.xa_lock) &&
 343                       !lockdep_is_held(&inode->i_wb->list_lock)));
 344 #endif
 345         return inode->i_wb;
 346 }
 347
 348 /**
 349  * unlocked_inode_to_wb_begin - begin unlocked inode wb access transaction
 350  * @inode: target inode
 351  * @cookie: output param, to be passed to the end function
 352  *
 353  * The caller wants to access the wb associated with @inode but isn't
 354  * holding inode->i_lock, the i_pages lock or wb->list_lock.  This
 355  * function determines the wb associated with @inode and ensures that the
 356  * association doesn't change until the transaction is finished with
 357  * unlocked_inode_to_wb_end().
 358  *
 359  * The caller must call unlocked_inode_to_wb_end() with *@cookie afterwards and
 360  * can't sleep during the transaction.  IRQs may or may not be disabled on
 361  * return.
 362  */
 363 static inline struct bdi_writeback *
 364 unlocked_inode_to_wb_begin(struct inode *inode, struct wb_lock_cookie *cookie)
 365 {
 366         rcu_read_lock();
 367
 368         /*
 369          * Paired with store_release in inode_switch_wbs_work_fn() and
 370          * ensures that we see the new wb if we see cleared I_WB_SWITCH.
 371          */
 372         cookie->locked = smp_load_acquire(&inode->i_state) & I_WB_SWITCH;
 373
 374         if (unlikely(cookie->locked))
 375                 xa_lock_irqsave(&inode->i_mapping->i_pages, cookie->flags);
 376
 377         /*
 378          * Protected by either !I_WB_SWITCH + rcu_read_lock() or the i_pages
 379          * lock.  inode_to_wb() will bark.  Deref directly.
 380          */
 381         return inode->i_wb;
 382 }
 383
 384 /**
 385  * unlocked_inode_to_wb_end - end inode wb access transaction
 386  * @inode: target inode
 387  * @cookie: @cookie from unlocked_inode_to_wb_begin()
 388  */
 389 static inline void unlocked_inode_to_wb_end(struct inode *inode,
 390                                             struct wb_lock_cookie *cookie)
 391 {
 392         if (unlikely(cookie->locked))
 393                 xa_unlock_irqrestore(&inode->i_mapping->i_pages, cookie->flags);
 394
 395         rcu_read_unlock();
 396 }
 397
 398 #else   /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
 399
 400 static inline bool inode_cgwb_enabled(struct inode *inode)
 401 {
 402         return false;
 403 }
 404
 405 static inline struct bdi_writeback_congested *
 406 wb_congested_get_create(struct backing_dev_info *bdi, int blkcg_id, gfp_t gfp)
 407 {
 408         refcount_inc(&bdi->wb_congested->refcnt);
 409         return bdi->wb_congested;
 410 }
 411
 412 static inline void wb_congested_put(struct bdi_writeback_congested *congested)
 413 {
 414         if (refcount_dec_and_test(&congested->refcnt))
 415                 kfree(congested);
 416 }
 417
 418 static inline struct bdi_writeback *wb_find_current(struct backing_dev_info *bdi)
 419 {
 420         return &bdi->wb;
 421 }
 422
 423 static inline struct bdi_writeback *
 424 wb_get_create_current(struct backing_dev_info *bdi, gfp_t gfp)
 425 {
 426         return &bdi->wb;
 427 }
 428
 429 static inline bool inode_to_wb_is_valid(struct inode *inode)
 430 {
 431         return true;
 432 }
 433
 434 static inline struct bdi_writeback *inode_to_wb(struct inode *inode)
 435 {
 436         return &inode_to_bdi(inode)->wb;
 437 }
 438
 439 static inline struct bdi_writeback *
 440 unlocked_inode_to_wb_begin(struct inode *inode, struct wb_lock_cookie *cookie)
 441 {
 442         return inode_to_wb(inode);
 443 }
 444
 445 static inline void unlocked_inode_to_wb_end(struct inode *inode,
 446                                             struct wb_lock_cookie *cookie)
 447 {
 448 }
 449
 450 static inline void wb_memcg_offline(struct mem_cgroup *memcg)
 451 {
 452 }
 453
 454 static inline void wb_blkcg_offline(struct blkcg *blkcg)
 455 {
 456 }
 457
 458 static inline int inode_congested(struct inode *inode, int cong_bits)
 459 {
 460         return wb_congested(&inode_to_bdi(inode)->wb, cong_bits);
 461 }
 462
 463 #endif  /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
 464
 465 static inline int inode_read_congested(struct inode *inode)
 466 {
 467         return inode_congested(inode, 1 << WB_sync_congested);
 468 }
 469
 470 static inline int inode_write_congested(struct inode *inode)
 471 {
 472         return inode_congested(inode, 1 << WB_async_congested);
 473 }
 474
 475 static inline int inode_rw_congested(struct inode *inode)
 476 {
 477         return inode_congested(inode, (1 << WB_sync_congested) |
 478                                       (1 << WB_async_congested));
 479 }
 480
 481 static inline int bdi_congested(struct backing_dev_info *bdi, int cong_bits)
 482 {
 483         return wb_congested(&bdi->wb, cong_bits);
 484 }
 485
 486 static inline int bdi_read_congested(struct backing_dev_info *bdi)
 487 {
 488         return bdi_congested(bdi, 1 << WB_sync_congested);
 489 }
 490
 491 static inline int bdi_write_congested(struct backing_dev_info *bdi)
 492 {
 493         return bdi_congested(bdi, 1 << WB_async_congested);
 494 }
 495
 496 static inline int bdi_rw_congested(struct backing_dev_info *bdi)
 497 {
 498         return bdi_congested(bdi, (1 << WB_sync_congested) |
 499                                   (1 << WB_async_congested));
 500 }
 501
 502 #endif  /* _LINUX_BACKING_DEV_H */