drivers/staging/lustre/lustre/llite/rw.c

   1 /*
   2  * GPL HEADER START
   3  *
   4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
   8  * as published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
  14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * version 2 along with this program; If not, see
  18  * http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html
  19  *
  20  * GPL HEADER END
  21  */
  22 /*
  23  * Copyright (c) 2002, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
  24  * Use is subject to license terms.
  25  *
  26  * Copyright (c) 2011, 2015, Intel Corporation.
  27  */
  28 /*
  29  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
  30  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
  31  *
  32  * lustre/llite/rw.c
  33  *
  34  * Lustre Lite I/O page cache routines shared by different kernel revs
  35  */
  36
  37 #include <linux/kernel.h>
  38 #include <linux/mm.h>
  39 #include <linux/string.h>
  40 #include <linux/stat.h>
  41 #include <linux/errno.h>
  42 #include <linux/unistd.h>
  43 #include <linux/writeback.h>
  44 #include <linux/uaccess.h>
  45
  46 #include <linux/fs.h>
  47 #include <linux/pagemap.h>
  48 /* current_is_kswapd() */
  49 #include <linux/swap.h>
  50
  51 #define DEBUG_SUBSYSTEM S_LLITE
  52
  53 #include "../include/obd_cksum.h"
  54 #include "llite_internal.h"
  55
  56 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which);
  57
  58 /**
  59  * Get readahead pages from the filesystem readahead pool of the client for a
  60  * thread.
  61  *
  62  * /param sbi superblock for filesystem readahead state ll_ra_info
  63  * /param ria per-thread readahead state
  64  * /param pages number of pages requested for readahead for the thread.
  65  *
  66  * WARNING: This algorithm is used to reduce contention on sbi->ll_lock.
  67  * It should work well if the ra_max_pages is much greater than the single
  68  * file's read-ahead window, and not too many threads contending for
  69  * these readahead pages.
  70  *
  71  * TODO: There may be a 'global sync problem' if many threads are trying
  72  * to get an ra budget that is larger than the remaining readahead pages
  73  * and reach here at exactly the same time. They will compute /a ret to
  74  * consume the remaining pages, but will fail at atomic_add_return() and
  75  * get a zero ra window, although there is still ra space remaining. - Jay
  76  */
  77 static unsigned long ll_ra_count_get(struct ll_sb_info *sbi,
  78                                      struct ra_io_arg *ria,
  79                                      unsigned long pages, unsigned long min)
  80 {
  81         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
  82         long ret;
  83
  84         /* If read-ahead pages left are less than 1M, do not do read-ahead,
  85          * otherwise it will form small read RPC(< 1M), which hurt server
  86          * performance a lot.
  87          */
  88         ret = min(ra->ra_max_pages - atomic_read(&ra->ra_cur_pages), pages);
  89         if (ret < 0 || ret < min_t(long, PTLRPC_MAX_BRW_PAGES, pages)) {
  90                 ret = 0;
  91                 goto out;
  92         }
  93
  94         /* If the non-strided (ria_pages == 0) readahead window
  95          * (ria_start + ret) has grown across an RPC boundary, then trim
  96          * readahead size by the amount beyond the RPC so it ends on an
  97          * RPC boundary. If the readahead window is already ending on
  98          * an RPC boundary (beyond_rpc == 0), or smaller than a full
  99          * RPC (beyond_rpc < ret) the readahead size is unchanged.
 100          * The (beyond_rpc != 0) check is skipped since the conditional
 101          * branch is more expensive than subtracting zero from the result.
 102          *
 103          * Strided read is left unaligned to avoid small fragments beyond
 104          * the RPC boundary from needing an extra read RPC.
 105          */
 106         if (ria->ria_pages == 0) {
 107                 long beyond_rpc = (ria->ria_start + ret) % PTLRPC_MAX_BRW_PAGES;
 108
 109                 if (/* beyond_rpc != 0 && */ beyond_rpc < ret)
 110                         ret -= beyond_rpc;
 111         }
 112
 113         if (atomic_add_return(ret, &ra->ra_cur_pages) > ra->ra_max_pages) {
 114                 atomic_sub(ret, &ra->ra_cur_pages);
 115                 ret = 0;
 116         }
 117
 118 out:
 119         if (ret < min) {
 120                 /* override ra limit for maximum performance */
 121                 atomic_add(min - ret, &ra->ra_cur_pages);
 122                 ret = min;
 123         }
 124         return ret;
 125 }
 126
 127 void ll_ra_count_put(struct ll_sb_info *sbi, unsigned long len)
 128 {
 129         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
 130
 131         atomic_sub(len, &ra->ra_cur_pages);
 132 }
 133
 134 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which)
 135 {
 136         LASSERTF(which >= 0 && which < _NR_RA_STAT, "which: %u\n", which);
 137         lprocfs_counter_incr(sbi->ll_ra_stats, which);
 138 }
 139
 140 void ll_ra_stats_inc(struct inode *inode, enum ra_stat which)
 141 {
 142         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
 143
 144         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, which);
 145 }
 146
 147 #define RAS_CDEBUG(ras) \
 148         CDEBUG(D_READA,                                               \
 149                "lrp %lu cr %lu cp %lu ws %lu wl %lu nra %lu r %lu ri %lu"    \
 150                "csr %lu sf %lu sp %lu sl %lu\n",                            \
 151                ras->ras_last_readpage, ras->ras_consecutive_requests,   \
 152                ras->ras_consecutive_pages, ras->ras_window_start,           \
 153                ras->ras_window_len, ras->ras_next_readahead,             \
 154                ras->ras_requests, ras->ras_request_index,                   \
 155                ras->ras_consecutive_stride_requests, ras->ras_stride_offset, \
 156                ras->ras_stride_pages, ras->ras_stride_length)
 157
 158 static int index_in_window(unsigned long index, unsigned long point,
 159                            unsigned long before, unsigned long after)
 160 {
 161         unsigned long start = point - before, end = point + after;
 162
 163         if (start > point)
 164                 start = 0;
 165         if (end < point)
 166                 end = ~0;
 167
 168         return start <= index && index <= end;
 169 }
 170
 171 void ll_ras_enter(struct file *f)
 172 {
 173         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(f);
 174         struct ll_readahead_state *ras = &fd->fd_ras;
 175
 176         spin_lock(&ras->ras_lock);
 177         ras->ras_requests++;
 178         ras->ras_request_index = 0;
 179         ras->ras_consecutive_requests++;
 180         spin_unlock(&ras->ras_lock);
 181 }
 182
 183 static int cl_read_ahead_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 184                               struct cl_page_list *queue, struct cl_page *page,
 185                               struct cl_object *clob, pgoff_t *max_index)
 186 {
 187         struct page *vmpage = page->cp_vmpage;
 188         struct vvp_page *vpg;
 189         int           rc;
 190
 191         rc = 0;
 192         cl_page_assume(env, io, page);
 193         lu_ref_add(&page->cp_reference, "ra", current);
 194         vpg = cl2vvp_page(cl_object_page_slice(clob, page));
 195         if (!vpg->vpg_defer_uptodate && !PageUptodate(vmpage)) {
 196                 CDEBUG(D_READA, "page index %lu, max_index: %lu\n",
 197                        vvp_index(vpg), *max_index);
 198                 if (*max_index == 0 || vvp_index(vpg) > *max_index)
 199                         rc = cl_page_is_under_lock(env, io, page, max_index);
 200                 if (rc == 0) {
 201                         vpg->vpg_defer_uptodate = 1;
 202                         vpg->vpg_ra_used = 0;
 203                         cl_page_list_add(queue, page);
 204                         rc = 1;
 205                 } else {
 206                         cl_page_discard(env, io, page);
 207                         rc = -ENOLCK;
 208                 }
 209         } else {
 210                 /* skip completed pages */
 211                 cl_page_unassume(env, io, page);
 212         }
 213         lu_ref_del(&page->cp_reference, "ra", current);
 214         cl_page_put(env, page);
 215         return rc;
 216 }
 217
 218 /**
 219  * Initiates read-ahead of a page with given index.
 220  *
 221  * \retval     +ve: page was added to \a queue.
 222  *
 223  * \retval -ENOLCK: there is no extent lock for this part of a file, stop
 224  *                read-ahead.
 225  *
 226  * \retval  -ve, 0: page wasn't added to \a queue for other reason.
 227  */
 228 static int ll_read_ahead_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 229                               struct cl_page_list *queue,
 230                               pgoff_t index, pgoff_t *max_index)
 231 {
 232         struct cl_object *clob  = io->ci_obj;
 233         struct inode     *inode = vvp_object_inode(clob);
 234         struct page      *vmpage;
 235         struct cl_page   *page;
 236         enum ra_stat      which = _NR_RA_STAT; /* keep gcc happy */
 237         int            rc    = 0;
 238         const char       *msg   = NULL;
 239
 240         vmpage = grab_cache_page_nowait(inode->i_mapping, index);
 241         if (vmpage) {
 242                 /* Check if vmpage was truncated or reclaimed */
 243                 if (vmpage->mapping == inode->i_mapping) {
 244                         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index,
 245                                             vmpage, CPT_CACHEABLE);
 246                         if (!IS_ERR(page)) {
 247                                 rc = cl_read_ahead_page(env, io, queue,
 248                                                         page, clob, max_index);
 249                                 if (rc == -ENOLCK) {
 250                                         which = RA_STAT_FAILED_MATCH;
 251                                         msg   = "lock match failed";
 252                                 }
 253                         } else {
 254                                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
 255                                 msg   = "cl_page_find failed";
 256                         }
 257                 } else {
 258                         which = RA_STAT_WRONG_GRAB_PAGE;
 259                         msg   = "g_c_p_n returned invalid page";
 260                 }
 261                 if (rc != 1)
 262                         unlock_page(vmpage);
 263                 put_page(vmpage);
 264         } else {
 265                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
 266                 msg   = "g_c_p_n failed";
 267         }
 268         if (msg) {
 269                 ll_ra_stats_inc(inode, which);
 270                 CDEBUG(D_READA, "%s\n", msg);
 271         }
 272         return rc;
 273 }
 274
 275 #define RIA_DEBUG(ria)                                                 \
 276         CDEBUG(D_READA, "rs %lu re %lu ro %lu rl %lu rp %lu\n",       \
 277         ria->ria_start, ria->ria_end, ria->ria_stoff, ria->ria_length,\
 278         ria->ria_pages)
 279
 280 /* Limit this to the blocksize instead of PTLRPC_BRW_MAX_SIZE, since we don't
 281  * know what the actual RPC size is.  If this needs to change, it makes more
 282  * sense to tune the i_blkbits value for the file based on the OSTs it is
 283  * striped over, rather than having a constant value for all files here.
 284  */
 285
 286 /* RAS_INCREASE_STEP should be (1UL << (inode->i_blkbits - PAGE_SHIFT)).
 287  * Temporarily set RAS_INCREASE_STEP to 1MB. After 4MB RPC is enabled
 288  * by default, this should be adjusted corresponding with max_read_ahead_mb
 289  * and max_read_ahead_per_file_mb otherwise the readahead budget can be used
 290  * up quickly which will affect read performance significantly. See LU-2816
 291  */
 292 #define RAS_INCREASE_STEP(inode) (ONE_MB_BRW_SIZE >> PAGE_SHIFT)
 293
 294 static inline int stride_io_mode(struct ll_readahead_state *ras)
 295 {
 296         return ras->ras_consecutive_stride_requests > 1;
 297 }
 298
 299 /* The function calculates how much pages will be read in
 300  * [off, off + length], in such stride IO area,
 301  * stride_offset = st_off, stride_length = st_len,
 302  * stride_pages = st_pgs
 303  *
 304  *   |------------------|*****|------------------|*****|------------|*****|....
 305  * st_off
 306  *   |--- st_pgs     ---|
 307  *   |-----     st_len   -----|
 308  *
 309  *            How many pages it should read in such pattern
 310  *            |-------------------------------------------------------------|
 311  *            off
 312  *            |<------            length                      ------->|
 313  *
 314  *        =   |<----->|  +  |-------------------------------------| +   |---|
 315  *           start_left          st_pgs * i                 end_left
 316  */
 317 static unsigned long
 318 stride_pg_count(pgoff_t st_off, unsigned long st_len, unsigned long st_pgs,
 319                 unsigned long off, unsigned long length)
 320 {
 321         __u64 start = off > st_off ? off - st_off : 0;
 322         __u64 end = off + length > st_off ? off + length - st_off : 0;
 323         unsigned long start_left = 0;
 324         unsigned long end_left = 0;
 325         unsigned long pg_count;
 326
 327         if (st_len == 0 || length == 0 || end == 0)
 328                 return length;
 329
 330         start_left = do_div(start, st_len);
 331         if (start_left < st_pgs)
 332                 start_left = st_pgs - start_left;
 333         else
 334                 start_left = 0;
 335
 336         end_left = do_div(end, st_len);
 337         if (end_left > st_pgs)
 338                 end_left = st_pgs;
 339
 340         CDEBUG(D_READA, "start %llu, end %llu start_left %lu end_left %lu\n",
 341                start, end, start_left, end_left);
 342
 343         if (start == end)
 344                 pg_count = end_left - (st_pgs - start_left);
 345         else
 346                 pg_count = start_left + st_pgs * (end - start - 1) + end_left;
 347
 348         CDEBUG(D_READA, "st_off %lu, st_len %lu st_pgs %lu off %lu length %lu pgcount %lu\n",
 349                st_off, st_len, st_pgs, off, length, pg_count);
 350
 351         return pg_count;
 352 }
 353
 354 static int ria_page_count(struct ra_io_arg *ria)
 355 {
 356         __u64 length = ria->ria_end >= ria->ria_start ?
 357                        ria->ria_end - ria->ria_start + 1 : 0;
 358
 359         return stride_pg_count(ria->ria_stoff, ria->ria_length,
 360                                ria->ria_pages, ria->ria_start,
 361                                length);
 362 }
 363
 364 /*Check whether the index is in the defined ra-window */
 365 static int ras_inside_ra_window(unsigned long idx, struct ra_io_arg *ria)
 366 {
 367         /* If ria_length == ria_pages, it means non-stride I/O mode,
 368          * idx should always inside read-ahead window in this case
 369          * For stride I/O mode, just check whether the idx is inside
 370          * the ria_pages.
 371          */
 372         return ria->ria_length == 0 || ria->ria_length == ria->ria_pages ||
 373                (idx >= ria->ria_stoff && (idx - ria->ria_stoff) %
 374                 ria->ria_length < ria->ria_pages);
 375 }
 376
 377 static int ll_read_ahead_pages(const struct lu_env *env,
 378                                struct cl_io *io, struct cl_page_list *queue,
 379                                struct ra_io_arg *ria,
 380                                unsigned long *reserved_pages,
 381                                unsigned long *ra_end)
 382 {
 383         int rc, count = 0;
 384         bool stride_ria;
 385         pgoff_t page_idx;
 386         pgoff_t max_index = 0;
 387
 388         LASSERT(ria);
 389         RIA_DEBUG(ria);
 390
 391         stride_ria = ria->ria_length > ria->ria_pages && ria->ria_pages > 0;
 392         for (page_idx = ria->ria_start;
 393              page_idx <= ria->ria_end && *reserved_pages > 0; page_idx++) {
 394                 if (ras_inside_ra_window(page_idx, ria)) {
 395                         /* If the page is inside the read-ahead window*/
 396                         rc = ll_read_ahead_page(env, io, queue,
 397                                                 page_idx, &max_index);
 398                         if (rc == 1) {
 399                                 (*reserved_pages)--;
 400                                 count++;
 401                         } else if (rc == -ENOLCK) {
 402                                 break;
 403                         }
 404                 } else if (stride_ria) {
 405                         /* If it is not in the read-ahead window, and it is
 406                          * read-ahead mode, then check whether it should skip
 407                          * the stride gap
 408                          */
 409                         pgoff_t offset;
 410                         /* FIXME: This assertion only is valid when it is for
 411                          * forward read-ahead, it will be fixed when backward
 412                          * read-ahead is implemented
 413                          */
 414                         LASSERTF(page_idx >= ria->ria_stoff, "Invalid page_idx %lu rs %lu re %lu ro %lu rl %lu rp %lu\n",
 415                                  page_idx,
 416                                  ria->ria_start, ria->ria_end, ria->ria_stoff,
 417                                  ria->ria_length, ria->ria_pages);
 418                         offset = page_idx - ria->ria_stoff;
 419                         offset = offset % (ria->ria_length);
 420                         if (offset > ria->ria_pages) {
 421                                 page_idx += ria->ria_length - offset;
 422                                 CDEBUG(D_READA, "i %lu skip %lu\n", page_idx,
 423                                        ria->ria_length - offset);
 424                                 continue;
 425                         }
 426                 }
 427         }
 428         *ra_end = page_idx;
 429         return count;
 430 }
 431
 432 int ll_readahead(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 433                  struct cl_page_list *queue, struct ll_readahead_state *ras,
 434                  bool hit)
 435 {
 436         struct vvp_io *vio = vvp_env_io(env);
 437         struct ll_thread_info *lti = ll_env_info(env);
 438         struct cl_attr *attr = vvp_env_thread_attr(env);
 439         unsigned long start = 0, end = 0, reserved;
 440         unsigned long ra_end, len, mlen = 0;
 441         struct inode *inode;
 442         struct ra_io_arg *ria = &lti->lti_ria;
 443         struct cl_object *clob;
 444         int ret = 0;
 445         __u64 kms;
 446
 447         clob = io->ci_obj;
 448         inode = vvp_object_inode(clob);
 449
 450         memset(ria, 0, sizeof(*ria));
 451
 452         cl_object_attr_lock(clob);
 453         ret = cl_object_attr_get(env, clob, attr);
 454         cl_object_attr_unlock(clob);
 455
 456         if (ret != 0)
 457                 return ret;
 458         kms = attr->cat_kms;
 459         if (kms == 0) {
 460                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_LEN);
 461                 return 0;
 462         }
 463
 464         spin_lock(&ras->ras_lock);
 465
 466         /* Enlarge the RA window to encompass the full read */
 467         if (vio->vui_ra_valid &&
 468             ras->ras_window_start + ras->ras_window_len <
 469             vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count) {
 470                 ras->ras_window_len = vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count -
 471                                       ras->ras_window_start;
 472         }
 473
 474         /* Reserve a part of the read-ahead window that we'll be issuing */
 475         if (ras->ras_window_len > 0) {
 476                 /*
 477                  * Note: other thread might rollback the ras_next_readahead,
 478                  * if it can not get the full size of prepared pages, see the
 479                  * end of this function. For stride read ahead, it needs to
 480                  * make sure the offset is no less than ras_stride_offset,
 481                  * so that stride read ahead can work correctly.
 482                  */
 483                 if (stride_io_mode(ras))
 484                         start = max(ras->ras_next_readahead,
 485                                     ras->ras_stride_offset);
 486                 else
 487                         start = ras->ras_next_readahead;
 488                 end = ras->ras_window_start + ras->ras_window_len - 1;
 489         }
 490
 491         if (end != 0) {
 492                 unsigned long rpc_boundary;
 493                 /*
 494                  * Align RA window to an optimal boundary.
 495                  *
 496                  * XXX This would be better to align to cl_max_pages_per_rpc
 497                  * instead of PTLRPC_MAX_BRW_PAGES, because the RPC size may
 498                  * be aligned to the RAID stripe size in the future and that
 499                  * is more important than the RPC size.
 500                  */
 501                 /* Note: we only trim the RPC, instead of extending the RPC
 502                  * to the boundary, so to avoid reading too much pages during
 503                  * random reading.
 504                  */
 505                 rpc_boundary = (end + 1) & (~(PTLRPC_MAX_BRW_PAGES - 1));
 506                 if (rpc_boundary > 0)
 507                         rpc_boundary--;
 508
 509                 if (rpc_boundary  > start)
 510                         end = rpc_boundary;
 511
 512                 /* Truncate RA window to end of file */
 513                 end = min(end, (unsigned long)((kms - 1) >> PAGE_SHIFT));
 514
 515                 ras->ras_next_readahead = max(end, end + 1);
 516                 RAS_CDEBUG(ras);
 517         }
 518         ria->ria_start = start;
 519         ria->ria_end = end;
 520         /* If stride I/O mode is detected, get stride window*/
 521         if (stride_io_mode(ras)) {
 522                 ria->ria_stoff = ras->ras_stride_offset;
 523                 ria->ria_length = ras->ras_stride_length;
 524                 ria->ria_pages = ras->ras_stride_pages;
 525         }
 526         spin_unlock(&ras->ras_lock);
 527
 528         if (end == 0) {
 529                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
 530                 return 0;
 531         }
 532         len = ria_page_count(ria);
 533         if (len == 0) {
 534                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
 535                 return 0;
 536         }
 537
 538         CDEBUG(D_READA, DFID ": ria: %lu/%lu, bead: %lu/%lu, hit: %d\n",
 539                PFID(lu_object_fid(&clob->co_lu)),
 540                ria->ria_start, ria->ria_end,
 541                vio->vui_ra_valid ? vio->vui_ra_start : 0,
 542                vio->vui_ra_valid ? vio->vui_ra_count : 0,
 543                hit);
 544
 545         /* at least to extend the readahead window to cover current read */
 546         if (!hit && vio->vui_ra_valid &&
 547             vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count > ria->ria_start) {
 548                 /* to the end of current read window. */
 549                 mlen = vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count - ria->ria_start;
 550                 /* trim to RPC boundary */
 551                 start = ria->ria_start & (PTLRPC_MAX_BRW_PAGES - 1);
 552                 mlen = min(mlen, PTLRPC_MAX_BRW_PAGES - start);
 553         }
 554
 555         reserved = ll_ra_count_get(ll_i2sbi(inode), ria, len, mlen);
 556         if (reserved < len)
 557                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_MAX_IN_FLIGHT);
 558
 559         CDEBUG(D_READA, "reserved pages %lu/%lu/%lu, ra_cur %d, ra_max %lu\n",
 560                reserved, len, mlen,
 561                atomic_read(&ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_cur_pages),
 562                ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_max_pages);
 563
 564         ret = ll_read_ahead_pages(env, io, queue, ria, &reserved, &ra_end);
 565
 566         if (reserved != 0)
 567                 ll_ra_count_put(ll_i2sbi(inode), reserved);
 568
 569         if (ra_end == end + 1 && ra_end == (kms >> PAGE_SHIFT))
 570                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_EOF);
 571
 572         /* if we didn't get to the end of the region we reserved from
 573          * the ras we need to go back and update the ras so that the
 574          * next read-ahead tries from where we left off.  we only do so
 575          * if the region we failed to issue read-ahead on is still ahead
 576          * of the app and behind the next index to start read-ahead from
 577          */
 578         CDEBUG(D_READA, "ra_end %lu end %lu stride end %lu\n",
 579                ra_end, end, ria->ria_end);
 580
 581         if (ra_end != end + 1) {
 582                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_FAILED_REACH_END);
 583                 spin_lock(&ras->ras_lock);
 584                 if (ra_end < ras->ras_next_readahead &&
 585                     index_in_window(ra_end, ras->ras_window_start, 0,
 586                                     ras->ras_window_len)) {
 587                         ras->ras_next_readahead = ra_end;
 588                         RAS_CDEBUG(ras);
 589                 }
 590                 spin_unlock(&ras->ras_lock);
 591         }
 592
 593         return ret;
 594 }
 595
 596 static void ras_set_start(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras,
 597                           unsigned long index)
 598 {
 599         ras->ras_window_start = index & (~(RAS_INCREASE_STEP(inode) - 1));
 600 }
 601
 602 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
 603 static void ras_reset(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras,
 604                       unsigned long index)
 605 {
 606         ras->ras_last_readpage = index;
 607         ras->ras_consecutive_requests = 0;
 608         ras->ras_consecutive_pages = 0;
 609         ras->ras_window_len = 0;
 610         ras_set_start(inode, ras, index);
 611         ras->ras_next_readahead = max(ras->ras_window_start, index);
 612
 613         RAS_CDEBUG(ras);
 614 }
 615
 616 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
 617 static void ras_stride_reset(struct ll_readahead_state *ras)
 618 {
 619         ras->ras_consecutive_stride_requests = 0;
 620         ras->ras_stride_length = 0;
 621         ras->ras_stride_pages = 0;
 622         RAS_CDEBUG(ras);
 623 }
 624
 625 void ll_readahead_init(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras)
 626 {
 627         spin_lock_init(&ras->ras_lock);
 628         ras_reset(inode, ras, 0);
 629         ras->ras_requests = 0;
 630 }
 631
 632 /*
 633  * Check whether the read request is in the stride window.
 634  * If it is in the stride window, return 1, otherwise return 0.
 635  */
 636 static int index_in_stride_window(struct ll_readahead_state *ras,
 637                                   unsigned long index)
 638 {
 639         unsigned long stride_gap;
 640
 641         if (ras->ras_stride_length == 0 || ras->ras_stride_pages == 0 ||
 642             ras->ras_stride_pages == ras->ras_stride_length)
 643                 return 0;
 644
 645         stride_gap = index - ras->ras_last_readpage - 1;
 646
 647         /* If it is contiguous read */
 648         if (stride_gap == 0)
 649                 return ras->ras_consecutive_pages + 1 <= ras->ras_stride_pages;
 650
 651         /* Otherwise check the stride by itself */
 652         return (ras->ras_stride_length - ras->ras_stride_pages) == stride_gap &&
 653                 ras->ras_consecutive_pages == ras->ras_stride_pages;
 654 }
 655
 656 static void ras_update_stride_detector(struct ll_readahead_state *ras,
 657                                        unsigned long index)
 658 {
 659         unsigned long stride_gap = index - ras->ras_last_readpage - 1;
 660
 661         if ((stride_gap != 0 || ras->ras_consecutive_stride_requests == 0) &&
 662             !stride_io_mode(ras)) {
 663                 ras->ras_stride_pages = ras->ras_consecutive_pages;
 664                 ras->ras_stride_length = ras->ras_consecutive_pages +
 665                                          stride_gap;
 666         }
 667         LASSERT(ras->ras_request_index == 0);
 668         LASSERT(ras->ras_consecutive_stride_requests == 0);
 669
 670         if (index <= ras->ras_last_readpage) {
 671                 /*Reset stride window for forward read*/
 672                 ras_stride_reset(ras);
 673                 return;
 674         }
 675
 676         ras->ras_stride_pages = ras->ras_consecutive_pages;
 677         ras->ras_stride_length = stride_gap + ras->ras_consecutive_pages;
 678
 679         RAS_CDEBUG(ras);
 680 }
 681
 682 /* Stride Read-ahead window will be increased inc_len according to
 683  * stride I/O pattern
 684  */
 685 static void ras_stride_increase_window(struct ll_readahead_state *ras,
 686                                        struct ll_ra_info *ra,
 687                                        unsigned long inc_len)
 688 {
 689         unsigned long left, step, window_len;
 690         unsigned long stride_len;
 691
 692         LASSERT(ras->ras_stride_length > 0);
 693         LASSERTF(ras->ras_window_start + ras->ras_window_len
 694                  >= ras->ras_stride_offset, "window_start %lu, window_len %lu stride_offset %lu\n",
 695                  ras->ras_window_start,
 696                  ras->ras_window_len, ras->ras_stride_offset);
 697
 698         stride_len = ras->ras_window_start + ras->ras_window_len -
 699                      ras->ras_stride_offset;
 700
 701         left = stride_len % ras->ras_stride_length;
 702         window_len = ras->ras_window_len - left;
 703
 704         if (left < ras->ras_stride_pages)
 705                 left += inc_len;
 706         else
 707                 left = ras->ras_stride_pages + inc_len;
 708
 709         LASSERT(ras->ras_stride_pages != 0);
 710
 711         step = left / ras->ras_stride_pages;
 712         left %= ras->ras_stride_pages;
 713
 714         window_len += step * ras->ras_stride_length + left;
 715
 716         if (stride_pg_count(ras->ras_stride_offset, ras->ras_stride_length,
 717                             ras->ras_stride_pages, ras->ras_stride_offset,
 718                             window_len) <= ra->ra_max_pages_per_file)
 719                 ras->ras_window_len = window_len;
 720
 721         RAS_CDEBUG(ras);
 722 }
 723
 724 static void ras_increase_window(struct inode *inode,
 725                                 struct ll_readahead_state *ras,
 726                                 struct ll_ra_info *ra)
 727 {
 728         /* The stretch of ra-window should be aligned with max rpc_size
 729          * but current clio architecture does not support retrieve such
 730          * information from lower layer. FIXME later
 731          */
 732         if (stride_io_mode(ras))
 733                 ras_stride_increase_window(ras, ra, RAS_INCREASE_STEP(inode));
 734         else
 735                 ras->ras_window_len = min(ras->ras_window_len +
 736                                           RAS_INCREASE_STEP(inode),
 737                                           ra->ra_max_pages_per_file);
 738 }
 739
 740 void ras_update(struct ll_sb_info *sbi, struct inode *inode,
 741                 struct ll_readahead_state *ras, unsigned long index,
 742                 unsigned hit)
 743 {
 744         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
 745         int zero = 0, stride_detect = 0, ra_miss = 0;
 746
 747         spin_lock(&ras->ras_lock);
 748
 749         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, hit ? RA_STAT_HIT : RA_STAT_MISS);
 750
 751         /* reset the read-ahead window in two cases.  First when the app seeks
 752          * or reads to some other part of the file.  Secondly if we get a
 753          * read-ahead miss that we think we've previously issued.  This can
 754          * be a symptom of there being so many read-ahead pages that the VM is
 755          * reclaiming it before we get to it.
 756          */
 757         if (!index_in_window(index, ras->ras_last_readpage, 8, 8)) {
 758                 zero = 1;
 759                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_DISTANT_READPAGE);
 760         } else if (!hit && ras->ras_window_len &&
 761                    index < ras->ras_next_readahead &&
 762                    index_in_window(index, ras->ras_window_start, 0,
 763                                    ras->ras_window_len)) {
 764                 ra_miss = 1;
 765                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_MISS_IN_WINDOW);
 766         }
 767
 768         /* On the second access to a file smaller than the tunable
 769          * ra_max_read_ahead_whole_pages trigger RA on all pages in the
 770          * file up to ra_max_pages_per_file.  This is simply a best effort
 771          * and only occurs once per open file.  Normal RA behavior is reverted
 772          * to for subsequent IO.  The mmap case does not increment
 773          * ras_requests and thus can never trigger this behavior.
 774          */
 775         if (ras->ras_requests == 2 && !ras->ras_request_index) {
 776                 __u64 kms_pages;
 777
 778                 kms_pages = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >>
 779                             PAGE_SHIFT;
 780
 781                 CDEBUG(D_READA, "kmsp %llu mwp %lu mp %lu\n", kms_pages,
 782                        ra->ra_max_read_ahead_whole_pages, ra->ra_max_pages_per_file);
 783
 784                 if (kms_pages &&
 785                     kms_pages <= ra->ra_max_read_ahead_whole_pages) {
 786                         ras->ras_window_start = 0;
 787                         ras->ras_last_readpage = 0;
 788                         ras->ras_next_readahead = 0;
 789                         ras->ras_window_len = min(ra->ra_max_pages_per_file,
 790                                 ra->ra_max_read_ahead_whole_pages);
 791                         goto out_unlock;
 792                 }
 793         }
 794         if (zero) {
 795                 /* check whether it is in stride I/O mode*/
 796                 if (!index_in_stride_window(ras, index)) {
 797                         if (ras->ras_consecutive_stride_requests == 0 &&
 798                             ras->ras_request_index == 0) {
 799                                 ras_update_stride_detector(ras, index);
 800                                 ras->ras_consecutive_stride_requests++;
 801                         } else {
 802                                 ras_stride_reset(ras);
 803                         }
 804                         ras_reset(inode, ras, index);
 805                         ras->ras_consecutive_pages++;
 806                         goto out_unlock;
 807                 } else {
 808                         ras->ras_consecutive_pages = 0;
 809                         ras->ras_consecutive_requests = 0;
 810                         if (++ras->ras_consecutive_stride_requests > 1)
 811                                 stride_detect = 1;
 812                         RAS_CDEBUG(ras);
 813                 }
 814         } else {
 815                 if (ra_miss) {
 816                         if (index_in_stride_window(ras, index) &&
 817                             stride_io_mode(ras)) {
 818                                 /*If stride-RA hit cache miss, the stride dector
 819                                  *will not be reset to avoid the overhead of
 820                                  *redetecting read-ahead mode
 821                                  */
 822                                 if (index != ras->ras_last_readpage + 1)
 823                                         ras->ras_consecutive_pages = 0;
 824                                 ras_reset(inode, ras, index);
 825                                 RAS_CDEBUG(ras);
 826                         } else {
 827                                 /* Reset both stride window and normal RA
 828                                  * window
 829                                  */
 830                                 ras_reset(inode, ras, index);
 831                                 ras->ras_consecutive_pages++;
 832                                 ras_stride_reset(ras);
 833                                 goto out_unlock;
 834                         }
 835                 } else if (stride_io_mode(ras)) {
 836                         /* If this is contiguous read but in stride I/O mode
 837                          * currently, check whether stride step still is valid,
 838                          * if invalid, it will reset the stride ra window
 839                          */
 840                         if (!index_in_stride_window(ras, index)) {
 841                                 /* Shrink stride read-ahead window to be zero */
 842                                 ras_stride_reset(ras);
 843                                 ras->ras_window_len = 0;
 844                                 ras->ras_next_readahead = index;
 845                         }
 846                 }
 847         }
 848         ras->ras_consecutive_pages++;
 849         ras->ras_last_readpage = index;
 850         ras_set_start(inode, ras, index);
 851
 852         if (stride_io_mode(ras)) {
 853                 /* Since stride readahead is sensitive to the offset
 854                  * of read-ahead, so we use original offset here,
 855                  * instead of ras_window_start, which is RPC aligned
 856                  */
 857                 ras->ras_next_readahead = max(index, ras->ras_next_readahead);
 858         } else {
 859                 if (ras->ras_next_readahead < ras->ras_window_start)
 860                         ras->ras_next_readahead = ras->ras_window_start;
 861                 if (!hit)
 862                         ras->ras_next_readahead = index + 1;
 863         }
 864         RAS_CDEBUG(ras);
 865
 866         /* Trigger RA in the mmap case where ras_consecutive_requests
 867          * is not incremented and thus can't be used to trigger RA
 868          */
 869         if (!ras->ras_window_len && ras->ras_consecutive_pages == 4) {
 870                 ras->ras_window_len = RAS_INCREASE_STEP(inode);
 871                 goto out_unlock;
 872         }
 873
 874         /* Initially reset the stride window offset to next_readahead*/
 875         if (ras->ras_consecutive_stride_requests == 2 && stride_detect) {
 876                 /**
 877                  * Once stride IO mode is detected, next_readahead should be
 878                  * reset to make sure next_readahead > stride offset
 879                  */
 880                 ras->ras_next_readahead = max(index, ras->ras_next_readahead);
 881                 ras->ras_stride_offset = index;
 882                 ras->ras_window_len = RAS_INCREASE_STEP(inode);
 883         }
 884
 885         /* The initial ras_window_len is set to the request size.  To avoid
 886          * uselessly reading and discarding pages for random IO the window is
 887          * only increased once per consecutive request received. */
 888         if ((ras->ras_consecutive_requests > 1 || stride_detect) &&
 889             !ras->ras_request_index)
 890                 ras_increase_window(inode, ras, ra);
 891 out_unlock:
 892         RAS_CDEBUG(ras);
 893         ras->ras_request_index++;
 894         spin_unlock(&ras->ras_lock);
 895 }
 896
 897 int ll_writepage(struct page *vmpage, struct writeback_control *wbc)
 898 {
 899         struct inode           *inode = vmpage->mapping->host;
 900         struct ll_inode_info   *lli   = ll_i2info(inode);
 901         struct lu_env     *env;
 902         struct cl_io       *io;
 903         struct cl_page   *page;
 904         struct cl_object       *clob;
 905         struct cl_env_nest      nest;
 906         bool redirtied = false;
 907         bool unlocked = false;
 908         int result;
 909
 910         LASSERT(PageLocked(vmpage));
 911         LASSERT(!PageWriteback(vmpage));
 912
 913         LASSERT(ll_i2dtexp(inode));
 914
 915         env = cl_env_nested_get(&nest);
 916         if (IS_ERR(env)) {
 917                 result = PTR_ERR(env);
 918                 goto out;
 919         }
 920
 921         clob  = ll_i2info(inode)->lli_clob;
 922         LASSERT(clob);
 923
 924         io = vvp_env_thread_io(env);
 925         io->ci_obj = clob;
 926         io->ci_ignore_layout = 1;
 927         result = cl_io_init(env, io, CIT_MISC, clob);
 928         if (result == 0) {
 929                 page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index,
 930                                     vmpage, CPT_CACHEABLE);
 931                 if (!IS_ERR(page)) {
 932                         lu_ref_add(&page->cp_reference, "writepage",
 933                                    current);
 934                         cl_page_assume(env, io, page);
 935                         result = cl_page_flush(env, io, page);
 936                         if (result != 0) {
 937                                 /*
 938                                  * Re-dirty page on error so it retries write,
 939                                  * but not in case when IO has actually
 940                                  * occurred and completed with an error.
 941                                  */
 942                                 if (!PageError(vmpage)) {
 943                                         redirty_page_for_writepage(wbc, vmpage);
 944                                         result = 0;
 945                                         redirtied = true;
 946                                 }
 947                         }
 948                         cl_page_disown(env, io, page);
 949                         unlocked = true;
 950                         lu_ref_del(&page->cp_reference,
 951                                    "writepage", current);
 952                         cl_page_put(env, page);
 953                 } else {
 954                         result = PTR_ERR(page);
 955                 }
 956         }
 957         cl_io_fini(env, io);
 958
 959         if (redirtied && wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL) {
 960                 loff_t offset = cl_offset(clob, vmpage->index);
 961
 962                 /* Flush page failed because the extent is being written out.
 963                  * Wait for the write of extent to be finished to avoid
 964                  * breaking kernel which assumes ->writepage should mark
 965                  * PageWriteback or clean the page.
 966                  */
 967                 result = cl_sync_file_range(inode, offset,
 968                                             offset + PAGE_SIZE - 1,
 969                                             CL_FSYNC_LOCAL, 1);
 970                 if (result > 0) {
 971                         /* actually we may have written more than one page.
 972                          * decreasing this page because the caller will count
 973                          * it.
 974                          */
 975                         wbc->nr_to_write -= result - 1;
 976                         result = 0;
 977                 }
 978         }
 979
 980         cl_env_nested_put(&nest, env);
 981         goto out;
 982
 983 out:
 984         if (result < 0) {
 985                 if (!lli->lli_async_rc)
 986                         lli->lli_async_rc = result;
 987                 SetPageError(vmpage);
 988                 if (!unlocked)
 989                         unlock_page(vmpage);
 990         }
 991         return result;
 992 }
 993
 994 int ll_writepages(struct address_space *mapping, struct writeback_control *wbc)
 995 {
 996         struct inode *inode = mapping->host;
 997         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
 998         loff_t start;
 999         loff_t end;
1000         enum cl_fsync_mode mode;
1001         int range_whole = 0;
1002         int result;
1003         int ignore_layout = 0;
1004
1005         if (wbc->range_cyclic) {
1006                 start = mapping->writeback_index << PAGE_SHIFT;
1007                 end = OBD_OBJECT_EOF;
1008         } else {
1009                 start = wbc->range_start;
1010                 end = wbc->range_end;
1011                 if (end == LLONG_MAX) {
1012                         end = OBD_OBJECT_EOF;
1013                         range_whole = start == 0;
1014                 }
1015         }
1016
1017         mode = CL_FSYNC_NONE;
1018         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL)
1019                 mode = CL_FSYNC_LOCAL;
1020
1021         if (sbi->ll_umounting)
1022                 /* if the mountpoint is being umounted, all pages have to be
1023                  * evicted to avoid hitting LBUG when truncate_inode_pages()
1024                  * is called later on.
1025                  */
1026                 ignore_layout = 1;
1027
1028         if (!ll_i2info(inode)->lli_clob)
1029                 return 0;
1030
1031         result = cl_sync_file_range(inode, start, end, mode, ignore_layout);
1032         if (result > 0) {
1033                 wbc->nr_to_write -= result;
1034                 result = 0;
1035         }
1036
1037         if (wbc->range_cyclic || (range_whole && wbc->nr_to_write > 0)) {
1038                 if (end == OBD_OBJECT_EOF)
1039                         mapping->writeback_index = 0;
1040                 else
1041                         mapping->writeback_index = (end >> PAGE_SHIFT) + 1;
1042         }
1043         return result;
1044 }
1045
1046 struct ll_cl_context *ll_cl_find(struct file *file)
1047 {
1048         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1049         struct ll_cl_context *lcc;
1050         struct ll_cl_context *found = NULL;
1051
1052         read_lock(&fd->fd_lock);
1053         list_for_each_entry(lcc, &fd->fd_lccs, lcc_list) {
1054                 if (lcc->lcc_cookie == current) {
1055                         found = lcc;
1056                         break;
1057                 }
1058         }
1059         read_unlock(&fd->fd_lock);
1060
1061         return found;
1062 }
1063
1064 void ll_cl_add(struct file *file, const struct lu_env *env, struct cl_io *io)
1065 {
1066         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1067         struct ll_cl_context *lcc = &ll_env_info(env)->lti_io_ctx;
1068
1069         memset(lcc, 0, sizeof(*lcc));
1070         INIT_LIST_HEAD(&lcc->lcc_list);
1071         lcc->lcc_cookie = current;
1072         lcc->lcc_env = env;
1073         lcc->lcc_io = io;
1074
1075         write_lock(&fd->fd_lock);
1076         list_add(&lcc->lcc_list, &fd->fd_lccs);
1077         write_unlock(&fd->fd_lock);
1078 }
1079
1080 void ll_cl_remove(struct file *file, const struct lu_env *env)
1081 {
1082         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1083         struct ll_cl_context *lcc = &ll_env_info(env)->lti_io_ctx;
1084
1085         write_lock(&fd->fd_lock);
1086         list_del_init(&lcc->lcc_list);
1087         write_unlock(&fd->fd_lock);
1088 }
1089
1090 int ll_readpage(struct file *file, struct page *vmpage)
1091 {
1092         struct cl_object *clob = ll_i2info(file_inode(file))->lli_clob;
1093         struct ll_cl_context *lcc;
1094         const struct lu_env  *env;
1095         struct cl_io   *io;
1096         struct cl_page *page;
1097         int result;
1098
1099         lcc = ll_cl_find(file);
1100         if (!lcc) {
1101                 unlock_page(vmpage);
1102                 return -EIO;
1103         }
1104
1105         env = lcc->lcc_env;
1106         io = lcc->lcc_io;
1107         LASSERT(io->ci_state == CIS_IO_GOING);
1108         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index, vmpage, CPT_CACHEABLE);
1109         if (!IS_ERR(page)) {
1110                 LASSERT(page->cp_type == CPT_CACHEABLE);
1111                 if (likely(!PageUptodate(vmpage))) {
1112                         cl_page_assume(env, io, page);
1113                         result = cl_io_read_page(env, io, page);
1114                 } else {
1115                         /* Page from a non-object file. */
1116                         unlock_page(vmpage);
1117                         result = 0;
1118                 }
1119                 cl_page_put(env, page);
1120         } else {
1121                 unlock_page(vmpage);
1122                 result = PTR_ERR(page);
1123         }
1124         return result;
1125 }
1126
1127 int ll_page_sync_io(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
1128                     struct cl_page *page, enum cl_req_type crt)
1129 {
1130         struct cl_2queue  *queue;
1131         int result;
1132
1133         LASSERT(io->ci_type == CIT_READ || io->ci_type == CIT_WRITE);
1134
1135         queue = &io->ci_queue;
1136         cl_2queue_init_page(queue, page);
1137
1138         result = cl_io_submit_sync(env, io, crt, queue, 0);
1139         LASSERT(cl_page_is_owned(page, io));
1140
1141         if (crt == CRT_READ)
1142                 /*
1143                  * in CRT_WRITE case page is left locked even in case of
1144                  * error.
1145                  */
1146                 cl_page_list_disown(env, io, &queue->c2_qin);
1147         cl_2queue_fini(env, queue);
1148
1149         return result;
1150 }