Merge branch 'for-4.14-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tj/wq
[sfrench/cifs-2.6.git] / 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  * Flags for dio_complete()
49  */
50 #define DIO_COMPLETE_ASYNC              0x01    /* This is async IO */
51 #define DIO_COMPLETE_INVALIDATE         0x02    /* Can invalidate pages */
52
53 /*
54  * This code generally works in units of "dio_blocks".  A dio_block is
55  * somewhere between the hard sector size and the filesystem block size.  it
56  * is determined on a per-invocation basis.   When talking to the filesystem
57  * we need to convert dio_blocks to fs_blocks by scaling the dio_block quantity
58  * down by dio->blkfactor.  Similarly, fs-blocksize quantities are converted
59  * to bio_block quantities by shifting left by blkfactor.
60  *
61  * If blkfactor is zero then the user's request was aligned to the filesystem's
62  * blocksize.
63  */
64
65 /* dio_state only used in the submission path */
66
67 struct dio_submit {
68         struct bio *bio;                /* bio under assembly */
69         unsigned blkbits;               /* doesn't change */
70         unsigned blkfactor;             /* When we're using an alignment which
71                                            is finer than the filesystem's soft
72                                            blocksize, this specifies how much
73                                            finer.  blkfactor=2 means 1/4-block
74                                            alignment.  Does not change */
75         unsigned start_zero_done;       /* flag: sub-blocksize zeroing has
76                                            been performed at the start of a
77                                            write */
78         int pages_in_io;                /* approximate total IO pages */
79         sector_t block_in_file;         /* Current offset into the underlying
80                                            file in dio_block units. */
81         unsigned blocks_available;      /* At block_in_file.  changes */
82         int reap_counter;               /* rate limit reaping */
83         sector_t final_block_in_request;/* doesn't change */
84         int boundary;                   /* prev block is at a boundary */
85         get_block_t *get_block;         /* block mapping function */
86         dio_submit_t *submit_io;        /* IO submition function */
87
88         loff_t logical_offset_in_bio;   /* current first logical block in bio */
89         sector_t final_block_in_bio;    /* current final block in bio + 1 */
90         sector_t next_block_for_io;     /* next block to be put under IO,
91                                            in dio_blocks units */
92
93         /*
94          * Deferred addition of a page to the dio.  These variables are
95          * private to dio_send_cur_page(), submit_page_section() and
96          * dio_bio_add_page().
97          */
98         struct page *cur_page;          /* The page */
99         unsigned cur_page_offset;       /* Offset into it, in bytes */
100         unsigned cur_page_len;          /* Nr of bytes at cur_page_offset */
101         sector_t cur_page_block;        /* Where it starts */
102         loff_t cur_page_fs_offset;      /* Offset in file */
103
104         struct iov_iter *iter;
105         /*
106          * Page queue.  These variables belong to dio_refill_pages() and
107          * dio_get_page().
108          */
109         unsigned head;                  /* next page to process */
110         unsigned tail;                  /* last valid page + 1 */
111         size_t from, to;
112 };
113
114 /* dio_state communicated between submission path and end_io */
115 struct dio {
116         int flags;                      /* doesn't change */
117         int op;
118         int op_flags;
119         blk_qc_t bio_cookie;
120         struct gendisk *bio_disk;
121         struct inode *inode;
122         loff_t i_size;                  /* i_size when submitted */
123         dio_iodone_t *end_io;           /* IO completion function */
124
125         void *private;                  /* copy from map_bh.b_private */
126
127         /* BIO completion state */
128         spinlock_t bio_lock;            /* protects BIO fields below */
129         int page_errors;                /* errno from get_user_pages() */
130         int is_async;                   /* is IO async ? */
131         bool defer_completion;          /* defer AIO completion to workqueue? */
132         bool should_dirty;              /* if pages should be dirtied */
133         int io_error;                   /* IO error in completion path */
134         unsigned long refcount;         /* direct_io_worker() and bios */
135         struct bio *bio_list;           /* singly linked via bi_private */
136         struct task_struct *waiter;     /* waiting task (NULL if none) */
137
138         /* AIO related stuff */
139         struct kiocb *iocb;             /* kiocb */
140         ssize_t result;                 /* IO result */
141
142         /*
143          * pages[] (and any fields placed after it) are not zeroed out at
144          * allocation time.  Don't add new fields after pages[] unless you
145          * wish that they not be zeroed.
146          */
147         union {
148                 struct page *pages[DIO_PAGES];  /* page buffer */
149                 struct work_struct complete_work;/* deferred AIO completion */
150         };
151 } ____cacheline_aligned_in_smp;
152
153 static struct kmem_cache *dio_cache __read_mostly;
154
155 /*
156  * How many pages are in the queue?
157  */
158 static inline unsigned dio_pages_present(struct dio_submit *sdio)
159 {
160         return sdio->tail - sdio->head;
161 }
162
163 /*
164  * Go grab and pin some userspace pages.   Typically we'll get 64 at a time.
165  */
166 static inline int dio_refill_pages(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
167 {
168         ssize_t ret;
169
170         ret = iov_iter_get_pages(sdio->iter, dio->pages, LONG_MAX, DIO_PAGES,
171                                 &sdio->from);
172
173         if (ret < 0 && sdio->blocks_available && (dio->op == REQ_OP_WRITE)) {
174                 struct page *page = ZERO_PAGE(0);
175                 /*
176                  * A memory fault, but the filesystem has some outstanding
177                  * mapped blocks.  We need to use those blocks up to avoid
178                  * leaking stale data in the file.
179                  */
180                 if (dio->page_errors == 0)
181                         dio->page_errors = ret;
182                 get_page(page);
183                 dio->pages[0] = page;
184                 sdio->head = 0;
185                 sdio->tail = 1;
186                 sdio->from = 0;
187                 sdio->to = PAGE_SIZE;
188                 return 0;
189         }
190
191         if (ret >= 0) {
192                 iov_iter_advance(sdio->iter, ret);
193                 ret += sdio->from;
194                 sdio->head = 0;
195                 sdio->tail = (ret + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
196                 sdio->to = ((ret - 1) & (PAGE_SIZE - 1)) + 1;
197                 return 0;
198         }
199         return ret;     
200 }
201
202 /*
203  * Get another userspace page.  Returns an ERR_PTR on error.  Pages are
204  * buffered inside the dio so that we can call get_user_pages() against a
205  * decent number of pages, less frequently.  To provide nicer use of the
206  * L1 cache.
207  */
208 static inline struct page *dio_get_page(struct dio *dio,
209                                         struct dio_submit *sdio)
210 {
211         if (dio_pages_present(sdio) == 0) {
212                 int ret;
213
214                 ret = dio_refill_pages(dio, sdio);
215                 if (ret)
216                         return ERR_PTR(ret);
217                 BUG_ON(dio_pages_present(sdio) == 0);
218         }
219         return dio->pages[sdio->head];
220 }
221
222 /**
223  * dio_complete() - called when all DIO BIO I/O has been completed
224  * @offset: the byte offset in the file of the completed operation
225  *
226  * This drops i_dio_count, lets interested parties know that a DIO operation
227  * has completed, and calculates the resulting return code for the operation.
228  *
229  * It lets the filesystem know if it registered an interest earlier via
230  * get_block.  Pass the private field of the map buffer_head so that
231  * filesystems can use it to hold additional state between get_block calls and
232  * dio_complete.
233  */
234 static ssize_t dio_complete(struct dio *dio, ssize_t ret, unsigned int flags)
235 {
236         loff_t offset = dio->iocb->ki_pos;
237         ssize_t transferred = 0;
238         int err;
239
240         /*
241          * AIO submission can race with bio completion to get here while
242          * expecting to have the last io completed by bio completion.
243          * In that case -EIOCBQUEUED is in fact not an error we want
244          * to preserve through this call.
245          */
246         if (ret == -EIOCBQUEUED)
247                 ret = 0;
248
249         if (dio->result) {
250                 transferred = dio->result;
251
252                 /* Check for short read case */
253                 if ((dio->op == REQ_OP_READ) &&
254                     ((offset + transferred) > dio->i_size))
255                         transferred = dio->i_size - offset;
256                 /* ignore EFAULT if some IO has been done */
257                 if (unlikely(ret == -EFAULT) && transferred)
258                         ret = 0;
259         }
260
261         if (ret == 0)
262                 ret = dio->page_errors;
263         if (ret == 0)
264                 ret = dio->io_error;
265         if (ret == 0)
266                 ret = transferred;
267
268         if (dio->end_io) {
269                 // XXX: ki_pos??
270                 err = dio->end_io(dio->iocb, offset, ret, dio->private);
271                 if (err)
272                         ret = err;
273         }
274
275         /*
276          * Try again to invalidate clean pages which might have been cached by
277          * non-direct readahead, or faulted in by get_user_pages() if the source
278          * of the write was an mmap'ed region of the file we're writing.  Either
279          * one is a pretty crazy thing to do, so we don't support it 100%.  If
280          * this invalidation fails, tough, the write still worked...
281          *
282          * And this page cache invalidation has to be after dio->end_io(), as
283          * some filesystems convert unwritten extents to real allocations in
284          * end_io() when necessary, otherwise a racing buffer read would cache
285          * zeros from unwritten extents.
286          */
287         if (flags & DIO_COMPLETE_INVALIDATE &&
288             ret > 0 && dio->op == REQ_OP_WRITE &&
289             dio->inode->i_mapping->nrpages) {
290                 err = invalidate_inode_pages2_range(dio->inode->i_mapping,
291                                         offset >> PAGE_SHIFT,
292                                         (offset + ret - 1) >> PAGE_SHIFT);
293                 WARN_ON_ONCE(err);
294         }
295
296         if (!(dio->flags & DIO_SKIP_DIO_COUNT))
297                 inode_dio_end(dio->inode);
298
299         if (flags & DIO_COMPLETE_ASYNC) {
300                 /*
301                  * generic_write_sync expects ki_pos to have been updated
302                  * already, but the submission path only does this for
303                  * synchronous I/O.
304                  */
305                 dio->iocb->ki_pos += transferred;
306
307                 if (dio->op == REQ_OP_WRITE)
308                         ret = generic_write_sync(dio->iocb,  transferred);
309                 dio->iocb->ki_complete(dio->iocb, ret, 0);
310         }
311
312         kmem_cache_free(dio_cache, dio);
313         return ret;
314 }
315
316 static void dio_aio_complete_work(struct work_struct *work)
317 {
318         struct dio *dio = container_of(work, struct dio, complete_work);
319
320         dio_complete(dio, 0, DIO_COMPLETE_ASYNC | DIO_COMPLETE_INVALIDATE);
321 }
322
323 static blk_status_t dio_bio_complete(struct dio *dio, struct bio *bio);
324
325 /*
326  * Asynchronous IO callback. 
327  */
328 static void dio_bio_end_aio(struct bio *bio)
329 {
330         struct dio *dio = bio->bi_private;
331         unsigned long remaining;
332         unsigned long flags;
333         bool defer_completion = false;
334
335         /* cleanup the bio */
336         dio_bio_complete(dio, bio);
337
338         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
339         remaining = --dio->refcount;
340         if (remaining == 1 && dio->waiter)
341                 wake_up_process(dio->waiter);
342         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
343
344         if (remaining == 0) {
345                 /*
346                  * Defer completion when defer_completion is set or
347                  * when the inode has pages mapped and this is AIO write.
348                  * We need to invalidate those pages because there is a
349                  * chance they contain stale data in the case buffered IO
350                  * went in between AIO submission and completion into the
351                  * same region.
352                  */
353                 if (dio->result)
354                         defer_completion = dio->defer_completion ||
355                                            (dio->op == REQ_OP_WRITE &&
356                                             dio->inode->i_mapping->nrpages);
357                 if (defer_completion) {
358                         INIT_WORK(&dio->complete_work, dio_aio_complete_work);
359                         queue_work(dio->inode->i_sb->s_dio_done_wq,
360                                    &dio->complete_work);
361                 } else {
362                         dio_complete(dio, 0, DIO_COMPLETE_ASYNC);
363                 }
364         }
365 }
366
367 /*
368  * The BIO completion handler simply queues the BIO up for the process-context
369  * handler.
370  *
371  * During I/O bi_private points at the dio.  After I/O, bi_private is used to
372  * implement a singly-linked list of completed BIOs, at dio->bio_list.
373  */
374 static void dio_bio_end_io(struct bio *bio)
375 {
376         struct dio *dio = bio->bi_private;
377         unsigned long flags;
378
379         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
380         bio->bi_private = dio->bio_list;
381         dio->bio_list = bio;
382         if (--dio->refcount == 1 && dio->waiter)
383                 wake_up_process(dio->waiter);
384         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
385 }
386
387 /**
388  * dio_end_io - handle the end io action for the given bio
389  * @bio: The direct io bio thats being completed
390  *
391  * This is meant to be called by any filesystem that uses their own dio_submit_t
392  * so that the DIO specific endio actions are dealt with after the filesystem
393  * has done it's completion work.
394  */
395 void dio_end_io(struct bio *bio)
396 {
397         struct dio *dio = bio->bi_private;
398
399         if (dio->is_async)
400                 dio_bio_end_aio(bio);
401         else
402                 dio_bio_end_io(bio);
403 }
404 EXPORT_SYMBOL_GPL(dio_end_io);
405
406 static inline void
407 dio_bio_alloc(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
408               struct block_device *bdev,
409               sector_t first_sector, int nr_vecs)
410 {
411         struct bio *bio;
412
413         /*
414          * bio_alloc() is guaranteed to return a bio when called with
415          * __GFP_RECLAIM and we request a valid number of vectors.
416          */
417         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_vecs);
418
419         bio_set_dev(bio, bdev);
420         bio->bi_iter.bi_sector = first_sector;
421         bio_set_op_attrs(bio, dio->op, dio->op_flags);
422         if (dio->is_async)
423                 bio->bi_end_io = dio_bio_end_aio;
424         else
425                 bio->bi_end_io = dio_bio_end_io;
426
427         bio->bi_write_hint = dio->iocb->ki_hint;
428
429         sdio->bio = bio;
430         sdio->logical_offset_in_bio = sdio->cur_page_fs_offset;
431 }
432
433 /*
434  * In the AIO read case we speculatively dirty the pages before starting IO.
435  * During IO completion, any of these pages which happen to have been written
436  * back will be redirtied by bio_check_pages_dirty().
437  *
438  * bios hold a dio reference between submit_bio and ->end_io.
439  */
440 static inline void dio_bio_submit(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
441 {
442         struct bio *bio = sdio->bio;
443         unsigned long flags;
444
445         bio->bi_private = dio;
446
447         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
448         dio->refcount++;
449         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
450
451         if (dio->is_async && dio->op == REQ_OP_READ && dio->should_dirty)
452                 bio_set_pages_dirty(bio);
453
454         dio->bio_disk = bio->bi_disk;
455
456         if (sdio->submit_io) {
457                 sdio->submit_io(bio, dio->inode, sdio->logical_offset_in_bio);
458                 dio->bio_cookie = BLK_QC_T_NONE;
459         } else
460                 dio->bio_cookie = submit_bio(bio);
461
462         sdio->bio = NULL;
463         sdio->boundary = 0;
464         sdio->logical_offset_in_bio = 0;
465 }
466
467 /*
468  * Release any resources in case of a failure
469  */
470 static inline void dio_cleanup(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
471 {
472         while (sdio->head < sdio->tail)
473                 put_page(dio->pages[sdio->head++]);
474 }
475
476 /*
477  * Wait for the next BIO to complete.  Remove it and return it.  NULL is
478  * returned once all BIOs have been completed.  This must only be called once
479  * all bios have been issued so that dio->refcount can only decrease.  This
480  * requires that that the caller hold a reference on the dio.
481  */
482 static struct bio *dio_await_one(struct dio *dio)
483 {
484         unsigned long flags;
485         struct bio *bio = NULL;
486
487         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
488
489         /*
490          * Wait as long as the list is empty and there are bios in flight.  bio
491          * completion drops the count, maybe adds to the list, and wakes while
492          * holding the bio_lock so we don't need set_current_state()'s barrier
493          * and can call it after testing our condition.
494          */
495         while (dio->refcount > 1 && dio->bio_list == NULL) {
496                 __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
497                 dio->waiter = current;
498                 spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
499                 if (!(dio->iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
500                     !blk_mq_poll(dio->bio_disk->queue, dio->bio_cookie))
501                         io_schedule();
502                 /* wake up sets us TASK_RUNNING */
503                 spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
504                 dio->waiter = NULL;
505         }
506         if (dio->bio_list) {
507                 bio = dio->bio_list;
508                 dio->bio_list = bio->bi_private;
509         }
510         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
511         return bio;
512 }
513
514 /*
515  * Process one completed BIO.  No locks are held.
516  */
517 static blk_status_t dio_bio_complete(struct dio *dio, struct bio *bio)
518 {
519         struct bio_vec *bvec;
520         unsigned i;
521         blk_status_t err = bio->bi_status;
522
523         if (err) {
524                 if (err == BLK_STS_AGAIN && (bio->bi_opf & REQ_NOWAIT))
525                         dio->io_error = -EAGAIN;
526                 else
527                         dio->io_error = -EIO;
528         }
529
530         if (dio->is_async && dio->op == REQ_OP_READ && dio->should_dirty) {
531                 bio_check_pages_dirty(bio);     /* transfers ownership */
532         } else {
533                 bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
534                         struct page *page = bvec->bv_page;
535
536                         if (dio->op == REQ_OP_READ && !PageCompound(page) &&
537                                         dio->should_dirty)
538                                 set_page_dirty_lock(page);
539                         put_page(page);
540                 }
541                 bio_put(bio);
542         }
543         return err;
544 }
545
546 /*
547  * Wait on and process all in-flight BIOs.  This must only be called once
548  * all bios have been issued so that the refcount can only decrease.
549  * This just waits for all bios to make it through dio_bio_complete.  IO
550  * errors are propagated through dio->io_error and should be propagated via
551  * dio_complete().
552  */
553 static void dio_await_completion(struct dio *dio)
554 {
555         struct bio *bio;
556         do {
557                 bio = dio_await_one(dio);
558                 if (bio)
559                         dio_bio_complete(dio, bio);
560         } while (bio);
561 }
562
563 /*
564  * A really large O_DIRECT read or write can generate a lot of BIOs.  So
565  * to keep the memory consumption sane we periodically reap any completed BIOs
566  * during the BIO generation phase.
567  *
568  * This also helps to limit the peak amount of pinned userspace memory.
569  */
570 static inline int dio_bio_reap(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
571 {
572         int ret = 0;
573
574         if (sdio->reap_counter++ >= 64) {
575                 while (dio->bio_list) {
576                         unsigned long flags;
577                         struct bio *bio;
578                         int ret2;
579
580                         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
581                         bio = dio->bio_list;
582                         dio->bio_list = bio->bi_private;
583                         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
584                         ret2 = blk_status_to_errno(dio_bio_complete(dio, bio));
585                         if (ret == 0)
586                                 ret = ret2;
587                 }
588                 sdio->reap_counter = 0;
589         }
590         return ret;
591 }
592
593 /*
594  * Create workqueue for deferred direct IO completions. We allocate the
595  * workqueue when it's first needed. This avoids creating workqueue for
596  * filesystems that don't need it and also allows us to create the workqueue
597  * late enough so the we can include s_id in the name of the workqueue.
598  */
599 int sb_init_dio_done_wq(struct super_block *sb)
600 {
601         struct workqueue_struct *old;
602         struct workqueue_struct *wq = alloc_workqueue("dio/%s",
603                                                       WQ_MEM_RECLAIM, 0,
604                                                       sb->s_id);
605         if (!wq)
606                 return -ENOMEM;
607         /*
608          * This has to be atomic as more DIOs can race to create the workqueue
609          */
610         old = cmpxchg(&sb->s_dio_done_wq, NULL, wq);
611         /* Someone created workqueue before us? Free ours... */
612         if (old)
613                 destroy_workqueue(wq);
614         return 0;
615 }
616
617 static int dio_set_defer_completion(struct dio *dio)
618 {
619         struct super_block *sb = dio->inode->i_sb;
620
621         if (dio->defer_completion)
622                 return 0;
623         dio->defer_completion = true;
624         if (!sb->s_dio_done_wq)
625                 return sb_init_dio_done_wq(sb);
626         return 0;
627 }
628
629 /*
630  * Call into the fs to map some more disk blocks.  We record the current number
631  * of available blocks at sdio->blocks_available.  These are in units of the
632  * fs blocksize, i_blocksize(inode).
633  *
634  * The fs is allowed to map lots of blocks at once.  If it wants to do that,
635  * it uses the passed inode-relative block number as the file offset, as usual.
636  *
637  * get_block() is passed the number of i_blkbits-sized blocks which direct_io
638  * has remaining to do.  The fs should not map more than this number of blocks.
639  *
640  * If the fs has mapped a lot of blocks, it should populate bh->b_size to
641  * indicate how much contiguous disk space has been made available at
642  * bh->b_blocknr.
643  *
644  * If *any* of the mapped blocks are new, then the fs must set buffer_new().
645  * This isn't very efficient...
646  *
647  * In the case of filesystem holes: the fs may return an arbitrarily-large
648  * hole by returning an appropriate value in b_size and by clearing
649  * buffer_mapped().  However the direct-io code will only process holes one
650  * block at a time - it will repeatedly call get_block() as it walks the hole.
651  */
652 static int get_more_blocks(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
653                            struct buffer_head *map_bh)
654 {
655         int ret;
656         sector_t fs_startblk;   /* Into file, in filesystem-sized blocks */
657         sector_t fs_endblk;     /* Into file, in filesystem-sized blocks */
658         unsigned long fs_count; /* Number of filesystem-sized blocks */
659         int create;
660         unsigned int i_blkbits = sdio->blkbits + sdio->blkfactor;
661
662         /*
663          * If there was a memory error and we've overwritten all the
664          * mapped blocks then we can now return that memory error
665          */
666         ret = dio->page_errors;
667         if (ret == 0) {
668                 BUG_ON(sdio->block_in_file >= sdio->final_block_in_request);
669                 fs_startblk = sdio->block_in_file >> sdio->blkfactor;
670                 fs_endblk = (sdio->final_block_in_request - 1) >>
671                                         sdio->blkfactor;
672                 fs_count = fs_endblk - fs_startblk + 1;
673
674                 map_bh->b_state = 0;
675                 map_bh->b_size = fs_count << i_blkbits;
676
677                 /*
678                  * For writes that could fill holes inside i_size on a
679                  * DIO_SKIP_HOLES filesystem we forbid block creations: only
680                  * overwrites are permitted. We will return early to the caller
681                  * once we see an unmapped buffer head returned, and the caller
682                  * will fall back to buffered I/O.
683                  *
684                  * Otherwise the decision is left to the get_blocks method,
685                  * which may decide to handle it or also return an unmapped
686                  * buffer head.
687                  */
688                 create = dio->op == REQ_OP_WRITE;
689                 if (dio->flags & DIO_SKIP_HOLES) {
690                         if (fs_startblk <= ((i_size_read(dio->inode) - 1) >>
691                                                         i_blkbits))
692                                 create = 0;
693                 }
694
695                 ret = (*sdio->get_block)(dio->inode, fs_startblk,
696                                                 map_bh, create);
697
698                 /* Store for completion */
699                 dio->private = map_bh->b_private;
700
701                 if (ret == 0 && buffer_defer_completion(map_bh))
702                         ret = dio_set_defer_completion(dio);
703         }
704         return ret;
705 }
706
707 /*
708  * There is no bio.  Make one now.
709  */
710 static inline int dio_new_bio(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
711                 sector_t start_sector, struct buffer_head *map_bh)
712 {
713         sector_t sector;
714         int ret, nr_pages;
715
716         ret = dio_bio_reap(dio, sdio);
717         if (ret)
718                 goto out;
719         sector = start_sector << (sdio->blkbits - 9);
720         nr_pages = min(sdio->pages_in_io, BIO_MAX_PAGES);
721         BUG_ON(nr_pages <= 0);
722         dio_bio_alloc(dio, sdio, map_bh->b_bdev, sector, nr_pages);
723         sdio->boundary = 0;
724 out:
725         return ret;
726 }
727
728 /*
729  * Attempt to put the current chunk of 'cur_page' into the current BIO.  If
730  * that was successful then update final_block_in_bio and take a ref against
731  * the just-added page.
732  *
733  * Return zero on success.  Non-zero means the caller needs to start a new BIO.
734  */
735 static inline int dio_bio_add_page(struct dio_submit *sdio)
736 {
737         int ret;
738
739         ret = bio_add_page(sdio->bio, sdio->cur_page,
740                         sdio->cur_page_len, sdio->cur_page_offset);
741         if (ret == sdio->cur_page_len) {
742                 /*
743                  * Decrement count only, if we are done with this page
744                  */
745                 if ((sdio->cur_page_len + sdio->cur_page_offset) == PAGE_SIZE)
746                         sdio->pages_in_io--;
747                 get_page(sdio->cur_page);
748                 sdio->final_block_in_bio = sdio->cur_page_block +
749                         (sdio->cur_page_len >> sdio->blkbits);
750                 ret = 0;
751         } else {
752                 ret = 1;
753         }
754         return ret;
755 }
756                 
757 /*
758  * Put cur_page under IO.  The section of cur_page which is described by
759  * cur_page_offset,cur_page_len is put into a BIO.  The section of cur_page
760  * starts on-disk at cur_page_block.
761  *
762  * We take a ref against the page here (on behalf of its presence in the bio).
763  *
764  * The caller of this function is responsible for removing cur_page from the
765  * dio, and for dropping the refcount which came from that presence.
766  */
767 static inline int dio_send_cur_page(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
768                 struct buffer_head *map_bh)
769 {
770         int ret = 0;
771
772         if (sdio->bio) {
773                 loff_t cur_offset = sdio->cur_page_fs_offset;
774                 loff_t bio_next_offset = sdio->logical_offset_in_bio +
775                         sdio->bio->bi_iter.bi_size;
776
777                 /*
778                  * See whether this new request is contiguous with the old.
779                  *
780                  * Btrfs cannot handle having logically non-contiguous requests
781                  * submitted.  For example if you have
782                  *
783                  * Logical:  [0-4095][HOLE][8192-12287]
784                  * Physical: [0-4095]      [4096-8191]
785                  *
786                  * We cannot submit those pages together as one BIO.  So if our
787                  * current logical offset in the file does not equal what would
788                  * be the next logical offset in the bio, submit the bio we
789                  * have.
790                  */
791                 if (sdio->final_block_in_bio != sdio->cur_page_block ||
792                     cur_offset != bio_next_offset)
793                         dio_bio_submit(dio, sdio);
794         }
795
796         if (sdio->bio == NULL) {
797                 ret = dio_new_bio(dio, sdio, sdio->cur_page_block, map_bh);
798                 if (ret)
799                         goto out;
800         }
801
802         if (dio_bio_add_page(sdio) != 0) {
803                 dio_bio_submit(dio, sdio);
804                 ret = dio_new_bio(dio, sdio, sdio->cur_page_block, map_bh);
805                 if (ret == 0) {
806                         ret = dio_bio_add_page(sdio);
807                         BUG_ON(ret != 0);
808                 }
809         }
810 out:
811         return ret;
812 }
813
814 /*
815  * An autonomous function to put a chunk of a page under deferred IO.
816  *
817  * The caller doesn't actually know (or care) whether this piece of page is in
818  * a BIO, or is under IO or whatever.  We just take care of all possible 
819  * situations here.  The separation between the logic of do_direct_IO() and
820  * that of submit_page_section() is important for clarity.  Please don't break.
821  *
822  * The chunk of page starts on-disk at blocknr.
823  *
824  * We perform deferred IO, by recording the last-submitted page inside our
825  * private part of the dio structure.  If possible, we just expand the IO
826  * across that page here.
827  *
828  * If that doesn't work out then we put the old page into the bio and add this
829  * page to the dio instead.
830  */
831 static inline int
832 submit_page_section(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio, struct page *page,
833                     unsigned offset, unsigned len, sector_t blocknr,
834                     struct buffer_head *map_bh)
835 {
836         int ret = 0;
837
838         if (dio->op == REQ_OP_WRITE) {
839                 /*
840                  * Read accounting is performed in submit_bio()
841                  */
842                 task_io_account_write(len);
843         }
844
845         /*
846          * Can we just grow the current page's presence in the dio?
847          */
848         if (sdio->cur_page == page &&
849             sdio->cur_page_offset + sdio->cur_page_len == offset &&
850             sdio->cur_page_block +
851             (sdio->cur_page_len >> sdio->blkbits) == blocknr) {
852                 sdio->cur_page_len += len;
853                 goto out;
854         }
855
856         /*
857          * If there's a deferred page already there then send it.
858          */
859         if (sdio->cur_page) {
860                 ret = dio_send_cur_page(dio, sdio, map_bh);
861                 put_page(sdio->cur_page);
862                 sdio->cur_page = NULL;
863                 if (ret)
864                         return ret;
865         }
866
867         get_page(page);         /* It is in dio */
868         sdio->cur_page = page;
869         sdio->cur_page_offset = offset;
870         sdio->cur_page_len = len;
871         sdio->cur_page_block = blocknr;
872         sdio->cur_page_fs_offset = sdio->block_in_file << sdio->blkbits;
873 out:
874         /*
875          * If sdio->boundary then we want to schedule the IO now to
876          * avoid metadata seeks.
877          */
878         if (sdio->boundary) {
879                 ret = dio_send_cur_page(dio, sdio, map_bh);
880                 if (sdio->bio)
881                         dio_bio_submit(dio, sdio);
882                 put_page(sdio->cur_page);
883                 sdio->cur_page = NULL;
884         }
885         return ret;
886 }
887
888 /*
889  * If we are not writing the entire block and get_block() allocated
890  * the block for us, we need to fill-in the unused portion of the
891  * block with zeros. This happens only if user-buffer, fileoffset or
892  * io length is not filesystem block-size multiple.
893  *
894  * `end' is zero if we're doing the start of the IO, 1 at the end of the
895  * IO.
896  */
897 static inline void dio_zero_block(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
898                 int end, struct buffer_head *map_bh)
899 {
900         unsigned dio_blocks_per_fs_block;
901         unsigned this_chunk_blocks;     /* In dio_blocks */
902         unsigned this_chunk_bytes;
903         struct page *page;
904
905         sdio->start_zero_done = 1;
906         if (!sdio->blkfactor || !buffer_new(map_bh))
907                 return;
908
909         dio_blocks_per_fs_block = 1 << sdio->blkfactor;
910         this_chunk_blocks = sdio->block_in_file & (dio_blocks_per_fs_block - 1);
911
912         if (!this_chunk_blocks)
913                 return;
914
915         /*
916          * We need to zero out part of an fs block.  It is either at the
917          * beginning or the end of the fs block.
918          */
919         if (end) 
920                 this_chunk_blocks = dio_blocks_per_fs_block - this_chunk_blocks;
921
922         this_chunk_bytes = this_chunk_blocks << sdio->blkbits;
923
924         page = ZERO_PAGE(0);
925         if (submit_page_section(dio, sdio, page, 0, this_chunk_bytes,
926                                 sdio->next_block_for_io, map_bh))
927                 return;
928
929         sdio->next_block_for_io += this_chunk_blocks;
930 }
931
932 /*
933  * Walk the user pages, and the file, mapping blocks to disk and generating
934  * a sequence of (page,offset,len,block) mappings.  These mappings are injected
935  * into submit_page_section(), which takes care of the next stage of submission
936  *
937  * Direct IO against a blockdev is different from a file.  Because we can
938  * happily perform page-sized but 512-byte aligned IOs.  It is important that
939  * blockdev IO be able to have fine alignment and large sizes.
940  *
941  * So what we do is to permit the ->get_block function to populate bh.b_size
942  * with the size of IO which is permitted at this offset and this i_blkbits.
943  *
944  * For best results, the blockdev should be set up with 512-byte i_blkbits and
945  * it should set b_size to PAGE_SIZE or more inside get_block().  This gives
946  * fine alignment but still allows this function to work in PAGE_SIZE units.
947  */
948 static int do_direct_IO(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
949                         struct buffer_head *map_bh)
950 {
951         const unsigned blkbits = sdio->blkbits;
952         const unsigned i_blkbits = blkbits + sdio->blkfactor;
953         int ret = 0;
954
955         while (sdio->block_in_file < sdio->final_block_in_request) {
956                 struct page *page;
957                 size_t from, to;
958
959                 page = dio_get_page(dio, sdio);
960                 if (IS_ERR(page)) {
961                         ret = PTR_ERR(page);
962                         goto out;
963                 }
964                 from = sdio->head ? 0 : sdio->from;
965                 to = (sdio->head == sdio->tail - 1) ? sdio->to : PAGE_SIZE;
966                 sdio->head++;
967
968                 while (from < to) {
969                         unsigned this_chunk_bytes;      /* # of bytes mapped */
970                         unsigned this_chunk_blocks;     /* # of blocks */
971                         unsigned u;
972
973                         if (sdio->blocks_available == 0) {
974                                 /*
975                                  * Need to go and map some more disk
976                                  */
977                                 unsigned long blkmask;
978                                 unsigned long dio_remainder;
979
980                                 ret = get_more_blocks(dio, sdio, map_bh);
981                                 if (ret) {
982                                         put_page(page);
983                                         goto out;
984                                 }
985                                 if (!buffer_mapped(map_bh))
986                                         goto do_holes;
987
988                                 sdio->blocks_available =
989                                                 map_bh->b_size >> blkbits;
990                                 sdio->next_block_for_io =
991                                         map_bh->b_blocknr << sdio->blkfactor;
992                                 if (buffer_new(map_bh)) {
993                                         clean_bdev_aliases(
994                                                 map_bh->b_bdev,
995                                                 map_bh->b_blocknr,
996                                                 map_bh->b_size >> i_blkbits);
997                                 }
998
999                                 if (!sdio->blkfactor)
1000                                         goto do_holes;
1001
1002                                 blkmask = (1 << sdio->blkfactor) - 1;
1003                                 dio_remainder = (sdio->block_in_file & blkmask);
1004
1005                                 /*
1006                                  * If we are at the start of IO and that IO
1007                                  * starts partway into a fs-block,
1008                                  * dio_remainder will be non-zero.  If the IO
1009                                  * is a read then we can simply advance the IO
1010                                  * cursor to the first block which is to be
1011                                  * read.  But if the IO is a write and the
1012                                  * block was newly allocated we cannot do that;
1013                                  * the start of the fs block must be zeroed out
1014                                  * on-disk
1015                                  */
1016                                 if (!buffer_new(map_bh))
1017                                         sdio->next_block_for_io += dio_remainder;
1018                                 sdio->blocks_available -= dio_remainder;
1019                         }
1020 do_holes:
1021                         /* Handle holes */
1022                         if (!buffer_mapped(map_bh)) {
1023                                 loff_t i_size_aligned;
1024
1025                                 /* AKPM: eargh, -ENOTBLK is a hack */
1026                                 if (dio->op == REQ_OP_WRITE) {
1027                                         put_page(page);
1028                                         return -ENOTBLK;
1029                                 }
1030
1031                                 /*
1032                                  * Be sure to account for a partial block as the
1033                                  * last block in the file
1034                                  */
1035                                 i_size_aligned = ALIGN(i_size_read(dio->inode),
1036                                                         1 << blkbits);
1037                                 if (sdio->block_in_file >=
1038                                                 i_size_aligned >> blkbits) {
1039                                         /* We hit eof */
1040                                         put_page(page);
1041                                         goto out;
1042                                 }
1043                                 zero_user(page, from, 1 << blkbits);
1044                                 sdio->block_in_file++;
1045                                 from += 1 << blkbits;
1046                                 dio->result += 1 << blkbits;
1047                                 goto next_block;
1048                         }
1049
1050                         /*
1051                          * If we're performing IO which has an alignment which
1052                          * is finer than the underlying fs, go check to see if
1053                          * we must zero out the start of this block.
1054                          */
1055                         if (unlikely(sdio->blkfactor && !sdio->start_zero_done))
1056                                 dio_zero_block(dio, sdio, 0, map_bh);
1057
1058                         /*
1059                          * Work out, in this_chunk_blocks, how much disk we
1060                          * can add to this page
1061                          */
1062                         this_chunk_blocks = sdio->blocks_available;
1063                         u = (to - from) >> blkbits;
1064                         if (this_chunk_blocks > u)
1065                                 this_chunk_blocks = u;
1066                         u = sdio->final_block_in_request - sdio->block_in_file;
1067                         if (this_chunk_blocks > u)
1068                                 this_chunk_blocks = u;
1069                         this_chunk_bytes = this_chunk_blocks << blkbits;
1070                         BUG_ON(this_chunk_bytes == 0);
1071
1072                         if (this_chunk_blocks == sdio->blocks_available)
1073                                 sdio->boundary = buffer_boundary(map_bh);
1074                         ret = submit_page_section(dio, sdio, page,
1075                                                   from,
1076                                                   this_chunk_bytes,
1077                                                   sdio->next_block_for_io,
1078                                                   map_bh);
1079                         if (ret) {
1080                                 put_page(page);
1081                                 goto out;
1082                         }
1083                         sdio->next_block_for_io += this_chunk_blocks;
1084
1085                         sdio->block_in_file += this_chunk_blocks;
1086                         from += this_chunk_bytes;
1087                         dio->result += this_chunk_bytes;
1088                         sdio->blocks_available -= this_chunk_blocks;
1089 next_block:
1090                         BUG_ON(sdio->block_in_file > sdio->final_block_in_request);
1091                         if (sdio->block_in_file == sdio->final_block_in_request)
1092                                 break;
1093                 }
1094
1095                 /* Drop the ref which was taken in get_user_pages() */
1096                 put_page(page);
1097         }
1098 out:
1099         return ret;
1100 }
1101
1102 static inline int drop_refcount(struct dio *dio)
1103 {
1104         int ret2;
1105         unsigned long flags;
1106
1107         /*
1108          * Sync will always be dropping the final ref and completing the
1109          * operation.  AIO can if it was a broken operation described above or
1110          * in fact if all the bios race to complete before we get here.  In
1111          * that case dio_complete() translates the EIOCBQUEUED into the proper
1112          * return code that the caller will hand to ->complete().
1113          *
1114          * This is managed by the bio_lock instead of being an atomic_t so that
1115          * completion paths can drop their ref and use the remaining count to
1116          * decide to wake the submission path atomically.
1117          */
1118         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
1119         ret2 = --dio->refcount;
1120         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
1121         return ret2;
1122 }
1123
1124 /*
1125  * This is a library function for use by filesystem drivers.
1126  *
1127  * The locking rules are governed by the flags parameter:
1128  *  - if the flags value contains DIO_LOCKING we use a fancy locking
1129  *    scheme for dumb filesystems.
1130  *    For writes this function is called under i_mutex and returns with
1131  *    i_mutex held, for reads, i_mutex is not held on entry, but it is
1132  *    taken and dropped again before returning.
1133  *  - if the flags value does NOT contain DIO_LOCKING we don't use any
1134  *    internal locking but rather rely on the filesystem to synchronize
1135  *    direct I/O reads/writes versus each other and truncate.
1136  *
1137  * To help with locking against truncate we incremented the i_dio_count
1138  * counter before starting direct I/O, and decrement it once we are done.
1139  * Truncate can wait for it to reach zero to provide exclusion.  It is
1140  * expected that filesystem provide exclusion between new direct I/O
1141  * and truncates.  For DIO_LOCKING filesystems this is done by i_mutex,
1142  * but other filesystems need to take care of this on their own.
1143  *
1144  * NOTE: if you pass "sdio" to anything by pointer make sure that function
1145  * is always inlined. Otherwise gcc is unable to split the structure into
1146  * individual fields and will generate much worse code. This is important
1147  * for the whole file.
1148  */
1149 static inline ssize_t
1150 do_blockdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct inode *inode,
1151                       struct block_device *bdev, struct iov_iter *iter,
1152                       get_block_t get_block, dio_iodone_t end_io,
1153                       dio_submit_t submit_io, int flags)
1154 {
1155         unsigned i_blkbits = ACCESS_ONCE(inode->i_blkbits);
1156         unsigned blkbits = i_blkbits;
1157         unsigned blocksize_mask = (1 << blkbits) - 1;
1158         ssize_t retval = -EINVAL;
1159         size_t count = iov_iter_count(iter);
1160         loff_t offset = iocb->ki_pos;
1161         loff_t end = offset + count;
1162         struct dio *dio;
1163         struct dio_submit sdio = { 0, };
1164         struct buffer_head map_bh = { 0, };
1165         struct blk_plug plug;
1166         unsigned long align = offset | iov_iter_alignment(iter);
1167
1168         /*
1169          * Avoid references to bdev if not absolutely needed to give
1170          * the early prefetch in the caller enough time.
1171          */
1172
1173         if (align & blocksize_mask) {
1174                 if (bdev)
1175                         blkbits = blksize_bits(bdev_logical_block_size(bdev));
1176                 blocksize_mask = (1 << blkbits) - 1;
1177                 if (align & blocksize_mask)
1178                         goto out;
1179         }
1180
1181         /* watch out for a 0 len io from a tricksy fs */
1182         if (iov_iter_rw(iter) == READ && !iov_iter_count(iter))
1183                 return 0;
1184
1185         dio = kmem_cache_alloc(dio_cache, GFP_KERNEL);
1186         retval = -ENOMEM;
1187         if (!dio)
1188                 goto out;
1189         /*
1190          * Believe it or not, zeroing out the page array caused a .5%
1191          * performance regression in a database benchmark.  So, we take
1192          * care to only zero out what's needed.
1193          */
1194         memset(dio, 0, offsetof(struct dio, pages));
1195
1196         dio->flags = flags;
1197         if (dio->flags & DIO_LOCKING) {
1198                 if (iov_iter_rw(iter) == READ) {
1199                         struct address_space *mapping =
1200                                         iocb->ki_filp->f_mapping;
1201
1202                         /* will be released by direct_io_worker */
1203                         inode_lock(inode);
1204
1205                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping, offset,
1206                                                               end - 1);
1207                         if (retval) {
1208                                 inode_unlock(inode);
1209                                 kmem_cache_free(dio_cache, dio);
1210                                 goto out;
1211                         }
1212                 }
1213         }
1214
1215         /* Once we sampled i_size check for reads beyond EOF */
1216         dio->i_size = i_size_read(inode);
1217         if (iov_iter_rw(iter) == READ && offset >= dio->i_size) {
1218                 if (dio->flags & DIO_LOCKING)
1219                         inode_unlock(inode);
1220                 kmem_cache_free(dio_cache, dio);
1221                 retval = 0;
1222                 goto out;
1223         }
1224
1225         /*
1226          * For file extending writes updating i_size before data writeouts
1227          * complete can expose uninitialized blocks in dumb filesystems.
1228          * In that case we need to wait for I/O completion even if asked
1229          * for an asynchronous write.
1230          */
1231         if (is_sync_kiocb(iocb))
1232                 dio->is_async = false;
1233         else if (!(dio->flags & DIO_ASYNC_EXTEND) &&
1234                  iov_iter_rw(iter) == WRITE && end > i_size_read(inode))
1235                 dio->is_async = false;
1236         else
1237                 dio->is_async = true;
1238
1239         dio->inode = inode;
1240         if (iov_iter_rw(iter) == WRITE) {
1241                 dio->op = REQ_OP_WRITE;
1242                 dio->op_flags = REQ_SYNC | REQ_IDLE;
1243                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
1244                         dio->op_flags |= REQ_NOWAIT;
1245         } else {
1246                 dio->op = REQ_OP_READ;
1247         }
1248
1249         /*
1250          * For AIO O_(D)SYNC writes we need to defer completions to a workqueue
1251          * so that we can call ->fsync.
1252          */
1253         if (dio->is_async && iov_iter_rw(iter) == WRITE) {
1254                 retval = 0;
1255                 if ((iocb->ki_filp->f_flags & O_DSYNC) ||
1256                     IS_SYNC(iocb->ki_filp->f_mapping->host))
1257                         retval = dio_set_defer_completion(dio);
1258                 else if (!dio->inode->i_sb->s_dio_done_wq) {
1259                         /*
1260                          * In case of AIO write racing with buffered read we
1261                          * need to defer completion. We can't decide this now,
1262                          * however the workqueue needs to be initialized here.
1263                          */
1264                         retval = sb_init_dio_done_wq(dio->inode->i_sb);
1265                 }
1266                 if (retval) {
1267                         /*
1268                          * We grab i_mutex only for reads so we don't have
1269                          * to release it here
1270                          */
1271                         kmem_cache_free(dio_cache, dio);
1272                         goto out;
1273                 }
1274         }
1275
1276         /*
1277          * Will be decremented at I/O completion time.
1278          */
1279         if (!(dio->flags & DIO_SKIP_DIO_COUNT))
1280                 inode_dio_begin(inode);
1281
1282         retval = 0;
1283         sdio.blkbits = blkbits;
1284         sdio.blkfactor = i_blkbits - blkbits;
1285         sdio.block_in_file = offset >> blkbits;
1286
1287         sdio.get_block = get_block;
1288         dio->end_io = end_io;
1289         sdio.submit_io = submit_io;
1290         sdio.final_block_in_bio = -1;
1291         sdio.next_block_for_io = -1;
1292
1293         dio->iocb = iocb;
1294
1295         spin_lock_init(&dio->bio_lock);
1296         dio->refcount = 1;
1297
1298         dio->should_dirty = (iter->type == ITER_IOVEC);
1299         sdio.iter = iter;
1300         sdio.final_block_in_request =
1301                 (offset + iov_iter_count(iter)) >> blkbits;
1302
1303         /*
1304          * In case of non-aligned buffers, we may need 2 more
1305          * pages since we need to zero out first and last block.
1306          */
1307         if (unlikely(sdio.blkfactor))
1308                 sdio.pages_in_io = 2;
1309
1310         sdio.pages_in_io += iov_iter_npages(iter, INT_MAX);
1311
1312         blk_start_plug(&plug);
1313
1314         retval = do_direct_IO(dio, &sdio, &map_bh);
1315         if (retval)
1316                 dio_cleanup(dio, &sdio);
1317
1318         if (retval == -ENOTBLK) {
1319                 /*
1320                  * The remaining part of the request will be
1321                  * be handled by buffered I/O when we return
1322                  */
1323                 retval = 0;
1324         }
1325         /*
1326          * There may be some unwritten disk at the end of a part-written
1327          * fs-block-sized block.  Go zero that now.
1328          */
1329         dio_zero_block(dio, &sdio, 1, &map_bh);
1330
1331         if (sdio.cur_page) {
1332                 ssize_t ret2;
1333
1334                 ret2 = dio_send_cur_page(dio, &sdio, &map_bh);
1335                 if (retval == 0)
1336                         retval = ret2;
1337                 put_page(sdio.cur_page);
1338                 sdio.cur_page = NULL;
1339         }
1340         if (sdio.bio)
1341                 dio_bio_submit(dio, &sdio);
1342
1343         blk_finish_plug(&plug);
1344
1345         /*
1346          * It is possible that, we return short IO due to end of file.
1347          * In that case, we need to release all the pages we got hold on.
1348          */
1349         dio_cleanup(dio, &sdio);
1350
1351         /*
1352          * All block lookups have been performed. For READ requests
1353          * we can let i_mutex go now that its achieved its purpose
1354          * of protecting us from looking up uninitialized blocks.
1355          */
1356         if (iov_iter_rw(iter) == READ && (dio->flags & DIO_LOCKING))
1357                 inode_unlock(dio->inode);
1358
1359         /*
1360          * The only time we want to leave bios in flight is when a successful
1361          * partial aio read or full aio write have been setup.  In that case
1362          * bio completion will call aio_complete.  The only time it's safe to
1363          * call aio_complete is when we return -EIOCBQUEUED, so we key on that.
1364          * This had *better* be the only place that raises -EIOCBQUEUED.
1365          */
1366         BUG_ON(retval == -EIOCBQUEUED);
1367         if (dio->is_async && retval == 0 && dio->result &&
1368             (iov_iter_rw(iter) == READ || dio->result == count))
1369                 retval = -EIOCBQUEUED;
1370         else
1371                 dio_await_completion(dio);
1372
1373         if (drop_refcount(dio) == 0) {
1374                 retval = dio_complete(dio, retval, DIO_COMPLETE_INVALIDATE);
1375         } else
1376                 BUG_ON(retval != -EIOCBQUEUED);
1377
1378 out:
1379         return retval;
1380 }
1381
1382 ssize_t __blockdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct inode *inode,
1383                              struct block_device *bdev, struct iov_iter *iter,
1384                              get_block_t get_block,
1385                              dio_iodone_t end_io, dio_submit_t submit_io,
1386                              int flags)
1387 {
1388         /*
1389          * The block device state is needed in the end to finally
1390          * submit everything.  Since it's likely to be cache cold
1391          * prefetch it here as first thing to hide some of the
1392          * latency.
1393          *
1394          * Attempt to prefetch the pieces we likely need later.
1395          */
1396         prefetch(&bdev->bd_disk->part_tbl);
1397         prefetch(bdev->bd_queue);
1398         prefetch((char *)bdev->bd_queue + SMP_CACHE_BYTES);
1399
1400         return do_blockdev_direct_IO(iocb, inode, bdev, iter, get_block,
1401                                      end_io, submit_io, flags);
1402 }
1403
1404 EXPORT_SYMBOL(__blockdev_direct_IO);
1405
1406 static __init int dio_init(void)
1407 {
1408         dio_cache = KMEM_CACHE(dio, SLAB_PANIC);
1409         return 0;
1410 }
1411 module_init(dio_init)