Merge branch 'for-4.16' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tj/percpu
[sfrench/cifs-2.6.git] / drivers / block / drbd / drbd_bitmap.c
1 /*
2    drbd_bitmap.c
3
4    This file is part of DRBD by Philipp Reisner and Lars Ellenberg.
5
6    Copyright (C) 2004-2008, LINBIT Information Technologies GmbH.
7    Copyright (C) 2004-2008, Philipp Reisner <philipp.reisner@linbit.com>.
8    Copyright (C) 2004-2008, Lars Ellenberg <lars.ellenberg@linbit.com>.
9
10    drbd is free software; you can redistribute it and/or modify
11    it under the terms of the GNU General Public License as published by
12    the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
13    any later version.
14
15    drbd is distributed in the hope that it will be useful,
16    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18    GNU General Public License for more details.
19
20    You should have received a copy of the GNU General Public License
21    along with drbd; see the file COPYING.  If not, write to
22    the Free Software Foundation, 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
23  */
24
25 #define pr_fmt(fmt)     KBUILD_MODNAME ": " fmt
26
27 #include <linux/bitmap.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/string.h>
30 #include <linux/drbd.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/highmem.h>
33
34 #include "drbd_int.h"
35
36
37 /* OPAQUE outside this file!
38  * interface defined in drbd_int.h
39
40  * convention:
41  * function name drbd_bm_... => used elsewhere, "public".
42  * function name      bm_... => internal to implementation, "private".
43  */
44
45
46 /*
47  * LIMITATIONS:
48  * We want to support >= peta byte of backend storage, while for now still using
49  * a granularity of one bit per 4KiB of storage.
50  * 1 << 50              bytes backend storage (1 PiB)
51  * 1 << (50 - 12)       bits needed
52  *      38 --> we need u64 to index and count bits
53  * 1 << (38 - 3)        bitmap bytes needed
54  *      35 --> we still need u64 to index and count bytes
55  *                      (that's 32 GiB of bitmap for 1 PiB storage)
56  * 1 << (35 - 2)        32bit longs needed
57  *      33 --> we'd even need u64 to index and count 32bit long words.
58  * 1 << (35 - 3)        64bit longs needed
59  *      32 --> we could get away with a 32bit unsigned int to index and count
60  *      64bit long words, but I rather stay with unsigned long for now.
61  *      We probably should neither count nor point to bytes or long words
62  *      directly, but either by bitnumber, or by page index and offset.
63  * 1 << (35 - 12)
64  *      22 --> we need that much 4KiB pages of bitmap.
65  *      1 << (22 + 3) --> on a 64bit arch,
66  *      we need 32 MiB to store the array of page pointers.
67  *
68  * Because I'm lazy, and because the resulting patch was too large, too ugly
69  * and still incomplete, on 32bit we still "only" support 16 TiB (minus some),
70  * (1 << 32) bits * 4k storage.
71  *
72
73  * bitmap storage and IO:
74  *      Bitmap is stored little endian on disk, and is kept little endian in
75  *      core memory. Currently we still hold the full bitmap in core as long
76  *      as we are "attached" to a local disk, which at 32 GiB for 1PiB storage
77  *      seems excessive.
78  *
79  *      We plan to reduce the amount of in-core bitmap pages by paging them in
80  *      and out against their on-disk location as necessary, but need to make
81  *      sure we don't cause too much meta data IO, and must not deadlock in
82  *      tight memory situations. This needs some more work.
83  */
84
85 /*
86  * NOTE
87  *  Access to the *bm_pages is protected by bm_lock.
88  *  It is safe to read the other members within the lock.
89  *
90  *  drbd_bm_set_bits is called from bio_endio callbacks,
91  *  We may be called with irq already disabled,
92  *  so we need spin_lock_irqsave().
93  *  And we need the kmap_atomic.
94  */
95 struct drbd_bitmap {
96         struct page **bm_pages;
97         spinlock_t bm_lock;
98
99         /* exclusively to be used by __al_write_transaction(),
100          * drbd_bm_mark_for_writeout() and
101          * and drbd_bm_write_hinted() -> bm_rw() called from there.
102          */
103         unsigned int n_bitmap_hints;
104         unsigned int al_bitmap_hints[AL_UPDATES_PER_TRANSACTION];
105
106         /* see LIMITATIONS: above */
107
108         unsigned long bm_set;       /* nr of set bits; THINK maybe atomic_t? */
109         unsigned long bm_bits;
110         size_t   bm_words;
111         size_t   bm_number_of_pages;
112         sector_t bm_dev_capacity;
113         struct mutex bm_change; /* serializes resize operations */
114
115         wait_queue_head_t bm_io_wait; /* used to serialize IO of single pages */
116
117         enum bm_flag bm_flags;
118
119         /* debugging aid, in case we are still racy somewhere */
120         char          *bm_why;
121         struct task_struct *bm_task;
122 };
123
124 #define bm_print_lock_info(m) __bm_print_lock_info(m, __func__)
125 static void __bm_print_lock_info(struct drbd_device *device, const char *func)
126 {
127         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
128         if (!__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
129                 return;
130         drbd_err(device, "FIXME %s[%d] in %s, bitmap locked for '%s' by %s[%d]\n",
131                  current->comm, task_pid_nr(current),
132                  func, b->bm_why ?: "?",
133                  b->bm_task->comm, task_pid_nr(b->bm_task));
134 }
135
136 void drbd_bm_lock(struct drbd_device *device, char *why, enum bm_flag flags)
137 {
138         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
139         int trylock_failed;
140
141         if (!b) {
142                 drbd_err(device, "FIXME no bitmap in drbd_bm_lock!?\n");
143                 return;
144         }
145
146         trylock_failed = !mutex_trylock(&b->bm_change);
147
148         if (trylock_failed) {
149                 drbd_warn(device, "%s[%d] going to '%s' but bitmap already locked for '%s' by %s[%d]\n",
150                           current->comm, task_pid_nr(current),
151                           why, b->bm_why ?: "?",
152                           b->bm_task->comm, task_pid_nr(b->bm_task));
153                 mutex_lock(&b->bm_change);
154         }
155         if (BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags)
156                 drbd_err(device, "FIXME bitmap already locked in bm_lock\n");
157         b->bm_flags |= flags & BM_LOCKED_MASK;
158
159         b->bm_why  = why;
160         b->bm_task = current;
161 }
162
163 void drbd_bm_unlock(struct drbd_device *device)
164 {
165         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
166         if (!b) {
167                 drbd_err(device, "FIXME no bitmap in drbd_bm_unlock!?\n");
168                 return;
169         }
170
171         if (!(BM_LOCKED_MASK & device->bitmap->bm_flags))
172                 drbd_err(device, "FIXME bitmap not locked in bm_unlock\n");
173
174         b->bm_flags &= ~BM_LOCKED_MASK;
175         b->bm_why  = NULL;
176         b->bm_task = NULL;
177         mutex_unlock(&b->bm_change);
178 }
179
180 /* we store some "meta" info about our pages in page->private */
181 /* at a granularity of 4k storage per bitmap bit:
182  * one peta byte storage: 1<<50 byte, 1<<38 * 4k storage blocks
183  *  1<<38 bits,
184  *  1<<23 4k bitmap pages.
185  * Use 24 bits as page index, covers 2 peta byte storage
186  * at a granularity of 4k per bit.
187  * Used to report the failed page idx on io error from the endio handlers.
188  */
189 #define BM_PAGE_IDX_MASK        ((1UL<<24)-1)
190 /* this page is currently read in, or written back */
191 #define BM_PAGE_IO_LOCK         31
192 /* if there has been an IO error for this page */
193 #define BM_PAGE_IO_ERROR        30
194 /* this is to be able to intelligently skip disk IO,
195  * set if bits have been set since last IO. */
196 #define BM_PAGE_NEED_WRITEOUT   29
197 /* to mark for lazy writeout once syncer cleared all clearable bits,
198  * we if bits have been cleared since last IO. */
199 #define BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT   28
200 /* pages marked with this "HINT" will be considered for writeout
201  * on activity log transactions */
202 #define BM_PAGE_HINT_WRITEOUT   27
203
204 /* store_page_idx uses non-atomic assignment. It is only used directly after
205  * allocating the page.  All other bm_set_page_* and bm_clear_page_* need to
206  * use atomic bit manipulation, as set_out_of_sync (and therefore bitmap
207  * changes) may happen from various contexts, and wait_on_bit/wake_up_bit
208  * requires it all to be atomic as well. */
209 static void bm_store_page_idx(struct page *page, unsigned long idx)
210 {
211         BUG_ON(0 != (idx & ~BM_PAGE_IDX_MASK));
212         set_page_private(page, idx);
213 }
214
215 static unsigned long bm_page_to_idx(struct page *page)
216 {
217         return page_private(page) & BM_PAGE_IDX_MASK;
218 }
219
220 /* As is very unlikely that the same page is under IO from more than one
221  * context, we can get away with a bit per page and one wait queue per bitmap.
222  */
223 static void bm_page_lock_io(struct drbd_device *device, int page_nr)
224 {
225         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
226         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
227         wait_event(b->bm_io_wait, !test_and_set_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr));
228 }
229
230 static void bm_page_unlock_io(struct drbd_device *device, int page_nr)
231 {
232         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
233         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
234         clear_bit_unlock(BM_PAGE_IO_LOCK, addr);
235         wake_up(&device->bitmap->bm_io_wait);
236 }
237
238 /* set _before_ submit_io, so it may be reset due to being changed
239  * while this page is in flight... will get submitted later again */
240 static void bm_set_page_unchanged(struct page *page)
241 {
242         /* use cmpxchg? */
243         clear_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
244         clear_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
245 }
246
247 static void bm_set_page_need_writeout(struct page *page)
248 {
249         set_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
250 }
251
252 void drbd_bm_reset_al_hints(struct drbd_device *device)
253 {
254         device->bitmap->n_bitmap_hints = 0;
255 }
256
257 /**
258  * drbd_bm_mark_for_writeout() - mark a page with a "hint" to be considered for writeout
259  * @device:     DRBD device.
260  * @page_nr:    the bitmap page to mark with the "hint" flag
261  *
262  * From within an activity log transaction, we mark a few pages with these
263  * hints, then call drbd_bm_write_hinted(), which will only write out changed
264  * pages which are flagged with this mark.
265  */
266 void drbd_bm_mark_for_writeout(struct drbd_device *device, int page_nr)
267 {
268         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
269         struct page *page;
270         if (page_nr >= device->bitmap->bm_number_of_pages) {
271                 drbd_warn(device, "BAD: page_nr: %u, number_of_pages: %u\n",
272                          page_nr, (int)device->bitmap->bm_number_of_pages);
273                 return;
274         }
275         page = device->bitmap->bm_pages[page_nr];
276         BUG_ON(b->n_bitmap_hints >= ARRAY_SIZE(b->al_bitmap_hints));
277         if (!test_and_set_bit(BM_PAGE_HINT_WRITEOUT, &page_private(page)))
278                 b->al_bitmap_hints[b->n_bitmap_hints++] = page_nr;
279 }
280
281 static int bm_test_page_unchanged(struct page *page)
282 {
283         volatile const unsigned long *addr = &page_private(page);
284         return (*addr & ((1UL<<BM_PAGE_NEED_WRITEOUT)|(1UL<<BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT))) == 0;
285 }
286
287 static void bm_set_page_io_err(struct page *page)
288 {
289         set_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
290 }
291
292 static void bm_clear_page_io_err(struct page *page)
293 {
294         clear_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
295 }
296
297 static void bm_set_page_lazy_writeout(struct page *page)
298 {
299         set_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
300 }
301
302 static int bm_test_page_lazy_writeout(struct page *page)
303 {
304         return test_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
305 }
306
307 /* on a 32bit box, this would allow for exactly (2<<38) bits. */
308 static unsigned int bm_word_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, unsigned long long_nr)
309 {
310         /* page_nr = (word*sizeof(long)) >> PAGE_SHIFT; */
311         unsigned int page_nr = long_nr >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3);
312         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
313         return page_nr;
314 }
315
316 static unsigned int bm_bit_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, u64 bitnr)
317 {
318         /* page_nr = (bitnr/8) >> PAGE_SHIFT; */
319         unsigned int page_nr = bitnr >> (PAGE_SHIFT + 3);
320         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
321         return page_nr;
322 }
323
324 static unsigned long *__bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
325 {
326         struct page *page = b->bm_pages[idx];
327         return (unsigned long *) kmap_atomic(page);
328 }
329
330 static unsigned long *bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
331 {
332         return __bm_map_pidx(b, idx);
333 }
334
335 static void __bm_unmap(unsigned long *p_addr)
336 {
337         kunmap_atomic(p_addr);
338 };
339
340 static void bm_unmap(unsigned long *p_addr)
341 {
342         return __bm_unmap(p_addr);
343 }
344
345 /* long word offset of _bitmap_ sector */
346 #define S2W(s)  ((s)<<(BM_EXT_SHIFT-BM_BLOCK_SHIFT-LN2_BPL))
347 /* word offset from start of bitmap to word number _in_page_
348  * modulo longs per page
349 #define MLPP(X) ((X) % (PAGE_SIZE/sizeof(long))
350  hm, well, Philipp thinks gcc might not optimize the % into & (... - 1)
351  so do it explicitly:
352  */
353 #define MLPP(X) ((X) & ((PAGE_SIZE/sizeof(long))-1))
354
355 /* Long words per page */
356 #define LWPP (PAGE_SIZE/sizeof(long))
357
358 /*
359  * actually most functions herein should take a struct drbd_bitmap*, not a
360  * struct drbd_device*, but for the debug macros I like to have the device around
361  * to be able to report device specific.
362  */
363
364
365 static void bm_free_pages(struct page **pages, unsigned long number)
366 {
367         unsigned long i;
368         if (!pages)
369                 return;
370
371         for (i = 0; i < number; i++) {
372                 if (!pages[i]) {
373                         pr_alert("bm_free_pages tried to free a NULL pointer; i=%lu n=%lu\n",
374                                  i, number);
375                         continue;
376                 }
377                 __free_page(pages[i]);
378                 pages[i] = NULL;
379         }
380 }
381
382 static inline void bm_vk_free(void *ptr)
383 {
384         kvfree(ptr);
385 }
386
387 /*
388  * "have" and "want" are NUMBER OF PAGES.
389  */
390 static struct page **bm_realloc_pages(struct drbd_bitmap *b, unsigned long want)
391 {
392         struct page **old_pages = b->bm_pages;
393         struct page **new_pages, *page;
394         unsigned int i, bytes;
395         unsigned long have = b->bm_number_of_pages;
396
397         BUG_ON(have == 0 && old_pages != NULL);
398         BUG_ON(have != 0 && old_pages == NULL);
399
400         if (have == want)
401                 return old_pages;
402
403         /* Trying kmalloc first, falling back to vmalloc.
404          * GFP_NOIO, as this is called while drbd IO is "suspended",
405          * and during resize or attach on diskless Primary,
406          * we must not block on IO to ourselves.
407          * Context is receiver thread or dmsetup. */
408         bytes = sizeof(struct page *)*want;
409         new_pages = kzalloc(bytes, GFP_NOIO | __GFP_NOWARN);
410         if (!new_pages) {
411                 new_pages = __vmalloc(bytes,
412                                 GFP_NOIO | __GFP_ZERO,
413                                 PAGE_KERNEL);
414                 if (!new_pages)
415                         return NULL;
416         }
417
418         if (want >= have) {
419                 for (i = 0; i < have; i++)
420                         new_pages[i] = old_pages[i];
421                 for (; i < want; i++) {
422                         page = alloc_page(GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM);
423                         if (!page) {
424                                 bm_free_pages(new_pages + have, i - have);
425                                 bm_vk_free(new_pages);
426                                 return NULL;
427                         }
428                         /* we want to know which page it is
429                          * from the endio handlers */
430                         bm_store_page_idx(page, i);
431                         new_pages[i] = page;
432                 }
433         } else {
434                 for (i = 0; i < want; i++)
435                         new_pages[i] = old_pages[i];
436                 /* NOT HERE, we are outside the spinlock!
437                 bm_free_pages(old_pages + want, have - want);
438                 */
439         }
440
441         return new_pages;
442 }
443
444 /*
445  * allocates the drbd_bitmap and stores it in device->bitmap.
446  */
447 int drbd_bm_init(struct drbd_device *device)
448 {
449         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
450         WARN_ON(b != NULL);
451         b = kzalloc(sizeof(struct drbd_bitmap), GFP_KERNEL);
452         if (!b)
453                 return -ENOMEM;
454         spin_lock_init(&b->bm_lock);
455         mutex_init(&b->bm_change);
456         init_waitqueue_head(&b->bm_io_wait);
457
458         device->bitmap = b;
459
460         return 0;
461 }
462
463 sector_t drbd_bm_capacity(struct drbd_device *device)
464 {
465         if (!expect(device->bitmap))
466                 return 0;
467         return device->bitmap->bm_dev_capacity;
468 }
469
470 /* called on driver unload. TODO: call when a device is destroyed.
471  */
472 void drbd_bm_cleanup(struct drbd_device *device)
473 {
474         if (!expect(device->bitmap))
475                 return;
476         bm_free_pages(device->bitmap->bm_pages, device->bitmap->bm_number_of_pages);
477         bm_vk_free(device->bitmap->bm_pages);
478         kfree(device->bitmap);
479         device->bitmap = NULL;
480 }
481
482 /*
483  * since (b->bm_bits % BITS_PER_LONG) != 0,
484  * this masks out the remaining bits.
485  * Returns the number of bits cleared.
486  */
487 #ifndef BITS_PER_PAGE
488 #define BITS_PER_PAGE           (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
489 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE - 1)
490 #else
491 # if BITS_PER_PAGE != (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
492 #  error "ambiguous BITS_PER_PAGE"
493 # endif
494 #endif
495 #define BITS_PER_LONG_MASK      (BITS_PER_LONG - 1)
496 static int bm_clear_surplus(struct drbd_bitmap *b)
497 {
498         unsigned long mask;
499         unsigned long *p_addr, *bm;
500         int tmp;
501         int cleared = 0;
502
503         /* number of bits modulo bits per page */
504         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
505         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
506         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
507         /* bitmap is always stored little endian,
508          * on disk and in core memory alike */
509         mask = cpu_to_lel(mask);
510
511         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
512         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
513         if (mask) {
514                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
515                  * to the long containing the last bit.
516                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
517                  * after the last (long word aligned) bit. */
518                 cleared = hweight_long(*bm & ~mask);
519                 *bm &= mask;
520                 bm++;
521         }
522
523         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
524                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
525                  * a padding long to align with a 64bit remote */
526                 cleared += hweight_long(*bm);
527                 *bm = 0;
528         }
529         bm_unmap(p_addr);
530         return cleared;
531 }
532
533 static void bm_set_surplus(struct drbd_bitmap *b)
534 {
535         unsigned long mask;
536         unsigned long *p_addr, *bm;
537         int tmp;
538
539         /* number of bits modulo bits per page */
540         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
541         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
542         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
543         /* bitmap is always stored little endian,
544          * on disk and in core memory alike */
545         mask = cpu_to_lel(mask);
546
547         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
548         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
549         if (mask) {
550                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
551                  * to the long containing the last bit.
552                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
553                  * after the last (long word aligned) bit. */
554                 *bm |= ~mask;
555                 bm++;
556         }
557
558         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
559                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
560                  * a padding long to align with a 64bit remote */
561                 *bm = ~0UL;
562         }
563         bm_unmap(p_addr);
564 }
565
566 /* you better not modify the bitmap while this is running,
567  * or its results will be stale */
568 static unsigned long bm_count_bits(struct drbd_bitmap *b)
569 {
570         unsigned long *p_addr;
571         unsigned long bits = 0;
572         unsigned long mask = (1UL << (b->bm_bits & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
573         int idx, last_word;
574
575         /* all but last page */
576         for (idx = 0; idx < b->bm_number_of_pages - 1; idx++) {
577                 p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
578                 bits += bitmap_weight(p_addr, BITS_PER_PAGE);
579                 __bm_unmap(p_addr);
580                 cond_resched();
581         }
582         /* last (or only) page */
583         last_word = ((b->bm_bits - 1) & BITS_PER_PAGE_MASK) >> LN2_BPL;
584         p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
585         bits += bitmap_weight(p_addr, last_word * BITS_PER_LONG);
586         p_addr[last_word] &= cpu_to_lel(mask);
587         bits += hweight_long(p_addr[last_word]);
588         /* 32bit arch, may have an unused padding long */
589         if (BITS_PER_LONG == 32 && (last_word & 1) == 0)
590                 p_addr[last_word+1] = 0;
591         __bm_unmap(p_addr);
592         return bits;
593 }
594
595 /* offset and len in long words.*/
596 static void bm_memset(struct drbd_bitmap *b, size_t offset, int c, size_t len)
597 {
598         unsigned long *p_addr, *bm;
599         unsigned int idx;
600         size_t do_now, end;
601
602         end = offset + len;
603
604         if (end > b->bm_words) {
605                 pr_alert("bm_memset end > bm_words\n");
606                 return;
607         }
608
609         while (offset < end) {
610                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset + 1, LWPP), end) - offset;
611                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
612                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
613                 bm = p_addr + MLPP(offset);
614                 if (bm+do_now > p_addr + LWPP) {
615                         pr_alert("BUG BUG BUG! p_addr:%p bm:%p do_now:%d\n",
616                                p_addr, bm, (int)do_now);
617                 } else
618                         memset(bm, c, do_now * sizeof(long));
619                 bm_unmap(p_addr);
620                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
621                 offset += do_now;
622         }
623 }
624
625 /* For the layout, see comment above drbd_md_set_sector_offsets(). */
626 static u64 drbd_md_on_disk_bits(struct drbd_backing_dev *ldev)
627 {
628         u64 bitmap_sectors;
629         if (ldev->md.al_offset == 8)
630                 bitmap_sectors = ldev->md.md_size_sect - ldev->md.bm_offset;
631         else
632                 bitmap_sectors = ldev->md.al_offset - ldev->md.bm_offset;
633         return bitmap_sectors << (9 + 3);
634 }
635
636 /*
637  * make sure the bitmap has enough room for the attached storage,
638  * if necessary, resize.
639  * called whenever we may have changed the device size.
640  * returns -ENOMEM if we could not allocate enough memory, 0 on success.
641  * In case this is actually a resize, we copy the old bitmap into the new one.
642  * Otherwise, the bitmap is initialized to all bits set.
643  */
644 int drbd_bm_resize(struct drbd_device *device, sector_t capacity, int set_new_bits)
645 {
646         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
647         unsigned long bits, words, owords, obits;
648         unsigned long want, have, onpages; /* number of pages */
649         struct page **npages, **opages = NULL;
650         int err = 0;
651         bool growing;
652
653         if (!expect(b))
654                 return -ENOMEM;
655
656         drbd_bm_lock(device, "resize", BM_LOCKED_MASK);
657
658         drbd_info(device, "drbd_bm_resize called with capacity == %llu\n",
659                         (unsigned long long)capacity);
660
661         if (capacity == b->bm_dev_capacity)
662                 goto out;
663
664         if (capacity == 0) {
665                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
666                 opages = b->bm_pages;
667                 onpages = b->bm_number_of_pages;
668                 owords = b->bm_words;
669                 b->bm_pages = NULL;
670                 b->bm_number_of_pages =
671                 b->bm_set   =
672                 b->bm_bits  =
673                 b->bm_words =
674                 b->bm_dev_capacity = 0;
675                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
676                 bm_free_pages(opages, onpages);
677                 bm_vk_free(opages);
678                 goto out;
679         }
680         bits  = BM_SECT_TO_BIT(ALIGN(capacity, BM_SECT_PER_BIT));
681
682         /* if we would use
683            words = ALIGN(bits,BITS_PER_LONG) >> LN2_BPL;
684            a 32bit host could present the wrong number of words
685            to a 64bit host.
686         */
687         words = ALIGN(bits, 64) >> LN2_BPL;
688
689         if (get_ldev(device)) {
690                 u64 bits_on_disk = drbd_md_on_disk_bits(device->ldev);
691                 put_ldev(device);
692                 if (bits > bits_on_disk) {
693                         drbd_info(device, "bits = %lu\n", bits);
694                         drbd_info(device, "bits_on_disk = %llu\n", bits_on_disk);
695                         err = -ENOSPC;
696                         goto out;
697                 }
698         }
699
700         want = ALIGN(words*sizeof(long), PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
701         have = b->bm_number_of_pages;
702         if (want == have) {
703                 D_ASSERT(device, b->bm_pages != NULL);
704                 npages = b->bm_pages;
705         } else {
706                 if (drbd_insert_fault(device, DRBD_FAULT_BM_ALLOC))
707                         npages = NULL;
708                 else
709                         npages = bm_realloc_pages(b, want);
710         }
711
712         if (!npages) {
713                 err = -ENOMEM;
714                 goto out;
715         }
716
717         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
718         opages = b->bm_pages;
719         owords = b->bm_words;
720         obits  = b->bm_bits;
721
722         growing = bits > obits;
723         if (opages && growing && set_new_bits)
724                 bm_set_surplus(b);
725
726         b->bm_pages = npages;
727         b->bm_number_of_pages = want;
728         b->bm_bits  = bits;
729         b->bm_words = words;
730         b->bm_dev_capacity = capacity;
731
732         if (growing) {
733                 if (set_new_bits) {
734                         bm_memset(b, owords, 0xff, words-owords);
735                         b->bm_set += bits - obits;
736                 } else
737                         bm_memset(b, owords, 0x00, words-owords);
738
739         }
740
741         if (want < have) {
742                 /* implicit: (opages != NULL) && (opages != npages) */
743                 bm_free_pages(opages + want, have - want);
744         }
745
746         (void)bm_clear_surplus(b);
747
748         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
749         if (opages != npages)
750                 bm_vk_free(opages);
751         if (!growing)
752                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
753         drbd_info(device, "resync bitmap: bits=%lu words=%lu pages=%lu\n", bits, words, want);
754
755  out:
756         drbd_bm_unlock(device);
757         return err;
758 }
759
760 /* inherently racy:
761  * if not protected by other means, return value may be out of date when
762  * leaving this function...
763  * we still need to lock it, since it is important that this returns
764  * bm_set == 0 precisely.
765  *
766  * maybe bm_set should be atomic_t ?
767  */
768 unsigned long _drbd_bm_total_weight(struct drbd_device *device)
769 {
770         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
771         unsigned long s;
772         unsigned long flags;
773
774         if (!expect(b))
775                 return 0;
776         if (!expect(b->bm_pages))
777                 return 0;
778
779         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
780         s = b->bm_set;
781         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
782
783         return s;
784 }
785
786 unsigned long drbd_bm_total_weight(struct drbd_device *device)
787 {
788         unsigned long s;
789         /* if I don't have a disk, I don't know about out-of-sync status */
790         if (!get_ldev_if_state(device, D_NEGOTIATING))
791                 return 0;
792         s = _drbd_bm_total_weight(device);
793         put_ldev(device);
794         return s;
795 }
796
797 size_t drbd_bm_words(struct drbd_device *device)
798 {
799         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
800         if (!expect(b))
801                 return 0;
802         if (!expect(b->bm_pages))
803                 return 0;
804
805         return b->bm_words;
806 }
807
808 unsigned long drbd_bm_bits(struct drbd_device *device)
809 {
810         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
811         if (!expect(b))
812                 return 0;
813
814         return b->bm_bits;
815 }
816
817 /* merge number words from buffer into the bitmap starting at offset.
818  * buffer[i] is expected to be little endian unsigned long.
819  * bitmap must be locked by drbd_bm_lock.
820  * currently only used from receive_bitmap.
821  */
822 void drbd_bm_merge_lel(struct drbd_device *device, size_t offset, size_t number,
823                         unsigned long *buffer)
824 {
825         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
826         unsigned long *p_addr, *bm;
827         unsigned long word, bits;
828         unsigned int idx;
829         size_t end, do_now;
830
831         end = offset + number;
832
833         if (!expect(b))
834                 return;
835         if (!expect(b->bm_pages))
836                 return;
837         if (number == 0)
838                 return;
839         WARN_ON(offset >= b->bm_words);
840         WARN_ON(end    >  b->bm_words);
841
842         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
843         while (offset < end) {
844                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
845                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
846                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
847                 bm = p_addr + MLPP(offset);
848                 offset += do_now;
849                 while (do_now--) {
850                         bits = hweight_long(*bm);
851                         word = *bm | *buffer++;
852                         *bm++ = word;
853                         b->bm_set += hweight_long(word) - bits;
854                 }
855                 bm_unmap(p_addr);
856                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
857         }
858         /* with 32bit <-> 64bit cross-platform connect
859          * this is only correct for current usage,
860          * where we _know_ that we are 64 bit aligned,
861          * and know that this function is used in this way, too...
862          */
863         if (end == b->bm_words)
864                 b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
865         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
866 }
867
868 /* copy number words from the bitmap starting at offset into the buffer.
869  * buffer[i] will be little endian unsigned long.
870  */
871 void drbd_bm_get_lel(struct drbd_device *device, size_t offset, size_t number,
872                      unsigned long *buffer)
873 {
874         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
875         unsigned long *p_addr, *bm;
876         size_t end, do_now;
877
878         end = offset + number;
879
880         if (!expect(b))
881                 return;
882         if (!expect(b->bm_pages))
883                 return;
884
885         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
886         if ((offset >= b->bm_words) ||
887             (end    >  b->bm_words) ||
888             (number <= 0))
889                 drbd_err(device, "offset=%lu number=%lu bm_words=%lu\n",
890                         (unsigned long) offset,
891                         (unsigned long) number,
892                         (unsigned long) b->bm_words);
893         else {
894                 while (offset < end) {
895                         do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
896                         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, offset));
897                         bm = p_addr + MLPP(offset);
898                         offset += do_now;
899                         while (do_now--)
900                                 *buffer++ = *bm++;
901                         bm_unmap(p_addr);
902                 }
903         }
904         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
905 }
906
907 /* set all bits in the bitmap */
908 void drbd_bm_set_all(struct drbd_device *device)
909 {
910         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
911         if (!expect(b))
912                 return;
913         if (!expect(b->bm_pages))
914                 return;
915
916         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
917         bm_memset(b, 0, 0xff, b->bm_words);
918         (void)bm_clear_surplus(b);
919         b->bm_set = b->bm_bits;
920         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
921 }
922
923 /* clear all bits in the bitmap */
924 void drbd_bm_clear_all(struct drbd_device *device)
925 {
926         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
927         if (!expect(b))
928                 return;
929         if (!expect(b->bm_pages))
930                 return;
931
932         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
933         bm_memset(b, 0, 0, b->bm_words);
934         b->bm_set = 0;
935         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
936 }
937
938 static void drbd_bm_aio_ctx_destroy(struct kref *kref)
939 {
940         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx = container_of(kref, struct drbd_bm_aio_ctx, kref);
941         unsigned long flags;
942
943         spin_lock_irqsave(&ctx->device->resource->req_lock, flags);
944         list_del(&ctx->list);
945         spin_unlock_irqrestore(&ctx->device->resource->req_lock, flags);
946         put_ldev(ctx->device);
947         kfree(ctx);
948 }
949
950 /* bv_page may be a copy, or may be the original */
951 static void drbd_bm_endio(struct bio *bio)
952 {
953         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx = bio->bi_private;
954         struct drbd_device *device = ctx->device;
955         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
956         unsigned int idx = bm_page_to_idx(bio_first_page_all(bio));
957
958         if ((ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) == 0 &&
959             !bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[idx]))
960                 drbd_warn(device, "bitmap page idx %u changed during IO!\n", idx);
961
962         if (bio->bi_status) {
963                 /* ctx error will hold the completed-last non-zero error code,
964                  * in case error codes differ. */
965                 ctx->error = blk_status_to_errno(bio->bi_status);
966                 bm_set_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
967                 /* Not identical to on disk version of it.
968                  * Is BM_PAGE_IO_ERROR enough? */
969                 if (__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
970                         drbd_err(device, "IO ERROR %d on bitmap page idx %u\n",
971                                         bio->bi_status, idx);
972         } else {
973                 bm_clear_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
974                 dynamic_drbd_dbg(device, "bitmap page idx %u completed\n", idx);
975         }
976
977         bm_page_unlock_io(device, idx);
978
979         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES)
980                 mempool_free(bio->bi_io_vec[0].bv_page, drbd_md_io_page_pool);
981
982         bio_put(bio);
983
984         if (atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight)) {
985                 ctx->done = 1;
986                 wake_up(&device->misc_wait);
987                 kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
988         }
989 }
990
991 static void bm_page_io_async(struct drbd_bm_aio_ctx *ctx, int page_nr) __must_hold(local)
992 {
993         struct bio *bio = bio_alloc_drbd(GFP_NOIO);
994         struct drbd_device *device = ctx->device;
995         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
996         struct page *page;
997         unsigned int len;
998         unsigned int op = (ctx->flags & BM_AIO_READ) ? REQ_OP_READ : REQ_OP_WRITE;
999
1000         sector_t on_disk_sector =
1001                 device->ldev->md.md_offset + device->ldev->md.bm_offset;
1002         on_disk_sector += ((sector_t)page_nr) << (PAGE_SHIFT-9);
1003
1004         /* this might happen with very small
1005          * flexible external meta data device,
1006          * or with PAGE_SIZE > 4k */
1007         len = min_t(unsigned int, PAGE_SIZE,
1008                 (drbd_md_last_sector(device->ldev) - on_disk_sector + 1)<<9);
1009
1010         /* serialize IO on this page */
1011         bm_page_lock_io(device, page_nr);
1012         /* before memcpy and submit,
1013          * so it can be redirtied any time */
1014         bm_set_page_unchanged(b->bm_pages[page_nr]);
1015
1016         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) {
1017                 page = mempool_alloc(drbd_md_io_page_pool, __GFP_HIGHMEM|__GFP_RECLAIM);
1018                 copy_highpage(page, b->bm_pages[page_nr]);
1019                 bm_store_page_idx(page, page_nr);
1020         } else
1021                 page = b->bm_pages[page_nr];
1022         bio_set_dev(bio, device->ldev->md_bdev);
1023         bio->bi_iter.bi_sector = on_disk_sector;
1024         /* bio_add_page of a single page to an empty bio will always succeed,
1025          * according to api.  Do we want to assert that? */
1026         bio_add_page(bio, page, len, 0);
1027         bio->bi_private = ctx;
1028         bio->bi_end_io = drbd_bm_endio;
1029         bio_set_op_attrs(bio, op, 0);
1030
1031         if (drbd_insert_fault(device, (op == REQ_OP_WRITE) ? DRBD_FAULT_MD_WR : DRBD_FAULT_MD_RD)) {
1032                 bio_io_error(bio);
1033         } else {
1034                 submit_bio(bio);
1035                 /* this should not count as user activity and cause the
1036                  * resync to throttle -- see drbd_rs_should_slow_down(). */
1037                 atomic_add(len >> 9, &device->rs_sect_ev);
1038         }
1039 }
1040
1041 /*
1042  * bm_rw: read/write the whole bitmap from/to its on disk location.
1043  */
1044 static int bm_rw(struct drbd_device *device, const unsigned int flags, unsigned lazy_writeout_upper_idx) __must_hold(local)
1045 {
1046         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx;
1047         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1048         unsigned int num_pages, i, count = 0;
1049         unsigned long now;
1050         char ppb[10];
1051         int err = 0;
1052
1053         /*
1054          * We are protected against bitmap disappearing/resizing by holding an
1055          * ldev reference (caller must have called get_ldev()).
1056          * For read/write, we are protected against changes to the bitmap by
1057          * the bitmap lock (see drbd_bitmap_io).
1058          * For lazy writeout, we don't care for ongoing changes to the bitmap,
1059          * as we submit copies of pages anyways.
1060          */
1061
1062         ctx = kmalloc(sizeof(struct drbd_bm_aio_ctx), GFP_NOIO);
1063         if (!ctx)
1064                 return -ENOMEM;
1065
1066         *ctx = (struct drbd_bm_aio_ctx) {
1067                 .device = device,
1068                 .start_jif = jiffies,
1069                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1070                 .done = 0,
1071                 .flags = flags,
1072                 .error = 0,
1073                 .kref = KREF_INIT(2),
1074         };
1075
1076         if (!get_ldev_if_state(device, D_ATTACHING)) {  /* put is in drbd_bm_aio_ctx_destroy() */
1077                 drbd_err(device, "ASSERT FAILED: get_ldev_if_state() == 1 in bm_rw()\n");
1078                 kfree(ctx);
1079                 return -ENODEV;
1080         }
1081         /* Here D_ATTACHING is sufficient since drbd_bm_read() is called only from
1082            drbd_adm_attach(), after device->ldev was assigned. */
1083
1084         if (0 == (ctx->flags & ~BM_AIO_READ))
1085                 WARN_ON(!(BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags));
1086
1087         spin_lock_irq(&device->resource->req_lock);
1088         list_add_tail(&ctx->list, &device->pending_bitmap_io);
1089         spin_unlock_irq(&device->resource->req_lock);
1090
1091         num_pages = b->bm_number_of_pages;
1092
1093         now = jiffies;
1094
1095         /* let the layers below us try to merge these bios... */
1096
1097         if (flags & BM_AIO_READ) {
1098                 for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1099                         atomic_inc(&ctx->in_flight);
1100                         bm_page_io_async(ctx, i);
1101                         ++count;
1102                         cond_resched();
1103                 }
1104         } else if (flags & BM_AIO_WRITE_HINTED) {
1105                 /* ASSERT: BM_AIO_WRITE_ALL_PAGES is not set. */
1106                 unsigned int hint;
1107                 for (hint = 0; hint < b->n_bitmap_hints; hint++) {
1108                         i = b->al_bitmap_hints[hint];
1109                         if (i >= num_pages) /* == -1U: no hint here. */
1110                                 continue;
1111                         /* Several AL-extents may point to the same page. */
1112                         if (!test_and_clear_bit(BM_PAGE_HINT_WRITEOUT,
1113                             &page_private(b->bm_pages[i])))
1114                                 continue;
1115                         /* Has it even changed? */
1116                         if (bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[i]))
1117                                 continue;
1118                         atomic_inc(&ctx->in_flight);
1119                         bm_page_io_async(ctx, i);
1120                         ++count;
1121                 }
1122         } else {
1123                 for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1124                         /* ignore completely unchanged pages */
1125                         if (lazy_writeout_upper_idx && i == lazy_writeout_upper_idx)
1126                                 break;
1127                         if (!(flags & BM_AIO_WRITE_ALL_PAGES) &&
1128                             bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[i])) {
1129                                 dynamic_drbd_dbg(device, "skipped bm write for idx %u\n", i);
1130                                 continue;
1131                         }
1132                         /* during lazy writeout,
1133                          * ignore those pages not marked for lazy writeout. */
1134                         if (lazy_writeout_upper_idx &&
1135                             !bm_test_page_lazy_writeout(b->bm_pages[i])) {
1136                                 dynamic_drbd_dbg(device, "skipped bm lazy write for idx %u\n", i);
1137                                 continue;
1138                         }
1139                         atomic_inc(&ctx->in_flight);
1140                         bm_page_io_async(ctx, i);
1141                         ++count;
1142                         cond_resched();
1143                 }
1144         }
1145
1146         /*
1147          * We initialize ctx->in_flight to one to make sure drbd_bm_endio
1148          * will not set ctx->done early, and decrement / test it here.  If there
1149          * are still some bios in flight, we need to wait for them here.
1150          * If all IO is done already (or nothing had been submitted), there is
1151          * no need to wait.  Still, we need to put the kref associated with the
1152          * "in_flight reached zero, all done" event.
1153          */
1154         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight))
1155                 wait_until_done_or_force_detached(device, device->ldev, &ctx->done);
1156         else
1157                 kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
1158
1159         /* summary for global bitmap IO */
1160         if (flags == 0) {
1161                 unsigned int ms = jiffies_to_msecs(jiffies - now);
1162                 if (ms > 5) {
1163                         drbd_info(device, "bitmap %s of %u pages took %u ms\n",
1164                                  (flags & BM_AIO_READ) ? "READ" : "WRITE",
1165                                  count, ms);
1166                 }
1167         }
1168
1169         if (ctx->error) {
1170                 drbd_alert(device, "we had at least one MD IO ERROR during bitmap IO\n");
1171                 drbd_chk_io_error(device, 1, DRBD_META_IO_ERROR);
1172                 err = -EIO; /* ctx->error ? */
1173         }
1174
1175         if (atomic_read(&ctx->in_flight))
1176                 err = -EIO; /* Disk timeout/force-detach during IO... */
1177
1178         now = jiffies;
1179         if (flags & BM_AIO_READ) {
1180                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
1181                 drbd_info(device, "recounting of set bits took additional %lu jiffies\n",
1182                      jiffies - now);
1183         }
1184         now = b->bm_set;
1185
1186         if ((flags & ~BM_AIO_READ) == 0)
1187                 drbd_info(device, "%s (%lu bits) marked out-of-sync by on disk bit-map.\n",
1188                      ppsize(ppb, now << (BM_BLOCK_SHIFT-10)), now);
1189
1190         kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
1191         return err;
1192 }
1193
1194 /**
1195  * drbd_bm_read() - Read the whole bitmap from its on disk location.
1196  * @device:     DRBD device.
1197  */
1198 int drbd_bm_read(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1199 {
1200         return bm_rw(device, BM_AIO_READ, 0);
1201 }
1202
1203 /**
1204  * drbd_bm_write() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1205  * @device:     DRBD device.
1206  *
1207  * Will only write pages that have changed since last IO.
1208  */
1209 int drbd_bm_write(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1210 {
1211         return bm_rw(device, 0, 0);
1212 }
1213
1214 /**
1215  * drbd_bm_write_all() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1216  * @device:     DRBD device.
1217  *
1218  * Will write all pages.
1219  */
1220 int drbd_bm_write_all(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1221 {
1222         return bm_rw(device, BM_AIO_WRITE_ALL_PAGES, 0);
1223 }
1224
1225 /**
1226  * drbd_bm_write_lazy() - Write bitmap pages 0 to @upper_idx-1, if they have changed.
1227  * @device:     DRBD device.
1228  * @upper_idx:  0: write all changed pages; +ve: page index to stop scanning for changed pages
1229  */
1230 int drbd_bm_write_lazy(struct drbd_device *device, unsigned upper_idx) __must_hold(local)
1231 {
1232         return bm_rw(device, BM_AIO_COPY_PAGES, upper_idx);
1233 }
1234
1235 /**
1236  * drbd_bm_write_copy_pages() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1237  * @device:     DRBD device.
1238  *
1239  * Will only write pages that have changed since last IO.
1240  * In contrast to drbd_bm_write(), this will copy the bitmap pages
1241  * to temporary writeout pages. It is intended to trigger a full write-out
1242  * while still allowing the bitmap to change, for example if a resync or online
1243  * verify is aborted due to a failed peer disk, while local IO continues, or
1244  * pending resync acks are still being processed.
1245  */
1246 int drbd_bm_write_copy_pages(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1247 {
1248         return bm_rw(device, BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1249 }
1250
1251 /**
1252  * drbd_bm_write_hinted() - Write bitmap pages with "hint" marks, if they have changed.
1253  * @device:     DRBD device.
1254  */
1255 int drbd_bm_write_hinted(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1256 {
1257         return bm_rw(device, BM_AIO_WRITE_HINTED | BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1258 }
1259
1260 /* NOTE
1261  * find_first_bit returns int, we return unsigned long.
1262  * For this to work on 32bit arch with bitnumbers > (1<<32),
1263  * we'd need to return u64, and get a whole lot of other places
1264  * fixed where we still use unsigned long.
1265  *
1266  * this returns a bit number, NOT a sector!
1267  */
1268 static unsigned long __bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo,
1269         const int find_zero_bit)
1270 {
1271         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1272         unsigned long *p_addr;
1273         unsigned long bit_offset;
1274         unsigned i;
1275
1276
1277         if (bm_fo > b->bm_bits) {
1278                 drbd_err(device, "bm_fo=%lu bm_bits=%lu\n", bm_fo, b->bm_bits);
1279                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1280         } else {
1281                 while (bm_fo < b->bm_bits) {
1282                         /* bit offset of the first bit in the page */
1283                         bit_offset = bm_fo & ~BITS_PER_PAGE_MASK;
1284                         p_addr = __bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bm_fo));
1285
1286                         if (find_zero_bit)
1287                                 i = find_next_zero_bit_le(p_addr,
1288                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1289                         else
1290                                 i = find_next_bit_le(p_addr,
1291                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1292
1293                         __bm_unmap(p_addr);
1294                         if (i < PAGE_SIZE*8) {
1295                                 bm_fo = bit_offset + i;
1296                                 if (bm_fo >= b->bm_bits)
1297                                         break;
1298                                 goto found;
1299                         }
1300                         bm_fo = bit_offset + PAGE_SIZE*8;
1301                 }
1302                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1303         }
1304  found:
1305         return bm_fo;
1306 }
1307
1308 static unsigned long bm_find_next(struct drbd_device *device,
1309         unsigned long bm_fo, const int find_zero_bit)
1310 {
1311         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1312         unsigned long i = DRBD_END_OF_BITMAP;
1313
1314         if (!expect(b))
1315                 return i;
1316         if (!expect(b->bm_pages))
1317                 return i;
1318
1319         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1320         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1321                 bm_print_lock_info(device);
1322
1323         i = __bm_find_next(device, bm_fo, find_zero_bit);
1324
1325         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1326         return i;
1327 }
1328
1329 unsigned long drbd_bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1330 {
1331         return bm_find_next(device, bm_fo, 0);
1332 }
1333
1334 #if 0
1335 /* not yet needed for anything. */
1336 unsigned long drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1337 {
1338         return bm_find_next(device, bm_fo, 1);
1339 }
1340 #endif
1341
1342 /* does not spin_lock_irqsave.
1343  * you must take drbd_bm_lock() first */
1344 unsigned long _drbd_bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1345 {
1346         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & device->b->bm_flags)); */
1347         return __bm_find_next(device, bm_fo, 0);
1348 }
1349
1350 unsigned long _drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1351 {
1352         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & device->b->bm_flags)); */
1353         return __bm_find_next(device, bm_fo, 1);
1354 }
1355
1356 /* returns number of bits actually changed.
1357  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1358  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1359  * wants bitnr, not sector.
1360  * expected to be called for only a few bits (e - s about BITS_PER_LONG).
1361  * Must hold bitmap lock already. */
1362 static int __bm_change_bits_to(struct drbd_device *device, const unsigned long s,
1363         unsigned long e, int val)
1364 {
1365         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1366         unsigned long *p_addr = NULL;
1367         unsigned long bitnr;
1368         unsigned int last_page_nr = -1U;
1369         int c = 0;
1370         int changed_total = 0;
1371
1372         if (e >= b->bm_bits) {
1373                 drbd_err(device, "ASSERT FAILED: bit_s=%lu bit_e=%lu bm_bits=%lu\n",
1374                                 s, e, b->bm_bits);
1375                 e = b->bm_bits ? b->bm_bits -1 : 0;
1376         }
1377         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1378                 unsigned int page_nr = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1379                 if (page_nr != last_page_nr) {
1380                         if (p_addr)
1381                                 __bm_unmap(p_addr);
1382                         if (c < 0)
1383                                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1384                         else if (c > 0)
1385                                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1386                         changed_total += c;
1387                         c = 0;
1388                         p_addr = __bm_map_pidx(b, page_nr);
1389                         last_page_nr = page_nr;
1390                 }
1391                 if (val)
1392                         c += (0 == __test_and_set_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1393                 else
1394                         c -= (0 != __test_and_clear_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1395         }
1396         if (p_addr)
1397                 __bm_unmap(p_addr);
1398         if (c < 0)
1399                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1400         else if (c > 0)
1401                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1402         changed_total += c;
1403         b->bm_set += changed_total;
1404         return changed_total;
1405 }
1406
1407 /* returns number of bits actually changed.
1408  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1409  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1410  * wants bitnr, not sector */
1411 static int bm_change_bits_to(struct drbd_device *device, const unsigned long s,
1412         const unsigned long e, int val)
1413 {
1414         unsigned long flags;
1415         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1416         int c = 0;
1417
1418         if (!expect(b))
1419                 return 1;
1420         if (!expect(b->bm_pages))
1421                 return 0;
1422
1423         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1424         if ((val ? BM_DONT_SET : BM_DONT_CLEAR) & b->bm_flags)
1425                 bm_print_lock_info(device);
1426
1427         c = __bm_change_bits_to(device, s, e, val);
1428
1429         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1430         return c;
1431 }
1432
1433 /* returns number of bits changed 0 -> 1 */
1434 int drbd_bm_set_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1435 {
1436         return bm_change_bits_to(device, s, e, 1);
1437 }
1438
1439 /* returns number of bits changed 1 -> 0 */
1440 int drbd_bm_clear_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1441 {
1442         return -bm_change_bits_to(device, s, e, 0);
1443 }
1444
1445 /* sets all bits in full words,
1446  * from first_word up to, but not including, last_word */
1447 static inline void bm_set_full_words_within_one_page(struct drbd_bitmap *b,
1448                 int page_nr, int first_word, int last_word)
1449 {
1450         int i;
1451         int bits;
1452         int changed = 0;
1453         unsigned long *paddr = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr]);
1454
1455         /* I think it is more cache line friendly to hweight_long then set to ~0UL,
1456          * than to first bitmap_weight() all words, then bitmap_fill() all words */
1457         for (i = first_word; i < last_word; i++) {
1458                 bits = hweight_long(paddr[i]);
1459                 paddr[i] = ~0UL;
1460                 changed += BITS_PER_LONG - bits;
1461         }
1462         kunmap_atomic(paddr);
1463         if (changed) {
1464                 /* We only need lazy writeout, the information is still in the
1465                  * remote bitmap as well, and is reconstructed during the next
1466                  * bitmap exchange, if lost locally due to a crash. */
1467                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[page_nr]);
1468                 b->bm_set += changed;
1469         }
1470 }
1471
1472 /* Same thing as drbd_bm_set_bits,
1473  * but more efficient for a large bit range.
1474  * You must first drbd_bm_lock().
1475  * Can be called to set the whole bitmap in one go.
1476  * Sets bits from s to e _inclusive_. */
1477 void _drbd_bm_set_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1478 {
1479         /* First set_bit from the first bit (s)
1480          * up to the next long boundary (sl),
1481          * then assign full words up to the last long boundary (el),
1482          * then set_bit up to and including the last bit (e).
1483          *
1484          * Do not use memset, because we must account for changes,
1485          * so we need to loop over the words with hweight() anyways.
1486          */
1487         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1488         unsigned long sl = ALIGN(s,BITS_PER_LONG);
1489         unsigned long el = (e+1) & ~((unsigned long)BITS_PER_LONG-1);
1490         int first_page;
1491         int last_page;
1492         int page_nr;
1493         int first_word;
1494         int last_word;
1495
1496         if (e - s <= 3*BITS_PER_LONG) {
1497                 /* don't bother; el and sl may even be wrong. */
1498                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1499                 __bm_change_bits_to(device, s, e, 1);
1500                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1501                 return;
1502         }
1503
1504         /* difference is large enough that we can trust sl and el */
1505
1506         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1507
1508         /* bits filling the current long */
1509         if (sl)
1510                 __bm_change_bits_to(device, s, sl-1, 1);
1511
1512         first_page = sl >> (3 + PAGE_SHIFT);
1513         last_page = el >> (3 + PAGE_SHIFT);
1514
1515         /* MLPP: modulo longs per page */
1516         /* LWPP: long words per page */
1517         first_word = MLPP(sl >> LN2_BPL);
1518         last_word = LWPP;
1519
1520         /* first and full pages, unless first page == last page */
1521         for (page_nr = first_page; page_nr < last_page; page_nr++) {
1522                 bm_set_full_words_within_one_page(device->bitmap, page_nr, first_word, last_word);
1523                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1524                 cond_resched();
1525                 first_word = 0;
1526                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1527         }
1528         /* last page (respectively only page, for first page == last page) */
1529         last_word = MLPP(el >> LN2_BPL);
1530
1531         /* consider bitmap->bm_bits = 32768, bitmap->bm_number_of_pages = 1. (or multiples).
1532          * ==> e = 32767, el = 32768, last_page = 2,
1533          * and now last_word = 0.
1534          * We do not want to touch last_page in this case,
1535          * as we did not allocate it, it is not present in bitmap->bm_pages.
1536          */
1537         if (last_word)
1538                 bm_set_full_words_within_one_page(device->bitmap, last_page, first_word, last_word);
1539
1540         /* possibly trailing bits.
1541          * example: (e & 63) == 63, el will be e+1.
1542          * if that even was the very last bit,
1543          * it would trigger an assert in __bm_change_bits_to()
1544          */
1545         if (el <= e)
1546                 __bm_change_bits_to(device, el, e, 1);
1547         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1548 }
1549
1550 /* returns bit state
1551  * wants bitnr, NOT sector.
1552  * inherently racy... area needs to be locked by means of {al,rs}_lru
1553  *  1 ... bit set
1554  *  0 ... bit not set
1555  * -1 ... first out of bounds access, stop testing for bits!
1556  */
1557 int drbd_bm_test_bit(struct drbd_device *device, const unsigned long bitnr)
1558 {
1559         unsigned long flags;
1560         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1561         unsigned long *p_addr;
1562         int i;
1563
1564         if (!expect(b))
1565                 return 0;
1566         if (!expect(b->bm_pages))
1567                 return 0;
1568
1569         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1570         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1571                 bm_print_lock_info(device);
1572         if (bitnr < b->bm_bits) {
1573                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bitnr));
1574                 i = test_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr) ? 1 : 0;
1575                 bm_unmap(p_addr);
1576         } else if (bitnr == b->bm_bits) {
1577                 i = -1;
1578         } else { /* (bitnr > b->bm_bits) */
1579                 drbd_err(device, "bitnr=%lu > bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1580                 i = 0;
1581         }
1582
1583         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1584         return i;
1585 }
1586
1587 /* returns number of bits set in the range [s, e] */
1588 int drbd_bm_count_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1589 {
1590         unsigned long flags;
1591         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1592         unsigned long *p_addr = NULL;
1593         unsigned long bitnr;
1594         unsigned int page_nr = -1U;
1595         int c = 0;
1596
1597         /* If this is called without a bitmap, that is a bug.  But just to be
1598          * robust in case we screwed up elsewhere, in that case pretend there
1599          * was one dirty bit in the requested area, so we won't try to do a
1600          * local read there (no bitmap probably implies no disk) */
1601         if (!expect(b))
1602                 return 1;
1603         if (!expect(b->bm_pages))
1604                 return 1;
1605
1606         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1607         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1608                 bm_print_lock_info(device);
1609         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1610                 unsigned int idx = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1611                 if (page_nr != idx) {
1612                         page_nr = idx;
1613                         if (p_addr)
1614                                 bm_unmap(p_addr);
1615                         p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
1616                 }
1617                 if (expect(bitnr < b->bm_bits))
1618                         c += (0 != test_bit_le(bitnr - (page_nr << (PAGE_SHIFT+3)), p_addr));
1619                 else
1620                         drbd_err(device, "bitnr=%lu bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1621         }
1622         if (p_addr)
1623                 bm_unmap(p_addr);
1624         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1625         return c;
1626 }
1627
1628
1629 /* inherently racy...
1630  * return value may be already out-of-date when this function returns.
1631  * but the general usage is that this is only use during a cstate when bits are
1632  * only cleared, not set, and typically only care for the case when the return
1633  * value is zero, or we already "locked" this "bitmap extent" by other means.
1634  *
1635  * enr is bm-extent number, since we chose to name one sector (512 bytes)
1636  * worth of the bitmap a "bitmap extent".
1637  *
1638  * TODO
1639  * I think since we use it like a reference count, we should use the real
1640  * reference count of some bitmap extent element from some lru instead...
1641  *
1642  */
1643 int drbd_bm_e_weight(struct drbd_device *device, unsigned long enr)
1644 {
1645         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1646         int count, s, e;
1647         unsigned long flags;
1648         unsigned long *p_addr, *bm;
1649
1650         if (!expect(b))
1651                 return 0;
1652         if (!expect(b->bm_pages))
1653                 return 0;
1654
1655         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1656         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1657                 bm_print_lock_info(device);
1658
1659         s = S2W(enr);
1660         e = min((size_t)S2W(enr+1), b->bm_words);
1661         count = 0;
1662         if (s < b->bm_words) {
1663                 int n = e-s;
1664                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1665                 bm = p_addr + MLPP(s);
1666                 count += bitmap_weight(bm, n * BITS_PER_LONG);
1667                 bm_unmap(p_addr);
1668         } else {
1669                 drbd_err(device, "start offset (%d) too large in drbd_bm_e_weight\n", s);
1670         }
1671         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1672         return count;
1673 }