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 256
  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 8
  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         const int pool_idx = BIO_POOL_IDX(bio);
 113
 114         BIO_BUG_ON(pool_idx >= BIOVEC_NR_POOLS);
 115
 116         mempool_free(bio->bi_io_vec, bio_set->bvec_pools[pool_idx]);
 117         mempool_free(bio, bio_set->bio_pool);
 118 }
 119
 120 /*
 121  * default destructor for a bio allocated with bio_alloc_bioset()
 122  */
 123 static void bio_fs_destructor(struct bio *bio)
 124 {
 125         bio_free(bio, fs_bio_set);
 126 }
 127
 128 void bio_init(struct bio *bio)
 129 {
 130         bio->bi_next = NULL;
 131         bio->bi_bdev = NULL;
 132         bio->bi_flags = 1 << BIO_UPTODATE;
 133         bio->bi_rw = 0;
 134         bio->bi_vcnt = 0;
 135         bio->bi_idx = 0;
 136         bio->bi_phys_segments = 0;
 137         bio->bi_hw_segments = 0;
 138         bio->bi_hw_front_size = 0;
 139         bio->bi_hw_back_size = 0;
 140         bio->bi_size = 0;
 141         bio->bi_max_vecs = 0;
 142         bio->bi_end_io = NULL;
 143         atomic_set(&bio->bi_cnt, 1);
 144         bio->bi_private = NULL;
 145 }
 146
 147 /**
 148  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
 149  * @gfp_mask:   the GFP_ mask given to the slab allocator
 150  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
 151  * @bs:         the bio_set to allocate from
 152  *
 153  * Description:
 154  *   bio_alloc_bioset will first try it's on mempool to satisfy the allocation.
 155  *   If %__GFP_WAIT is set then we will block on the internal pool waiting
 156  *   for a &struct bio to become free.
 157  *
 158  *   allocate bio and iovecs from the memory pools specified by the
 159  *   bio_set structure.
 160  **/
 161 struct bio *bio_alloc_bioset(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs, struct bio_set *bs)
 162 {
 163         struct bio *bio = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
 164
 165         if (likely(bio)) {
 166                 struct bio_vec *bvl = NULL;
 167
 168                 bio_init(bio);
 169                 if (likely(nr_iovecs)) {
 170                         unsigned long idx = 0; /* shut up gcc */
 171
 172                         bvl = bvec_alloc_bs(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs);
 173                         if (unlikely(!bvl)) {
 174                                 mempool_free(bio, bs->bio_pool);
 175                                 bio = NULL;
 176                                 goto out;
 177                         }
 178                         bio->bi_flags |= idx << BIO_POOL_OFFSET;
 179                         bio->bi_max_vecs = bvec_slabs[idx].nr_vecs;
 180                 }
 181                 bio->bi_io_vec = bvl;
 182         }
 183 out:
 184         return bio;
 185 }
 186
 187 struct bio *bio_alloc(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs)
 188 {
 189         struct bio *bio = bio_alloc_bioset(gfp_mask, nr_iovecs, fs_bio_set);
 190
 191         if (bio)
 192                 bio->bi_destructor = bio_fs_destructor;
 193
 194         return bio;
 195 }
 196
 197 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
 198 {
 199         unsigned long flags;
 200         struct bio_vec *bv;
 201         int i;
 202
 203         bio_for_each_segment(bv, bio, i) {
 204                 char *data = bvec_kmap_irq(bv, &flags);
 205                 memset(data, 0, bv->bv_len);
 206                 flush_dcache_page(bv->bv_page);
 207                 bvec_kunmap_irq(data, &flags);
 208         }
 209 }
 210 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
 211
 212 /**
 213  * bio_put - release a reference to a bio
 214  * @bio:   bio to release reference to
 215  *
 216  * Description:
 217  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
 218  *   bio_alloc or bio_get. The last put of a bio will free it.
 219  **/
 220 void bio_put(struct bio *bio)
 221 {
 222         BIO_BUG_ON(!atomic_read(&bio->bi_cnt));
 223
 224         /*
 225          * last put frees it
 226          */
 227         if (atomic_dec_and_test(&bio->bi_cnt)) {
 228                 bio->bi_next = NULL;
 229                 bio->bi_destructor(bio);
 230         }
 231 }
 232
 233 inline int bio_phys_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
 234 {
 235         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 236                 blk_recount_segments(q, bio);
 237
 238         return bio->bi_phys_segments;
 239 }
 240
 241 inline int bio_hw_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
 242 {
 243         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 244                 blk_recount_segments(q, bio);
 245
 246         return bio->bi_hw_segments;
 247 }
 248
 249 /**
 250  *      __bio_clone     -       clone a bio
 251  *      @bio: destination bio
 252  *      @bio_src: bio to clone
 253  *
 254  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
 255  *      the actual data it points to. Reference count of returned
 256  *      bio will be one.
 257  */
 258 void __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
 259 {
 260         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bio_src->bi_bdev);
 261
 262         memcpy(bio->bi_io_vec, bio_src->bi_io_vec,
 263                 bio_src->bi_max_vecs * sizeof(struct bio_vec));
 264
 265         bio->bi_sector = bio_src->bi_sector;
 266         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
 267         bio->bi_flags |= 1 << BIO_CLONED;
 268         bio->bi_rw = bio_src->bi_rw;
 269         bio->bi_vcnt = bio_src->bi_vcnt;
 270         bio->bi_size = bio_src->bi_size;
 271         bio->bi_idx = bio_src->bi_idx;
 272         bio_phys_segments(q, bio);
 273         bio_hw_segments(q, bio);
 274 }
 275
 276 /**
 277  *      bio_clone       -       clone a bio
 278  *      @bio: bio to clone
 279  *      @gfp_mask: allocation priority
 280  *
 281  *      Like __bio_clone, only also allocates the returned bio
 282  */
 283 struct bio *bio_clone(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask)
 284 {
 285         struct bio *b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, bio->bi_max_vecs, fs_bio_set);
 286
 287         if (b) {
 288                 b->bi_destructor = bio_fs_destructor;
 289                 __bio_clone(b, bio);
 290         }
 291
 292         return b;
 293 }
 294
 295 /**
 296  *      bio_get_nr_vecs         - return approx number of vecs
 297  *      @bdev:  I/O target
 298  *
 299  *      Return the approximate number of pages we can send to this target.
 300  *      There's no guarantee that you will be able to fit this number of pages
 301  *      into a bio, it does not account for dynamic restrictions that vary
 302  *      on offset.
 303  */
 304 int bio_get_nr_vecs(struct block_device *bdev)
 305 {
 306         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bdev);
 307         int nr_pages;
 308
 309         nr_pages = ((q->max_sectors << 9) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 310         if (nr_pages > q->max_phys_segments)
 311                 nr_pages = q->max_phys_segments;
 312         if (nr_pages > q->max_hw_segments)
 313                 nr_pages = q->max_hw_segments;
 314
 315         return nr_pages;
 316 }
 317
 318 static int __bio_add_page(request_queue_t *q, struct bio *bio, struct page
 319                           *page, unsigned int len, unsigned int offset,
 320                           unsigned short max_sectors)
 321 {
 322         int retried_segments = 0;
 323         struct bio_vec *bvec;
 324
 325         /*
 326          * cloned bio must not modify vec list
 327          */
 328         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
 329                 return 0;
 330
 331         if (((bio->bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
 332                 return 0;
 333
 334         /*
 335          * For filesystems with a blocksize smaller than the pagesize
 336          * we will often be called with the same page as last time and
 337          * a consecutive offset.  Optimize this special case.
 338          */
 339         if (bio->bi_vcnt > 0) {
 340                 struct bio_vec *prev = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
 341
 342                 if (page == prev->bv_page &&
 343                     offset == prev->bv_offset + prev->bv_len) {
 344                         prev->bv_len += len;
 345                         if (q->merge_bvec_fn &&
 346                             q->merge_bvec_fn(q, bio, prev) < len) {
 347                                 prev->bv_len -= len;
 348                                 return 0;
 349                         }
 350
 351                         goto done;
 352                 }
 353         }
 354
 355         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
 356                 return 0;
 357
 358         /*
 359          * we might lose a segment or two here, but rather that than
 360          * make this too complex.
 361          */
 362
 363         while (bio->bi_phys_segments >= q->max_phys_segments
 364                || bio->bi_hw_segments >= q->max_hw_segments
 365                || BIOVEC_VIRT_OVERSIZE(bio->bi_size)) {
 366
 367                 if (retried_segments)
 368                         return 0;
 369
 370                 retried_segments = 1;
 371                 blk_recount_segments(q, bio);
 372         }
 373
 374         /*
 375          * setup the new entry, we might clear it again later if we
 376          * cannot add the page
 377          */
 378         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
 379         bvec->bv_page = page;
 380         bvec->bv_len = len;
 381         bvec->bv_offset = offset;
 382
 383         /*
 384          * if queue has other restrictions (eg varying max sector size
 385          * depending on offset), it can specify a merge_bvec_fn in the
 386          * queue to get further control
 387          */
 388         if (q->merge_bvec_fn) {
 389                 /*
 390                  * merge_bvec_fn() returns number of bytes it can accept
 391                  * at this offset
 392                  */
 393                 if (q->merge_bvec_fn(q, bio, bvec) < len) {
 394                         bvec->bv_page = NULL;
 395                         bvec->bv_len = 0;
 396                         bvec->bv_offset = 0;
 397                         return 0;
 398                 }
 399         }
 400
 401         /* If we may be able to merge these biovecs, force a recount */
 402         if (bio->bi_vcnt && (BIOVEC_PHYS_MERGEABLE(bvec-1, bvec) ||
 403             BIOVEC_VIRT_MERGEABLE(bvec-1, bvec)))
 404                 bio->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
 405
 406         bio->bi_vcnt++;
 407         bio->bi_phys_segments++;
 408         bio->bi_hw_segments++;
 409  done:
 410         bio->bi_size += len;
 411         return len;
 412 }
 413
 414 /**
 415  *      bio_add_pc_page -       attempt to add page to bio
 416  *      @q: the target queue
 417  *      @bio: destination bio
 418  *      @page: page to add
 419  *      @len: vec entry length
 420  *      @offset: vec entry offset
 421  *
 422  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 423  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 424  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 425  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 426  *      page to an empty bio. This should only be used by REQ_PC bios.
 427  */
 428 int bio_add_pc_page(request_queue_t *q, struct bio *bio, struct page *page,
 429                     unsigned int len, unsigned int offset)
 430 {
 431         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_hw_sectors);
 432 }
 433
 434 /**
 435  *      bio_add_page    -       attempt to add page to bio
 436  *      @bio: destination bio
 437  *      @page: page to add
 438  *      @len: vec entry length
 439  *      @offset: vec entry offset
 440  *
 441  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 442  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 443  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 444  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 445  *      page to an empty bio.
 446  */
 447 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page, unsigned int len,
 448                  unsigned int offset)
 449 {
 450         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
 451         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_sectors);
 452 }
 453
 454 struct bio_map_data {
 455         struct bio_vec *iovecs;
 456         void __user *userptr;
 457 };
 458
 459 static void bio_set_map_data(struct bio_map_data *bmd, struct bio *bio)
 460 {
 461         memcpy(bmd->iovecs, bio->bi_io_vec, sizeof(struct bio_vec) * bio->bi_vcnt);
 462         bio->bi_private = bmd;
 463 }
 464
 465 static void bio_free_map_data(struct bio_map_data *bmd)
 466 {
 467         kfree(bmd->iovecs);
 468         kfree(bmd);
 469 }
 470
 471 static struct bio_map_data *bio_alloc_map_data(int nr_segs)
 472 {
 473         struct bio_map_data *bmd = kmalloc(sizeof(*bmd), GFP_KERNEL);
 474
 475         if (!bmd)
 476                 return NULL;
 477
 478         bmd->iovecs = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * nr_segs, GFP_KERNEL);
 479         if (bmd->iovecs)
 480                 return bmd;
 481
 482         kfree(bmd);
 483         return NULL;
 484 }
 485
 486 /**
 487  *      bio_uncopy_user -       finish previously mapped bio
 488  *      @bio: bio being terminated
 489  *
 490  *      Free pages allocated from bio_copy_user() and write back data
 491  *      to user space in case of a read.
 492  */
 493 int bio_uncopy_user(struct bio *bio)
 494 {
 495         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
 496         const int read = bio_data_dir(bio) == READ;
 497         struct bio_vec *bvec;
 498         int i, ret = 0;
 499
 500         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 501                 char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 502                 unsigned int len = bmd->iovecs[i].bv_len;
 503
 504                 if (read && !ret && copy_to_user(bmd->userptr, addr, len))
 505                         ret = -EFAULT;
 506
 507                 __free_page(bvec->bv_page);
 508                 bmd->userptr += len;
 509         }
 510         bio_free_map_data(bmd);
 511         bio_put(bio);
 512         return ret;
 513 }
 514
 515 /**
 516  *      bio_copy_user   -       copy user data to bio
 517  *      @q: destination block queue
 518  *      @uaddr: start of user address
 519  *      @len: length in bytes
 520  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 521  *
 522  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
 523  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
 524  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
 525  */
 526 struct bio *bio_copy_user(request_queue_t *q, unsigned long uaddr,
 527                           unsigned int len, int write_to_vm)
 528 {
 529         unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 530         unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 531         struct bio_map_data *bmd;
 532         struct bio_vec *bvec;
 533         struct page *page;
 534         struct bio *bio;
 535         int i, ret;
 536
 537         bmd = bio_alloc_map_data(end - start);
 538         if (!bmd)
 539                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 540
 541         bmd->userptr = (void __user *) uaddr;
 542
 543         ret = -ENOMEM;
 544         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, end - start);
 545         if (!bio)
 546                 goto out_bmd;
 547
 548         bio->bi_rw |= (!write_to_vm << BIO_RW);
 549
 550         ret = 0;
 551         while (len) {
 552                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
 553
 554                 if (bytes > len)
 555                         bytes = len;
 556
 557                 page = alloc_page(q->bounce_gfp | GFP_KERNEL);
 558                 if (!page) {
 559                         ret = -ENOMEM;
 560                         break;
 561                 }
 562
 563                 if (bio_add_pc_page(q, bio, page, bytes, 0) < bytes)
 564                         break;
 565
 566                 len -= bytes;
 567         }
 568
 569         if (ret)
 570                 goto cleanup;
 571
 572         /*
 573          * success
 574          */
 575         if (!write_to_vm) {
 576                 char __user *p = (char __user *) uaddr;
 577
 578                 /*
 579                  * for a write, copy in data to kernel pages
 580                  */
 581                 ret = -EFAULT;
 582                 bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
 583                         char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 584
 585                         if (copy_from_user(addr, p, bvec->bv_len))
 586                                 goto cleanup;
 587                         p += bvec->bv_len;
 588                 }
 589         }
 590
 591         bio_set_map_data(bmd, bio);
 592         return bio;
 593 cleanup:
 594         bio_for_each_segment(bvec, bio, i)
 595                 __free_page(bvec->bv_page);
 596
 597         bio_put(bio);
 598 out_bmd:
 599         bio_free_map_data(bmd);
 600         return ERR_PTR(ret);
 601 }
 602
 603 static struct bio *__bio_map_user_iov(request_queue_t *q,
 604                                       struct block_device *bdev,
 605                                       struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 606                                       int write_to_vm)
 607 {
 608         int i, j;
 609         int nr_pages = 0;
 610         struct page **pages;
 611         struct bio *bio;
 612         int cur_page = 0;
 613         int ret, offset;
 614
 615         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 616                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 617                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 618                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 619                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 620
 621                 nr_pages += end - start;
 622                 /*
 623                  * buffer must be aligned to at least hardsector size for now
 624                  */
 625                 if (uaddr & queue_dma_alignment(q))
 626                         return ERR_PTR(-EINVAL);
 627         }
 628
 629         if (!nr_pages)
 630                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 631
 632         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 633         if (!bio)
 634                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 635
 636         ret = -ENOMEM;
 637         pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
 638         if (!pages)
 639                 goto out;
 640
 641         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 642                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 643                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 644                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 645                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 646                 const int local_nr_pages = end - start;
 647                 const int page_limit = cur_page + local_nr_pages;
 648
 649                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 650                 ret = get_user_pages(current, current->mm, uaddr,
 651                                      local_nr_pages,
 652                                      write_to_vm, 0, &pages[cur_page], NULL);
 653                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 654
 655                 if (ret < local_nr_pages) {
 656                         ret = -EFAULT;
 657                         goto out_unmap;
 658                 }
 659
 660                 offset = uaddr & ~PAGE_MASK;
 661                 for (j = cur_page; j < page_limit; j++) {
 662                         unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 663
 664                         if (len <= 0)
 665                                 break;
 666
 667                         if (bytes > len)
 668                                 bytes = len;
 669
 670                         /*
 671                          * sorry...
 672                          */
 673                         if (bio_add_pc_page(q, bio, pages[j], bytes, offset) <
 674                                             bytes)
 675                                 break;
 676
 677                         len -= bytes;
 678                         offset = 0;
 679                 }
 680
 681                 cur_page = j;
 682                 /*
 683                  * release the pages we didn't map into the bio, if any
 684                  */
 685                 while (j < page_limit)
 686                         page_cache_release(pages[j++]);
 687         }
 688
 689         kfree(pages);
 690
 691         /*
 692          * set data direction, and check if mapped pages need bouncing
 693          */
 694         if (!write_to_vm)
 695                 bio->bi_rw |= (1 << BIO_RW);
 696
 697         bio->bi_bdev = bdev;
 698         bio->bi_flags |= (1 << BIO_USER_MAPPED);
 699         return bio;
 700
 701  out_unmap:
 702         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 703                 if(!pages[i])
 704                         break;
 705                 page_cache_release(pages[i]);
 706         }
 707  out:
 708         kfree(pages);
 709         bio_put(bio);
 710         return ERR_PTR(ret);
 711 }
 712
 713 /**
 714  *      bio_map_user    -       map user address into bio
 715  *      @q: the request_queue_t for the bio
 716  *      @bdev: destination block device
 717  *      @uaddr: start of user address
 718  *      @len: length in bytes
 719  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 720  *
 721  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 722  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 723  */
 724 struct bio *bio_map_user(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
 725                          unsigned long uaddr, unsigned int len, int write_to_vm)
 726 {
 727         struct sg_iovec iov;
 728
 729         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
 730         iov.iov_len = len;
 731
 732         return bio_map_user_iov(q, bdev, &iov, 1, write_to_vm);
 733 }
 734
 735 /**
 736  *      bio_map_user_iov - map user sg_iovec table into bio
 737  *      @q: the request_queue_t for the bio
 738  *      @bdev: destination block device
 739  *      @iov:   the iovec.
 740  *      @iov_count: number of elements in the iovec
 741  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 742  *
 743  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 744  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 745  */
 746 struct bio *bio_map_user_iov(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
 747                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 748                              int write_to_vm)
 749 {
 750         struct bio *bio;
 751
 752         bio = __bio_map_user_iov(q, bdev, iov, iov_count, write_to_vm);
 753
 754         if (IS_ERR(bio))
 755                 return bio;
 756
 757         /*
 758          * subtle -- if __bio_map_user() ended up bouncing a bio,
 759          * it would normally disappear when its bi_end_io is run.
 760          * however, we need it for the unmap, so grab an extra
 761          * reference to it
 762          */
 763         bio_get(bio);
 764
 765         return bio;
 766 }
 767
 768 static void __bio_unmap_user(struct bio *bio)
 769 {
 770         struct bio_vec *bvec;
 771         int i;
 772
 773         /*
 774          * make sure we dirty pages we wrote to
 775          */
 776         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 777                 if (bio_data_dir(bio) == READ)
 778                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
 779
 780                 page_cache_release(bvec->bv_page);
 781         }
 782
 783         bio_put(bio);
 784 }
 785
 786 /**
 787  *      bio_unmap_user  -       unmap a bio
 788  *      @bio:           the bio being unmapped
 789  *
 790  *      Unmap a bio previously mapped by bio_map_user(). Must be called with
 791  *      a process context.
 792  *
 793  *      bio_unmap_user() may sleep.
 794  */
 795 void bio_unmap_user(struct bio *bio)
 796 {
 797         __bio_unmap_user(bio);
 798         bio_put(bio);
 799 }
 800
 801 static int bio_map_kern_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int err)
 802 {
 803         if (bio->bi_size)
 804                 return 1;
 805
 806         bio_put(bio);
 807         return 0;
 808 }
 809
 810
 811 static struct bio *__bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data,
 812                                   unsigned int len, gfp_t gfp_mask)
 813 {
 814         unsigned long kaddr = (unsigned long)data;
 815         unsigned long end = (kaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 816         unsigned long start = kaddr >> PAGE_SHIFT;
 817         const int nr_pages = end - start;
 818         int offset, i;
 819         struct bio *bio;
 820
 821         bio = bio_alloc(gfp_mask, nr_pages);
 822         if (!bio)
 823                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 824
 825         offset = offset_in_page(kaddr);
 826         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 827                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 828
 829                 if (len <= 0)
 830                         break;
 831
 832                 if (bytes > len)
 833                         bytes = len;
 834
 835                 if (bio_add_pc_page(q, bio, virt_to_page(data), bytes,
 836                                     offset) < bytes)
 837                         break;
 838
 839                 data += bytes;
 840                 len -= bytes;
 841                 offset = 0;
 842         }
 843
 844         bio->bi_end_io = bio_map_kern_endio;
 845         return bio;
 846 }
 847
 848 /**
 849  *      bio_map_kern    -       map kernel address into bio
 850  *      @q: the request_queue_t for the bio
 851  *      @data: pointer to buffer to map
 852  *      @len: length in bytes
 853  *      @gfp_mask: allocation flags for bio allocation
 854  *
 855  *      Map the kernel address into a bio suitable for io to a block
 856  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 857  */
 858 struct bio *bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data, unsigned int len,
 859                          gfp_t gfp_mask)
 860 {
 861         struct bio *bio;
 862
 863         bio = __bio_map_kern(q, data, len, gfp_mask);
 864         if (IS_ERR(bio))
 865                 return bio;
 866
 867         if (bio->bi_size == len)
 868                 return bio;
 869
 870         /*
 871          * Don't support partial mappings.
 872          */
 873         bio_put(bio);
 874         return ERR_PTR(-EINVAL);
 875 }
 876
 877 /*
 878  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
 879  * for performing direct-IO in BIOs.
 880  *
 881  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
 882  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
 883  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
 884  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
 885  * in process context.
 886  *
 887  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
 888  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
 889  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
 890  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
 891  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
 892  *
 893  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
 894  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
 895  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
 896  * But other code (eg, pdflush) could clean the pages if they are mapped
 897  * pagecache.
 898  *
 899  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
 900  * deferred bio dirtying paths.
 901  */
 902
 903 /*
 904  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
 905  */
 906 void bio_set_pages_dirty(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 && !PageCompound(page))
 915                         set_page_dirty_lock(page);
 916         }
 917 }
 918
 919 void bio_release_pages(struct bio *bio)
 920 {
 921         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 922         int i;
 923
 924         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 925                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 926
 927                 if (page)
 928                         put_page(page);
 929         }
 930 }
 931
 932 /*
 933  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
 934  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
 935  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
 936  * the BIO and the offending pages and re-dirty the pages in process context.
 937  *
 938  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
 939  * here on.  It will run one page_cache_release() against each page and will
 940  * run one bio_put() against the BIO.
 941  */
 942
 943 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
 944
 945 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
 946 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
 947 static struct bio *bio_dirty_list;
 948
 949 /*
 950  * This runs in process context
 951  */
 952 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
 953 {
 954         unsigned long flags;
 955         struct bio *bio;
 956
 957         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
 958         bio = bio_dirty_list;
 959         bio_dirty_list = NULL;
 960         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
 961
 962         while (bio) {
 963                 struct bio *next = bio->bi_private;
 964
 965                 bio_set_pages_dirty(bio);
 966                 bio_release_pages(bio);
 967                 bio_put(bio);
 968                 bio = next;
 969         }
 970 }
 971
 972 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
 973 {
 974         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 975         int nr_clean_pages = 0;
 976         int i;
 977
 978         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 979                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 980
 981                 if (PageDirty(page) || PageCompound(page)) {
 982                         page_cache_release(page);
 983                         bvec[i].bv_page = NULL;
 984                 } else {
 985                         nr_clean_pages++;
 986                 }
 987         }
 988
 989         if (nr_clean_pages) {
 990                 unsigned long flags;
 991
 992                 spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
 993                 bio->bi_private = bio_dirty_list;
 994                 bio_dirty_list = bio;
 995                 spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
 996                 schedule_work(&bio_dirty_work);
 997         } else {
 998                 bio_put(bio);
 999         }
1000 }
1001
1002 /**
1003  * bio_endio - end I/O on a bio
1004  * @bio:        bio
1005  * @bytes_done: number of bytes completed
1006  * @error:      error, if any
1007  *
1008  * Description:
1009  *   bio_endio() will end I/O on @bytes_done number of bytes. This may be
1010  *   just a partial part of the bio, or it may be the whole bio. bio_endio()
1011  *   is the preferred way to end I/O on a bio, it takes care of decrementing
1012  *   bi_size and clearing BIO_UPTODATE on error. @error is 0 on success, and
1013  *   and one of the established -Exxxx (-EIO, for instance) error values in
1014  *   case something went wrong. Noone should call bi_end_io() directly on
1015  *   a bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1016  **/
1017 void bio_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int error)
1018 {
1019         if (error)
1020                 clear_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
1021
1022         if (unlikely(bytes_done > bio->bi_size)) {
1023                 printk("%s: want %u bytes done, only %u left\n", __FUNCTION__,
1024                                                 bytes_done, bio->bi_size);
1025                 bytes_done = bio->bi_size;
1026         }
1027
1028         bio->bi_size -= bytes_done;
1029         bio->bi_sector += (bytes_done >> 9);
1030
1031         if (bio->bi_end_io)
1032                 bio->bi_end_io(bio, bytes_done, error);
1033 }
1034
1035 void bio_pair_release(struct bio_pair *bp)
1036 {
1037         if (atomic_dec_and_test(&bp->cnt)) {
1038                 struct bio *master = bp->bio1.bi_private;
1039
1040                 bio_endio(master, master->bi_size, bp->error);
1041                 mempool_free(bp, bp->bio2.bi_private);
1042         }
1043 }
1044
1045 static int bio_pair_end_1(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1046 {
1047         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio1);
1048
1049         if (err)
1050                 bp->error = err;
1051
1052         if (bi->bi_size)
1053                 return 1;
1054
1055         bio_pair_release(bp);
1056         return 0;
1057 }
1058
1059 static int bio_pair_end_2(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1060 {
1061         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio2);
1062
1063         if (err)
1064                 bp->error = err;
1065
1066         if (bi->bi_size)
1067                 return 1;
1068
1069         bio_pair_release(bp);
1070         return 0;
1071 }
1072
1073 /*
1074  * split a bio - only worry about a bio with a single page
1075  * in it's iovec
1076  */
1077 struct bio_pair *bio_split(struct bio *bi, mempool_t *pool, int first_sectors)
1078 {
1079         struct bio_pair *bp = mempool_alloc(pool, GFP_NOIO);
1080
1081         if (!bp)
1082                 return bp;
1083
1084         blk_add_trace_pdu_int(bdev_get_queue(bi->bi_bdev), BLK_TA_SPLIT, bi,
1085                                 bi->bi_sector + first_sectors);
1086
1087         BUG_ON(bi->bi_vcnt != 1);
1088         BUG_ON(bi->bi_idx != 0);
1089         atomic_set(&bp->cnt, 3);
1090         bp->error = 0;
1091         bp->bio1 = *bi;
1092         bp->bio2 = *bi;
1093         bp->bio2.bi_sector += first_sectors;
1094         bp->bio2.bi_size -= first_sectors << 9;
1095         bp->bio1.bi_size = first_sectors << 9;
1096
1097         bp->bv1 = bi->bi_io_vec[0];
1098         bp->bv2 = bi->bi_io_vec[0];
1099         bp->bv2.bv_offset += first_sectors << 9;
1100         bp->bv2.bv_len -= first_sectors << 9;
1101         bp->bv1.bv_len = first_sectors << 9;
1102
1103         bp->bio1.bi_io_vec = &bp->bv1;
1104         bp->bio2.bi_io_vec = &bp->bv2;
1105
1106         bp->bio1.bi_max_vecs = 1;
1107         bp->bio2.bi_max_vecs = 1;
1108
1109         bp->bio1.bi_end_io = bio_pair_end_1;
1110         bp->bio2.bi_end_io = bio_pair_end_2;
1111
1112         bp->bio1.bi_private = bi;
1113         bp->bio2.bi_private = pool;
1114
1115         return bp;
1116 }
1117
1118
1119 /*
1120  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1121  * use the global biovec slabs created for general use.
1122  */
1123 static int biovec_create_pools(struct bio_set *bs, int pool_entries, int scale)
1124 {
1125         int i;
1126
1127         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1128                 struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + i;
1129                 mempool_t **bvp = bs->bvec_pools + i;
1130
1131                 if (pool_entries > 1 && i >= scale)
1132                         pool_entries >>= 1;
1133
1134                 *bvp = mempool_create_slab_pool(pool_entries, bp->slab);
1135                 if (!*bvp)
1136                         return -ENOMEM;
1137         }
1138         return 0;
1139 }
1140
1141 static void biovec_free_pools(struct bio_set *bs)
1142 {
1143         int i;
1144
1145         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1146                 mempool_t *bvp = bs->bvec_pools[i];
1147
1148                 if (bvp)
1149                         mempool_destroy(bvp);
1150         }
1151
1152 }
1153
1154 void bioset_free(struct bio_set *bs)
1155 {
1156         if (bs->bio_pool)
1157                 mempool_destroy(bs->bio_pool);
1158
1159         biovec_free_pools(bs);
1160
1161         kfree(bs);
1162 }
1163
1164 struct bio_set *bioset_create(int bio_pool_size, int bvec_pool_size, int scale)
1165 {
1166         struct bio_set *bs = kzalloc(sizeof(*bs), GFP_KERNEL);
1167
1168         if (!bs)
1169                 return NULL;
1170
1171         bs->bio_pool = mempool_create_slab_pool(bio_pool_size, bio_slab);
1172         if (!bs->bio_pool)
1173                 goto bad;
1174
1175         if (!biovec_create_pools(bs, bvec_pool_size, scale))
1176                 return bs;
1177
1178 bad:
1179         bioset_free(bs);
1180         return NULL;
1181 }
1182
1183 static void __init biovec_init_slabs(void)
1184 {
1185         int i;
1186
1187         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1188                 int size;
1189                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1190
1191                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
1192                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
1193                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1194         }
1195 }
1196
1197 static int __init init_bio(void)
1198 {
1199         int megabytes, bvec_pool_entries;
1200         int scale = BIOVEC_NR_POOLS;
1201
1202         bio_slab = kmem_cache_create("bio", sizeof(struct bio), 0,
1203                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1204
1205         biovec_init_slabs();
1206
1207         megabytes = nr_free_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1208
1209         /*
1210          * find out where to start scaling
1211          */
1212         if (megabytes <= 16)
1213                 scale = 0;
1214         else if (megabytes <= 32)
1215                 scale = 1;
1216         else if (megabytes <= 64)
1217                 scale = 2;
1218         else if (megabytes <= 96)
1219                 scale = 3;
1220         else if (megabytes <= 128)
1221                 scale = 4;
1222
1223         /*
1224          * Limit number of entries reserved -- mempools are only used when
1225          * the system is completely unable to allocate memory, so we only
1226          * need enough to make progress.
1227          */
1228         bvec_pool_entries = 1 + scale;
1229
1230         fs_bio_set = bioset_create(BIO_POOL_SIZE, bvec_pool_entries, scale);
1231         if (!fs_bio_set)
1232                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1233
1234         bio_split_pool = mempool_create_kmalloc_pool(BIO_SPLIT_ENTRIES,
1235                                                      sizeof(struct bio_pair));
1236         if (!bio_split_pool)
1237                 panic("bio: can't create split pool\n");
1238
1239         return 0;
1240 }
1241
1242 subsys_initcall(init_bio);
1243
1244 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc);
1245 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
1246 EXPORT_SYMBOL(bio_free);
1247 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1248 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
1249 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone);
1250 EXPORT_SYMBOL(bio_clone);
1251 EXPORT_SYMBOL(bio_phys_segments);
1252 EXPORT_SYMBOL(bio_hw_segments);
1253 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1254 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
1255 EXPORT_SYMBOL(bio_get_nr_vecs);
1256 EXPORT_SYMBOL(bio_map_user);
1257 EXPORT_SYMBOL(bio_unmap_user);
1258 EXPORT_SYMBOL(bio_map_kern);
1259 EXPORT_SYMBOL(bio_pair_release);
1260 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1261 EXPORT_SYMBOL(bio_split_pool);
1262 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_user);
1263 EXPORT_SYMBOL(bio_uncopy_user);
1264 EXPORT_SYMBOL(bioset_create);
1265 EXPORT_SYMBOL(bioset_free);
1266 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);