fs/bio.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  11  * GNU General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
  14  * along with this program; if not, write to the Free Software
  15  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
  16  *
  17  */
  18 #include <linux/mm.h>
  19 #include <linux/swap.h>
  20 #include <linux/bio.h>
  21 #include <linux/blkdev.h>
  22 #include <linux/slab.h>
  23 #include <linux/init.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/mempool.h>
  27 #include <linux/workqueue.h>
  28 #include <linux/blktrace_api.h>
  29 #include <scsi/sg.h>            /* for struct sg_iovec */
  30
  31 #define BIO_POOL_SIZE 2
  32
  33 static struct kmem_cache *bio_slab __read_mostly;
  34
  35 #define BIOVEC_NR_POOLS 6
  36
  37 /*
  38  * a small number of entries is fine, not going to be performance critical.
  39  * basically we just need to survive
  40  */
  41 #define BIO_SPLIT_ENTRIES 2
  42 mempool_t *bio_split_pool __read_mostly;
  43
  44 struct biovec_slab {
  45         int nr_vecs;
  46         char *name;
  47         struct kmem_cache *slab;
  48 };
  49
  50 /*
  51  * if you change this list, also change bvec_alloc or things will
  52  * break badly! cannot be bigger than what you can fit into an
  53  * unsigned short
  54  */
  55
  56 #define BV(x) { .nr_vecs = x, .name = "biovec-"__stringify(x) }
  57 static struct biovec_slab bvec_slabs[BIOVEC_NR_POOLS] __read_mostly = {
  58         BV(1), BV(4), BV(16), BV(64), BV(128), BV(BIO_MAX_PAGES),
  59 };
  60 #undef BV
  61
  62 /*
  63  * bio_set is used to allow other portions of the IO system to
  64  * allocate their own private memory pools for bio and iovec structures.
  65  * These memory pools in turn all allocate from the bio_slab
  66  * and the bvec_slabs[].
  67  */
  68 struct bio_set {
  69         mempool_t *bio_pool;
  70         mempool_t *bvec_pools[BIOVEC_NR_POOLS];
  71 };
  72
  73 /*
  74  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
  75  * IO code that does not need private memory pools.
  76  */
  77 static struct bio_set *fs_bio_set;
  78
  79 static inline struct bio_vec *bvec_alloc_bs(gfp_t gfp_mask, int nr, unsigned long *idx, struct bio_set *bs)
  80 {
  81         struct bio_vec *bvl;
  82
  83         /*
  84          * see comment near bvec_array define!
  85          */
  86         switch (nr) {
  87                 case   1        : *idx = 0; break;
  88                 case   2 ...   4: *idx = 1; break;
  89                 case   5 ...  16: *idx = 2; break;
  90                 case  17 ...  64: *idx = 3; break;
  91                 case  65 ... 128: *idx = 4; break;
  92                 case 129 ... BIO_MAX_PAGES: *idx = 5; break;
  93                 default:
  94                         return NULL;
  95         }
  96         /*
  97          * idx now points to the pool we want to allocate from
  98          */
  99
 100         bvl = mempool_alloc(bs->bvec_pools[*idx], gfp_mask);
 101         if (bvl) {
 102                 struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + *idx;
 103
 104                 memset(bvl, 0, bp->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec));
 105         }
 106
 107         return bvl;
 108 }
 109
 110 void bio_free(struct bio *bio, struct bio_set *bio_set)
 111 {
 112         if (bio->bi_io_vec) {
 113                 const int pool_idx = BIO_POOL_IDX(bio);
 114
 115                 BIO_BUG_ON(pool_idx >= BIOVEC_NR_POOLS);
 116
 117                 mempool_free(bio->bi_io_vec, bio_set->bvec_pools[pool_idx]);
 118         }
 119
 120         mempool_free(bio, bio_set->bio_pool);
 121 }
 122
 123 /*
 124  * default destructor for a bio allocated with bio_alloc_bioset()
 125  */
 126 static void bio_fs_destructor(struct bio *bio)
 127 {
 128         bio_free(bio, fs_bio_set);
 129 }
 130
 131 void bio_init(struct bio *bio)
 132 {
 133         memset(bio, 0, sizeof(*bio));
 134         bio->bi_flags = 1 << BIO_UPTODATE;
 135         atomic_set(&bio->bi_cnt, 1);
 136 }
 137
 138 /**
 139  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
 140  * @gfp_mask:   the GFP_ mask given to the slab allocator
 141  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
 142  * @bs:         the bio_set to allocate from
 143  *
 144  * Description:
 145  *   bio_alloc_bioset will first try it's on mempool to satisfy the allocation.
 146  *   If %__GFP_WAIT is set then we will block on the internal pool waiting
 147  *   for a &struct bio to become free.
 148  *
 149  *   allocate bio and iovecs from the memory pools specified by the
 150  *   bio_set structure.
 151  **/
 152 struct bio *bio_alloc_bioset(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs, struct bio_set *bs)
 153 {
 154         struct bio *bio = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
 155
 156         if (likely(bio)) {
 157                 struct bio_vec *bvl = NULL;
 158
 159                 bio_init(bio);
 160                 if (likely(nr_iovecs)) {
 161                         unsigned long idx = 0; /* shut up gcc */
 162
 163                         bvl = bvec_alloc_bs(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs);
 164                         if (unlikely(!bvl)) {
 165                                 mempool_free(bio, bs->bio_pool);
 166                                 bio = NULL;
 167                                 goto out;
 168                         }
 169                         bio->bi_flags |= idx << BIO_POOL_OFFSET;
 170                         bio->bi_max_vecs = bvec_slabs[idx].nr_vecs;
 171                 }
 172                 bio->bi_io_vec = bvl;
 173         }
 174 out:
 175         return bio;
 176 }
 177
 178 struct bio *bio_alloc(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs)
 179 {
 180         struct bio *bio = bio_alloc_bioset(gfp_mask, nr_iovecs, fs_bio_set);
 181
 182         if (bio)
 183                 bio->bi_destructor = bio_fs_destructor;
 184
 185         return bio;
 186 }
 187
 188 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
 189 {
 190         unsigned long flags;
 191         struct bio_vec *bv;
 192         int i;
 193
 194         bio_for_each_segment(bv, bio, i) {
 195                 char *data = bvec_kmap_irq(bv, &flags);
 196                 memset(data, 0, bv->bv_len);
 197                 flush_dcache_page(bv->bv_page);
 198                 bvec_kunmap_irq(data, &flags);
 199         }
 200 }
 201 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
 202
 203 /**
 204  * bio_put - release a reference to a bio
 205  * @bio:   bio to release reference to
 206  *
 207  * Description:
 208  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
 209  *   bio_alloc or bio_get. The last put of a bio will free it.
 210  **/
 211 void bio_put(struct bio *bio)
 212 {
 213         BIO_BUG_ON(!atomic_read(&bio->bi_cnt));
 214
 215         /*
 216          * last put frees it
 217          */
 218         if (atomic_dec_and_test(&bio->bi_cnt)) {
 219                 bio->bi_next = NULL;
 220                 bio->bi_destructor(bio);
 221         }
 222 }
 223
 224 inline int bio_phys_segments(struct request_queue *q, struct bio *bio)
 225 {
 226         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 227                 blk_recount_segments(q, bio);
 228
 229         return bio->bi_phys_segments;
 230 }
 231
 232 inline int bio_hw_segments(struct request_queue *q, struct bio *bio)
 233 {
 234         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 235                 blk_recount_segments(q, bio);
 236
 237         return bio->bi_hw_segments;
 238 }
 239
 240 /**
 241  *      __bio_clone     -       clone a bio
 242  *      @bio: destination bio
 243  *      @bio_src: bio to clone
 244  *
 245  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
 246  *      the actual data it points to. Reference count of returned
 247  *      bio will be one.
 248  */
 249 void __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
 250 {
 251         memcpy(bio->bi_io_vec, bio_src->bi_io_vec,
 252                 bio_src->bi_max_vecs * sizeof(struct bio_vec));
 253
 254         /*
 255          * most users will be overriding ->bi_bdev with a new target,
 256          * so we don't set nor calculate new physical/hw segment counts here
 257          */
 258         bio->bi_sector = bio_src->bi_sector;
 259         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
 260         bio->bi_flags |= 1 << BIO_CLONED;
 261         bio->bi_rw = bio_src->bi_rw;
 262         bio->bi_vcnt = bio_src->bi_vcnt;
 263         bio->bi_size = bio_src->bi_size;
 264         bio->bi_idx = bio_src->bi_idx;
 265 }
 266
 267 /**
 268  *      bio_clone       -       clone a bio
 269  *      @bio: bio to clone
 270  *      @gfp_mask: allocation priority
 271  *
 272  *      Like __bio_clone, only also allocates the returned bio
 273  */
 274 struct bio *bio_clone(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask)
 275 {
 276         struct bio *b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, bio->bi_max_vecs, fs_bio_set);
 277
 278         if (b) {
 279                 b->bi_destructor = bio_fs_destructor;
 280                 __bio_clone(b, bio);
 281         }
 282
 283         return b;
 284 }
 285
 286 /**
 287  *      bio_get_nr_vecs         - return approx number of vecs
 288  *      @bdev:  I/O target
 289  *
 290  *      Return the approximate number of pages we can send to this target.
 291  *      There's no guarantee that you will be able to fit this number of pages
 292  *      into a bio, it does not account for dynamic restrictions that vary
 293  *      on offset.
 294  */
 295 int bio_get_nr_vecs(struct block_device *bdev)
 296 {
 297         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
 298         int nr_pages;
 299
 300         nr_pages = ((q->max_sectors << 9) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 301         if (nr_pages > q->max_phys_segments)
 302                 nr_pages = q->max_phys_segments;
 303         if (nr_pages > q->max_hw_segments)
 304                 nr_pages = q->max_hw_segments;
 305
 306         return nr_pages;
 307 }
 308
 309 static int __bio_add_page(struct request_queue *q, struct bio *bio, struct page
 310                           *page, unsigned int len, unsigned int offset,
 311                           unsigned short max_sectors)
 312 {
 313         int retried_segments = 0;
 314         struct bio_vec *bvec;
 315
 316         /*
 317          * cloned bio must not modify vec list
 318          */
 319         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
 320                 return 0;
 321
 322         if (((bio->bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
 323                 return 0;
 324
 325         /*
 326          * For filesystems with a blocksize smaller than the pagesize
 327          * we will often be called with the same page as last time and
 328          * a consecutive offset.  Optimize this special case.
 329          */
 330         if (bio->bi_vcnt > 0) {
 331                 struct bio_vec *prev = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
 332
 333                 if (page == prev->bv_page &&
 334                     offset == prev->bv_offset + prev->bv_len) {
 335                         prev->bv_len += len;
 336                         if (q->merge_bvec_fn &&
 337                             q->merge_bvec_fn(q, bio, prev) < len) {
 338                                 prev->bv_len -= len;
 339                                 return 0;
 340                         }
 341
 342                         goto done;
 343                 }
 344         }
 345
 346         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
 347                 return 0;
 348
 349         /*
 350          * we might lose a segment or two here, but rather that than
 351          * make this too complex.
 352          */
 353
 354         while (bio->bi_phys_segments >= q->max_phys_segments
 355                || bio->bi_hw_segments >= q->max_hw_segments
 356                || BIOVEC_VIRT_OVERSIZE(bio->bi_size)) {
 357
 358                 if (retried_segments)
 359                         return 0;
 360
 361                 retried_segments = 1;
 362                 blk_recount_segments(q, bio);
 363         }
 364
 365         /*
 366          * setup the new entry, we might clear it again later if we
 367          * cannot add the page
 368          */
 369         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
 370         bvec->bv_page = page;
 371         bvec->bv_len = len;
 372         bvec->bv_offset = offset;
 373
 374         /*
 375          * if queue has other restrictions (eg varying max sector size
 376          * depending on offset), it can specify a merge_bvec_fn in the
 377          * queue to get further control
 378          */
 379         if (q->merge_bvec_fn) {
 380                 /*
 381                  * merge_bvec_fn() returns number of bytes it can accept
 382                  * at this offset
 383                  */
 384                 if (q->merge_bvec_fn(q, bio, bvec) < len) {
 385                         bvec->bv_page = NULL;
 386                         bvec->bv_len = 0;
 387                         bvec->bv_offset = 0;
 388                         return 0;
 389                 }
 390         }
 391
 392         /* If we may be able to merge these biovecs, force a recount */
 393         if (bio->bi_vcnt && (BIOVEC_PHYS_MERGEABLE(bvec-1, bvec) ||
 394             BIOVEC_VIRT_MERGEABLE(bvec-1, bvec)))
 395                 bio->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
 396
 397         bio->bi_vcnt++;
 398         bio->bi_phys_segments++;
 399         bio->bi_hw_segments++;
 400  done:
 401         bio->bi_size += len;
 402         return len;
 403 }
 404
 405 /**
 406  *      bio_add_pc_page -       attempt to add page to bio
 407  *      @q: the target queue
 408  *      @bio: destination bio
 409  *      @page: page to add
 410  *      @len: vec entry length
 411  *      @offset: vec entry offset
 412  *
 413  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 414  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 415  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 416  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 417  *      page to an empty bio. This should only be used by REQ_PC bios.
 418  */
 419 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio, struct page *page,
 420                     unsigned int len, unsigned int offset)
 421 {
 422         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_hw_sectors);
 423 }
 424
 425 /**
 426  *      bio_add_page    -       attempt to add page to bio
 427  *      @bio: destination bio
 428  *      @page: page to add
 429  *      @len: vec entry length
 430  *      @offset: vec entry offset
 431  *
 432  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 433  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 434  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 435  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 436  *      page to an empty bio.
 437  */
 438 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page, unsigned int len,
 439                  unsigned int offset)
 440 {
 441         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
 442         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_sectors);
 443 }
 444
 445 struct bio_map_data {
 446         struct bio_vec *iovecs;
 447         void __user *userptr;
 448 };
 449
 450 static void bio_set_map_data(struct bio_map_data *bmd, struct bio *bio)
 451 {
 452         memcpy(bmd->iovecs, bio->bi_io_vec, sizeof(struct bio_vec) * bio->bi_vcnt);
 453         bio->bi_private = bmd;
 454 }
 455
 456 static void bio_free_map_data(struct bio_map_data *bmd)
 457 {
 458         kfree(bmd->iovecs);
 459         kfree(bmd);
 460 }
 461
 462 static struct bio_map_data *bio_alloc_map_data(int nr_segs)
 463 {
 464         struct bio_map_data *bmd = kmalloc(sizeof(*bmd), GFP_KERNEL);
 465
 466         if (!bmd)
 467                 return NULL;
 468
 469         bmd->iovecs = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * nr_segs, GFP_KERNEL);
 470         if (bmd->iovecs)
 471                 return bmd;
 472
 473         kfree(bmd);
 474         return NULL;
 475 }
 476
 477 /**
 478  *      bio_uncopy_user -       finish previously mapped bio
 479  *      @bio: bio being terminated
 480  *
 481  *      Free pages allocated from bio_copy_user() and write back data
 482  *      to user space in case of a read.
 483  */
 484 int bio_uncopy_user(struct bio *bio)
 485 {
 486         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
 487         const int read = bio_data_dir(bio) == READ;
 488         struct bio_vec *bvec;
 489         int i, ret = 0;
 490
 491         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 492                 char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 493                 unsigned int len = bmd->iovecs[i].bv_len;
 494
 495                 if (read && !ret && copy_to_user(bmd->userptr, addr, len))
 496                         ret = -EFAULT;
 497
 498                 __free_page(bvec->bv_page);
 499                 bmd->userptr += len;
 500         }
 501         bio_free_map_data(bmd);
 502         bio_put(bio);
 503         return ret;
 504 }
 505
 506 /**
 507  *      bio_copy_user   -       copy user data to bio
 508  *      @q: destination block queue
 509  *      @uaddr: start of user address
 510  *      @len: length in bytes
 511  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 512  *
 513  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
 514  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
 515  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
 516  */
 517 struct bio *bio_copy_user(struct request_queue *q, unsigned long uaddr,
 518                           unsigned int len, int write_to_vm)
 519 {
 520         unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 521         unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 522         struct bio_map_data *bmd;
 523         struct bio_vec *bvec;
 524         struct page *page;
 525         struct bio *bio;
 526         int i, ret;
 527
 528         bmd = bio_alloc_map_data(end - start);
 529         if (!bmd)
 530                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 531
 532         bmd->userptr = (void __user *) uaddr;
 533
 534         ret = -ENOMEM;
 535         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, end - start);
 536         if (!bio)
 537                 goto out_bmd;
 538
 539         bio->bi_rw |= (!write_to_vm << BIO_RW);
 540
 541         ret = 0;
 542         while (len) {
 543                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
 544
 545                 if (bytes > len)
 546                         bytes = len;
 547
 548                 page = alloc_page(q->bounce_gfp | GFP_KERNEL);
 549                 if (!page) {
 550                         ret = -ENOMEM;
 551                         break;
 552                 }
 553
 554                 if (bio_add_pc_page(q, bio, page, bytes, 0) < bytes)
 555                         break;
 556
 557                 len -= bytes;
 558         }
 559
 560         if (ret)
 561                 goto cleanup;
 562
 563         /*
 564          * success
 565          */
 566         if (!write_to_vm) {
 567                 char __user *p = (char __user *) uaddr;
 568
 569                 /*
 570                  * for a write, copy in data to kernel pages
 571                  */
 572                 ret = -EFAULT;
 573                 bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
 574                         char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 575
 576                         if (copy_from_user(addr, p, bvec->bv_len))
 577                                 goto cleanup;
 578                         p += bvec->bv_len;
 579                 }
 580         }
 581
 582         bio_set_map_data(bmd, bio);
 583         return bio;
 584 cleanup:
 585         bio_for_each_segment(bvec, bio, i)
 586                 __free_page(bvec->bv_page);
 587
 588         bio_put(bio);
 589 out_bmd:
 590         bio_free_map_data(bmd);
 591         return ERR_PTR(ret);
 592 }
 593
 594 static struct bio *__bio_map_user_iov(struct request_queue *q,
 595                                       struct block_device *bdev,
 596                                       struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 597                                       int write_to_vm)
 598 {
 599         int i, j;
 600         int nr_pages = 0;
 601         struct page **pages;
 602         struct bio *bio;
 603         int cur_page = 0;
 604         int ret, offset;
 605
 606         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 607                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 608                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 609                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 610                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 611
 612                 nr_pages += end - start;
 613                 /*
 614                  * buffer must be aligned to at least hardsector size for now
 615                  */
 616                 if (uaddr & queue_dma_alignment(q))
 617                         return ERR_PTR(-EINVAL);
 618         }
 619
 620         if (!nr_pages)
 621                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 622
 623         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 624         if (!bio)
 625                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 626
 627         ret = -ENOMEM;
 628         pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
 629         if (!pages)
 630                 goto out;
 631
 632         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 633                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 634                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 635                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 636                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 637                 const int local_nr_pages = end - start;
 638                 const int page_limit = cur_page + local_nr_pages;
 639
 640                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 641                 ret = get_user_pages(current, current->mm, uaddr,
 642                                      local_nr_pages,
 643                                      write_to_vm, 0, &pages[cur_page], NULL);
 644                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 645
 646                 if (ret < local_nr_pages) {
 647                         ret = -EFAULT;
 648                         goto out_unmap;
 649                 }
 650
 651                 offset = uaddr & ~PAGE_MASK;
 652                 for (j = cur_page; j < page_limit; j++) {
 653                         unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 654
 655                         if (len <= 0)
 656                                 break;
 657
 658                         if (bytes > len)
 659                                 bytes = len;
 660
 661                         /*
 662                          * sorry...
 663                          */
 664                         if (bio_add_pc_page(q, bio, pages[j], bytes, offset) <
 665                                             bytes)
 666                                 break;
 667
 668                         len -= bytes;
 669                         offset = 0;
 670                 }
 671
 672                 cur_page = j;
 673                 /*
 674                  * release the pages we didn't map into the bio, if any
 675                  */
 676                 while (j < page_limit)
 677                         page_cache_release(pages[j++]);
 678         }
 679
 680         kfree(pages);
 681
 682         /*
 683          * set data direction, and check if mapped pages need bouncing
 684          */
 685         if (!write_to_vm)
 686                 bio->bi_rw |= (1 << BIO_RW);
 687
 688         bio->bi_bdev = bdev;
 689         bio->bi_flags |= (1 << BIO_USER_MAPPED);
 690         return bio;
 691
 692  out_unmap:
 693         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 694                 if(!pages[i])
 695                         break;
 696                 page_cache_release(pages[i]);
 697         }
 698  out:
 699         kfree(pages);
 700         bio_put(bio);
 701         return ERR_PTR(ret);
 702 }
 703
 704 /**
 705  *      bio_map_user    -       map user address into bio
 706  *      @q: the struct request_queue for the bio
 707  *      @bdev: destination block device
 708  *      @uaddr: start of user address
 709  *      @len: length in bytes
 710  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 711  *
 712  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 713  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 714  */
 715 struct bio *bio_map_user(struct request_queue *q, struct block_device *bdev,
 716                          unsigned long uaddr, unsigned int len, int write_to_vm)
 717 {
 718         struct sg_iovec iov;
 719
 720         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
 721         iov.iov_len = len;
 722
 723         return bio_map_user_iov(q, bdev, &iov, 1, write_to_vm);
 724 }
 725
 726 /**
 727  *      bio_map_user_iov - map user sg_iovec table into bio
 728  *      @q: the struct request_queue for the bio
 729  *      @bdev: destination block device
 730  *      @iov:   the iovec.
 731  *      @iov_count: number of elements in the iovec
 732  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 733  *
 734  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 735  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 736  */
 737 struct bio *bio_map_user_iov(struct request_queue *q, struct block_device *bdev,
 738                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 739                              int write_to_vm)
 740 {
 741         struct bio *bio;
 742
 743         bio = __bio_map_user_iov(q, bdev, iov, iov_count, write_to_vm);
 744
 745         if (IS_ERR(bio))
 746                 return bio;
 747
 748         /*
 749          * subtle -- if __bio_map_user() ended up bouncing a bio,
 750          * it would normally disappear when its bi_end_io is run.
 751          * however, we need it for the unmap, so grab an extra
 752          * reference to it
 753          */
 754         bio_get(bio);
 755
 756         return bio;
 757 }
 758
 759 static void __bio_unmap_user(struct bio *bio)
 760 {
 761         struct bio_vec *bvec;
 762         int i;
 763
 764         /*
 765          * make sure we dirty pages we wrote to
 766          */
 767         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 768                 if (bio_data_dir(bio) == READ)
 769                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
 770
 771                 page_cache_release(bvec->bv_page);
 772         }
 773
 774         bio_put(bio);
 775 }
 776
 777 /**
 778  *      bio_unmap_user  -       unmap a bio
 779  *      @bio:           the bio being unmapped
 780  *
 781  *      Unmap a bio previously mapped by bio_map_user(). Must be called with
 782  *      a process context.
 783  *
 784  *      bio_unmap_user() may sleep.
 785  */
 786 void bio_unmap_user(struct bio *bio)
 787 {
 788         __bio_unmap_user(bio);
 789         bio_put(bio);
 790 }
 791
 792 static void bio_map_kern_endio(struct bio *bio, int err)
 793 {
 794         bio_put(bio);
 795 }
 796
 797
 798 static struct bio *__bio_map_kern(struct request_queue *q, void *data,
 799                                   unsigned int len, gfp_t gfp_mask)
 800 {
 801         unsigned long kaddr = (unsigned long)data;
 802         unsigned long end = (kaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 803         unsigned long start = kaddr >> PAGE_SHIFT;
 804         const int nr_pages = end - start;
 805         int offset, i;
 806         struct bio *bio;
 807
 808         bio = bio_alloc(gfp_mask, nr_pages);
 809         if (!bio)
 810                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 811
 812         offset = offset_in_page(kaddr);
 813         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 814                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 815
 816                 if (len <= 0)
 817                         break;
 818
 819                 if (bytes > len)
 820                         bytes = len;
 821
 822                 if (bio_add_pc_page(q, bio, virt_to_page(data), bytes,
 823                                     offset) < bytes)
 824                         break;
 825
 826                 data += bytes;
 827                 len -= bytes;
 828                 offset = 0;
 829         }
 830
 831         bio->bi_end_io = bio_map_kern_endio;
 832         return bio;
 833 }
 834
 835 /**
 836  *      bio_map_kern    -       map kernel address into bio
 837  *      @q: the struct request_queue for the bio
 838  *      @data: pointer to buffer to map
 839  *      @len: length in bytes
 840  *      @gfp_mask: allocation flags for bio allocation
 841  *
 842  *      Map the kernel address into a bio suitable for io to a block
 843  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 844  */
 845 struct bio *bio_map_kern(struct request_queue *q, void *data, unsigned int len,
 846                          gfp_t gfp_mask)
 847 {
 848         struct bio *bio;
 849
 850         bio = __bio_map_kern(q, data, len, gfp_mask);
 851         if (IS_ERR(bio))
 852                 return bio;
 853
 854         if (bio->bi_size == len)
 855                 return bio;
 856
 857         /*
 858          * Don't support partial mappings.
 859          */
 860         bio_put(bio);
 861         return ERR_PTR(-EINVAL);
 862 }
 863
 864 /*
 865  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
 866  * for performing direct-IO in BIOs.
 867  *
 868  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
 869  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
 870  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
 871  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
 872  * in process context.
 873  *
 874  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
 875  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
 876  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
 877  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
 878  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
 879  *
 880  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
 881  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
 882  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
 883  * But other code (eg, pdflush) could clean the pages if they are mapped
 884  * pagecache.
 885  *
 886  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
 887  * deferred bio dirtying paths.
 888  */
 889
 890 /*
 891  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
 892  */
 893 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
 894 {
 895         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 896         int i;
 897
 898         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 899                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 900
 901                 if (page && !PageCompound(page))
 902                         set_page_dirty_lock(page);
 903         }
 904 }
 905
 906 static void bio_release_pages(struct bio *bio)
 907 {
 908         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 909         int i;
 910
 911         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 912                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 913
 914                 if (page)
 915                         put_page(page);
 916         }
 917 }
 918
 919 /*
 920  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
 921  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
 922  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
 923  * the BIO and the offending pages and re-dirty the pages in process context.
 924  *
 925  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
 926  * here on.  It will run one page_cache_release() against each page and will
 927  * run one bio_put() against the BIO.
 928  */
 929
 930 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
 931
 932 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
 933 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
 934 static struct bio *bio_dirty_list;
 935
 936 /*
 937  * This runs in process context
 938  */
 939 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
 940 {
 941         unsigned long flags;
 942         struct bio *bio;
 943
 944         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
 945         bio = bio_dirty_list;
 946         bio_dirty_list = NULL;
 947         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
 948
 949         while (bio) {
 950                 struct bio *next = bio->bi_private;
 951
 952                 bio_set_pages_dirty(bio);
 953                 bio_release_pages(bio);
 954                 bio_put(bio);
 955                 bio = next;
 956         }
 957 }
 958
 959 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
 960 {
 961         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 962         int nr_clean_pages = 0;
 963         int i;
 964
 965         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 966                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 967
 968                 if (PageDirty(page) || PageCompound(page)) {
 969                         page_cache_release(page);
 970                         bvec[i].bv_page = NULL;
 971                 } else {
 972                         nr_clean_pages++;
 973                 }
 974         }
 975
 976         if (nr_clean_pages) {
 977                 unsigned long flags;
 978
 979                 spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
 980                 bio->bi_private = bio_dirty_list;
 981                 bio_dirty_list = bio;
 982                 spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
 983                 schedule_work(&bio_dirty_work);
 984         } else {
 985                 bio_put(bio);
 986         }
 987 }
 988
 989 /**
 990  * bio_endio - end I/O on a bio
 991  * @bio:        bio
 992  * @error:      error, if any
 993  *
 994  * Description:
 995  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the
 996  *   preferred way to end I/O on a bio, it takes care of clearing
 997  *   BIO_UPTODATE on error. @error is 0 on success, and and one of the
 998  *   established -Exxxx (-EIO, for instance) error values in case
 999  *   something went wrong. Noone should call bi_end_io() directly on a
1000  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io
1001  *   function.
1002  **/
1003 void bio_endio(struct bio *bio, int error)
1004 {
1005         if (error)
1006                 clear_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
1007         else if (!test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags))
1008                 error = -EIO;
1009
1010         if (bio->bi_end_io)
1011                 bio->bi_end_io(bio, error);
1012 }
1013
1014 void bio_pair_release(struct bio_pair *bp)
1015 {
1016         if (atomic_dec_and_test(&bp->cnt)) {
1017                 struct bio *master = bp->bio1.bi_private;
1018
1019                 bio_endio(master, bp->error);
1020                 mempool_free(bp, bp->bio2.bi_private);
1021         }
1022 }
1023
1024 static void bio_pair_end_1(struct bio *bi, int err)
1025 {
1026         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio1);
1027
1028         if (err)
1029                 bp->error = err;
1030
1031         bio_pair_release(bp);
1032 }
1033
1034 static void bio_pair_end_2(struct bio *bi, int err)
1035 {
1036         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio2);
1037
1038         if (err)
1039                 bp->error = err;
1040
1041         bio_pair_release(bp);
1042 }
1043
1044 /*
1045  * split a bio - only worry about a bio with a single page
1046  * in it's iovec
1047  */
1048 struct bio_pair *bio_split(struct bio *bi, mempool_t *pool, int first_sectors)
1049 {
1050         struct bio_pair *bp = mempool_alloc(pool, GFP_NOIO);
1051
1052         if (!bp)
1053                 return bp;
1054
1055         blk_add_trace_pdu_int(bdev_get_queue(bi->bi_bdev), BLK_TA_SPLIT, bi,
1056                                 bi->bi_sector + first_sectors);
1057
1058         BUG_ON(bi->bi_vcnt != 1);
1059         BUG_ON(bi->bi_idx != 0);
1060         atomic_set(&bp->cnt, 3);
1061         bp->error = 0;
1062         bp->bio1 = *bi;
1063         bp->bio2 = *bi;
1064         bp->bio2.bi_sector += first_sectors;
1065         bp->bio2.bi_size -= first_sectors << 9;
1066         bp->bio1.bi_size = first_sectors << 9;
1067
1068         bp->bv1 = bi->bi_io_vec[0];
1069         bp->bv2 = bi->bi_io_vec[0];
1070         bp->bv2.bv_offset += first_sectors << 9;
1071         bp->bv2.bv_len -= first_sectors << 9;
1072         bp->bv1.bv_len = first_sectors << 9;
1073
1074         bp->bio1.bi_io_vec = &bp->bv1;
1075         bp->bio2.bi_io_vec = &bp->bv2;
1076
1077         bp->bio1.bi_max_vecs = 1;
1078         bp->bio2.bi_max_vecs = 1;
1079
1080         bp->bio1.bi_end_io = bio_pair_end_1;
1081         bp->bio2.bi_end_io = bio_pair_end_2;
1082
1083         bp->bio1.bi_private = bi;
1084         bp->bio2.bi_private = pool;
1085
1086         return bp;
1087 }
1088
1089
1090 /*
1091  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1092  * use the global biovec slabs created for general use.
1093  */
1094 static int biovec_create_pools(struct bio_set *bs, int pool_entries)
1095 {
1096         int i;
1097
1098         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1099                 struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + i;
1100                 mempool_t **bvp = bs->bvec_pools + i;
1101
1102                 *bvp = mempool_create_slab_pool(pool_entries, bp->slab);
1103                 if (!*bvp)
1104                         return -ENOMEM;
1105         }
1106         return 0;
1107 }
1108
1109 static void biovec_free_pools(struct bio_set *bs)
1110 {
1111         int i;
1112
1113         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1114                 mempool_t *bvp = bs->bvec_pools[i];
1115
1116                 if (bvp)
1117                         mempool_destroy(bvp);
1118         }
1119
1120 }
1121
1122 void bioset_free(struct bio_set *bs)
1123 {
1124         if (bs->bio_pool)
1125                 mempool_destroy(bs->bio_pool);
1126
1127         biovec_free_pools(bs);
1128
1129         kfree(bs);
1130 }
1131
1132 struct bio_set *bioset_create(int bio_pool_size, int bvec_pool_size)
1133 {
1134         struct bio_set *bs = kzalloc(sizeof(*bs), GFP_KERNEL);
1135
1136         if (!bs)
1137                 return NULL;
1138
1139         bs->bio_pool = mempool_create_slab_pool(bio_pool_size, bio_slab);
1140         if (!bs->bio_pool)
1141                 goto bad;
1142
1143         if (!biovec_create_pools(bs, bvec_pool_size))
1144                 return bs;
1145
1146 bad:
1147         bioset_free(bs);
1148         return NULL;
1149 }
1150
1151 static void __init biovec_init_slabs(void)
1152 {
1153         int i;
1154
1155         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1156                 int size;
1157                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1158
1159                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
1160                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
1161                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL);
1162         }
1163 }
1164
1165 static int __init init_bio(void)
1166 {
1167         bio_slab = KMEM_CACHE(bio, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
1168
1169         biovec_init_slabs();
1170
1171         fs_bio_set = bioset_create(BIO_POOL_SIZE, 2);
1172         if (!fs_bio_set)
1173                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1174
1175         bio_split_pool = mempool_create_kmalloc_pool(BIO_SPLIT_ENTRIES,
1176                                                      sizeof(struct bio_pair));
1177         if (!bio_split_pool)
1178                 panic("bio: can't create split pool\n");
1179
1180         return 0;
1181 }
1182
1183 subsys_initcall(init_bio);
1184
1185 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc);
1186 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
1187 EXPORT_SYMBOL(bio_free);
1188 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1189 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
1190 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone);
1191 EXPORT_SYMBOL(bio_clone);
1192 EXPORT_SYMBOL(bio_phys_segments);
1193 EXPORT_SYMBOL(bio_hw_segments);
1194 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1195 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
1196 EXPORT_SYMBOL(bio_get_nr_vecs);
1197 EXPORT_SYMBOL(bio_map_user);
1198 EXPORT_SYMBOL(bio_unmap_user);
1199 EXPORT_SYMBOL(bio_map_kern);
1200 EXPORT_SYMBOL(bio_pair_release);
1201 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1202 EXPORT_SYMBOL(bio_split_pool);
1203 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_user);
1204 EXPORT_SYMBOL(bio_uncopy_user);
1205 EXPORT_SYMBOL(bioset_create);
1206 EXPORT_SYMBOL(bioset_free);
1207 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);