fs/direct-io.c

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