Merge branch 'x86-mm-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[sfrench/cifs-2.6.git] / fs / direct-io.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * fs/direct-io.c
4  *
5  * Copyright (C) 2002, Linus Torvalds.
6  *
7  * O_DIRECT
8  *
9  * 04Jul2002    Andrew Morton
10  *              Initial version
11  * 11Sep2002    janetinc@us.ibm.com
12  *              added readv/writev support.
13  * 29Oct2002    Andrew Morton
14  *              rewrote bio_add_page() support.
15  * 30Oct2002    pbadari@us.ibm.com
16  *              added support for non-aligned IO.
17  * 06Nov2002    pbadari@us.ibm.com
18  *              added asynchronous IO support.
19  * 21Jul2003    nathans@sgi.com
20  *              added IO completion notifier.
21  */
22
23 #include <linux/kernel.h>
24 #include <linux/module.h>
25 #include <linux/types.h>
26 #include <linux/fs.h>
27 #include <linux/mm.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <linux/highmem.h>
30 #include <linux/pagemap.h>
31 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
32 #include <linux/bio.h>
33 #include <linux/wait.h>
34 #include <linux/err.h>
35 #include <linux/blkdev.h>
36 #include <linux/buffer_head.h>
37 #include <linux/rwsem.h>
38 #include <linux/uio.h>
39 #include <linux/atomic.h>
40 #include <linux/prefetch.h>
41
42 /*
43  * How many user pages to map in one call to get_user_pages().  This determines
44  * the size of a structure in the slab cache
45  */
46 #define DIO_PAGES       64
47
48 /*
49  * Flags for dio_complete()
50  */
51 #define DIO_COMPLETE_ASYNC              0x01    /* This is async IO */
52 #define DIO_COMPLETE_INVALIDATE         0x02    /* Can invalidate pages */
53
54 /*
55  * This code generally works in units of "dio_blocks".  A dio_block is
56  * somewhere between the hard sector size and the filesystem block size.  it
57  * is determined on a per-invocation basis.   When talking to the filesystem
58  * we need to convert dio_blocks to fs_blocks by scaling the dio_block quantity
59  * down by dio->blkfactor.  Similarly, fs-blocksize quantities are converted
60  * to bio_block quantities by shifting left by blkfactor.
61  *
62  * If blkfactor is zero then the user's request was aligned to the filesystem's
63  * blocksize.
64  */
65
66 /* dio_state only used in the submission path */
67
68 struct dio_submit {
69         struct bio *bio;                /* bio under assembly */
70         unsigned blkbits;               /* doesn't change */
71         unsigned blkfactor;             /* When we're using an alignment which
72                                            is finer than the filesystem's soft
73                                            blocksize, this specifies how much
74                                            finer.  blkfactor=2 means 1/4-block
75                                            alignment.  Does not change */
76         unsigned start_zero_done;       /* flag: sub-blocksize zeroing has
77                                            been performed at the start of a
78                                            write */
79         int pages_in_io;                /* approximate total IO pages */
80         sector_t block_in_file;         /* Current offset into the underlying
81                                            file in dio_block units. */
82         unsigned blocks_available;      /* At block_in_file.  changes */
83         int reap_counter;               /* rate limit reaping */
84         sector_t final_block_in_request;/* doesn't change */
85         int boundary;                   /* prev block is at a boundary */
86         get_block_t *get_block;         /* block mapping function */
87         dio_submit_t *submit_io;        /* IO submition function */
88
89         loff_t logical_offset_in_bio;   /* current first logical block in bio */
90         sector_t final_block_in_bio;    /* current final block in bio + 1 */
91         sector_t next_block_for_io;     /* next block to be put under IO,
92                                            in dio_blocks units */
93
94         /*
95          * Deferred addition of a page to the dio.  These variables are
96          * private to dio_send_cur_page(), submit_page_section() and
97          * dio_bio_add_page().
98          */
99         struct page *cur_page;          /* The page */
100         unsigned cur_page_offset;       /* Offset into it, in bytes */
101         unsigned cur_page_len;          /* Nr of bytes at cur_page_offset */
102         sector_t cur_page_block;        /* Where it starts */
103         loff_t cur_page_fs_offset;      /* Offset in file */
104
105         struct iov_iter *iter;
106         /*
107          * Page queue.  These variables belong to dio_refill_pages() and
108          * dio_get_page().
109          */
110         unsigned head;                  /* next page to process */
111         unsigned tail;                  /* last valid page + 1 */
112         size_t from, to;
113 };
114
115 /* dio_state communicated between submission path and end_io */
116 struct dio {
117         int flags;                      /* doesn't change */
118         int op;
119         int op_flags;
120         blk_qc_t bio_cookie;
121         struct gendisk *bio_disk;
122         struct inode *inode;
123         loff_t i_size;                  /* i_size when submitted */
124         dio_iodone_t *end_io;           /* IO completion function */
125
126         void *private;                  /* copy from map_bh.b_private */
127
128         /* BIO completion state */
129         spinlock_t bio_lock;            /* protects BIO fields below */
130         int page_errors;                /* errno from get_user_pages() */
131         int is_async;                   /* is IO async ? */
132         bool defer_completion;          /* defer AIO completion to workqueue? */
133         bool should_dirty;              /* if pages should be dirtied */
134         int io_error;                   /* IO error in completion path */
135         unsigned long refcount;         /* direct_io_worker() and bios */
136         struct bio *bio_list;           /* singly linked via bi_private */
137         struct task_struct *waiter;     /* waiting task (NULL if none) */
138
139         /* AIO related stuff */
140         struct kiocb *iocb;             /* kiocb */
141         ssize_t result;                 /* IO result */
142
143         /*
144          * pages[] (and any fields placed after it) are not zeroed out at
145          * allocation time.  Don't add new fields after pages[] unless you
146          * wish that they not be zeroed.
147          */
148         union {
149                 struct page *pages[DIO_PAGES];  /* page buffer */
150                 struct work_struct complete_work;/* deferred AIO completion */
151         };
152 } ____cacheline_aligned_in_smp;
153
154 static struct kmem_cache *dio_cache __read_mostly;
155
156 /*
157  * How many pages are in the queue?
158  */
159 static inline unsigned dio_pages_present(struct dio_submit *sdio)
160 {
161         return sdio->tail - sdio->head;
162 }
163
164 /*
165  * Go grab and pin some userspace pages.   Typically we'll get 64 at a time.
166  */
167 static inline int dio_refill_pages(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
168 {
169         ssize_t ret;
170
171         ret = iov_iter_get_pages(sdio->iter, dio->pages, LONG_MAX, DIO_PAGES,
172                                 &sdio->from);
173
174         if (ret < 0 && sdio->blocks_available && (dio->op == REQ_OP_WRITE)) {
175                 struct page *page = ZERO_PAGE(0);
176                 /*
177                  * A memory fault, but the filesystem has some outstanding
178                  * mapped blocks.  We need to use those blocks up to avoid
179                  * leaking stale data in the file.
180                  */
181                 if (dio->page_errors == 0)
182                         dio->page_errors = ret;
183                 get_page(page);
184                 dio->pages[0] = page;
185                 sdio->head = 0;
186                 sdio->tail = 1;
187                 sdio->from = 0;
188                 sdio->to = PAGE_SIZE;
189                 return 0;
190         }
191
192         if (ret >= 0) {
193                 iov_iter_advance(sdio->iter, ret);
194                 ret += sdio->from;
195                 sdio->head = 0;
196                 sdio->tail = (ret + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
197                 sdio->to = ((ret - 1) & (PAGE_SIZE - 1)) + 1;
198                 return 0;
199         }
200         return ret;     
201 }
202
203 /*
204  * Get another userspace page.  Returns an ERR_PTR on error.  Pages are
205  * buffered inside the dio so that we can call get_user_pages() against a
206  * decent number of pages, less frequently.  To provide nicer use of the
207  * L1 cache.
208  */
209 static inline struct page *dio_get_page(struct dio *dio,
210                                         struct dio_submit *sdio)
211 {
212         if (dio_pages_present(sdio) == 0) {
213                 int ret;
214
215                 ret = dio_refill_pages(dio, sdio);
216                 if (ret)
217                         return ERR_PTR(ret);
218                 BUG_ON(dio_pages_present(sdio) == 0);
219         }
220         return dio->pages[sdio->head];
221 }
222
223 /*
224  * Warn about a page cache invalidation failure during a direct io write.
225  */
226 void dio_warn_stale_pagecache(struct file *filp)
227 {
228         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(_rs, 86400 * HZ, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
229         char pathname[128];
230         struct inode *inode = file_inode(filp);
231         char *path;
232
233         errseq_set(&inode->i_mapping->wb_err, -EIO);
234         if (__ratelimit(&_rs)) {
235                 path = file_path(filp, pathname, sizeof(pathname));
236                 if (IS_ERR(path))
237                         path = "(unknown)";
238                 pr_crit("Page cache invalidation failure on direct I/O.  Possible data corruption due to collision with buffered I/O!\n");
239                 pr_crit("File: %s PID: %d Comm: %.20s\n", path, current->pid,
240                         current->comm);
241         }
242 }
243
244 /**
245  * dio_complete() - called when all DIO BIO I/O has been completed
246  * @offset: the byte offset in the file of the completed operation
247  *
248  * This drops i_dio_count, lets interested parties know that a DIO operation
249  * has completed, and calculates the resulting return code for the operation.
250  *
251  * It lets the filesystem know if it registered an interest earlier via
252  * get_block.  Pass the private field of the map buffer_head so that
253  * filesystems can use it to hold additional state between get_block calls and
254  * dio_complete.
255  */
256 static ssize_t dio_complete(struct dio *dio, ssize_t ret, unsigned int flags)
257 {
258         loff_t offset = dio->iocb->ki_pos;
259         ssize_t transferred = 0;
260         int err;
261
262         /*
263          * AIO submission can race with bio completion to get here while
264          * expecting to have the last io completed by bio completion.
265          * In that case -EIOCBQUEUED is in fact not an error we want
266          * to preserve through this call.
267          */
268         if (ret == -EIOCBQUEUED)
269                 ret = 0;
270
271         if (dio->result) {
272                 transferred = dio->result;
273
274                 /* Check for short read case */
275                 if ((dio->op == REQ_OP_READ) &&
276                     ((offset + transferred) > dio->i_size))
277                         transferred = dio->i_size - offset;
278                 /* ignore EFAULT if some IO has been done */
279                 if (unlikely(ret == -EFAULT) && transferred)
280                         ret = 0;
281         }
282
283         if (ret == 0)
284                 ret = dio->page_errors;
285         if (ret == 0)
286                 ret = dio->io_error;
287         if (ret == 0)
288                 ret = transferred;
289
290         if (dio->end_io) {
291                 // XXX: ki_pos??
292                 err = dio->end_io(dio->iocb, offset, ret, dio->private);
293                 if (err)
294                         ret = err;
295         }
296
297         /*
298          * Try again to invalidate clean pages which might have been cached by
299          * non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages() if the source
300          * of the write was an mmap'ed region of the file we're writing.  Either
301          * one is a pretty crazy thing to do, so we don't support it 100%.  If
302          * this invalidation fails, tough, the write still worked...
303          *
304          * And this page cache invalidation has to be after dio->end_io(), as
305          * some filesystems convert unwritten extents to real allocations in
306          * end_io() when necessary, otherwise a racing buffer read would cache
307          * zeros from unwritten extents.
308          */
309         if (flags & DIO_COMPLETE_INVALIDATE &&
310             ret > 0 && dio->op == REQ_OP_WRITE &&
311             dio->inode->i_mapping->nrpages) {
312                 err = invalidate_inode_pages2_range(dio->inode->i_mapping,
313                                         offset >> PAGE_SHIFT,
314                                         (offset + ret - 1) >> PAGE_SHIFT);
315                 if (err)
316                         dio_warn_stale_pagecache(dio->iocb->ki_filp);
317         }
318
319         inode_dio_end(dio->inode);
320
321         if (flags & DIO_COMPLETE_ASYNC) {
322                 /*
323                  * generic_write_sync expects ki_pos to have been updated
324                  * already, but the submission path only does this for
325                  * synchronous I/O.
326                  */
327                 dio->iocb->ki_pos += transferred;
328
329                 if (ret > 0 && dio->op == REQ_OP_WRITE)
330                         ret = generic_write_sync(dio->iocb, ret);
331                 dio->iocb->ki_complete(dio->iocb, ret, 0);
332         }
333
334         kmem_cache_free(dio_cache, dio);
335         return ret;
336 }
337
338 static void dio_aio_complete_work(struct work_struct *work)
339 {
340         struct dio *dio = container_of(work, struct dio, complete_work);
341
342         dio_complete(dio, 0, DIO_COMPLETE_ASYNC | DIO_COMPLETE_INVALIDATE);
343 }
344
345 static blk_status_t dio_bio_complete(struct dio *dio, struct bio *bio);
346
347 /*
348  * Asynchronous IO callback. 
349  */
350 static void dio_bio_end_aio(struct bio *bio)
351 {
352         struct dio *dio = bio->bi_private;
353         unsigned long remaining;
354         unsigned long flags;
355         bool defer_completion = false;
356
357         /* cleanup the bio */
358         dio_bio_complete(dio, bio);
359
360         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
361         remaining = --dio->refcount;
362         if (remaining == 1 && dio->waiter)
363                 wake_up_process(dio->waiter);
364         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
365
366         if (remaining == 0) {
367                 /*
368                  * Defer completion when defer_completion is set or
369                  * when the inode has pages mapped and this is AIO write.
370                  * We need to invalidate those pages because there is a
371                  * chance they contain stale data in the case buffered IO
372                  * went in between AIO submission and completion into the
373                  * same region.
374                  */
375                 if (dio->result)
376                         defer_completion = dio->defer_completion ||
377                                            (dio->op == REQ_OP_WRITE &&
378                                             dio->inode->i_mapping->nrpages);
379                 if (defer_completion) {
380                         INIT_WORK(&dio->complete_work, dio_aio_complete_work);
381                         queue_work(dio->inode->i_sb->s_dio_done_wq,
382                                    &dio->complete_work);
383                 } else {
384                         dio_complete(dio, 0, DIO_COMPLETE_ASYNC);
385                 }
386         }
387 }
388
389 /*
390  * The BIO completion handler simply queues the BIO up for the process-context
391  * handler.
392  *
393  * During I/O bi_private points at the dio.  After I/O, bi_private is used to
394  * implement a singly-linked list of completed BIOs, at dio->bio_list.
395  */
396 static void dio_bio_end_io(struct bio *bio)
397 {
398         struct dio *dio = bio->bi_private;
399         unsigned long flags;
400
401         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
402         bio->bi_private = dio->bio_list;
403         dio->bio_list = bio;
404         if (--dio->refcount == 1 && dio->waiter)
405                 wake_up_process(dio->waiter);
406         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
407 }
408
409 /**
410  * dio_end_io - handle the end io action for the given bio
411  * @bio: The direct io bio thats being completed
412  *
413  * This is meant to be called by any filesystem that uses their own dio_submit_t
414  * so that the DIO specific endio actions are dealt with after the filesystem
415  * has done it's completion work.
416  */
417 void dio_end_io(struct bio *bio)
418 {
419         struct dio *dio = bio->bi_private;
420
421         if (dio->is_async)
422                 dio_bio_end_aio(bio);
423         else
424                 dio_bio_end_io(bio);
425 }
426 EXPORT_SYMBOL_GPL(dio_end_io);
427
428 static inline void
429 dio_bio_alloc(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
430               struct block_device *bdev,
431               sector_t first_sector, int nr_vecs)
432 {
433         struct bio *bio;
434
435         /*
436          * bio_alloc() is guaranteed to return a bio when allowed to sleep and
437          * we request a valid number of vectors.
438          */
439         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_vecs);
440
441         bio_set_dev(bio, bdev);
442         bio->bi_iter.bi_sector = first_sector;
443         bio_set_op_attrs(bio, dio->op, dio->op_flags);
444         if (dio->is_async)
445                 bio->bi_end_io = dio_bio_end_aio;
446         else
447                 bio->bi_end_io = dio_bio_end_io;
448
449         bio->bi_write_hint = dio->iocb->ki_hint;
450
451         sdio->bio = bio;
452         sdio->logical_offset_in_bio = sdio->cur_page_fs_offset;
453 }
454
455 /*
456  * In the AIO read case we speculatively dirty the pages before starting IO.
457  * During IO completion, any of these pages which happen to have been written
458  * back will be redirtied by bio_check_pages_dirty().
459  *
460  * bios hold a dio reference between submit_bio and ->end_io.
461  */
462 static inline void dio_bio_submit(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
463 {
464         struct bio *bio = sdio->bio;
465         unsigned long flags;
466
467         bio->bi_private = dio;
468
469         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
470         dio->refcount++;
471         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
472
473         if (dio->is_async && dio->op == REQ_OP_READ && dio->should_dirty)
474                 bio_set_pages_dirty(bio);
475
476         dio->bio_disk = bio->bi_disk;
477
478         if (sdio->submit_io) {
479                 sdio->submit_io(bio, dio->inode, sdio->logical_offset_in_bio);
480                 dio->bio_cookie = BLK_QC_T_NONE;
481         } else
482                 dio->bio_cookie = submit_bio(bio);
483
484         sdio->bio = NULL;
485         sdio->boundary = 0;
486         sdio->logical_offset_in_bio = 0;
487 }
488
489 /*
490  * Release any resources in case of a failure
491  */
492 static inline void dio_cleanup(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
493 {
494         while (sdio->head < sdio->tail)
495                 put_page(dio->pages[sdio->head++]);
496 }
497
498 /*
499  * Wait for the next BIO to complete.  Remove it and return it.  NULL is
500  * returned once all BIOs have been completed.  This must only be called once
501  * all bios have been issued so that dio->refcount can only decrease.  This
502  * requires that that the caller hold a reference on the dio.
503  */
504 static struct bio *dio_await_one(struct dio *dio)
505 {
506         unsigned long flags;
507         struct bio *bio = NULL;
508
509         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
510
511         /*
512          * Wait as long as the list is empty and there are bios in flight.  bio
513          * completion drops the count, maybe adds to the list, and wakes while
514          * holding the bio_lock so we don't need set_current_state()'s barrier
515          * and can call it after testing our condition.
516          */
517         while (dio->refcount > 1 && dio->bio_list == NULL) {
518                 __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
519                 dio->waiter = current;
520                 spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
521                 if (!(dio->iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
522                     !blk_poll(dio->bio_disk->queue, dio->bio_cookie, true))
523                         io_schedule();
524                 /* wake up sets us TASK_RUNNING */
525                 spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
526                 dio->waiter = NULL;
527         }
528         if (dio->bio_list) {
529                 bio = dio->bio_list;
530                 dio->bio_list = bio->bi_private;
531         }
532         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
533         return bio;
534 }
535
536 /*
537  * Process one completed BIO.  No locks are held.
538  */
539 static blk_status_t dio_bio_complete(struct dio *dio, struct bio *bio)
540 {
541         blk_status_t err = bio->bi_status;
542         bool should_dirty = dio->op == REQ_OP_READ && dio->should_dirty;
543
544         if (err) {
545                 if (err == BLK_STS_AGAIN && (bio->bi_opf & REQ_NOWAIT))
546                         dio->io_error = -EAGAIN;
547                 else
548                         dio->io_error = -EIO;
549         }
550
551         if (dio->is_async && should_dirty) {
552                 bio_check_pages_dirty(bio);     /* transfers ownership */
553         } else {
554                 bio_release_pages(bio, should_dirty);
555                 bio_put(bio);
556         }
557         return err;
558 }
559
560 /*
561  * Wait on and process all in-flight BIOs.  This must only be called once
562  * all bios have been issued so that the refcount can only decrease.
563  * This just waits for all bios to make it through dio_bio_complete.  IO
564  * errors are propagated through dio->io_error and should be propagated via
565  * dio_complete().
566  */
567 static void dio_await_completion(struct dio *dio)
568 {
569         struct bio *bio;
570         do {
571                 bio = dio_await_one(dio);
572                 if (bio)
573                         dio_bio_complete(dio, bio);
574         } while (bio);
575 }
576
577 /*
578  * A really large O_DIRECT read or write can generate a lot of BIOs.  So
579  * to keep the memory consumption sane we periodically reap any completed BIOs
580  * during the BIO generation phase.
581  *
582  * This also helps to limit the peak amount of pinned userspace memory.
583  */
584 static inline int dio_bio_reap(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
585 {
586         int ret = 0;
587
588         if (sdio->reap_counter++ >= 64) {
589                 while (dio->bio_list) {
590                         unsigned long flags;
591                         struct bio *bio;
592                         int ret2;
593
594                         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
595                         bio = dio->bio_list;
596                         dio->bio_list = bio->bi_private;
597                         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
598                         ret2 = blk_status_to_errno(dio_bio_complete(dio, bio));
599                         if (ret == 0)
600                                 ret = ret2;
601                 }
602                 sdio->reap_counter = 0;
603         }
604         return ret;
605 }
606
607 /*
608  * Create workqueue for deferred direct IO completions. We allocate the
609  * workqueue when it's first needed. This avoids creating workqueue for
610  * filesystems that don't need it and also allows us to create the workqueue
611  * late enough so the we can include s_id in the name of the workqueue.
612  */
613 int sb_init_dio_done_wq(struct super_block *sb)
614 {
615         struct workqueue_struct *old;
616         struct workqueue_struct *wq = alloc_workqueue("dio/%s",
617                                                       WQ_MEM_RECLAIM, 0,
618                                                       sb->s_id);
619         if (!wq)
620                 return -ENOMEM;
621         /*
622          * This has to be atomic as more DIOs can race to create the workqueue
623          */
624         old = cmpxchg(&sb->s_dio_done_wq, NULL, wq);
625         /* Someone created workqueue before us? Free ours... */
626         if (old)
627                 destroy_workqueue(wq);
628         return 0;
629 }
630
631 static int dio_set_defer_completion(struct dio *dio)
632 {
633         struct super_block *sb = dio->inode->i_sb;
634
635         if (dio->defer_completion)
636                 return 0;
637         dio->defer_completion = true;
638         if (!sb->s_dio_done_wq)
639                 return sb_init_dio_done_wq(sb);
640         return 0;
641 }
642
643 /*
644  * Call into the fs to map some more disk blocks.  We record the current number
645  * of available blocks at sdio->blocks_available.  These are in units of the
646  * fs blocksize, i_blocksize(inode).
647  *
648  * The fs is allowed to map lots of blocks at once.  If it wants to do that,
649  * it uses the passed inode-relative block number as the file offset, as usual.
650  *
651  * get_block() is passed the number of i_blkbits-sized blocks which direct_io
652  * has remaining to do.  The fs should not map more than this number of blocks.
653  *
654  * If the fs has mapped a lot of blocks, it should populate bh->b_size to
655  * indicate how much contiguous disk space has been made available at
656  * bh->b_blocknr.
657  *
658  * If *any* of the mapped blocks are new, then the fs must set buffer_new().
659  * This isn't very efficient...
660  *
661  * In the case of filesystem holes: the fs may return an arbitrarily-large
662  * hole by returning an appropriate value in b_size and by clearing
663  * buffer_mapped().  However the direct-io code will only process holes one
664  * block at a time - it will repeatedly call get_block() as it walks the hole.
665  */
666 static int get_more_blocks(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
667                            struct buffer_head *map_bh)
668 {
669         int ret;
670         sector_t fs_startblk;   /* Into file, in filesystem-sized blocks */
671         sector_t fs_endblk;     /* Into file, in filesystem-sized blocks */
672         unsigned long fs_count; /* Number of filesystem-sized blocks */
673         int create;
674         unsigned int i_blkbits = sdio->blkbits + sdio->blkfactor;
675         loff_t i_size;
676
677         /*
678          * If there was a memory error and we've overwritten all the
679          * mapped blocks then we can now return that memory error
680          */
681         ret = dio->page_errors;
682         if (ret == 0) {
683                 BUG_ON(sdio->block_in_file >= sdio->final_block_in_request);
684                 fs_startblk = sdio->block_in_file >> sdio->blkfactor;
685                 fs_endblk = (sdio->final_block_in_request - 1) >>
686                                         sdio->blkfactor;
687                 fs_count = fs_endblk - fs_startblk + 1;
688
689                 map_bh->b_state = 0;
690                 map_bh->b_size = fs_count << i_blkbits;
691
692                 /*
693                  * For writes that could fill holes inside i_size on a
694                  * DIO_SKIP_HOLES filesystem we forbid block creations: only
695                  * overwrites are permitted. We will return early to the caller
696                  * once we see an unmapped buffer head returned, and the caller
697                  * will fall back to buffered I/O.
698                  *
699                  * Otherwise the decision is left to the get_blocks method,
700                  * which may decide to handle it or also return an unmapped
701                  * buffer head.
702                  */
703                 create = dio->op == REQ_OP_WRITE;
704                 if (dio->flags & DIO_SKIP_HOLES) {
705                         i_size = i_size_read(dio->inode);
706                         if (i_size && fs_startblk <= (i_size - 1) >> i_blkbits)
707                                 create = 0;
708                 }
709
710                 ret = (*sdio->get_block)(dio->inode, fs_startblk,
711                                                 map_bh, create);
712
713                 /* Store for completion */
714                 dio->private = map_bh->b_private;
715
716                 if (ret == 0 && buffer_defer_completion(map_bh))
717                         ret = dio_set_defer_completion(dio);
718         }
719         return ret;
720 }
721
722 /*
723  * There is no bio.  Make one now.
724  */
725 static inline int dio_new_bio(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
726                 sector_t start_sector, struct buffer_head *map_bh)
727 {
728         sector_t sector;
729         int ret, nr_pages;
730
731         ret = dio_bio_reap(dio, sdio);
732         if (ret)
733                 goto out;
734         sector = start_sector << (sdio->blkbits - 9);
735         nr_pages = min(sdio->pages_in_io, BIO_MAX_PAGES);
736         BUG_ON(nr_pages <= 0);
737         dio_bio_alloc(dio, sdio, map_bh->b_bdev, sector, nr_pages);
738         sdio->boundary = 0;
739 out:
740         return ret;
741 }
742
743 /*
744  * Attempt to put the current chunk of 'cur_page' into the current BIO.  If
745  * that was successful then update final_block_in_bio and take a ref against
746  * the just-added page.
747  *
748  * Return zero on success.  Non-zero means the caller needs to start a new BIO.
749  */
750 static inline int dio_bio_add_page(struct dio_submit *sdio)
751 {
752         int ret;
753
754         ret = bio_add_page(sdio->bio, sdio->cur_page,
755                         sdio->cur_page_len, sdio->cur_page_offset);
756         if (ret == sdio->cur_page_len) {
757                 /*
758                  * Decrement count only, if we are done with this page
759                  */
760                 if ((sdio->cur_page_len + sdio->cur_page_offset) == PAGE_SIZE)
761                         sdio->pages_in_io--;
762                 get_page(sdio->cur_page);
763                 sdio->final_block_in_bio = sdio->cur_page_block +
764                         (sdio->cur_page_len >> sdio->blkbits);
765                 ret = 0;
766         } else {
767                 ret = 1;
768         }
769         return ret;
770 }
771                 
772 /*
773  * Put cur_page under IO.  The section of cur_page which is described by
774  * cur_page_offset,cur_page_len is put into a BIO.  The section of cur_page
775  * starts on-disk at cur_page_block.
776  *
777  * We take a ref against the page here (on behalf of its presence in the bio).
778  *
779  * The caller of this function is responsible for removing cur_page from the
780  * dio, and for dropping the refcount which came from that presence.
781  */
782 static inline int dio_send_cur_page(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
783                 struct buffer_head *map_bh)
784 {
785         int ret = 0;
786
787         if (sdio->bio) {
788                 loff_t cur_offset = sdio->cur_page_fs_offset;
789                 loff_t bio_next_offset = sdio->logical_offset_in_bio +
790                         sdio->bio->bi_iter.bi_size;
791
792                 /*
793                  * See whether this new request is contiguous with the old.
794                  *
795                  * Btrfs cannot handle having logically non-contiguous requests
796                  * submitted.  For example if you have
797                  *
798                  * Logical:  [0-4095][HOLE][8192-12287]
799                  * Physical: [0-4095]      [4096-8191]
800                  *
801                  * We cannot submit those pages together as one BIO.  So if our
802                  * current logical offset in the file does not equal what would
803                  * be the next logical offset in the bio, submit the bio we
804                  * have.
805                  */
806                 if (sdio->final_block_in_bio != sdio->cur_page_block ||
807                     cur_offset != bio_next_offset)
808                         dio_bio_submit(dio, sdio);
809         }
810
811         if (sdio->bio == NULL) {
812                 ret = dio_new_bio(dio, sdio, sdio->cur_page_block, map_bh);
813                 if (ret)
814                         goto out;
815         }
816
817         if (dio_bio_add_page(sdio) != 0) {
818                 dio_bio_submit(dio, sdio);
819                 ret = dio_new_bio(dio, sdio, sdio->cur_page_block, map_bh);
820                 if (ret == 0) {
821                         ret = dio_bio_add_page(sdio);
822                         BUG_ON(ret != 0);
823                 }
824         }
825 out:
826         return ret;
827 }
828
829 /*
830  * An autonomous function to put a chunk of a page under deferred IO.
831  *
832  * The caller doesn't actually know (or care) whether this piece of page is in
833  * a BIO, or is under IO or whatever.  We just take care of all possible 
834  * situations here.  The separation between the logic of do_direct_IO() and
835  * that of submit_page_section() is important for clarity.  Please don't break.
836  *
837  * The chunk of page starts on-disk at blocknr.
838  *
839  * We perform deferred IO, by recording the last-submitted page inside our
840  * private part of the dio structure.  If possible, we just expand the IO
841  * across that page here.
842  *
843  * If that doesn't work out then we put the old page into the bio and add this
844  * page to the dio instead.
845  */
846 static inline int
847 submit_page_section(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio, struct page *page,
848                     unsigned offset, unsigned len, sector_t blocknr,
849                     struct buffer_head *map_bh)
850 {
851         int ret = 0;
852
853         if (dio->op == REQ_OP_WRITE) {
854                 /*
855                  * Read accounting is performed in submit_bio()
856                  */
857                 task_io_account_write(len);
858         }
859
860         /*
861          * Can we just grow the current page's presence in the dio?
862          */
863         if (sdio->cur_page == page &&
864             sdio->cur_page_offset + sdio->cur_page_len == offset &&
865             sdio->cur_page_block +
866             (sdio->cur_page_len >> sdio->blkbits) == blocknr) {
867                 sdio->cur_page_len += len;
868                 goto out;
869         }
870
871         /*
872          * If there's a deferred page already there then send it.
873          */
874         if (sdio->cur_page) {
875                 ret = dio_send_cur_page(dio, sdio, map_bh);
876                 put_page(sdio->cur_page);
877                 sdio->cur_page = NULL;
878                 if (ret)
879                         return ret;
880         }
881
882         get_page(page);         /* It is in dio */
883         sdio->cur_page = page;
884         sdio->cur_page_offset = offset;
885         sdio->cur_page_len = len;
886         sdio->cur_page_block = blocknr;
887         sdio->cur_page_fs_offset = sdio->block_in_file << sdio->blkbits;
888 out:
889         /*
890          * If sdio->boundary then we want to schedule the IO now to
891          * avoid metadata seeks.
892          */
893         if (sdio->boundary) {
894                 ret = dio_send_cur_page(dio, sdio, map_bh);
895                 if (sdio->bio)
896                         dio_bio_submit(dio, sdio);
897                 put_page(sdio->cur_page);
898                 sdio->cur_page = NULL;
899         }
900         return ret;
901 }
902
903 /*
904  * If we are not writing the entire block and get_block() allocated
905  * the block for us, we need to fill-in the unused portion of the
906  * block with zeros. This happens only if user-buffer, fileoffset or
907  * io length is not filesystem block-size multiple.
908  *
909  * `end' is zero if we're doing the start of the IO, 1 at the end of the
910  * IO.
911  */
912 static inline void dio_zero_block(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
913                 int end, struct buffer_head *map_bh)
914 {
915         unsigned dio_blocks_per_fs_block;
916         unsigned this_chunk_blocks;     /* In dio_blocks */
917         unsigned this_chunk_bytes;
918         struct page *page;
919
920         sdio->start_zero_done = 1;
921         if (!sdio->blkfactor || !buffer_new(map_bh))
922                 return;
923
924         dio_blocks_per_fs_block = 1 << sdio->blkfactor;
925         this_chunk_blocks = sdio->block_in_file & (dio_blocks_per_fs_block - 1);
926
927         if (!this_chunk_blocks)
928                 return;
929
930         /*
931          * We need to zero out part of an fs block.  It is either at the
932          * beginning or the end of the fs block.
933          */
934         if (end) 
935                 this_chunk_blocks = dio_blocks_per_fs_block - this_chunk_blocks;
936
937         this_chunk_bytes = this_chunk_blocks << sdio->blkbits;
938
939         page = ZERO_PAGE(0);
940         if (submit_page_section(dio, sdio, page, 0, this_chunk_bytes,
941                                 sdio->next_block_for_io, map_bh))
942                 return;
943
944         sdio->next_block_for_io += this_chunk_blocks;
945 }
946
947 /*
948  * Walk the user pages, and the file, mapping blocks to disk and generating
949  * a sequence of (page,offset,len,block) mappings.  These mappings are injected
950  * into submit_page_section(), which takes care of the next stage of submission
951  *
952  * Direct IO against a blockdev is different from a file.  Because we can
953  * happily perform page-sized but 512-byte aligned IOs.  It is important that
954  * blockdev IO be able to have fine alignment and large sizes.
955  *
956  * So what we do is to permit the ->get_block function to populate bh.b_size
957  * with the size of IO which is permitted at this offset and this i_blkbits.
958  *
959  * For best results, the blockdev should be set up with 512-byte i_blkbits and
960  * it should set b_size to PAGE_SIZE or more inside get_block().  This gives
961  * fine alignment but still allows this function to work in PAGE_SIZE units.
962  */
963 static int do_direct_IO(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
964                         struct buffer_head *map_bh)
965 {
966         const unsigned blkbits = sdio->blkbits;
967         const unsigned i_blkbits = blkbits + sdio->blkfactor;
968         int ret = 0;
969
970         while (sdio->block_in_file < sdio->final_block_in_request) {
971                 struct page *page;
972                 size_t from, to;
973
974                 page = dio_get_page(dio, sdio);
975                 if (IS_ERR(page)) {
976                         ret = PTR_ERR(page);
977                         goto out;
978                 }
979                 from = sdio->head ? 0 : sdio->from;
980                 to = (sdio->head == sdio->tail - 1) ? sdio->to : PAGE_SIZE;
981                 sdio->head++;
982
983                 while (from < to) {
984                         unsigned this_chunk_bytes;      /* # of bytes mapped */
985                         unsigned this_chunk_blocks;     /* # of blocks */
986                         unsigned u;
987
988                         if (sdio->blocks_available == 0) {
989                                 /*
990                                  * Need to go and map some more disk
991                                  */
992                                 unsigned long blkmask;
993                                 unsigned long dio_remainder;
994
995                                 ret = get_more_blocks(dio, sdio, map_bh);
996                                 if (ret) {
997                                         put_page(page);
998                                         goto out;
999                                 }
1000                                 if (!buffer_mapped(map_bh))
1001                                         goto do_holes;
1002
1003                                 sdio->blocks_available =
1004                                                 map_bh->b_size >> blkbits;
1005                                 sdio->next_block_for_io =
1006                                         map_bh->b_blocknr << sdio->blkfactor;
1007                                 if (buffer_new(map_bh)) {
1008                                         clean_bdev_aliases(
1009                                                 map_bh->b_bdev,
1010                                                 map_bh->b_blocknr,
1011                                                 map_bh->b_size >> i_blkbits);
1012                                 }
1013
1014                                 if (!sdio->blkfactor)
1015                                         goto do_holes;
1016
1017                                 blkmask = (1 << sdio->blkfactor) - 1;
1018                                 dio_remainder = (sdio->block_in_file & blkmask);
1019
1020                                 /*
1021                                  * If we are at the start of IO and that IO
1022                                  * starts partway into a fs-block,
1023                                  * dio_remainder will be non-zero.  If the IO
1024                                  * is a read then we can simply advance the IO
1025                                  * cursor to the first block which is to be
1026                                  * read.  But if the IO is a write and the
1027                                  * block was newly allocated we cannot do that;
1028                                  * the start of the fs block must be zeroed out
1029                                  * on-disk
1030                                  */
1031                                 if (!buffer_new(map_bh))
1032                                         sdio->next_block_for_io += dio_remainder;
1033                                 sdio->blocks_available -= dio_remainder;
1034                         }
1035 do_holes:
1036                         /* Handle holes */
1037                         if (!buffer_mapped(map_bh)) {
1038                                 loff_t i_size_aligned;
1039
1040                                 /* AKPM: eargh, -ENOTBLK is a hack */
1041                                 if (dio->op == REQ_OP_WRITE) {
1042                                         put_page(page);
1043                                         return -ENOTBLK;
1044                                 }
1045
1046                                 /*
1047                                  * Be sure to account for a partial block as the
1048                                  * last block in the file
1049                                  */
1050                                 i_size_aligned = ALIGN(i_size_read(dio->inode),
1051                                                         1 << blkbits);
1052                                 if (sdio->block_in_file >=
1053                                                 i_size_aligned >> blkbits) {
1054                                         /* We hit eof */
1055                                         put_page(page);
1056                                         goto out;
1057                                 }
1058                                 zero_user(page, from, 1 << blkbits);
1059                                 sdio->block_in_file++;
1060                                 from += 1 << blkbits;
1061                                 dio->result += 1 << blkbits;
1062                                 goto next_block;
1063                         }
1064
1065                         /*
1066                          * If we're performing IO which has an alignment which
1067                          * is finer than the underlying fs, go check to see if
1068                          * we must zero out the start of this block.
1069                          */
1070                         if (unlikely(sdio->blkfactor && !sdio->start_zero_done))
1071                                 dio_zero_block(dio, sdio, 0, map_bh);
1072
1073                         /*
1074                          * Work out, in this_chunk_blocks, how much disk we
1075                          * can add to this page
1076                          */
1077                         this_chunk_blocks = sdio->blocks_available;
1078                         u = (to - from) >> blkbits;
1079                         if (this_chunk_blocks > u)
1080                                 this_chunk_blocks = u;
1081                         u = sdio->final_block_in_request - sdio->block_in_file;
1082                         if (this_chunk_blocks > u)
1083                                 this_chunk_blocks = u;
1084                         this_chunk_bytes = this_chunk_blocks << blkbits;
1085                         BUG_ON(this_chunk_bytes == 0);
1086
1087                         if (this_chunk_blocks == sdio->blocks_available)
1088                                 sdio->boundary = buffer_boundary(map_bh);
1089                         ret = submit_page_section(dio, sdio, page,
1090                                                   from,
1091                                                   this_chunk_bytes,
1092                                                   sdio->next_block_for_io,
1093                                                   map_bh);
1094                         if (ret) {
1095                                 put_page(page);
1096                                 goto out;
1097                         }
1098                         sdio->next_block_for_io += this_chunk_blocks;
1099
1100                         sdio->block_in_file += this_chunk_blocks;
1101                         from += this_chunk_bytes;
1102                         dio->result += this_chunk_bytes;
1103                         sdio->blocks_available -= this_chunk_blocks;
1104 next_block:
1105                         BUG_ON(sdio->block_in_file > sdio->final_block_in_request);
1106                         if (sdio->block_in_file == sdio->final_block_in_request)
1107                                 break;
1108                 }
1109
1110                 /* Drop the ref which was taken in get_user_pages() */
1111                 put_page(page);
1112         }
1113 out:
1114         return ret;
1115 }
1116
1117 static inline int drop_refcount(struct dio *dio)
1118 {
1119         int ret2;
1120         unsigned long flags;
1121
1122         /*
1123          * Sync will always be dropping the final ref and completing the
1124          * operation.  AIO can if it was a broken operation described above or
1125          * in fact if all the bios race to complete before we get here.  In
1126          * that case dio_complete() translates the EIOCBQUEUED into the proper
1127          * return code that the caller will hand to ->complete().
1128          *
1129          * This is managed by the bio_lock instead of being an atomic_t so that
1130          * completion paths can drop their ref and use the remaining count to
1131          * decide to wake the submission path atomically.
1132          */
1133         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
1134         ret2 = --dio->refcount;
1135         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
1136         return ret2;
1137 }
1138
1139 /*
1140  * This is a library function for use by filesystem drivers.
1141  *
1142  * The locking rules are governed by the flags parameter:
1143  *  - if the flags value contains DIO_LOCKING we use a fancy locking
1144  *    scheme for dumb filesystems.
1145  *    For writes this function is called under i_mutex and returns with
1146  *    i_mutex held, for reads, i_mutex is not held on entry, but it is
1147  *    taken and dropped again before returning.
1148  *  - if the flags value does NOT contain DIO_LOCKING we don't use any
1149  *    internal locking but rather rely on the filesystem to synchronize
1150  *    direct I/O reads/writes versus each other and truncate.
1151  *
1152  * To help with locking against truncate we incremented the i_dio_count
1153  * counter before starting direct I/O, and decrement it once we are done.
1154  * Truncate can wait for it to reach zero to provide exclusion.  It is
1155  * expected that filesystem provide exclusion between new direct I/O
1156  * and truncates.  For DIO_LOCKING filesystems this is done by i_mutex,
1157  * but other filesystems need to take care of this on their own.
1158  *
1159  * NOTE: if you pass "sdio" to anything by pointer make sure that function
1160  * is always inlined. Otherwise gcc is unable to split the structure into
1161  * individual fields and will generate much worse code. This is important
1162  * for the whole file.
1163  */
1164 static inline ssize_t
1165 do_blockdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct inode *inode,
1166                       struct block_device *bdev, struct iov_iter *iter,
1167                       get_block_t get_block, dio_iodone_t end_io,
1168                       dio_submit_t submit_io, int flags)
1169 {
1170         unsigned i_blkbits = READ_ONCE(inode->i_blkbits);
1171         unsigned blkbits = i_blkbits;
1172         unsigned blocksize_mask = (1 << blkbits) - 1;
1173         ssize_t retval = -EINVAL;
1174         const size_t count = iov_iter_count(iter);
1175         loff_t offset = iocb->ki_pos;
1176         const loff_t end = offset + count;
1177         struct dio *dio;
1178         struct dio_submit sdio = { 0, };
1179         struct buffer_head map_bh = { 0, };
1180         struct blk_plug plug;
1181         unsigned long align = offset | iov_iter_alignment(iter);
1182
1183         /*
1184          * Avoid references to bdev if not absolutely needed to give
1185          * the early prefetch in the caller enough time.
1186          */
1187
1188         if (align & blocksize_mask) {
1189                 if (bdev)
1190                         blkbits = blksize_bits(bdev_logical_block_size(bdev));
1191                 blocksize_mask = (1 << blkbits) - 1;
1192                 if (align & blocksize_mask)
1193                         goto out;
1194         }
1195
1196         /* watch out for a 0 len io from a tricksy fs */
1197         if (iov_iter_rw(iter) == READ && !count)
1198                 return 0;
1199
1200         dio = kmem_cache_alloc(dio_cache, GFP_KERNEL);
1201         retval = -ENOMEM;
1202         if (!dio)
1203                 goto out;
1204         /*
1205          * Believe it or not, zeroing out the page array caused a .5%
1206          * performance regression in a database benchmark.  So, we take
1207          * care to only zero out what's needed.
1208          */
1209         memset(dio, 0, offsetof(struct dio, pages));
1210
1211         dio->flags = flags;
1212         if (dio->flags & DIO_LOCKING) {
1213                 if (iov_iter_rw(iter) == READ) {
1214                         struct address_space *mapping =
1215                                         iocb->ki_filp->f_mapping;
1216
1217                         /* will be released by direct_io_worker */
1218                         inode_lock(inode);
1219
1220                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping, offset,
1221                                                               end - 1);
1222                         if (retval) {
1223                                 inode_unlock(inode);
1224                                 kmem_cache_free(dio_cache, dio);
1225                                 goto out;
1226                         }
1227                 }
1228         }
1229
1230         /* Once we sampled i_size check for reads beyond EOF */
1231         dio->i_size = i_size_read(inode);
1232         if (iov_iter_rw(iter) == READ && offset >= dio->i_size) {
1233                 if (dio->flags & DIO_LOCKING)
1234                         inode_unlock(inode);
1235                 kmem_cache_free(dio_cache, dio);
1236                 retval = 0;
1237                 goto out;
1238         }
1239
1240         /*
1241          * For file extending writes updating i_size before data writeouts
1242          * complete can expose uninitialized blocks in dumb filesystems.
1243          * In that case we need to wait for I/O completion even if asked
1244          * for an asynchronous write.
1245          */
1246         if (is_sync_kiocb(iocb))
1247                 dio->is_async = false;
1248         else if (iov_iter_rw(iter) == WRITE && end > i_size_read(inode))
1249                 dio->is_async = false;
1250         else
1251                 dio->is_async = true;
1252
1253         dio->inode = inode;
1254         if (iov_iter_rw(iter) == WRITE) {
1255                 dio->op = REQ_OP_WRITE;
1256                 dio->op_flags = REQ_SYNC | REQ_IDLE;
1257                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
1258                         dio->op_flags |= REQ_NOWAIT;
1259         } else {
1260                 dio->op = REQ_OP_READ;
1261         }
1262         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
1263                 dio->op_flags |= REQ_HIPRI;
1264
1265         /*
1266          * For AIO O_(D)SYNC writes we need to defer completions to a workqueue
1267          * so that we can call ->fsync.
1268          */
1269         if (dio->is_async && iov_iter_rw(iter) == WRITE) {
1270                 retval = 0;
1271                 if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
1272                         retval = dio_set_defer_completion(dio);
1273                 else if (!dio->inode->i_sb->s_dio_done_wq) {
1274                         /*
1275                          * In case of AIO write racing with buffered read we
1276                          * need to defer completion. We can't decide this now,
1277                          * however the workqueue needs to be initialized here.
1278                          */
1279                         retval = sb_init_dio_done_wq(dio->inode->i_sb);
1280                 }
1281                 if (retval) {
1282                         /*
1283                          * We grab i_mutex only for reads so we don't have
1284                          * to release it here
1285                          */
1286                         kmem_cache_free(dio_cache, dio);
1287                         goto out;
1288                 }
1289         }
1290
1291         /*
1292          * Will be decremented at I/O completion time.
1293          */
1294         inode_dio_begin(inode);
1295
1296         retval = 0;
1297         sdio.blkbits = blkbits;
1298         sdio.blkfactor = i_blkbits - blkbits;
1299         sdio.block_in_file = offset >> blkbits;
1300
1301         sdio.get_block = get_block;
1302         dio->end_io = end_io;
1303         sdio.submit_io = submit_io;
1304         sdio.final_block_in_bio = -1;
1305         sdio.next_block_for_io = -1;
1306
1307         dio->iocb = iocb;
1308
1309         spin_lock_init(&dio->bio_lock);
1310         dio->refcount = 1;
1311
1312         dio->should_dirty = iter_is_iovec(iter) && iov_iter_rw(iter) == READ;
1313         sdio.iter = iter;
1314         sdio.final_block_in_request = end >> blkbits;
1315
1316         /*
1317          * In case of non-aligned buffers, we may need 2 more
1318          * pages since we need to zero out first and last block.
1319          */
1320         if (unlikely(sdio.blkfactor))
1321                 sdio.pages_in_io = 2;
1322
1323         sdio.pages_in_io += iov_iter_npages(iter, INT_MAX);
1324
1325         blk_start_plug(&plug);
1326
1327         retval = do_direct_IO(dio, &sdio, &map_bh);
1328         if (retval)
1329                 dio_cleanup(dio, &sdio);
1330
1331         if (retval == -ENOTBLK) {
1332                 /*
1333                  * The remaining part of the request will be
1334                  * be handled by buffered I/O when we return
1335                  */
1336                 retval = 0;
1337         }
1338         /*
1339          * There may be some unwritten disk at the end of a part-written
1340          * fs-block-sized block.  Go zero that now.
1341          */
1342         dio_zero_block(dio, &sdio, 1, &map_bh);
1343
1344         if (sdio.cur_page) {
1345                 ssize_t ret2;
1346
1347                 ret2 = dio_send_cur_page(dio, &sdio, &map_bh);
1348                 if (retval == 0)
1349                         retval = ret2;
1350                 put_page(sdio.cur_page);
1351                 sdio.cur_page = NULL;
1352         }
1353         if (sdio.bio)
1354                 dio_bio_submit(dio, &sdio);
1355
1356         blk_finish_plug(&plug);
1357
1358         /*
1359          * It is possible that, we return short IO due to end of file.
1360          * In that case, we need to release all the pages we got hold on.
1361          */
1362         dio_cleanup(dio, &sdio);
1363
1364         /*
1365          * All block lookups have been performed. For READ requests
1366          * we can let i_mutex go now that its achieved its purpose
1367          * of protecting us from looking up uninitialized blocks.
1368          */
1369         if (iov_iter_rw(iter) == READ && (dio->flags & DIO_LOCKING))
1370                 inode_unlock(dio->inode);
1371
1372         /*
1373          * The only time we want to leave bios in flight is when a successful
1374          * partial aio read or full aio write have been setup.  In that case
1375          * bio completion will call aio_complete.  The only time it's safe to
1376          * call aio_complete is when we return -EIOCBQUEUED, so we key on that.
1377          * This had *better* be the only place that raises -EIOCBQUEUED.
1378          */
1379         BUG_ON(retval == -EIOCBQUEUED);
1380         if (dio->is_async && retval == 0 && dio->result &&
1381             (iov_iter_rw(iter) == READ || dio->result == count))
1382                 retval = -EIOCBQUEUED;
1383         else
1384                 dio_await_completion(dio);
1385
1386         if (drop_refcount(dio) == 0) {
1387                 retval = dio_complete(dio, retval, DIO_COMPLETE_INVALIDATE);
1388         } else
1389                 BUG_ON(retval != -EIOCBQUEUED);
1390
1391 out:
1392         return retval;
1393 }
1394
1395 ssize_t __blockdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct inode *inode,
1396                              struct block_device *bdev, struct iov_iter *iter,
1397                              get_block_t get_block,
1398                              dio_iodone_t end_io, dio_submit_t submit_io,
1399                              int flags)
1400 {
1401         /*
1402          * The block device state is needed in the end to finally
1403          * submit everything.  Since it's likely to be cache cold
1404          * prefetch it here as first thing to hide some of the
1405          * latency.
1406          *
1407          * Attempt to prefetch the pieces we likely need later.
1408          */
1409         prefetch(&bdev->bd_disk->part_tbl);
1410         prefetch(bdev->bd_queue);
1411         prefetch((char *)bdev->bd_queue + SMP_CACHE_BYTES);
1412
1413         return do_blockdev_direct_IO(iocb, inode, bdev, iter, get_block,
1414                                      end_io, submit_io, flags);
1415 }
1416
1417 EXPORT_SYMBOL(__blockdev_direct_IO);
1418
1419 static __init int dio_init(void)
1420 {
1421         dio_cache = KMEM_CACHE(dio, SLAB_PANIC);
1422         return 0;
1423 }
1424 module_init(dio_init)