fs/ext4/page-io.c

   1 /*
   2  * linux/fs/ext4/page-io.c
   3  *
   4  * This contains the new page_io functions for ext4
   5  *
   6  * Written by Theodore Ts'o, 2010.
   7  */
   8
   9 #include <linux/fs.h>
  10 #include <linux/time.h>
  11 #include <linux/highuid.h>
  12 #include <linux/pagemap.h>
  13 #include <linux/quotaops.h>
  14 #include <linux/string.h>
  15 #include <linux/buffer_head.h>
  16 #include <linux/writeback.h>
  17 #include <linux/pagevec.h>
  18 #include <linux/mpage.h>
  19 #include <linux/namei.h>
  20 #include <linux/uio.h>
  21 #include <linux/bio.h>
  22 #include <linux/workqueue.h>
  23 #include <linux/kernel.h>
  24 #include <linux/slab.h>
  25 #include <linux/mm.h>
  26 #include <linux/backing-dev.h>
  27
  28 #include "ext4_jbd2.h"
  29 #include "xattr.h"
  30 #include "acl.h"
  31
  32 static struct kmem_cache *io_end_cachep;
  33
  34 int __init ext4_init_pageio(void)
  35 {
  36         io_end_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_end, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  37         if (io_end_cachep == NULL)
  38                 return -ENOMEM;
  39         return 0;
  40 }
  41
  42 void ext4_exit_pageio(void)
  43 {
  44         kmem_cache_destroy(io_end_cachep);
  45 }
  46
  47 /*
  48  * Print an buffer I/O error compatible with the fs/buffer.c.  This
  49  * provides compatibility with dmesg scrapers that look for a specific
  50  * buffer I/O error message.  We really need a unified error reporting
  51  * structure to userspace ala Digital Unix's uerf system, but it's
  52  * probably not going to happen in my lifetime, due to LKML politics...
  53  */
  54 static void buffer_io_error(struct buffer_head *bh)
  55 {
  56         printk_ratelimited(KERN_ERR "Buffer I/O error on device %pg, logical block %llu\n",
  57                        bh->b_bdev,
  58                         (unsigned long long)bh->b_blocknr);
  59 }
  60
  61 static void ext4_finish_bio(struct bio *bio)
  62 {
  63         int i;
  64         struct bio_vec *bvec;
  65
  66         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
  67                 struct page *page = bvec->bv_page;
  68 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
  69                 struct page *data_page = NULL;
  70 #endif
  71                 struct buffer_head *bh, *head;
  72                 unsigned bio_start = bvec->bv_offset;
  73                 unsigned bio_end = bio_start + bvec->bv_len;
  74                 unsigned under_io = 0;
  75                 unsigned long flags;
  76
  77                 if (!page)
  78                         continue;
  79
  80 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
  81                 if (!page->mapping) {
  82                         /* The bounce data pages are unmapped. */
  83                         data_page = page;
  84                         fscrypt_pullback_bio_page(&page, false);
  85                 }
  86 #endif
  87
  88                 if (bio->bi_error) {
  89                         SetPageError(page);
  90                         mapping_set_error(page->mapping, -EIO);
  91                 }
  92                 bh = head = page_buffers(page);
  93                 /*
  94                  * We check all buffers in the page under BH_Uptodate_Lock
  95                  * to avoid races with other end io clearing async_write flags
  96                  */
  97                 local_irq_save(flags);
  98                 bit_spin_lock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
  99                 do {
 100                         if (bh_offset(bh) < bio_start ||
 101                             bh_offset(bh) + bh->b_size > bio_end) {
 102                                 if (buffer_async_write(bh))
 103                                         under_io++;
 104                                 continue;
 105                         }
 106                         clear_buffer_async_write(bh);
 107                         if (bio->bi_error)
 108                                 buffer_io_error(bh);
 109                 } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 110                 bit_spin_unlock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 111                 local_irq_restore(flags);
 112                 if (!under_io) {
 113 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
 114                         if (data_page)
 115                                 fscrypt_restore_control_page(data_page);
 116 #endif
 117                         end_page_writeback(page);
 118                 }
 119         }
 120 }
 121
 122 static void ext4_release_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 123 {
 124         struct bio *bio, *next_bio;
 125
 126         BUG_ON(!list_empty(&io_end->list));
 127         BUG_ON(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN);
 128         WARN_ON(io_end->handle);
 129
 130         for (bio = io_end->bio; bio; bio = next_bio) {
 131                 next_bio = bio->bi_private;
 132                 ext4_finish_bio(bio);
 133                 bio_put(bio);
 134         }
 135         kmem_cache_free(io_end_cachep, io_end);
 136 }
 137
 138 /*
 139  * Check a range of space and convert unwritten extents to written. Note that
 140  * we are protected from truncate touching same part of extent tree by the
 141  * fact that truncate code waits for all DIO to finish (thus exclusion from
 142  * direct IO is achieved) and also waits for PageWriteback bits. Thus we
 143  * cannot get to ext4_ext_truncate() before all IOs overlapping that range are
 144  * completed (happens from ext4_free_ioend()).
 145  */
 146 static int ext4_end_io(ext4_io_end_t *io)
 147 {
 148         struct inode *inode = io->inode;
 149         loff_t offset = io->offset;
 150         ssize_t size = io->size;
 151         handle_t *handle = io->handle;
 152         int ret = 0;
 153
 154         ext4_debug("ext4_end_io_nolock: io 0x%p from inode %lu,list->next 0x%p,"
 155                    "list->prev 0x%p\n",
 156                    io, inode->i_ino, io->list.next, io->list.prev);
 157
 158         io->handle = NULL;      /* Following call will use up the handle */
 159         ret = ext4_convert_unwritten_extents(handle, inode, offset, size);
 160         if (ret < 0 && !ext4_forced_shutdown(EXT4_SB(inode->i_sb))) {
 161                 ext4_msg(inode->i_sb, KERN_EMERG,
 162                          "failed to convert unwritten extents to written "
 163                          "extents -- potential data loss!  "
 164                          "(inode %lu, offset %llu, size %zd, error %d)",
 165                          inode->i_ino, offset, size, ret);
 166         }
 167         ext4_clear_io_unwritten_flag(io);
 168         ext4_release_io_end(io);
 169         return ret;
 170 }
 171
 172 static void dump_completed_IO(struct inode *inode, struct list_head *head)
 173 {
 174 #ifdef  EXT4FS_DEBUG
 175         struct list_head *cur, *before, *after;
 176         ext4_io_end_t *io, *io0, *io1;
 177
 178         if (list_empty(head))
 179                 return;
 180
 181         ext4_debug("Dump inode %lu completed io list\n", inode->i_ino);
 182         list_for_each_entry(io, head, list) {
 183                 cur = &io->list;
 184                 before = cur->prev;
 185                 io0 = container_of(before, ext4_io_end_t, list);
 186                 after = cur->next;
 187                 io1 = container_of(after, ext4_io_end_t, list);
 188
 189                 ext4_debug("io 0x%p from inode %lu,prev 0x%p,next 0x%p\n",
 190                             io, inode->i_ino, io0, io1);
 191         }
 192 #endif
 193 }
 194
 195 /* Add the io_end to per-inode completed end_io list. */
 196 static void ext4_add_complete_io(ext4_io_end_t *io_end)
 197 {
 198         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(io_end->inode);
 199         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(io_end->inode->i_sb);
 200         struct workqueue_struct *wq;
 201         unsigned long flags;
 202
 203         /* Only reserved conversions from writeback should enter here */
 204         WARN_ON(!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 205         WARN_ON(!io_end->handle && sbi->s_journal);
 206         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 207         wq = sbi->rsv_conversion_wq;
 208         if (list_empty(&ei->i_rsv_conversion_list))
 209                 queue_work(wq, &ei->i_rsv_conversion_work);
 210         list_add_tail(&io_end->list, &ei->i_rsv_conversion_list);
 211         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 212 }
 213
 214 static int ext4_do_flush_completed_IO(struct inode *inode,
 215                                       struct list_head *head)
 216 {
 217         ext4_io_end_t *io;
 218         struct list_head unwritten;
 219         unsigned long flags;
 220         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 221         int err, ret = 0;
 222
 223         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 224         dump_completed_IO(inode, head);
 225         list_replace_init(head, &unwritten);
 226         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 227
 228         while (!list_empty(&unwritten)) {
 229                 io = list_entry(unwritten.next, ext4_io_end_t, list);
 230                 BUG_ON(!(io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 231                 list_del_init(&io->list);
 232
 233                 err = ext4_end_io(io);
 234                 if (unlikely(!ret && err))
 235                         ret = err;
 236         }
 237         return ret;
 238 }
 239
 240 /*
 241  * work on completed IO, to convert unwritten extents to extents
 242  */
 243 void ext4_end_io_rsv_work(struct work_struct *work)
 244 {
 245         struct ext4_inode_info *ei = container_of(work, struct ext4_inode_info,
 246                                                   i_rsv_conversion_work);
 247         ext4_do_flush_completed_IO(&ei->vfs_inode, &ei->i_rsv_conversion_list);
 248 }
 249
 250 ext4_io_end_t *ext4_init_io_end(struct inode *inode, gfp_t flags)
 251 {
 252         ext4_io_end_t *io = kmem_cache_zalloc(io_end_cachep, flags);
 253         if (io) {
 254                 io->inode = inode;
 255                 INIT_LIST_HEAD(&io->list);
 256                 atomic_set(&io->count, 1);
 257         }
 258         return io;
 259 }
 260
 261 void ext4_put_io_end_defer(ext4_io_end_t *io_end)
 262 {
 263         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 264                 if (!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) || !io_end->size) {
 265                         ext4_release_io_end(io_end);
 266                         return;
 267                 }
 268                 ext4_add_complete_io(io_end);
 269         }
 270 }
 271
 272 int ext4_put_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 273 {
 274         int err = 0;
 275
 276         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 277                 if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 278                         err = ext4_convert_unwritten_extents(io_end->handle,
 279                                                 io_end->inode, io_end->offset,
 280                                                 io_end->size);
 281                         io_end->handle = NULL;
 282                         ext4_clear_io_unwritten_flag(io_end);
 283                 }
 284                 ext4_release_io_end(io_end);
 285         }
 286         return err;
 287 }
 288
 289 ext4_io_end_t *ext4_get_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 290 {
 291         atomic_inc(&io_end->count);
 292         return io_end;
 293 }
 294
 295 /* BIO completion function for page writeback */
 296 static void ext4_end_bio(struct bio *bio)
 297 {
 298         ext4_io_end_t *io_end = bio->bi_private;
 299         sector_t bi_sector = bio->bi_iter.bi_sector;
 300         char b[BDEVNAME_SIZE];
 301
 302         if (WARN_ONCE(!io_end, "io_end is NULL: %s: sector %Lu len %u err %d\n",
 303                       bdevname(bio->bi_bdev, b),
 304                       (long long) bio->bi_iter.bi_sector,
 305                       (unsigned) bio_sectors(bio),
 306                       bio->bi_error)) {
 307                 ext4_finish_bio(bio);
 308                 bio_put(bio);
 309                 return;
 310         }
 311         bio->bi_end_io = NULL;
 312
 313         if (bio->bi_error) {
 314                 struct inode *inode = io_end->inode;
 315
 316                 ext4_warning(inode->i_sb, "I/O error %d writing to inode %lu "
 317                              "(offset %llu size %ld starting block %llu)",
 318                              bio->bi_error, inode->i_ino,
 319                              (unsigned long long) io_end->offset,
 320                              (long) io_end->size,
 321                              (unsigned long long)
 322                              bi_sector >> (inode->i_blkbits - 9));
 323                 mapping_set_error(inode->i_mapping, bio->bi_error);
 324         }
 325
 326         if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 327                 /*
 328                  * Link bio into list hanging from io_end. We have to do it
 329                  * atomically as bio completions can be racing against each
 330                  * other.
 331                  */
 332                 bio->bi_private = xchg(&io_end->bio, bio);
 333                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 334         } else {
 335                 /*
 336                  * Drop io_end reference early. Inode can get freed once
 337                  * we finish the bio.
 338                  */
 339                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 340                 ext4_finish_bio(bio);
 341                 bio_put(bio);
 342         }
 343 }
 344
 345 void ext4_io_submit(struct ext4_io_submit *io)
 346 {
 347         struct bio *bio = io->io_bio;
 348
 349         if (bio) {
 350                 int io_op_flags = io->io_wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL ?
 351                                   REQ_SYNC : 0;
 352                 bio_set_op_attrs(io->io_bio, REQ_OP_WRITE, io_op_flags);
 353                 submit_bio(io->io_bio);
 354         }
 355         io->io_bio = NULL;
 356 }
 357
 358 void ext4_io_submit_init(struct ext4_io_submit *io,
 359                          struct writeback_control *wbc)
 360 {
 361         io->io_wbc = wbc;
 362         io->io_bio = NULL;
 363         io->io_end = NULL;
 364 }
 365
 366 static int io_submit_init_bio(struct ext4_io_submit *io,
 367                               struct buffer_head *bh)
 368 {
 369         struct bio *bio;
 370
 371         bio = bio_alloc(GFP_NOIO, BIO_MAX_PAGES);
 372         if (!bio)
 373                 return -ENOMEM;
 374         wbc_init_bio(io->io_wbc, bio);
 375         bio->bi_iter.bi_sector = bh->b_blocknr * (bh->b_size >> 9);
 376         bio->bi_bdev = bh->b_bdev;
 377         bio->bi_end_io = ext4_end_bio;
 378         bio->bi_private = ext4_get_io_end(io->io_end);
 379         io->io_bio = bio;
 380         io->io_next_block = bh->b_blocknr;
 381         return 0;
 382 }
 383
 384 static int io_submit_add_bh(struct ext4_io_submit *io,
 385                             struct inode *inode,
 386                             struct page *page,
 387                             struct buffer_head *bh)
 388 {
 389         int ret;
 390
 391         if (io->io_bio && bh->b_blocknr != io->io_next_block) {
 392 submit_and_retry:
 393                 ext4_io_submit(io);
 394         }
 395         if (io->io_bio == NULL) {
 396                 ret = io_submit_init_bio(io, bh);
 397                 if (ret)
 398                         return ret;
 399         }
 400         ret = bio_add_page(io->io_bio, page, bh->b_size, bh_offset(bh));
 401         if (ret != bh->b_size)
 402                 goto submit_and_retry;
 403         wbc_account_io(io->io_wbc, page, bh->b_size);
 404         io->io_next_block++;
 405         return 0;
 406 }
 407
 408 int ext4_bio_write_page(struct ext4_io_submit *io,
 409                         struct page *page,
 410                         int len,
 411                         struct writeback_control *wbc,
 412                         bool keep_towrite)
 413 {
 414         struct page *data_page = NULL;
 415         struct inode *inode = page->mapping->host;
 416         unsigned block_start;
 417         struct buffer_head *bh, *head;
 418         int ret = 0;
 419         int nr_submitted = 0;
 420         int nr_to_submit = 0;
 421
 422         BUG_ON(!PageLocked(page));
 423         BUG_ON(PageWriteback(page));
 424
 425         if (keep_towrite)
 426                 set_page_writeback_keepwrite(page);
 427         else
 428                 set_page_writeback(page);
 429         ClearPageError(page);
 430
 431         /*
 432          * Comments copied from block_write_full_page:
 433          *
 434          * The page straddles i_size.  It must be zeroed out on each and every
 435          * writepage invocation because it may be mmapped.  "A file is mapped
 436          * in multiples of the page size.  For a file that is not a multiple of
 437          * the page size, the remaining memory is zeroed when mapped, and
 438          * writes to that region are not written out to the file."
 439          */
 440         if (len < PAGE_SIZE)
 441                 zero_user_segment(page, len, PAGE_SIZE);
 442         /*
 443          * In the first loop we prepare and mark buffers to submit. We have to
 444          * mark all buffers in the page before submitting so that
 445          * end_page_writeback() cannot be called from ext4_bio_end_io() when IO
 446          * on the first buffer finishes and we are still working on submitting
 447          * the second buffer.
 448          */
 449         bh = head = page_buffers(page);
 450         do {
 451                 block_start = bh_offset(bh);
 452                 if (block_start >= len) {
 453                         clear_buffer_dirty(bh);
 454                         set_buffer_uptodate(bh);
 455                         continue;
 456                 }
 457                 if (!buffer_dirty(bh) || buffer_delay(bh) ||
 458                     !buffer_mapped(bh) || buffer_unwritten(bh)) {
 459                         /* A hole? We can safely clear the dirty bit */
 460                         if (!buffer_mapped(bh))
 461                                 clear_buffer_dirty(bh);
 462                         if (io->io_bio)
 463                                 ext4_io_submit(io);
 464                         continue;
 465                 }
 466                 if (buffer_new(bh)) {
 467                         clear_buffer_new(bh);
 468                         clean_bdev_bh_alias(bh);
 469                 }
 470                 set_buffer_async_write(bh);
 471                 nr_to_submit++;
 472         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 473
 474         bh = head = page_buffers(page);
 475
 476         if (ext4_encrypted_inode(inode) && S_ISREG(inode->i_mode) &&
 477             nr_to_submit) {
 478                 gfp_t gfp_flags = GFP_NOFS;
 479
 480         retry_encrypt:
 481                 data_page = fscrypt_encrypt_page(inode, page, PAGE_SIZE, 0,
 482                                                 page->index, gfp_flags);
 483                 if (IS_ERR(data_page)) {
 484                         ret = PTR_ERR(data_page);
 485                         if (ret == -ENOMEM && wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL) {
 486                                 if (io->io_bio) {
 487                                         ext4_io_submit(io);
 488                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
 489                                 }
 490                                 gfp_flags |= __GFP_NOFAIL;
 491                                 goto retry_encrypt;
 492                         }
 493                         data_page = NULL;
 494                         goto out;
 495                 }
 496         }
 497
 498         /* Now submit buffers to write */
 499         do {
 500                 if (!buffer_async_write(bh))
 501                         continue;
 502                 ret = io_submit_add_bh(io, inode,
 503                                        data_page ? data_page : page, bh);
 504                 if (ret) {
 505                         /*
 506                          * We only get here on ENOMEM.  Not much else
 507                          * we can do but mark the page as dirty, and
 508                          * better luck next time.
 509                          */
 510                         break;
 511                 }
 512                 nr_submitted++;
 513                 clear_buffer_dirty(bh);
 514         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 515
 516         /* Error stopped previous loop? Clean up buffers... */
 517         if (ret) {
 518         out:
 519                 if (data_page)
 520                         fscrypt_restore_control_page(data_page);
 521                 printk_ratelimited(KERN_ERR "%s: ret = %d\n", __func__, ret);
 522                 redirty_page_for_writepage(wbc, page);
 523                 do {
 524                         clear_buffer_async_write(bh);
 525                         bh = bh->b_this_page;
 526                 } while (bh != head);
 527         }
 528         unlock_page(page);
 529         /* Nothing submitted - we have to end page writeback */
 530         if (!nr_submitted)
 531                 end_page_writeback(page);
 532         return ret;
 533 }