fs/bio.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@suse.de>
   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 <scsi/sg.h>            /* for struct sg_iovec */
  29
  30 #define BIO_POOL_SIZE 256
  31
  32 static kmem_cache_t *bio_slab;
  33
  34 #define BIOVEC_NR_POOLS 6
  35
  36 /*
  37  * a small number of entries is fine, not going to be performance critical.
  38  * basically we just need to survive
  39  */
  40 #define BIO_SPLIT_ENTRIES 8
  41 mempool_t *bio_split_pool;
  42
  43 struct biovec_slab {
  44         int nr_vecs;
  45         char *name;
  46         kmem_cache_t *slab;
  47 };
  48
  49 /*
  50  * if you change this list, also change bvec_alloc or things will
  51  * break badly! cannot be bigger than what you can fit into an
  52  * unsigned short
  53  */
  54
  55 #define BV(x) { .nr_vecs = x, .name = "biovec-"__stringify(x) }
  56 static struct biovec_slab bvec_slabs[BIOVEC_NR_POOLS] __read_mostly = {
  57         BV(1), BV(4), BV(16), BV(64), BV(128), BV(BIO_MAX_PAGES),
  58 };
  59 #undef BV
  60
  61 /*
  62  * bio_set is used to allow other portions of the IO system to
  63  * allocate their own private memory pools for bio and iovec structures.
  64  * These memory pools in turn all allocate from the bio_slab
  65  * and the bvec_slabs[].
  66  */
  67 struct bio_set {
  68         mempool_t *bio_pool;
  69         mempool_t *bvec_pools[BIOVEC_NR_POOLS];
  70 };
  71
  72 /*
  73  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
  74  * IO code that does not need private memory pools.
  75  */
  76 static struct bio_set *fs_bio_set;
  77
  78 static inline struct bio_vec *bvec_alloc_bs(gfp_t gfp_mask, int nr, unsigned long *idx, struct bio_set *bs)
  79 {
  80         struct bio_vec *bvl;
  81         struct biovec_slab *bp;
  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         bp = bvec_slabs + *idx;
 101         bvl = mempool_alloc(bs->bvec_pools[*idx], gfp_mask);
 102         if (bvl)
 103                 memset(bvl, 0, bp->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec));
 104
 105         return bvl;
 106 }
 107
 108 void bio_free(struct bio *bio, struct bio_set *bio_set)
 109 {
 110         const int pool_idx = BIO_POOL_IDX(bio);
 111
 112         BIO_BUG_ON(pool_idx >= BIOVEC_NR_POOLS);
 113
 114         mempool_free(bio->bi_io_vec, bio_set->bvec_pools[pool_idx]);
 115         mempool_free(bio, bio_set->bio_pool);
 116 }
 117
 118 /*
 119  * default destructor for a bio allocated with bio_alloc_bioset()
 120  */
 121 static void bio_fs_destructor(struct bio *bio)
 122 {
 123         bio_free(bio, fs_bio_set);
 124 }
 125
 126 void bio_init(struct bio *bio)
 127 {
 128         bio->bi_next = NULL;
 129         bio->bi_bdev = NULL;
 130         bio->bi_flags = 1 << BIO_UPTODATE;
 131         bio->bi_rw = 0;
 132         bio->bi_vcnt = 0;
 133         bio->bi_idx = 0;
 134         bio->bi_phys_segments = 0;
 135         bio->bi_hw_segments = 0;
 136         bio->bi_hw_front_size = 0;
 137         bio->bi_hw_back_size = 0;
 138         bio->bi_size = 0;
 139         bio->bi_max_vecs = 0;
 140         bio->bi_end_io = NULL;
 141         atomic_set(&bio->bi_cnt, 1);
 142         bio->bi_private = NULL;
 143 }
 144
 145 /**
 146  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
 147  * @gfp_mask:   the GFP_ mask given to the slab allocator
 148  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
 149  * @bs:         the bio_set to allocate from
 150  *
 151  * Description:
 152  *   bio_alloc_bioset will first try it's on mempool to satisfy the allocation.
 153  *   If %__GFP_WAIT is set then we will block on the internal pool waiting
 154  *   for a &struct bio to become free.
 155  *
 156  *   allocate bio and iovecs from the memory pools specified by the
 157  *   bio_set structure.
 158  **/
 159 struct bio *bio_alloc_bioset(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs, struct bio_set *bs)
 160 {
 161         struct bio *bio = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
 162
 163         if (likely(bio)) {
 164                 struct bio_vec *bvl = NULL;
 165
 166                 bio_init(bio);
 167                 if (likely(nr_iovecs)) {
 168                         unsigned long idx;
 169
 170                         bvl = bvec_alloc_bs(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs);
 171                         if (unlikely(!bvl)) {
 172                                 mempool_free(bio, bs->bio_pool);
 173                                 bio = NULL;
 174                                 goto out;
 175                         }
 176                         bio->bi_flags |= idx << BIO_POOL_OFFSET;
 177                         bio->bi_max_vecs = bvec_slabs[idx].nr_vecs;
 178                 }
 179                 bio->bi_io_vec = bvl;
 180         }
 181 out:
 182         return bio;
 183 }
 184
 185 struct bio *bio_alloc(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs)
 186 {
 187         struct bio *bio = bio_alloc_bioset(gfp_mask, nr_iovecs, fs_bio_set);
 188
 189         if (bio)
 190                 bio->bi_destructor = bio_fs_destructor;
 191
 192         return bio;
 193 }
 194
 195 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
 196 {
 197         unsigned long flags;
 198         struct bio_vec *bv;
 199         int i;
 200
 201         bio_for_each_segment(bv, bio, i) {
 202                 char *data = bvec_kmap_irq(bv, &flags);
 203                 memset(data, 0, bv->bv_len);
 204                 flush_dcache_page(bv->bv_page);
 205                 bvec_kunmap_irq(data, &flags);
 206         }
 207 }
 208 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
 209
 210 /**
 211  * bio_put - release a reference to a bio
 212  * @bio:   bio to release reference to
 213  *
 214  * Description:
 215  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
 216  *   bio_alloc or bio_get. The last put of a bio will free it.
 217  **/
 218 void bio_put(struct bio *bio)
 219 {
 220         BIO_BUG_ON(!atomic_read(&bio->bi_cnt));
 221
 222         /*
 223          * last put frees it
 224          */
 225         if (atomic_dec_and_test(&bio->bi_cnt)) {
 226                 bio->bi_next = NULL;
 227                 bio->bi_destructor(bio);
 228         }
 229 }
 230
 231 inline int bio_phys_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
 232 {
 233         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 234                 blk_recount_segments(q, bio);
 235
 236         return bio->bi_phys_segments;
 237 }
 238
 239 inline int bio_hw_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
 240 {
 241         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 242                 blk_recount_segments(q, bio);
 243
 244         return bio->bi_hw_segments;
 245 }
 246
 247 /**
 248  *      __bio_clone     -       clone a bio
 249  *      @bio: destination bio
 250  *      @bio_src: bio to clone
 251  *
 252  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
 253  *      the actual data it points to. Reference count of returned
 254  *      bio will be one.
 255  */
 256 void __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
 257 {
 258         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bio_src->bi_bdev);
 259
 260         memcpy(bio->bi_io_vec, bio_src->bi_io_vec,
 261                 bio_src->bi_max_vecs * sizeof(struct bio_vec));
 262
 263         bio->bi_sector = bio_src->bi_sector;
 264         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
 265         bio->bi_flags |= 1 << BIO_CLONED;
 266         bio->bi_rw = bio_src->bi_rw;
 267         bio->bi_vcnt = bio_src->bi_vcnt;
 268         bio->bi_size = bio_src->bi_size;
 269         bio->bi_idx = bio_src->bi_idx;
 270         bio_phys_segments(q, bio);
 271         bio_hw_segments(q, bio);
 272 }
 273
 274 /**
 275  *      bio_clone       -       clone a bio
 276  *      @bio: bio to clone
 277  *      @gfp_mask: allocation priority
 278  *
 279  *      Like __bio_clone, only also allocates the returned bio
 280  */
 281 struct bio *bio_clone(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask)
 282 {
 283         struct bio *b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, bio->bi_max_vecs, fs_bio_set);
 284
 285         if (b) {
 286                 b->bi_destructor = bio_fs_destructor;
 287                 __bio_clone(b, bio);
 288         }
 289
 290         return b;
 291 }
 292
 293 /**
 294  *      bio_get_nr_vecs         - return approx number of vecs
 295  *      @bdev:  I/O target
 296  *
 297  *      Return the approximate number of pages we can send to this target.
 298  *      There's no guarantee that you will be able to fit this number of pages
 299  *      into a bio, it does not account for dynamic restrictions that vary
 300  *      on offset.
 301  */
 302 int bio_get_nr_vecs(struct block_device *bdev)
 303 {
 304         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bdev);
 305         int nr_pages;
 306
 307         nr_pages = ((q->max_sectors << 9) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 308         if (nr_pages > q->max_phys_segments)
 309                 nr_pages = q->max_phys_segments;
 310         if (nr_pages > q->max_hw_segments)
 311                 nr_pages = q->max_hw_segments;
 312
 313         return nr_pages;
 314 }
 315
 316 static int __bio_add_page(request_queue_t *q, struct bio *bio, struct page
 317                           *page, unsigned int len, unsigned int offset,
 318                           unsigned short max_sectors)
 319 {
 320         int retried_segments = 0;
 321         struct bio_vec *bvec;
 322
 323         /*
 324          * cloned bio must not modify vec list
 325          */
 326         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
 327                 return 0;
 328
 329         if (((bio->bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
 330                 return 0;
 331
 332         /*
 333          * For filesystems with a blocksize smaller than the pagesize
 334          * we will often be called with the same page as last time and
 335          * a consecutive offset.  Optimize this special case.
 336          */
 337         if (bio->bi_vcnt > 0) {
 338                 struct bio_vec *prev = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
 339
 340                 if (page == prev->bv_page &&
 341                     offset == prev->bv_offset + prev->bv_len) {
 342                         prev->bv_len += len;
 343                         if (q->merge_bvec_fn &&
 344                             q->merge_bvec_fn(q, bio, prev) < len) {
 345                                 prev->bv_len -= len;
 346                                 return 0;
 347                         }
 348
 349                         goto done;
 350                 }
 351         }
 352
 353         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
 354                 return 0;
 355
 356         /*
 357          * we might lose a segment or two here, but rather that than
 358          * make this too complex.
 359          */
 360
 361         while (bio->bi_phys_segments >= q->max_phys_segments
 362                || bio->bi_hw_segments >= q->max_hw_segments
 363                || BIOVEC_VIRT_OVERSIZE(bio->bi_size)) {
 364
 365                 if (retried_segments)
 366                         return 0;
 367
 368                 retried_segments = 1;
 369                 blk_recount_segments(q, bio);
 370         }
 371
 372         /*
 373          * setup the new entry, we might clear it again later if we
 374          * cannot add the page
 375          */
 376         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
 377         bvec->bv_page = page;
 378         bvec->bv_len = len;
 379         bvec->bv_offset = offset;
 380
 381         /*
 382          * if queue has other restrictions (eg varying max sector size
 383          * depending on offset), it can specify a merge_bvec_fn in the
 384          * queue to get further control
 385          */
 386         if (q->merge_bvec_fn) {
 387                 /*
 388                  * merge_bvec_fn() returns number of bytes it can accept
 389                  * at this offset
 390                  */
 391                 if (q->merge_bvec_fn(q, bio, bvec) < len) {
 392                         bvec->bv_page = NULL;
 393                         bvec->bv_len = 0;
 394                         bvec->bv_offset = 0;
 395                         return 0;
 396                 }
 397         }
 398
 399         /* If we may be able to merge these biovecs, force a recount */
 400         if (bio->bi_vcnt && (BIOVEC_PHYS_MERGEABLE(bvec-1, bvec) ||
 401             BIOVEC_VIRT_MERGEABLE(bvec-1, bvec)))
 402                 bio->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
 403
 404         bio->bi_vcnt++;
 405         bio->bi_phys_segments++;
 406         bio->bi_hw_segments++;
 407  done:
 408         bio->bi_size += len;
 409         return len;
 410 }
 411
 412 /**
 413  *      bio_add_pc_page -       attempt to add page to bio
 414  *      @bio: destination bio
 415  *      @page: page to add
 416  *      @len: vec entry length
 417  *      @offset: vec entry offset
 418  *
 419  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 420  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 421  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 422  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 423  *      page to an empty bio. This should only be used by REQ_PC bios.
 424  */
 425 int bio_add_pc_page(request_queue_t *q, struct bio *bio, struct page *page,
 426                     unsigned int len, unsigned int offset)
 427 {
 428         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_hw_sectors);
 429 }
 430
 431 /**
 432  *      bio_add_page    -       attempt to add page to bio
 433  *      @bio: destination bio
 434  *      @page: page to add
 435  *      @len: vec entry length
 436  *      @offset: vec entry offset
 437  *
 438  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 439  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 440  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 441  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 442  *      page to an empty bio.
 443  */
 444 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page, unsigned int len,
 445                  unsigned int offset)
 446 {
 447         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
 448         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_sectors);
 449 }
 450
 451 struct bio_map_data {
 452         struct bio_vec *iovecs;
 453         void __user *userptr;
 454 };
 455
 456 static void bio_set_map_data(struct bio_map_data *bmd, struct bio *bio)
 457 {
 458         memcpy(bmd->iovecs, bio->bi_io_vec, sizeof(struct bio_vec) * bio->bi_vcnt);
 459         bio->bi_private = bmd;
 460 }
 461
 462 static void bio_free_map_data(struct bio_map_data *bmd)
 463 {
 464         kfree(bmd->iovecs);
 465         kfree(bmd);
 466 }
 467
 468 static struct bio_map_data *bio_alloc_map_data(int nr_segs)
 469 {
 470         struct bio_map_data *bmd = kmalloc(sizeof(*bmd), GFP_KERNEL);
 471
 472         if (!bmd)
 473                 return NULL;
 474
 475         bmd->iovecs = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * nr_segs, GFP_KERNEL);
 476         if (bmd->iovecs)
 477                 return bmd;
 478
 479         kfree(bmd);
 480         return NULL;
 481 }
 482
 483 /**
 484  *      bio_uncopy_user -       finish previously mapped bio
 485  *      @bio: bio being terminated
 486  *
 487  *      Free pages allocated from bio_copy_user() and write back data
 488  *      to user space in case of a read.
 489  */
 490 int bio_uncopy_user(struct bio *bio)
 491 {
 492         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
 493         const int read = bio_data_dir(bio) == READ;
 494         struct bio_vec *bvec;
 495         int i, ret = 0;
 496
 497         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 498                 char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 499                 unsigned int len = bmd->iovecs[i].bv_len;
 500
 501                 if (read && !ret && copy_to_user(bmd->userptr, addr, len))
 502                         ret = -EFAULT;
 503
 504                 __free_page(bvec->bv_page);
 505                 bmd->userptr += len;
 506         }
 507         bio_free_map_data(bmd);
 508         bio_put(bio);
 509         return ret;
 510 }
 511
 512 /**
 513  *      bio_copy_user   -       copy user data to bio
 514  *      @q: destination block queue
 515  *      @uaddr: start of user address
 516  *      @len: length in bytes
 517  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 518  *
 519  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
 520  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
 521  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
 522  */
 523 struct bio *bio_copy_user(request_queue_t *q, unsigned long uaddr,
 524                           unsigned int len, int write_to_vm)
 525 {
 526         unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 527         unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 528         struct bio_map_data *bmd;
 529         struct bio_vec *bvec;
 530         struct page *page;
 531         struct bio *bio;
 532         int i, ret;
 533
 534         bmd = bio_alloc_map_data(end - start);
 535         if (!bmd)
 536                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 537
 538         bmd->userptr = (void __user *) uaddr;
 539
 540         ret = -ENOMEM;
 541         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, end - start);
 542         if (!bio)
 543                 goto out_bmd;
 544
 545         bio->bi_rw |= (!write_to_vm << BIO_RW);
 546
 547         ret = 0;
 548         while (len) {
 549                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
 550
 551                 if (bytes > len)
 552                         bytes = len;
 553
 554                 page = alloc_page(q->bounce_gfp | GFP_KERNEL);
 555                 if (!page) {
 556                         ret = -ENOMEM;
 557                         break;
 558                 }
 559
 560                 if (bio_add_pc_page(q, bio, page, bytes, 0) < bytes) {
 561                         ret = -EINVAL;
 562                         break;
 563                 }
 564
 565                 len -= bytes;
 566         }
 567
 568         if (ret)
 569                 goto cleanup;
 570
 571         /*
 572          * success
 573          */
 574         if (!write_to_vm) {
 575                 char __user *p = (char __user *) uaddr;
 576
 577                 /*
 578                  * for a write, copy in data to kernel pages
 579                  */
 580                 ret = -EFAULT;
 581                 bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
 582                         char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 583
 584                         if (copy_from_user(addr, p, bvec->bv_len))
 585                                 goto cleanup;
 586                         p += bvec->bv_len;
 587                 }
 588         }
 589
 590         bio_set_map_data(bmd, bio);
 591         return bio;
 592 cleanup:
 593         bio_for_each_segment(bvec, bio, i)
 594                 __free_page(bvec->bv_page);
 595
 596         bio_put(bio);
 597 out_bmd:
 598         bio_free_map_data(bmd);
 599         return ERR_PTR(ret);
 600 }
 601
 602 static struct bio *__bio_map_user_iov(request_queue_t *q,
 603                                       struct block_device *bdev,
 604                                       struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 605                                       int write_to_vm)
 606 {
 607         int i, j;
 608         int nr_pages = 0;
 609         struct page **pages;
 610         struct bio *bio;
 611         int cur_page = 0;
 612         int ret, offset;
 613
 614         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 615                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 616                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 617                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 618                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 619
 620                 nr_pages += end - start;
 621                 /*
 622                  * transfer and buffer must be aligned to at least hardsector
 623                  * size for now, in the future we can relax this restriction
 624                  */
 625                 if ((uaddr & queue_dma_alignment(q)) || (len & 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 = kmalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
 638         if (!pages)
 639                 goto out;
 640
 641         memset(pages, 0, nr_pages * sizeof(struct page *));
 642
 643         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 644                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 645                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 646                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 647                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 648                 const int local_nr_pages = end - start;
 649                 const int page_limit = cur_page + local_nr_pages;
 650
 651                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 652                 ret = get_user_pages(current, current->mm, uaddr,
 653                                      local_nr_pages,
 654                                      write_to_vm, 0, &pages[cur_page], NULL);
 655                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 656
 657                 if (ret < local_nr_pages)
 658                         goto out_unmap;
 659
 660
 661                 offset = uaddr & ~PAGE_MASK;
 662                 for (j = cur_page; j < page_limit; j++) {
 663                         unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 664
 665                         if (len <= 0)
 666                                 break;
 667
 668                         if (bytes > len)
 669                                 bytes = len;
 670
 671                         /*
 672                          * sorry...
 673                          */
 674                         if (bio_add_pc_page(q, bio, pages[j], bytes, offset) <
 675                                             bytes)
 676                                 break;
 677
 678                         len -= bytes;
 679                         offset = 0;
 680                 }
 681
 682                 cur_page = j;
 683                 /*
 684                  * release the pages we didn't map into the bio, if any
 685                  */
 686                 while (j < page_limit)
 687                         page_cache_release(pages[j++]);
 688         }
 689
 690         kfree(pages);
 691
 692         /*
 693          * set data direction, and check if mapped pages need bouncing
 694          */
 695         if (!write_to_vm)
 696                 bio->bi_rw |= (1 << BIO_RW);
 697
 698         bio->bi_bdev = bdev;
 699         bio->bi_flags |= (1 << BIO_USER_MAPPED);
 700         return bio;
 701
 702  out_unmap:
 703         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 704                 if(!pages[i])
 705                         break;
 706                 page_cache_release(pages[i]);
 707         }
 708  out:
 709         kfree(pages);
 710         bio_put(bio);
 711         return ERR_PTR(ret);
 712 }
 713
 714 /**
 715  *      bio_map_user    -       map user address into bio
 716  *      @q: the request_queue_t for the bio
 717  *      @bdev: destination block device
 718  *      @uaddr: start of user address
 719  *      @len: length in bytes
 720  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 721  *
 722  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 723  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 724  */
 725 struct bio *bio_map_user(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
 726                          unsigned long uaddr, unsigned int len, int write_to_vm)
 727 {
 728         struct sg_iovec iov;
 729
 730         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
 731         iov.iov_len = len;
 732
 733         return bio_map_user_iov(q, bdev, &iov, 1, write_to_vm);
 734 }
 735
 736 /**
 737  *      bio_map_user_iov - map user sg_iovec table into bio
 738  *      @q: the request_queue_t for the bio
 739  *      @bdev: destination block device
 740  *      @iov:   the iovec.
 741  *      @iov_count: number of elements in the iovec
 742  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 743  *
 744  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 745  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 746  */
 747 struct bio *bio_map_user_iov(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
 748                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 749                              int write_to_vm)
 750 {
 751         struct bio *bio;
 752         int len = 0, i;
 753
 754         bio = __bio_map_user_iov(q, bdev, iov, iov_count, write_to_vm);
 755
 756         if (IS_ERR(bio))
 757                 return bio;
 758
 759         /*
 760          * subtle -- if __bio_map_user() ended up bouncing a bio,
 761          * it would normally disappear when its bi_end_io is run.
 762          * however, we need it for the unmap, so grab an extra
 763          * reference to it
 764          */
 765         bio_get(bio);
 766
 767         for (i = 0; i < iov_count; i++)
 768                 len += iov[i].iov_len;
 769
 770         if (bio->bi_size == len)
 771                 return bio;
 772
 773         /*
 774          * don't support partial mappings
 775          */
 776         bio_endio(bio, bio->bi_size, 0);
 777         bio_unmap_user(bio);
 778         return ERR_PTR(-EINVAL);
 779 }
 780
 781 static void __bio_unmap_user(struct bio *bio)
 782 {
 783         struct bio_vec *bvec;
 784         int i;
 785
 786         /*
 787          * make sure we dirty pages we wrote to
 788          */
 789         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 790                 if (bio_data_dir(bio) == READ)
 791                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
 792
 793                 page_cache_release(bvec->bv_page);
 794         }
 795
 796         bio_put(bio);
 797 }
 798
 799 /**
 800  *      bio_unmap_user  -       unmap a bio
 801  *      @bio:           the bio being unmapped
 802  *
 803  *      Unmap a bio previously mapped by bio_map_user(). Must be called with
 804  *      a process context.
 805  *
 806  *      bio_unmap_user() may sleep.
 807  */
 808 void bio_unmap_user(struct bio *bio)
 809 {
 810         __bio_unmap_user(bio);
 811         bio_put(bio);
 812 }
 813
 814 static int bio_map_kern_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int err)
 815 {
 816         if (bio->bi_size)
 817                 return 1;
 818
 819         bio_put(bio);
 820         return 0;
 821 }
 822
 823
 824 static struct bio *__bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data,
 825                                   unsigned int len, gfp_t gfp_mask)
 826 {
 827         unsigned long kaddr = (unsigned long)data;
 828         unsigned long end = (kaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 829         unsigned long start = kaddr >> PAGE_SHIFT;
 830         const int nr_pages = end - start;
 831         int offset, i;
 832         struct bio *bio;
 833
 834         bio = bio_alloc(gfp_mask, nr_pages);
 835         if (!bio)
 836                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 837
 838         offset = offset_in_page(kaddr);
 839         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 840                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 841
 842                 if (len <= 0)
 843                         break;
 844
 845                 if (bytes > len)
 846                         bytes = len;
 847
 848                 if (bio_add_pc_page(q, bio, virt_to_page(data), bytes,
 849                                     offset) < bytes)
 850                         break;
 851
 852                 data += bytes;
 853                 len -= bytes;
 854                 offset = 0;
 855         }
 856
 857         bio->bi_end_io = bio_map_kern_endio;
 858         return bio;
 859 }
 860
 861 /**
 862  *      bio_map_kern    -       map kernel address into bio
 863  *      @q: the request_queue_t for the bio
 864  *      @data: pointer to buffer to map
 865  *      @len: length in bytes
 866  *      @gfp_mask: allocation flags for bio allocation
 867  *
 868  *      Map the kernel address into a bio suitable for io to a block
 869  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 870  */
 871 struct bio *bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data, unsigned int len,
 872                          gfp_t gfp_mask)
 873 {
 874         struct bio *bio;
 875
 876         bio = __bio_map_kern(q, data, len, gfp_mask);
 877         if (IS_ERR(bio))
 878                 return bio;
 879
 880         if (bio->bi_size == len)
 881                 return bio;
 882
 883         /*
 884          * Don't support partial mappings.
 885          */
 886         bio_put(bio);
 887         return ERR_PTR(-EINVAL);
 888 }
 889
 890 /*
 891  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
 892  * for performing direct-IO in BIOs.
 893  *
 894  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
 895  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
 896  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
 897  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
 898  * in process context.
 899  *
 900  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
 901  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
 902  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
 903  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
 904  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
 905  *
 906  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
 907  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
 908  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
 909  * But other code (eg, pdflush) could clean the pages if they are mapped
 910  * pagecache.
 911  *
 912  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
 913  * deferred bio dirtying paths.
 914  */
 915
 916 /*
 917  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
 918  */
 919 void bio_set_pages_dirty(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 && !PageCompound(page))
 928                         set_page_dirty_lock(page);
 929         }
 930 }
 931
 932 static void bio_release_pages(struct bio *bio)
 933 {
 934         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 935         int i;
 936
 937         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 938                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 939
 940                 if (page)
 941                         put_page(page);
 942         }
 943 }
 944
 945 /*
 946  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
 947  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
 948  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
 949  * the BIO and the offending pages and re-dirty the pages in process context.
 950  *
 951  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
 952  * here on.  It will run one page_cache_release() against each page and will
 953  * run one bio_put() against the BIO.
 954  */
 955
 956 static void bio_dirty_fn(void *data);
 957
 958 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn, NULL);
 959 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
 960 static struct bio *bio_dirty_list;
 961
 962 /*
 963  * This runs in process context
 964  */
 965 static void bio_dirty_fn(void *data)
 966 {
 967         unsigned long flags;
 968         struct bio *bio;
 969
 970         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
 971         bio = bio_dirty_list;
 972         bio_dirty_list = NULL;
 973         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
 974
 975         while (bio) {
 976                 struct bio *next = bio->bi_private;
 977
 978                 bio_set_pages_dirty(bio);
 979                 bio_release_pages(bio);
 980                 bio_put(bio);
 981                 bio = next;
 982         }
 983 }
 984
 985 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
 986 {
 987         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
 988         int nr_clean_pages = 0;
 989         int i;
 990
 991         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
 992                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
 993
 994                 if (PageDirty(page) || PageCompound(page)) {
 995                         page_cache_release(page);
 996                         bvec[i].bv_page = NULL;
 997                 } else {
 998                         nr_clean_pages++;
 999                 }
1000         }
1001
1002         if (nr_clean_pages) {
1003                 unsigned long flags;
1004
1005                 spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1006                 bio->bi_private = bio_dirty_list;
1007                 bio_dirty_list = bio;
1008                 spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1009                 schedule_work(&bio_dirty_work);
1010         } else {
1011                 bio_put(bio);
1012         }
1013 }
1014
1015 /**
1016  * bio_endio - end I/O on a bio
1017  * @bio:        bio
1018  * @bytes_done: number of bytes completed
1019  * @error:      error, if any
1020  *
1021  * Description:
1022  *   bio_endio() will end I/O on @bytes_done number of bytes. This may be
1023  *   just a partial part of the bio, or it may be the whole bio. bio_endio()
1024  *   is the preferred way to end I/O on a bio, it takes care of decrementing
1025  *   bi_size and clearing BIO_UPTODATE on error. @error is 0 on success, and
1026  *   and one of the established -Exxxx (-EIO, for instance) error values in
1027  *   case something went wrong. Noone should call bi_end_io() directly on
1028  *   a bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1029  **/
1030 void bio_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int error)
1031 {
1032         if (error)
1033                 clear_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
1034
1035         if (unlikely(bytes_done > bio->bi_size)) {
1036                 printk("%s: want %u bytes done, only %u left\n", __FUNCTION__,
1037                                                 bytes_done, bio->bi_size);
1038                 bytes_done = bio->bi_size;
1039         }
1040
1041         bio->bi_size -= bytes_done;
1042         bio->bi_sector += (bytes_done >> 9);
1043
1044         if (bio->bi_end_io)
1045                 bio->bi_end_io(bio, bytes_done, error);
1046 }
1047
1048 void bio_pair_release(struct bio_pair *bp)
1049 {
1050         if (atomic_dec_and_test(&bp->cnt)) {
1051                 struct bio *master = bp->bio1.bi_private;
1052
1053                 bio_endio(master, master->bi_size, bp->error);
1054                 mempool_free(bp, bp->bio2.bi_private);
1055         }
1056 }
1057
1058 static int bio_pair_end_1(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1059 {
1060         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio1);
1061
1062         if (err)
1063                 bp->error = err;
1064
1065         if (bi->bi_size)
1066                 return 1;
1067
1068         bio_pair_release(bp);
1069         return 0;
1070 }
1071
1072 static int bio_pair_end_2(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1073 {
1074         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio2);
1075
1076         if (err)
1077                 bp->error = err;
1078
1079         if (bi->bi_size)
1080                 return 1;
1081
1082         bio_pair_release(bp);
1083         return 0;
1084 }
1085
1086 /*
1087  * split a bio - only worry about a bio with a single page
1088  * in it's iovec
1089  */
1090 struct bio_pair *bio_split(struct bio *bi, mempool_t *pool, int first_sectors)
1091 {
1092         struct bio_pair *bp = mempool_alloc(pool, GFP_NOIO);
1093
1094         if (!bp)
1095                 return bp;
1096
1097         BUG_ON(bi->bi_vcnt != 1);
1098         BUG_ON(bi->bi_idx != 0);
1099         atomic_set(&bp->cnt, 3);
1100         bp->error = 0;
1101         bp->bio1 = *bi;
1102         bp->bio2 = *bi;
1103         bp->bio2.bi_sector += first_sectors;
1104         bp->bio2.bi_size -= first_sectors << 9;
1105         bp->bio1.bi_size = first_sectors << 9;
1106
1107         bp->bv1 = bi->bi_io_vec[0];
1108         bp->bv2 = bi->bi_io_vec[0];
1109         bp->bv2.bv_offset += first_sectors << 9;
1110         bp->bv2.bv_len -= first_sectors << 9;
1111         bp->bv1.bv_len = first_sectors << 9;
1112
1113         bp->bio1.bi_io_vec = &bp->bv1;
1114         bp->bio2.bi_io_vec = &bp->bv2;
1115
1116         bp->bio1.bi_end_io = bio_pair_end_1;
1117         bp->bio2.bi_end_io = bio_pair_end_2;
1118
1119         bp->bio1.bi_private = bi;
1120         bp->bio2.bi_private = pool;
1121
1122         return bp;
1123 }
1124
1125 static void *bio_pair_alloc(gfp_t gfp_flags, void *data)
1126 {
1127         return kmalloc(sizeof(struct bio_pair), gfp_flags);
1128 }
1129
1130 static void bio_pair_free(void *bp, void *data)
1131 {
1132         kfree(bp);
1133 }
1134
1135
1136 /*
1137  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1138  * use the global biovec slabs created for general use.
1139  */
1140 static int biovec_create_pools(struct bio_set *bs, int pool_entries, int scale)
1141 {
1142         int i;
1143
1144         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1145                 struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + i;
1146                 mempool_t **bvp = bs->bvec_pools + i;
1147
1148                 if (i >= scale)
1149                         pool_entries >>= 1;
1150
1151                 *bvp = mempool_create(pool_entries, mempool_alloc_slab,
1152                                         mempool_free_slab, bp->slab);
1153                 if (!*bvp)
1154                         return -ENOMEM;
1155         }
1156         return 0;
1157 }
1158
1159 static void biovec_free_pools(struct bio_set *bs)
1160 {
1161         int i;
1162
1163         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1164                 mempool_t *bvp = bs->bvec_pools[i];
1165
1166                 if (bvp)
1167                         mempool_destroy(bvp);
1168         }
1169
1170 }
1171
1172 void bioset_free(struct bio_set *bs)
1173 {
1174         if (bs->bio_pool)
1175                 mempool_destroy(bs->bio_pool);
1176
1177         biovec_free_pools(bs);
1178
1179         kfree(bs);
1180 }
1181
1182 struct bio_set *bioset_create(int bio_pool_size, int bvec_pool_size, int scale)
1183 {
1184         struct bio_set *bs = kmalloc(sizeof(*bs), GFP_KERNEL);
1185
1186         if (!bs)
1187                 return NULL;
1188
1189         memset(bs, 0, sizeof(*bs));
1190         bs->bio_pool = mempool_create(bio_pool_size, mempool_alloc_slab,
1191                         mempool_free_slab, bio_slab);
1192
1193         if (!bs->bio_pool)
1194                 goto bad;
1195
1196         if (!biovec_create_pools(bs, bvec_pool_size, scale))
1197                 return bs;
1198
1199 bad:
1200         bioset_free(bs);
1201         return NULL;
1202 }
1203
1204 static void __init biovec_init_slabs(void)
1205 {
1206         int i;
1207
1208         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1209                 int size;
1210                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1211
1212                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
1213                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
1214                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1215         }
1216 }
1217
1218 static int __init init_bio(void)
1219 {
1220         int megabytes, bvec_pool_entries;
1221         int scale = BIOVEC_NR_POOLS;
1222
1223         bio_slab = kmem_cache_create("bio", sizeof(struct bio), 0,
1224                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1225
1226         biovec_init_slabs();
1227
1228         megabytes = nr_free_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1229
1230         /*
1231          * find out where to start scaling
1232          */
1233         if (megabytes <= 16)
1234                 scale = 0;
1235         else if (megabytes <= 32)
1236                 scale = 1;
1237         else if (megabytes <= 64)
1238                 scale = 2;
1239         else if (megabytes <= 96)
1240                 scale = 3;
1241         else if (megabytes <= 128)
1242                 scale = 4;
1243
1244         /*
1245          * scale number of entries
1246          */
1247         bvec_pool_entries = megabytes * 2;
1248         if (bvec_pool_entries > 256)
1249                 bvec_pool_entries = 256;
1250
1251         fs_bio_set = bioset_create(BIO_POOL_SIZE, bvec_pool_entries, scale);
1252         if (!fs_bio_set)
1253                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1254
1255         bio_split_pool = mempool_create(BIO_SPLIT_ENTRIES,
1256                                 bio_pair_alloc, bio_pair_free, NULL);
1257         if (!bio_split_pool)
1258                 panic("bio: can't create split pool\n");
1259
1260         return 0;
1261 }
1262
1263 subsys_initcall(init_bio);
1264
1265 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc);
1266 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
1267 EXPORT_SYMBOL(bio_free);
1268 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1269 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
1270 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone);
1271 EXPORT_SYMBOL(bio_clone);
1272 EXPORT_SYMBOL(bio_phys_segments);
1273 EXPORT_SYMBOL(bio_hw_segments);
1274 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1275 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
1276 EXPORT_SYMBOL(bio_get_nr_vecs);
1277 EXPORT_SYMBOL(bio_map_user);
1278 EXPORT_SYMBOL(bio_unmap_user);
1279 EXPORT_SYMBOL(bio_map_kern);
1280 EXPORT_SYMBOL(bio_pair_release);
1281 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1282 EXPORT_SYMBOL(bio_split_pool);
1283 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_user);
1284 EXPORT_SYMBOL(bio_uncopy_user);
1285 EXPORT_SYMBOL(bioset_create);
1286 EXPORT_SYMBOL(bioset_free);
1287 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);