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 #include <linux/bvec.h>
  51
  52 #define DEBUG_SUBSYSTEM S_LLITE
  53
  54 #include <obd_cksum.h>
  55 #include "llite_internal.h"
  56
  57 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which);
  58
  59 /**
  60  * Get readahead pages from the filesystem readahead pool of the client for a
  61  * thread.
  62  *
  63  * /param sbi superblock for filesystem readahead state ll_ra_info
  64  * /param ria per-thread readahead state
  65  * /param pages number of pages requested for readahead for the thread.
  66  *
  67  * WARNING: This algorithm is used to reduce contention on sbi->ll_lock.
  68  * It should work well if the ra_max_pages is much greater than the single
  69  * file's read-ahead window, and not too many threads contending for
  70  * these readahead pages.
  71  *
  72  * TODO: There may be a 'global sync problem' if many threads are trying
  73  * to get an ra budget that is larger than the remaining readahead pages
  74  * and reach here at exactly the same time. They will compute /a ret to
  75  * consume the remaining pages, but will fail at atomic_add_return() and
  76  * get a zero ra window, although there is still ra space remaining. - Jay
  77  */
  78 static unsigned long ll_ra_count_get(struct ll_sb_info *sbi,
  79                                      struct ra_io_arg *ria,
  80                                      unsigned long pages, unsigned long min)
  81 {
  82         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
  83         long ret;
  84
  85         /* If read-ahead pages left are less than 1M, do not do read-ahead,
  86          * otherwise it will form small read RPC(< 1M), which hurt server
  87          * performance a lot.
  88          */
  89         ret = min(ra->ra_max_pages - atomic_read(&ra->ra_cur_pages), pages);
  90         if (ret < 0 || ret < min_t(long, PTLRPC_MAX_BRW_PAGES, pages)) {
  91                 ret = 0;
  92                 goto out;
  93         }
  94
  95         if (atomic_add_return(ret, &ra->ra_cur_pages) > ra->ra_max_pages) {
  96                 atomic_sub(ret, &ra->ra_cur_pages);
  97                 ret = 0;
  98         }
  99
 100 out:
 101         if (ret < min) {
 102                 /* override ra limit for maximum performance */
 103                 atomic_add(min - ret, &ra->ra_cur_pages);
 104                 ret = min;
 105         }
 106         return ret;
 107 }
 108
 109 void ll_ra_count_put(struct ll_sb_info *sbi, unsigned long len)
 110 {
 111         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
 112
 113         atomic_sub(len, &ra->ra_cur_pages);
 114 }
 115
 116 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which)
 117 {
 118         LASSERTF(which < _NR_RA_STAT, "which: %u\n", which);
 119         lprocfs_counter_incr(sbi->ll_ra_stats, which);
 120 }
 121
 122 void ll_ra_stats_inc(struct inode *inode, enum ra_stat which)
 123 {
 124         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
 125
 126         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, which);
 127 }
 128
 129 #define RAS_CDEBUG(ras) \
 130         CDEBUG(D_READA,                                               \
 131                "lrp %lu cr %lu cp %lu ws %lu wl %lu nra %lu rpc %lu "        \
 132                "r %lu ri %lu csr %lu sf %lu sp %lu sl %lu\n",                \
 133                ras->ras_last_readpage, ras->ras_consecutive_requests,   \
 134                ras->ras_consecutive_pages, ras->ras_window_start,           \
 135                ras->ras_window_len, ras->ras_next_readahead,             \
 136                ras->ras_rpc_size,                                            \
 137                ras->ras_requests, ras->ras_request_index,                   \
 138                ras->ras_consecutive_stride_requests, ras->ras_stride_offset, \
 139                ras->ras_stride_pages, ras->ras_stride_length)
 140
 141 static int index_in_window(unsigned long index, unsigned long point,
 142                            unsigned long before, unsigned long after)
 143 {
 144         unsigned long start = point - before, end = point + after;
 145
 146         if (start > point)
 147                 start = 0;
 148         if (end < point)
 149                 end = ~0;
 150
 151         return start <= index && index <= end;
 152 }
 153
 154 void ll_ras_enter(struct file *f)
 155 {
 156         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(f);
 157         struct ll_readahead_state *ras = &fd->fd_ras;
 158
 159         spin_lock(&ras->ras_lock);
 160         ras->ras_requests++;
 161         ras->ras_request_index = 0;
 162         ras->ras_consecutive_requests++;
 163         spin_unlock(&ras->ras_lock);
 164 }
 165
 166 /**
 167  * Initiates read-ahead of a page with given index.
 168  *
 169  * \retval +ve: page was already uptodate so it will be skipped
 170  *              from being added;
 171  * \retval -ve: page wasn't added to \a queue for error;
 172  * \retval   0: page was added into \a queue for read ahead.
 173  */
 174 static int ll_read_ahead_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 175                               struct cl_page_list *queue, pgoff_t index)
 176 {
 177         enum ra_stat which = _NR_RA_STAT; /* keep gcc happy */
 178         struct cl_object *clob = io->ci_obj;
 179         struct inode *inode = vvp_object_inode(clob);
 180         const char *msg = NULL;
 181         struct cl_page *page;
 182         struct vvp_page *vpg;
 183         struct page *vmpage;
 184         int rc = 0;
 185
 186         vmpage = grab_cache_page_nowait(inode->i_mapping, index);
 187         if (!vmpage) {
 188                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
 189                 msg = "g_c_p_n failed";
 190                 rc = -EBUSY;
 191                 goto out;
 192         }
 193
 194         /* Check if vmpage was truncated or reclaimed */
 195         if (vmpage->mapping != inode->i_mapping) {
 196                 which = RA_STAT_WRONG_GRAB_PAGE;
 197                 msg = "g_c_p_n returned invalid page";
 198                 rc = -EBUSY;
 199                 goto out;
 200         }
 201
 202         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index, vmpage, CPT_CACHEABLE);
 203         if (IS_ERR(page)) {
 204                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
 205                 msg = "cl_page_find failed";
 206                 rc = PTR_ERR(page);
 207                 goto out;
 208         }
 209
 210         lu_ref_add(&page->cp_reference, "ra", current);
 211         cl_page_assume(env, io, page);
 212         vpg = cl2vvp_page(cl_object_page_slice(clob, page));
 213         if (!vpg->vpg_defer_uptodate && !PageUptodate(vmpage)) {
 214                 vpg->vpg_defer_uptodate = 1;
 215                 vpg->vpg_ra_used = 0;
 216                 cl_page_list_add(queue, page);
 217         } else {
 218                 /* skip completed pages */
 219                 cl_page_unassume(env, io, page);
 220                 /* This page is already uptodate, returning a positive number
 221                  * to tell the callers about this
 222                  */
 223                 rc = 1;
 224         }
 225
 226         lu_ref_del(&page->cp_reference, "ra", current);
 227         cl_page_put(env, page);
 228 out:
 229         if (vmpage) {
 230                 if (rc)
 231                         unlock_page(vmpage);
 232                 put_page(vmpage);
 233         }
 234         if (msg) {
 235                 ll_ra_stats_inc(inode, which);
 236                 CDEBUG(D_READA, "%s\n", msg);
 237         }
 238         return rc;
 239 }
 240
 241 #define RIA_DEBUG(ria)                                                 \
 242         CDEBUG(D_READA, "rs %lu re %lu ro %lu rl %lu rp %lu\n",       \
 243         ria->ria_start, ria->ria_end, ria->ria_stoff, ria->ria_length,\
 244         ria->ria_pages)
 245
 246 static inline int stride_io_mode(struct ll_readahead_state *ras)
 247 {
 248         return ras->ras_consecutive_stride_requests > 1;
 249 }
 250
 251 /* The function calculates how much pages will be read in
 252  * [off, off + length], in such stride IO area,
 253  * stride_offset = st_off, stride_length = st_len,
 254  * stride_pages = st_pgs
 255  *
 256  *   |------------------|*****|------------------|*****|------------|*****|....
 257  * st_off
 258  *   |--- st_pgs     ---|
 259  *   |-----     st_len   -----|
 260  *
 261  *            How many pages it should read in such pattern
 262  *            |-------------------------------------------------------------|
 263  *            off
 264  *            |<------            length                      ------->|
 265  *
 266  *        =   |<----->|  +  |-------------------------------------| +   |---|
 267  *           start_left          st_pgs * i                 end_left
 268  */
 269 static unsigned long
 270 stride_pg_count(pgoff_t st_off, unsigned long st_len, unsigned long st_pgs,
 271                 unsigned long off, unsigned long length)
 272 {
 273         __u64 start = off > st_off ? off - st_off : 0;
 274         __u64 end = off + length > st_off ? off + length - st_off : 0;
 275         unsigned long start_left = 0;
 276         unsigned long end_left = 0;
 277         unsigned long pg_count;
 278
 279         if (st_len == 0 || length == 0 || end == 0)
 280                 return length;
 281
 282         start_left = do_div(start, st_len);
 283         if (start_left < st_pgs)
 284                 start_left = st_pgs - start_left;
 285         else
 286                 start_left = 0;
 287
 288         end_left = do_div(end, st_len);
 289         if (end_left > st_pgs)
 290                 end_left = st_pgs;
 291
 292         CDEBUG(D_READA, "start %llu, end %llu start_left %lu end_left %lu\n",
 293                start, end, start_left, end_left);
 294
 295         if (start == end)
 296                 pg_count = end_left - (st_pgs - start_left);
 297         else
 298                 pg_count = start_left + st_pgs * (end - start - 1) + end_left;
 299
 300         CDEBUG(D_READA, "st_off %lu, st_len %lu st_pgs %lu off %lu length %lu pgcount %lu\n",
 301                st_off, st_len, st_pgs, off, length, pg_count);
 302
 303         return pg_count;
 304 }
 305
 306 static int ria_page_count(struct ra_io_arg *ria)
 307 {
 308         __u64 length = ria->ria_end >= ria->ria_start ?
 309                        ria->ria_end - ria->ria_start + 1 : 0;
 310
 311         return stride_pg_count(ria->ria_stoff, ria->ria_length,
 312                                ria->ria_pages, ria->ria_start,
 313                                length);
 314 }
 315
 316 static unsigned long ras_align(struct ll_readahead_state *ras,
 317                                unsigned long index,
 318                                unsigned long *remainder)
 319 {
 320         unsigned long rem = index % ras->ras_rpc_size;
 321
 322         if (remainder)
 323                 *remainder = rem;
 324         return index - rem;
 325 }
 326
 327 /*Check whether the index is in the defined ra-window */
 328 static int ras_inside_ra_window(unsigned long idx, struct ra_io_arg *ria)
 329 {
 330         /* If ria_length == ria_pages, it means non-stride I/O mode,
 331          * idx should always inside read-ahead window in this case
 332          * For stride I/O mode, just check whether the idx is inside
 333          * the ria_pages.
 334          */
 335         return ria->ria_length == 0 || ria->ria_length == ria->ria_pages ||
 336                (idx >= ria->ria_stoff && (idx - ria->ria_stoff) %
 337                 ria->ria_length < ria->ria_pages);
 338 }
 339
 340 static unsigned long
 341 ll_read_ahead_pages(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 342                     struct cl_page_list *queue, struct ll_readahead_state *ras,
 343                     struct ra_io_arg *ria)
 344 {
 345         struct cl_read_ahead ra = { 0 };
 346         unsigned long ra_end = 0;
 347         bool stride_ria;
 348         pgoff_t page_idx;
 349         int rc;
 350
 351         LASSERT(ria);
 352         RIA_DEBUG(ria);
 353
 354         stride_ria = ria->ria_length > ria->ria_pages && ria->ria_pages > 0;
 355         for (page_idx = ria->ria_start;
 356              page_idx <= ria->ria_end && ria->ria_reserved > 0; page_idx++) {
 357                 if (ras_inside_ra_window(page_idx, ria)) {
 358                         if (!ra.cra_end || ra.cra_end < page_idx) {
 359                                 unsigned long end;
 360
 361                                 cl_read_ahead_release(env, &ra);
 362
 363                                 rc = cl_io_read_ahead(env, io, page_idx, &ra);
 364                                 if (rc < 0)
 365                                         break;
 366
 367                                 CDEBUG(D_READA, "idx: %lu, ra: %lu, rpc: %lu\n",
 368                                        page_idx, ra.cra_end, ra.cra_rpc_size);
 369                                 LASSERTF(ra.cra_end >= page_idx,
 370                                          "object: %p, indcies %lu / %lu\n",
 371                                          io->ci_obj, ra.cra_end, page_idx);
 372                                 /*
 373                                  * update read ahead RPC size.
 374                                  * NB: it's racy but doesn't matter
 375                                  */
 376                                 if (ras->ras_rpc_size > ra.cra_rpc_size &&
 377                                     ra.cra_rpc_size > 0)
 378                                         ras->ras_rpc_size = ra.cra_rpc_size;
 379                                 /* trim it to align with optimal RPC size */
 380                                 end = ras_align(ras, ria->ria_end + 1, NULL);
 381                                 if (end > 0 && !ria->ria_eof)
 382                                         ria->ria_end = end - 1;
 383                                 if (ria->ria_end < ria->ria_end_min)
 384                                         ria->ria_end = ria->ria_end_min;
 385                                 if (ria->ria_end > ra.cra_end)
 386                                         ria->ria_end = ra.cra_end;
 387                         }
 388
 389                         /* If the page is inside the read-ahead window */
 390                         rc = ll_read_ahead_page(env, io, queue, page_idx);
 391                         if (rc < 0)
 392                                 break;
 393
 394                         ra_end = page_idx;
 395                         if (!rc)
 396                                 ria->ria_reserved--;
 397                 } else if (stride_ria) {
 398                         /* If it is not in the read-ahead window, and it is
 399                          * read-ahead mode, then check whether it should skip
 400                          * the stride gap
 401                          */
 402                         pgoff_t offset;
 403                         /* FIXME: This assertion only is valid when it is for
 404                          * forward read-ahead, it will be fixed when backward
 405                          * read-ahead is implemented
 406                          */
 407                         LASSERTF(page_idx >= ria->ria_stoff, "Invalid page_idx %lu rs %lu re %lu ro %lu rl %lu rp %lu\n",
 408                                  page_idx,
 409                                  ria->ria_start, ria->ria_end, ria->ria_stoff,
 410                                  ria->ria_length, ria->ria_pages);
 411                         offset = page_idx - ria->ria_stoff;
 412                         offset = offset % (ria->ria_length);
 413                         if (offset > ria->ria_pages) {
 414                                 page_idx += ria->ria_length - offset;
 415                                 CDEBUG(D_READA, "i %lu skip %lu\n", page_idx,
 416                                        ria->ria_length - offset);
 417                                 continue;
 418                         }
 419                 }
 420         }
 421         cl_read_ahead_release(env, &ra);
 422
 423         return ra_end;
 424 }
 425
 426 static int ll_readahead(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 427                         struct cl_page_list *queue,
 428                         struct ll_readahead_state *ras, bool hit)
 429 {
 430         struct vvp_io *vio = vvp_env_io(env);
 431         struct ll_thread_info *lti = ll_env_info(env);
 432         struct cl_attr *attr = vvp_env_thread_attr(env);
 433         unsigned long len, mlen = 0;
 434         pgoff_t ra_end, start = 0, end = 0;
 435         struct inode *inode;
 436         struct ra_io_arg *ria = &lti->lti_ria;
 437         struct cl_object *clob;
 438         int ret = 0;
 439         __u64 kms;
 440
 441         clob = io->ci_obj;
 442         inode = vvp_object_inode(clob);
 443
 444         memset(ria, 0, sizeof(*ria));
 445
 446         cl_object_attr_lock(clob);
 447         ret = cl_object_attr_get(env, clob, attr);
 448         cl_object_attr_unlock(clob);
 449
 450         if (ret != 0)
 451                 return ret;
 452         kms = attr->cat_kms;
 453         if (kms == 0) {
 454                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_LEN);
 455                 return 0;
 456         }
 457
 458         spin_lock(&ras->ras_lock);
 459
 460         /**
 461          * Note: other thread might rollback the ras_next_readahead,
 462          * if it can not get the full size of prepared pages, see the
 463          * end of this function. For stride read ahead, it needs to
 464          * make sure the offset is no less than ras_stride_offset,
 465          * so that stride read ahead can work correctly.
 466          */
 467         if (stride_io_mode(ras))
 468                 start = max(ras->ras_next_readahead, ras->ras_stride_offset);
 469         else
 470                 start = ras->ras_next_readahead;
 471
 472         if (ras->ras_window_len > 0)
 473                 end = ras->ras_window_start + ras->ras_window_len - 1;
 474
 475         /* Enlarge the RA window to encompass the full read */
 476         if (vio->vui_ra_valid &&
 477             end < vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count - 1)
 478                 end = vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count - 1;
 479
 480         if (end) {
 481                 unsigned long end_index;
 482
 483                 /* Truncate RA window to end of file */
 484                 end_index = (unsigned long)((kms - 1) >> PAGE_SHIFT);
 485                 if (end_index <= end) {
 486                         end = end_index;
 487                         ria->ria_eof = true;
 488                 }
 489
 490                 ras->ras_next_readahead = max(end, end + 1);
 491                 RAS_CDEBUG(ras);
 492         }
 493         ria->ria_start = start;
 494         ria->ria_end = end;
 495         /* If stride I/O mode is detected, get stride window*/
 496         if (stride_io_mode(ras)) {
 497                 ria->ria_stoff = ras->ras_stride_offset;
 498                 ria->ria_length = ras->ras_stride_length;
 499                 ria->ria_pages = ras->ras_stride_pages;
 500         }
 501         spin_unlock(&ras->ras_lock);
 502
 503         if (end == 0) {
 504                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
 505                 return 0;
 506         }
 507         len = ria_page_count(ria);
 508         if (len == 0) {
 509                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
 510                 return 0;
 511         }
 512
 513         CDEBUG(D_READA, DFID ": ria: %lu/%lu, bead: %lu/%lu, hit: %d\n",
 514                PFID(lu_object_fid(&clob->co_lu)),
 515                ria->ria_start, ria->ria_end,
 516                vio->vui_ra_valid ? vio->vui_ra_start : 0,
 517                vio->vui_ra_valid ? vio->vui_ra_count : 0,
 518                hit);
 519
 520         /* at least to extend the readahead window to cover current read */
 521         if (!hit && vio->vui_ra_valid &&
 522             vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count > ria->ria_start) {
 523                 unsigned long remainder;
 524
 525                 /* to the end of current read window. */
 526                 mlen = vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count - ria->ria_start;
 527                 /* trim to RPC boundary */
 528                 ras_align(ras, ria->ria_start, &remainder);
 529                 mlen = min(mlen, ras->ras_rpc_size - remainder);
 530                 ria->ria_end_min = ria->ria_start + mlen;
 531         }
 532
 533         ria->ria_reserved = ll_ra_count_get(ll_i2sbi(inode), ria, len, mlen);
 534         if (ria->ria_reserved < len)
 535                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_MAX_IN_FLIGHT);
 536
 537         CDEBUG(D_READA, "reserved pages %lu/%lu/%lu, ra_cur %d, ra_max %lu\n",
 538                ria->ria_reserved, len, mlen,
 539                atomic_read(&ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_cur_pages),
 540                ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_max_pages);
 541
 542         ra_end = ll_read_ahead_pages(env, io, queue, ras, ria);
 543
 544         if (ria->ria_reserved)
 545                 ll_ra_count_put(ll_i2sbi(inode), ria->ria_reserved);
 546
 547         if (ra_end == end && ra_end == (kms >> PAGE_SHIFT))
 548                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_EOF);
 549
 550         /* if we didn't get to the end of the region we reserved from
 551          * the ras we need to go back and update the ras so that the
 552          * next read-ahead tries from where we left off.  we only do so
 553          * if the region we failed to issue read-ahead on is still ahead
 554          * of the app and behind the next index to start read-ahead from
 555          */
 556         CDEBUG(D_READA, "ra_end = %lu end = %lu stride end = %lu pages = %d\n",
 557                ra_end, end, ria->ria_end, ret);
 558
 559         if (ra_end > 0 && ra_end != end) {
 560                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_FAILED_REACH_END);
 561                 spin_lock(&ras->ras_lock);
 562                 if (ra_end <= ras->ras_next_readahead &&
 563                     index_in_window(ra_end, ras->ras_window_start, 0,
 564                                     ras->ras_window_len)) {
 565                         ras->ras_next_readahead = ra_end + 1;
 566                         RAS_CDEBUG(ras);
 567                 }
 568                 spin_unlock(&ras->ras_lock);
 569         }
 570
 571         return ret;
 572 }
 573
 574 static void ras_set_start(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras,
 575                           unsigned long index)
 576 {
 577         ras->ras_window_start = ras_align(ras, index, NULL);
 578 }
 579
 580 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
 581 static void ras_reset(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras,
 582                       unsigned long index)
 583 {
 584         ras->ras_last_readpage = index;
 585         ras->ras_consecutive_requests = 0;
 586         ras->ras_consecutive_pages = 0;
 587         ras->ras_window_len = 0;
 588         ras_set_start(inode, ras, index);
 589         ras->ras_next_readahead = max(ras->ras_window_start, index + 1);
 590
 591         RAS_CDEBUG(ras);
 592 }
 593
 594 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
 595 static void ras_stride_reset(struct ll_readahead_state *ras)
 596 {
 597         ras->ras_consecutive_stride_requests = 0;
 598         ras->ras_stride_length = 0;
 599         ras->ras_stride_pages = 0;
 600         RAS_CDEBUG(ras);
 601 }
 602
 603 void ll_readahead_init(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras)
 604 {
 605         spin_lock_init(&ras->ras_lock);
 606         ras->ras_rpc_size = PTLRPC_MAX_BRW_PAGES;
 607         ras_reset(inode, ras, 0);
 608         ras->ras_requests = 0;
 609 }
 610
 611 /*
 612  * Check whether the read request is in the stride window.
 613  * If it is in the stride window, return 1, otherwise return 0.
 614  */
 615 static int index_in_stride_window(struct ll_readahead_state *ras,
 616                                   unsigned long index)
 617 {
 618         unsigned long stride_gap;
 619
 620         if (ras->ras_stride_length == 0 || ras->ras_stride_pages == 0 ||
 621             ras->ras_stride_pages == ras->ras_stride_length)
 622                 return 0;
 623
 624         stride_gap = index - ras->ras_last_readpage - 1;
 625
 626         /* If it is contiguous read */
 627         if (stride_gap == 0)
 628                 return ras->ras_consecutive_pages + 1 <= ras->ras_stride_pages;
 629
 630         /* Otherwise check the stride by itself */
 631         return (ras->ras_stride_length - ras->ras_stride_pages) == stride_gap &&
 632                 ras->ras_consecutive_pages == ras->ras_stride_pages;
 633 }
 634
 635 static void ras_update_stride_detector(struct ll_readahead_state *ras,
 636                                        unsigned long index)
 637 {
 638         unsigned long stride_gap = index - ras->ras_last_readpage - 1;
 639
 640         if ((stride_gap != 0 || ras->ras_consecutive_stride_requests == 0) &&
 641             !stride_io_mode(ras)) {
 642                 ras->ras_stride_pages = ras->ras_consecutive_pages;
 643                 ras->ras_stride_length = ras->ras_consecutive_pages +
 644                                          stride_gap;
 645         }
 646         LASSERT(ras->ras_request_index == 0);
 647         LASSERT(ras->ras_consecutive_stride_requests == 0);
 648
 649         if (index <= ras->ras_last_readpage) {
 650                 /*Reset stride window for forward read*/
 651                 ras_stride_reset(ras);
 652                 return;
 653         }
 654
 655         ras->ras_stride_pages = ras->ras_consecutive_pages;
 656         ras->ras_stride_length = stride_gap + ras->ras_consecutive_pages;
 657
 658         RAS_CDEBUG(ras);
 659 }
 660
 661 /* Stride Read-ahead window will be increased inc_len according to
 662  * stride I/O pattern
 663  */
 664 static void ras_stride_increase_window(struct ll_readahead_state *ras,
 665                                        struct ll_ra_info *ra,
 666                                        unsigned long inc_len)
 667 {
 668         unsigned long left, step, window_len;
 669         unsigned long stride_len;
 670
 671         LASSERT(ras->ras_stride_length > 0);
 672         LASSERTF(ras->ras_window_start + ras->ras_window_len
 673                  >= ras->ras_stride_offset, "window_start %lu, window_len %lu stride_offset %lu\n",
 674                  ras->ras_window_start,
 675                  ras->ras_window_len, ras->ras_stride_offset);
 676
 677         stride_len = ras->ras_window_start + ras->ras_window_len -
 678                      ras->ras_stride_offset;
 679
 680         left = stride_len % ras->ras_stride_length;
 681         window_len = ras->ras_window_len - left;
 682
 683         if (left < ras->ras_stride_pages)
 684                 left += inc_len;
 685         else
 686                 left = ras->ras_stride_pages + inc_len;
 687
 688         LASSERT(ras->ras_stride_pages != 0);
 689
 690         step = left / ras->ras_stride_pages;
 691         left %= ras->ras_stride_pages;
 692
 693         window_len += step * ras->ras_stride_length + left;
 694
 695         if (stride_pg_count(ras->ras_stride_offset, ras->ras_stride_length,
 696                             ras->ras_stride_pages, ras->ras_stride_offset,
 697                             window_len) <= ra->ra_max_pages_per_file)
 698                 ras->ras_window_len = window_len;
 699
 700         RAS_CDEBUG(ras);
 701 }
 702
 703 static void ras_increase_window(struct inode *inode,
 704                                 struct ll_readahead_state *ras,
 705                                 struct ll_ra_info *ra)
 706 {
 707         /* The stretch of ra-window should be aligned with max rpc_size
 708          * but current clio architecture does not support retrieve such
 709          * information from lower layer. FIXME later
 710          */
 711         if (stride_io_mode(ras)) {
 712                 ras_stride_increase_window(ras, ra, ras->ras_rpc_size);
 713         } else {
 714                 unsigned long wlen;
 715
 716                 wlen = min(ras->ras_window_len + ras->ras_rpc_size,
 717                            ra->ra_max_pages_per_file);
 718                 ras->ras_window_len = ras_align(ras, wlen, NULL);
 719         }
 720 }
 721
 722 static void ras_update(struct ll_sb_info *sbi, struct inode *inode,
 723                        struct ll_readahead_state *ras, unsigned long index,
 724                        enum ras_update_flags flags)
 725 {
 726         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
 727         int zero = 0, stride_detect = 0, ra_miss = 0;
 728         bool hit = flags & LL_RAS_HIT;
 729
 730         spin_lock(&ras->ras_lock);
 731
 732         if (!hit)
 733                 CDEBUG(D_READA, DFID " pages at %lu miss.\n",
 734                        PFID(ll_inode2fid(inode)), index);
 735
 736         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, hit ? RA_STAT_HIT : RA_STAT_MISS);
 737
 738         /* reset the read-ahead window in two cases.  First when the app seeks
 739          * or reads to some other part of the file.  Secondly if we get a
 740          * read-ahead miss that we think we've previously issued.  This can
 741          * be a symptom of there being so many read-ahead pages that the VM is
 742          * reclaiming it before we get to it.
 743          */
 744         if (!index_in_window(index, ras->ras_last_readpage, 8, 8)) {
 745                 zero = 1;
 746                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_DISTANT_READPAGE);
 747         } else if (!hit && ras->ras_window_len &&
 748                    index < ras->ras_next_readahead &&
 749                    index_in_window(index, ras->ras_window_start, 0,
 750                                    ras->ras_window_len)) {
 751                 ra_miss = 1;
 752                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_MISS_IN_WINDOW);
 753         }
 754
 755         /* On the second access to a file smaller than the tunable
 756          * ra_max_read_ahead_whole_pages trigger RA on all pages in the
 757          * file up to ra_max_pages_per_file.  This is simply a best effort
 758          * and only occurs once per open file.  Normal RA behavior is reverted
 759          * to for subsequent IO.  The mmap case does not increment
 760          * ras_requests and thus can never trigger this behavior.
 761          */
 762         if (ras->ras_requests >= 2 && !ras->ras_request_index) {
 763                 __u64 kms_pages;
 764
 765                 kms_pages = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >>
 766                             PAGE_SHIFT;
 767
 768                 CDEBUG(D_READA, "kmsp %llu mwp %lu mp %lu\n", kms_pages,
 769                        ra->ra_max_read_ahead_whole_pages, ra->ra_max_pages_per_file);
 770
 771                 if (kms_pages &&
 772                     kms_pages <= ra->ra_max_read_ahead_whole_pages) {
 773                         ras->ras_window_start = 0;
 774                         ras->ras_next_readahead = index + 1;
 775                         ras->ras_window_len = min(ra->ra_max_pages_per_file,
 776                                 ra->ra_max_read_ahead_whole_pages);
 777                         goto out_unlock;
 778                 }
 779         }
 780         if (zero) {
 781                 /* check whether it is in stride I/O mode*/
 782                 if (!index_in_stride_window(ras, index)) {
 783                         if (ras->ras_consecutive_stride_requests == 0 &&
 784                             ras->ras_request_index == 0) {
 785                                 ras_update_stride_detector(ras, index);
 786                                 ras->ras_consecutive_stride_requests++;
 787                         } else {
 788                                 ras_stride_reset(ras);
 789                         }
 790                         ras_reset(inode, ras, index);
 791                         ras->ras_consecutive_pages++;
 792                         goto out_unlock;
 793                 } else {
 794                         ras->ras_consecutive_pages = 0;
 795                         ras->ras_consecutive_requests = 0;
 796                         if (++ras->ras_consecutive_stride_requests > 1)
 797                                 stride_detect = 1;
 798                         RAS_CDEBUG(ras);
 799                 }
 800         } else {
 801                 if (ra_miss) {
 802                         if (index_in_stride_window(ras, index) &&
 803                             stride_io_mode(ras)) {
 804                                 if (index != ras->ras_last_readpage + 1)
 805                                         ras->ras_consecutive_pages = 0;
 806                                 ras_reset(inode, ras, index);
 807
 808                                 /* If stride-RA hit cache miss, the stride
 809                                  * detector will not be reset to avoid the
 810                                  * overhead of redetecting read-ahead mode,
 811                                  * but on the condition that the stride window
 812                                  * is still intersect with normal sequential
 813                                  * read-ahead window.
 814                                  */
 815                                 if (ras->ras_window_start <
 816                                     ras->ras_stride_offset)
 817                                         ras_stride_reset(ras);
 818                                 RAS_CDEBUG(ras);
 819                         } else {
 820                                 /* Reset both stride window and normal RA
 821                                  * window
 822                                  */
 823                                 ras_reset(inode, ras, index);
 824                                 ras->ras_consecutive_pages++;
 825                                 ras_stride_reset(ras);
 826                                 goto out_unlock;
 827                         }
 828                 } else if (stride_io_mode(ras)) {
 829                         /* If this is contiguous read but in stride I/O mode
 830                          * currently, check whether stride step still is valid,
 831                          * if invalid, it will reset the stride ra window
 832                          */
 833                         if (!index_in_stride_window(ras, index)) {
 834                                 /* Shrink stride read-ahead window to be zero */
 835                                 ras_stride_reset(ras);
 836                                 ras->ras_window_len = 0;
 837                                 ras->ras_next_readahead = index;
 838                         }
 839                 }
 840         }
 841         ras->ras_consecutive_pages++;
 842         ras->ras_last_readpage = index;
 843         ras_set_start(inode, ras, index);
 844
 845         if (stride_io_mode(ras)) {
 846                 /* Since stride readahead is sensitive to the offset
 847                  * of read-ahead, so we use original offset here,
 848                  * instead of ras_window_start, which is RPC aligned
 849                  */
 850                 ras->ras_next_readahead = max(index, ras->ras_next_readahead);
 851                 ras->ras_window_start = max(ras->ras_stride_offset,
 852                                             ras->ras_window_start);
 853         } else {
 854                 if (ras->ras_next_readahead < ras->ras_window_start)
 855                         ras->ras_next_readahead = ras->ras_window_start;
 856                 if (!hit)
 857                         ras->ras_next_readahead = index + 1;
 858         }
 859         RAS_CDEBUG(ras);
 860
 861         /* Trigger RA in the mmap case where ras_consecutive_requests
 862          * is not incremented and thus can't be used to trigger RA
 863          */
 864         if (ras->ras_consecutive_pages >= 4 && flags & LL_RAS_MMAP) {
 865                 ras_increase_window(inode, ras, ra);
 866                 /*
 867                  * reset consecutive pages so that the readahead window can
 868                  * grow gradually.
 869                  */
 870                 ras->ras_consecutive_pages = 0;
 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_start = max(index, ras->ras_window_start);
 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         bool redirtied = false;
 906         bool unlocked = false;
 907         int result;
 908         u16 refcheck;
 909
 910         LASSERT(PageLocked(vmpage));
 911         LASSERT(!PageWriteback(vmpage));
 912
 913         LASSERT(ll_i2dtexp(inode));
 914
 915         env = cl_env_get(&refcheck);
 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_put(env, &refcheck);
 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 static int ll_io_read_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
1091                            struct cl_page *page)
1092 {
1093         struct inode *inode = vvp_object_inode(page->cp_obj);
1094         struct ll_file_data *fd = vvp_env_io(env)->vui_fd;
1095         struct ll_readahead_state *ras = &fd->fd_ras;
1096         struct cl_2queue *queue  = &io->ci_queue;
1097         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
1098         struct vvp_page *vpg;
1099         bool uptodate;
1100         int rc = 0;
1101
1102         vpg = cl2vvp_page(cl_object_page_slice(page->cp_obj, page));
1103         uptodate = vpg->vpg_defer_uptodate;
1104
1105         if (sbi->ll_ra_info.ra_max_pages_per_file > 0 &&
1106             sbi->ll_ra_info.ra_max_pages > 0) {
1107                 struct vvp_io *vio = vvp_env_io(env);
1108                 enum ras_update_flags flags = 0;
1109
1110                 if (uptodate)
1111                         flags |= LL_RAS_HIT;
1112                 if (!vio->vui_ra_valid)
1113                         flags |= LL_RAS_MMAP;
1114                 ras_update(sbi, inode, ras, vvp_index(vpg), flags);
1115         }
1116
1117         cl_2queue_init(queue);
1118         if (uptodate) {
1119                 vpg->vpg_ra_used = 1;
1120                 cl_page_export(env, page, 1);
1121                 cl_page_disown(env, io, page);
1122         } else {
1123                 cl_page_list_add(&queue->c2_qin, page);
1124         }
1125
1126         if (sbi->ll_ra_info.ra_max_pages_per_file > 0 &&
1127             sbi->ll_ra_info.ra_max_pages > 0) {
1128                 int rc2;
1129
1130                 rc2 = ll_readahead(env, io, &queue->c2_qin, ras,
1131                                    uptodate);
1132                 CDEBUG(D_READA, DFID "%d pages read ahead at %lu\n",
1133                        PFID(ll_inode2fid(inode)), rc2, vvp_index(vpg));
1134         }
1135
1136         if (queue->c2_qin.pl_nr > 0)
1137                 rc = cl_io_submit_rw(env, io, CRT_READ, queue);
1138
1139         /*
1140          * Unlock unsent pages in case of error.
1141          */
1142         cl_page_list_disown(env, io, &queue->c2_qin);
1143         cl_2queue_fini(env, queue);
1144
1145         return rc;
1146 }
1147
1148 int ll_readpage(struct file *file, struct page *vmpage)
1149 {
1150         struct cl_object *clob = ll_i2info(file_inode(file))->lli_clob;
1151         struct ll_cl_context *lcc;
1152         const struct lu_env  *env;
1153         struct cl_io   *io;
1154         struct cl_page *page;
1155         int result;
1156
1157         lcc = ll_cl_find(file);
1158         if (!lcc) {
1159                 unlock_page(vmpage);
1160                 return -EIO;
1161         }
1162
1163         env = lcc->lcc_env;
1164         io = lcc->lcc_io;
1165         LASSERT(io->ci_state == CIS_IO_GOING);
1166         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index, vmpage, CPT_CACHEABLE);
1167         if (!IS_ERR(page)) {
1168                 LASSERT(page->cp_type == CPT_CACHEABLE);
1169                 if (likely(!PageUptodate(vmpage))) {
1170                         cl_page_assume(env, io, page);
1171                         result = ll_io_read_page(env, io, page);
1172                 } else {
1173                         /* Page from a non-object file. */
1174                         unlock_page(vmpage);
1175                         result = 0;
1176                 }
1177                 cl_page_put(env, page);
1178         } else {
1179                 unlock_page(vmpage);
1180                 result = PTR_ERR(page);
1181         }
1182         return result;
1183 }
1184
1185 int ll_page_sync_io(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
1186                     struct cl_page *page, enum cl_req_type crt)
1187 {
1188         struct cl_2queue  *queue;
1189         int result;
1190
1191         LASSERT(io->ci_type == CIT_READ || io->ci_type == CIT_WRITE);
1192
1193         queue = &io->ci_queue;
1194         cl_2queue_init_page(queue, page);
1195
1196         result = cl_io_submit_sync(env, io, crt, queue, 0);
1197         LASSERT(cl_page_is_owned(page, io));
1198
1199         if (crt == CRT_READ)
1200                 /*
1201                  * in CRT_WRITE case page is left locked even in case of
1202                  * error.
1203                  */
1204                 cl_page_list_disown(env, io, &queue->c2_qin);
1205         cl_2queue_fini(env, queue);
1206
1207         return result;
1208 }