fs/btrfs/bio.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2007 Oracle.  All rights reserved.
   4  * Copyright (C) 2022 Christoph Hellwig.
   5  */
   6
   7 #include <linux/bio.h>
   8 #include "bio.h"
   9 #include "ctree.h"
  10 #include "volumes.h"
  11 #include "raid56.h"
  12 #include "async-thread.h"
  13 #include "dev-replace.h"
  14 #include "rcu-string.h"
  15 #include "zoned.h"
  16 #include "file-item.h"
  17 #include "raid-stripe-tree.h"
  18
  19 static struct bio_set btrfs_bioset;
  20 static struct bio_set btrfs_clone_bioset;
  21 static struct bio_set btrfs_repair_bioset;
  22 static mempool_t btrfs_failed_bio_pool;
  23
  24 struct btrfs_failed_bio {
  25         struct btrfs_bio *bbio;
  26         int num_copies;
  27         atomic_t repair_count;
  28 };
  29
  30 /* Is this a data path I/O that needs storage layer checksum and repair? */
  31 static inline bool is_data_bbio(struct btrfs_bio *bbio)
  32 {
  33         return bbio->inode && is_data_inode(&bbio->inode->vfs_inode);
  34 }
  35
  36 static bool bbio_has_ordered_extent(struct btrfs_bio *bbio)
  37 {
  38         return is_data_bbio(bbio) && btrfs_op(&bbio->bio) == BTRFS_MAP_WRITE;
  39 }
  40
  41 /*
  42  * Initialize a btrfs_bio structure.  This skips the embedded bio itself as it
  43  * is already initialized by the block layer.
  44  */
  45 void btrfs_bio_init(struct btrfs_bio *bbio, struct btrfs_fs_info *fs_info,
  46                     btrfs_bio_end_io_t end_io, void *private)
  47 {
  48         memset(bbio, 0, offsetof(struct btrfs_bio, bio));
  49         bbio->fs_info = fs_info;
  50         bbio->end_io = end_io;
  51         bbio->private = private;
  52         atomic_set(&bbio->pending_ios, 1);
  53 }
  54
  55 /*
  56  * Allocate a btrfs_bio structure.  The btrfs_bio is the main I/O container for
  57  * btrfs, and is used for all I/O submitted through btrfs_submit_bio.
  58  *
  59  * Just like the underlying bio_alloc_bioset it will not fail as it is backed by
  60  * a mempool.
  61  */
  62 struct btrfs_bio *btrfs_bio_alloc(unsigned int nr_vecs, blk_opf_t opf,
  63                                   struct btrfs_fs_info *fs_info,
  64                                   btrfs_bio_end_io_t end_io, void *private)
  65 {
  66         struct btrfs_bio *bbio;
  67         struct bio *bio;
  68
  69         bio = bio_alloc_bioset(NULL, nr_vecs, opf, GFP_NOFS, &btrfs_bioset);
  70         bbio = btrfs_bio(bio);
  71         btrfs_bio_init(bbio, fs_info, end_io, private);
  72         return bbio;
  73 }
  74
  75 static struct btrfs_bio *btrfs_split_bio(struct btrfs_fs_info *fs_info,
  76                                          struct btrfs_bio *orig_bbio,
  77                                          u64 map_length, bool use_append)
  78 {
  79         struct btrfs_bio *bbio;
  80         struct bio *bio;
  81
  82         if (use_append) {
  83                 unsigned int nr_segs;
  84
  85                 bio = bio_split_rw(&orig_bbio->bio, &fs_info->limits, &nr_segs,
  86                                    &btrfs_clone_bioset, map_length);
  87         } else {
  88                 bio = bio_split(&orig_bbio->bio, map_length >> SECTOR_SHIFT,
  89                                 GFP_NOFS, &btrfs_clone_bioset);
  90         }
  91         bbio = btrfs_bio(bio);
  92         btrfs_bio_init(bbio, fs_info, NULL, orig_bbio);
  93         bbio->inode = orig_bbio->inode;
  94         bbio->file_offset = orig_bbio->file_offset;
  95         orig_bbio->file_offset += map_length;
  96         if (bbio_has_ordered_extent(bbio)) {
  97                 refcount_inc(&orig_bbio->ordered->refs);
  98                 bbio->ordered = orig_bbio->ordered;
  99         }
 100         atomic_inc(&orig_bbio->pending_ios);
 101         return bbio;
 102 }
 103
 104 /* Free a bio that was never submitted to the underlying device. */
 105 static void btrfs_cleanup_bio(struct btrfs_bio *bbio)
 106 {
 107         if (bbio_has_ordered_extent(bbio))
 108                 btrfs_put_ordered_extent(bbio->ordered);
 109         bio_put(&bbio->bio);
 110 }
 111
 112 static void __btrfs_bio_end_io(struct btrfs_bio *bbio)
 113 {
 114         if (bbio_has_ordered_extent(bbio)) {
 115                 struct btrfs_ordered_extent *ordered = bbio->ordered;
 116
 117                 bbio->end_io(bbio);
 118                 btrfs_put_ordered_extent(ordered);
 119         } else {
 120                 bbio->end_io(bbio);
 121         }
 122 }
 123
 124 void btrfs_bio_end_io(struct btrfs_bio *bbio, blk_status_t status)
 125 {
 126         bbio->bio.bi_status = status;
 127         __btrfs_bio_end_io(bbio);
 128 }
 129
 130 static void btrfs_orig_write_end_io(struct bio *bio);
 131
 132 static void btrfs_bbio_propagate_error(struct btrfs_bio *bbio,
 133                                        struct btrfs_bio *orig_bbio)
 134 {
 135         /*
 136          * For writes we tolerate nr_mirrors - 1 write failures, so we can't
 137          * just blindly propagate a write failure here.  Instead increment the
 138          * error count in the original I/O context so that it is guaranteed to
 139          * be larger than the error tolerance.
 140          */
 141         if (bbio->bio.bi_end_io == &btrfs_orig_write_end_io) {
 142                 struct btrfs_io_stripe *orig_stripe = orig_bbio->bio.bi_private;
 143                 struct btrfs_io_context *orig_bioc = orig_stripe->bioc;
 144
 145                 atomic_add(orig_bioc->max_errors, &orig_bioc->error);
 146         } else {
 147                 orig_bbio->bio.bi_status = bbio->bio.bi_status;
 148         }
 149 }
 150
 151 static void btrfs_orig_bbio_end_io(struct btrfs_bio *bbio)
 152 {
 153         if (bbio->bio.bi_pool == &btrfs_clone_bioset) {
 154                 struct btrfs_bio *orig_bbio = bbio->private;
 155
 156                 if (bbio->bio.bi_status)
 157                         btrfs_bbio_propagate_error(bbio, orig_bbio);
 158                 btrfs_cleanup_bio(bbio);
 159                 bbio = orig_bbio;
 160         }
 161
 162         if (atomic_dec_and_test(&bbio->pending_ios))
 163                 __btrfs_bio_end_io(bbio);
 164 }
 165
 166 static int next_repair_mirror(struct btrfs_failed_bio *fbio, int cur_mirror)
 167 {
 168         if (cur_mirror == fbio->num_copies)
 169                 return cur_mirror + 1 - fbio->num_copies;
 170         return cur_mirror + 1;
 171 }
 172
 173 static int prev_repair_mirror(struct btrfs_failed_bio *fbio, int cur_mirror)
 174 {
 175         if (cur_mirror == 1)
 176                 return fbio->num_copies;
 177         return cur_mirror - 1;
 178 }
 179
 180 static void btrfs_repair_done(struct btrfs_failed_bio *fbio)
 181 {
 182         if (atomic_dec_and_test(&fbio->repair_count)) {
 183                 btrfs_orig_bbio_end_io(fbio->bbio);
 184                 mempool_free(fbio, &btrfs_failed_bio_pool);
 185         }
 186 }
 187
 188 static void btrfs_end_repair_bio(struct btrfs_bio *repair_bbio,
 189                                  struct btrfs_device *dev)
 190 {
 191         struct btrfs_failed_bio *fbio = repair_bbio->private;
 192         struct btrfs_inode *inode = repair_bbio->inode;
 193         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 194         struct bio_vec *bv = bio_first_bvec_all(&repair_bbio->bio);
 195         int mirror = repair_bbio->mirror_num;
 196
 197         /*
 198          * We can only trigger this for data bio, which doesn't support larger
 199          * folios yet.
 200          */
 201         ASSERT(folio_order(page_folio(bv->bv_page)) == 0);
 202
 203         if (repair_bbio->bio.bi_status ||
 204             !btrfs_data_csum_ok(repair_bbio, dev, 0, bv)) {
 205                 bio_reset(&repair_bbio->bio, NULL, REQ_OP_READ);
 206                 repair_bbio->bio.bi_iter = repair_bbio->saved_iter;
 207
 208                 mirror = next_repair_mirror(fbio, mirror);
 209                 if (mirror == fbio->bbio->mirror_num) {
 210                         btrfs_debug(fs_info, "no mirror left");
 211                         fbio->bbio->bio.bi_status = BLK_STS_IOERR;
 212                         goto done;
 213                 }
 214
 215                 btrfs_submit_bio(repair_bbio, mirror);
 216                 return;
 217         }
 218
 219         do {
 220                 mirror = prev_repair_mirror(fbio, mirror);
 221                 btrfs_repair_io_failure(fs_info, btrfs_ino(inode),
 222                                   repair_bbio->file_offset, fs_info->sectorsize,
 223                                   repair_bbio->saved_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT,
 224                                   page_folio(bv->bv_page), bv->bv_offset, mirror);
 225         } while (mirror != fbio->bbio->mirror_num);
 226
 227 done:
 228         btrfs_repair_done(fbio);
 229         bio_put(&repair_bbio->bio);
 230 }
 231
 232 /*
 233  * Try to kick off a repair read to the next available mirror for a bad sector.
 234  *
 235  * This primarily tries to recover good data to serve the actual read request,
 236  * but also tries to write the good data back to the bad mirror(s) when a
 237  * read succeeded to restore the redundancy.
 238  */
 239 static struct btrfs_failed_bio *repair_one_sector(struct btrfs_bio *failed_bbio,
 240                                                   u32 bio_offset,
 241                                                   struct bio_vec *bv,
 242                                                   struct btrfs_failed_bio *fbio)
 243 {
 244         struct btrfs_inode *inode = failed_bbio->inode;
 245         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 246         const u32 sectorsize = fs_info->sectorsize;
 247         const u64 logical = (failed_bbio->saved_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT);
 248         struct btrfs_bio *repair_bbio;
 249         struct bio *repair_bio;
 250         int num_copies;
 251         int mirror;
 252
 253         btrfs_debug(fs_info, "repair read error: read error at %llu",
 254                     failed_bbio->file_offset + bio_offset);
 255
 256         num_copies = btrfs_num_copies(fs_info, logical, sectorsize);
 257         if (num_copies == 1) {
 258                 btrfs_debug(fs_info, "no copy to repair from");
 259                 failed_bbio->bio.bi_status = BLK_STS_IOERR;
 260                 return fbio;
 261         }
 262
 263         if (!fbio) {
 264                 fbio = mempool_alloc(&btrfs_failed_bio_pool, GFP_NOFS);
 265                 fbio->bbio = failed_bbio;
 266                 fbio->num_copies = num_copies;
 267                 atomic_set(&fbio->repair_count, 1);
 268         }
 269
 270         atomic_inc(&fbio->repair_count);
 271
 272         repair_bio = bio_alloc_bioset(NULL, 1, REQ_OP_READ, GFP_NOFS,
 273                                       &btrfs_repair_bioset);
 274         repair_bio->bi_iter.bi_sector = failed_bbio->saved_iter.bi_sector;
 275         __bio_add_page(repair_bio, bv->bv_page, bv->bv_len, bv->bv_offset);
 276
 277         repair_bbio = btrfs_bio(repair_bio);
 278         btrfs_bio_init(repair_bbio, fs_info, NULL, fbio);
 279         repair_bbio->inode = failed_bbio->inode;
 280         repair_bbio->file_offset = failed_bbio->file_offset + bio_offset;
 281
 282         mirror = next_repair_mirror(fbio, failed_bbio->mirror_num);
 283         btrfs_debug(fs_info, "submitting repair read to mirror %d", mirror);
 284         btrfs_submit_bio(repair_bbio, mirror);
 285         return fbio;
 286 }
 287
 288 static void btrfs_check_read_bio(struct btrfs_bio *bbio, struct btrfs_device *dev)
 289 {
 290         struct btrfs_inode *inode = bbio->inode;
 291         struct btrfs_fs_info *fs_info = inode->root->fs_info;
 292         u32 sectorsize = fs_info->sectorsize;
 293         struct bvec_iter *iter = &bbio->saved_iter;
 294         blk_status_t status = bbio->bio.bi_status;
 295         struct btrfs_failed_bio *fbio = NULL;
 296         u32 offset = 0;
 297
 298         /* Read-repair requires the inode field to be set by the submitter. */
 299         ASSERT(inode);
 300
 301         /*
 302          * Hand off repair bios to the repair code as there is no upper level
 303          * submitter for them.
 304          */
 305         if (bbio->bio.bi_pool == &btrfs_repair_bioset) {
 306                 btrfs_end_repair_bio(bbio, dev);
 307                 return;
 308         }
 309
 310         /* Clear the I/O error. A failed repair will reset it. */
 311         bbio->bio.bi_status = BLK_STS_OK;
 312
 313         while (iter->bi_size) {
 314                 struct bio_vec bv = bio_iter_iovec(&bbio->bio, *iter);
 315
 316                 bv.bv_len = min(bv.bv_len, sectorsize);
 317                 if (status || !btrfs_data_csum_ok(bbio, dev, offset, &bv))
 318                         fbio = repair_one_sector(bbio, offset, &bv, fbio);
 319
 320                 bio_advance_iter_single(&bbio->bio, iter, sectorsize);
 321                 offset += sectorsize;
 322         }
 323
 324         if (bbio->csum != bbio->csum_inline)
 325                 kfree(bbio->csum);
 326
 327         if (fbio)
 328                 btrfs_repair_done(fbio);
 329         else
 330                 btrfs_orig_bbio_end_io(bbio);
 331 }
 332
 333 static void btrfs_log_dev_io_error(struct bio *bio, struct btrfs_device *dev)
 334 {
 335         if (!dev || !dev->bdev)
 336                 return;
 337         if (bio->bi_status != BLK_STS_IOERR && bio->bi_status != BLK_STS_TARGET)
 338                 return;
 339
 340         if (btrfs_op(bio) == BTRFS_MAP_WRITE)
 341                 btrfs_dev_stat_inc_and_print(dev, BTRFS_DEV_STAT_WRITE_ERRS);
 342         else if (!(bio->bi_opf & REQ_RAHEAD))
 343                 btrfs_dev_stat_inc_and_print(dev, BTRFS_DEV_STAT_READ_ERRS);
 344         if (bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH)
 345                 btrfs_dev_stat_inc_and_print(dev, BTRFS_DEV_STAT_FLUSH_ERRS);
 346 }
 347
 348 static struct workqueue_struct *btrfs_end_io_wq(struct btrfs_fs_info *fs_info,
 349                                                 struct bio *bio)
 350 {
 351         if (bio->bi_opf & REQ_META)
 352                 return fs_info->endio_meta_workers;
 353         return fs_info->endio_workers;
 354 }
 355
 356 static void btrfs_end_bio_work(struct work_struct *work)
 357 {
 358         struct btrfs_bio *bbio = container_of(work, struct btrfs_bio, end_io_work);
 359
 360         /* Metadata reads are checked and repaired by the submitter. */
 361         if (is_data_bbio(bbio))
 362                 btrfs_check_read_bio(bbio, bbio->bio.bi_private);
 363         else
 364                 btrfs_orig_bbio_end_io(bbio);
 365 }
 366
 367 static void btrfs_simple_end_io(struct bio *bio)
 368 {
 369         struct btrfs_bio *bbio = btrfs_bio(bio);
 370         struct btrfs_device *dev = bio->bi_private;
 371         struct btrfs_fs_info *fs_info = bbio->fs_info;
 372
 373         btrfs_bio_counter_dec(fs_info);
 374
 375         if (bio->bi_status)
 376                 btrfs_log_dev_io_error(bio, dev);
 377
 378         if (bio_op(bio) == REQ_OP_READ) {
 379                 INIT_WORK(&bbio->end_io_work, btrfs_end_bio_work);
 380                 queue_work(btrfs_end_io_wq(fs_info, bio), &bbio->end_io_work);
 381         } else {
 382                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND && !bio->bi_status)
 383                         btrfs_record_physical_zoned(bbio);
 384                 btrfs_orig_bbio_end_io(bbio);
 385         }
 386 }
 387
 388 static void btrfs_raid56_end_io(struct bio *bio)
 389 {
 390         struct btrfs_io_context *bioc = bio->bi_private;
 391         struct btrfs_bio *bbio = btrfs_bio(bio);
 392
 393         btrfs_bio_counter_dec(bioc->fs_info);
 394         bbio->mirror_num = bioc->mirror_num;
 395         if (bio_op(bio) == REQ_OP_READ && is_data_bbio(bbio))
 396                 btrfs_check_read_bio(bbio, NULL);
 397         else
 398                 btrfs_orig_bbio_end_io(bbio);
 399
 400         btrfs_put_bioc(bioc);
 401 }
 402
 403 static void btrfs_orig_write_end_io(struct bio *bio)
 404 {
 405         struct btrfs_io_stripe *stripe = bio->bi_private;
 406         struct btrfs_io_context *bioc = stripe->bioc;
 407         struct btrfs_bio *bbio = btrfs_bio(bio);
 408
 409         btrfs_bio_counter_dec(bioc->fs_info);
 410
 411         if (bio->bi_status) {
 412                 atomic_inc(&bioc->error);
 413                 btrfs_log_dev_io_error(bio, stripe->dev);
 414         }
 415
 416         /*
 417          * Only send an error to the higher layers if it is beyond the tolerance
 418          * threshold.
 419          */
 420         if (atomic_read(&bioc->error) > bioc->max_errors)
 421                 bio->bi_status = BLK_STS_IOERR;
 422         else
 423                 bio->bi_status = BLK_STS_OK;
 424
 425         if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND && !bio->bi_status)
 426                 stripe->physical = bio->bi_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT;
 427
 428         btrfs_orig_bbio_end_io(bbio);
 429         btrfs_put_bioc(bioc);
 430 }
 431
 432 static void btrfs_clone_write_end_io(struct bio *bio)
 433 {
 434         struct btrfs_io_stripe *stripe = bio->bi_private;
 435
 436         if (bio->bi_status) {
 437                 atomic_inc(&stripe->bioc->error);
 438                 btrfs_log_dev_io_error(bio, stripe->dev);
 439         } else if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
 440                 stripe->physical = bio->bi_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT;
 441         }
 442
 443         /* Pass on control to the original bio this one was cloned from */
 444         bio_endio(stripe->bioc->orig_bio);
 445         bio_put(bio);
 446 }
 447
 448 static void btrfs_submit_dev_bio(struct btrfs_device *dev, struct bio *bio)
 449 {
 450         if (!dev || !dev->bdev ||
 451             test_bit(BTRFS_DEV_STATE_MISSING, &dev->dev_state) ||
 452             (btrfs_op(bio) == BTRFS_MAP_WRITE &&
 453              !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &dev->dev_state))) {
 454                 bio_io_error(bio);
 455                 return;
 456         }
 457
 458         bio_set_dev(bio, dev->bdev);
 459
 460         /*
 461          * For zone append writing, bi_sector must point the beginning of the
 462          * zone
 463          */
 464         if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
 465                 u64 physical = bio->bi_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT;
 466                 u64 zone_start = round_down(physical, dev->fs_info->zone_size);
 467
 468                 ASSERT(btrfs_dev_is_sequential(dev, physical));
 469                 bio->bi_iter.bi_sector = zone_start >> SECTOR_SHIFT;
 470         }
 471         btrfs_debug_in_rcu(dev->fs_info,
 472         "%s: rw %d 0x%x, sector=%llu, dev=%lu (%s id %llu), size=%u",
 473                 __func__, bio_op(bio), bio->bi_opf, bio->bi_iter.bi_sector,
 474                 (unsigned long)dev->bdev->bd_dev, btrfs_dev_name(dev),
 475                 dev->devid, bio->bi_iter.bi_size);
 476
 477         if (bio->bi_opf & REQ_BTRFS_CGROUP_PUNT)
 478                 blkcg_punt_bio_submit(bio);
 479         else
 480                 submit_bio(bio);
 481 }
 482
 483 static void btrfs_submit_mirrored_bio(struct btrfs_io_context *bioc, int dev_nr)
 484 {
 485         struct bio *orig_bio = bioc->orig_bio, *bio;
 486
 487         ASSERT(bio_op(orig_bio) != REQ_OP_READ);
 488
 489         /* Reuse the bio embedded into the btrfs_bio for the last mirror */
 490         if (dev_nr == bioc->num_stripes - 1) {
 491                 bio = orig_bio;
 492                 bio->bi_end_io = btrfs_orig_write_end_io;
 493         } else {
 494                 bio = bio_alloc_clone(NULL, orig_bio, GFP_NOFS, &fs_bio_set);
 495                 bio_inc_remaining(orig_bio);
 496                 bio->bi_end_io = btrfs_clone_write_end_io;
 497         }
 498
 499         bio->bi_private = &bioc->stripes[dev_nr];
 500         bio->bi_iter.bi_sector = bioc->stripes[dev_nr].physical >> SECTOR_SHIFT;
 501         bioc->stripes[dev_nr].bioc = bioc;
 502         bioc->size = bio->bi_iter.bi_size;
 503         btrfs_submit_dev_bio(bioc->stripes[dev_nr].dev, bio);
 504 }
 505
 506 static void __btrfs_submit_bio(struct bio *bio, struct btrfs_io_context *bioc,
 507                                struct btrfs_io_stripe *smap, int mirror_num)
 508 {
 509         if (!bioc) {
 510                 /* Single mirror read/write fast path. */
 511                 btrfs_bio(bio)->mirror_num = mirror_num;
 512                 if (bio_op(bio) != REQ_OP_READ)
 513                         btrfs_bio(bio)->orig_physical = smap->physical;
 514                 bio->bi_iter.bi_sector = smap->physical >> SECTOR_SHIFT;
 515                 if (bio_op(bio) != REQ_OP_READ)
 516                         btrfs_bio(bio)->orig_physical = smap->physical;
 517                 bio->bi_private = smap->dev;
 518                 bio->bi_end_io = btrfs_simple_end_io;
 519                 btrfs_submit_dev_bio(smap->dev, bio);
 520         } else if (bioc->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) {
 521                 /* Parity RAID write or read recovery. */
 522                 bio->bi_private = bioc;
 523                 bio->bi_end_io = btrfs_raid56_end_io;
 524                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_READ)
 525                         raid56_parity_recover(bio, bioc, mirror_num);
 526                 else
 527                         raid56_parity_write(bio, bioc);
 528         } else {
 529                 /* Write to multiple mirrors. */
 530                 int total_devs = bioc->num_stripes;
 531
 532                 bioc->orig_bio = bio;
 533                 for (int dev_nr = 0; dev_nr < total_devs; dev_nr++)
 534                         btrfs_submit_mirrored_bio(bioc, dev_nr);
 535         }
 536 }
 537
 538 static blk_status_t btrfs_bio_csum(struct btrfs_bio *bbio)
 539 {
 540         if (bbio->bio.bi_opf & REQ_META)
 541                 return btree_csum_one_bio(bbio);
 542         return btrfs_csum_one_bio(bbio);
 543 }
 544
 545 /*
 546  * Async submit bios are used to offload expensive checksumming onto the worker
 547  * threads.
 548  */
 549 struct async_submit_bio {
 550         struct btrfs_bio *bbio;
 551         struct btrfs_io_context *bioc;
 552         struct btrfs_io_stripe smap;
 553         int mirror_num;
 554         struct btrfs_work work;
 555 };
 556
 557 /*
 558  * In order to insert checksums into the metadata in large chunks, we wait
 559  * until bio submission time.   All the pages in the bio are checksummed and
 560  * sums are attached onto the ordered extent record.
 561  *
 562  * At IO completion time the csums attached on the ordered extent record are
 563  * inserted into the btree.
 564  */
 565 static void run_one_async_start(struct btrfs_work *work)
 566 {
 567         struct async_submit_bio *async =
 568                 container_of(work, struct async_submit_bio, work);
 569         blk_status_t ret;
 570
 571         ret = btrfs_bio_csum(async->bbio);
 572         if (ret)
 573                 async->bbio->bio.bi_status = ret;
 574 }
 575
 576 /*
 577  * In order to insert checksums into the metadata in large chunks, we wait
 578  * until bio submission time.   All the pages in the bio are checksummed and
 579  * sums are attached onto the ordered extent record.
 580  *
 581  * At IO completion time the csums attached on the ordered extent record are
 582  * inserted into the tree.
 583  *
 584  * If called with @do_free == true, then it will free the work struct.
 585  */
 586 static void run_one_async_done(struct btrfs_work *work, bool do_free)
 587 {
 588         struct async_submit_bio *async =
 589                 container_of(work, struct async_submit_bio, work);
 590         struct bio *bio = &async->bbio->bio;
 591
 592         if (do_free) {
 593                 kfree(container_of(work, struct async_submit_bio, work));
 594                 return;
 595         }
 596
 597         /* If an error occurred we just want to clean up the bio and move on. */
 598         if (bio->bi_status) {
 599                 btrfs_orig_bbio_end_io(async->bbio);
 600                 return;
 601         }
 602
 603         /*
 604          * All of the bios that pass through here are from async helpers.
 605          * Use REQ_BTRFS_CGROUP_PUNT to issue them from the owning cgroup's
 606          * context.  This changes nothing when cgroups aren't in use.
 607          */
 608         bio->bi_opf |= REQ_BTRFS_CGROUP_PUNT;
 609         __btrfs_submit_bio(bio, async->bioc, &async->smap, async->mirror_num);
 610 }
 611
 612 static bool should_async_write(struct btrfs_bio *bbio)
 613 {
 614         /* Submit synchronously if the checksum implementation is fast. */
 615         if (test_bit(BTRFS_FS_CSUM_IMPL_FAST, &bbio->fs_info->flags))
 616                 return false;
 617
 618         /*
 619          * Try to defer the submission to a workqueue to parallelize the
 620          * checksum calculation unless the I/O is issued synchronously.
 621          */
 622         if (op_is_sync(bbio->bio.bi_opf))
 623                 return false;
 624
 625         /* Zoned devices require I/O to be submitted in order. */
 626         if ((bbio->bio.bi_opf & REQ_META) && btrfs_is_zoned(bbio->fs_info))
 627                 return false;
 628
 629         return true;
 630 }
 631
 632 /*
 633  * Submit bio to an async queue.
 634  *
 635  * Return true if the work has been successfully submitted, else false.
 636  */
 637 static bool btrfs_wq_submit_bio(struct btrfs_bio *bbio,
 638                                 struct btrfs_io_context *bioc,
 639                                 struct btrfs_io_stripe *smap, int mirror_num)
 640 {
 641         struct btrfs_fs_info *fs_info = bbio->fs_info;
 642         struct async_submit_bio *async;
 643
 644         async = kmalloc(sizeof(*async), GFP_NOFS);
 645         if (!async)
 646                 return false;
 647
 648         async->bbio = bbio;
 649         async->bioc = bioc;
 650         async->smap = *smap;
 651         async->mirror_num = mirror_num;
 652
 653         btrfs_init_work(&async->work, run_one_async_start, run_one_async_done);
 654         btrfs_queue_work(fs_info->workers, &async->work);
 655         return true;
 656 }
 657
 658 static bool btrfs_submit_chunk(struct btrfs_bio *bbio, int mirror_num)
 659 {
 660         struct btrfs_inode *inode = bbio->inode;
 661         struct btrfs_fs_info *fs_info = bbio->fs_info;
 662         struct btrfs_bio *orig_bbio = bbio;
 663         struct bio *bio = &bbio->bio;
 664         u64 logical = bio->bi_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT;
 665         u64 length = bio->bi_iter.bi_size;
 666         u64 map_length = length;
 667         bool use_append = btrfs_use_zone_append(bbio);
 668         struct btrfs_io_context *bioc = NULL;
 669         struct btrfs_io_stripe smap;
 670         blk_status_t ret;
 671         int error;
 672
 673         smap.is_scrub = !bbio->inode;
 674
 675         btrfs_bio_counter_inc_blocked(fs_info);
 676         error = btrfs_map_block(fs_info, btrfs_op(bio), logical, &map_length,
 677                                 &bioc, &smap, &mirror_num);
 678         if (error) {
 679                 ret = errno_to_blk_status(error);
 680                 goto fail;
 681         }
 682
 683         map_length = min(map_length, length);
 684         if (use_append)
 685                 map_length = min(map_length, fs_info->max_zone_append_size);
 686
 687         if (map_length < length) {
 688                 bbio = btrfs_split_bio(fs_info, bbio, map_length, use_append);
 689                 bio = &bbio->bio;
 690         }
 691
 692         /*
 693          * Save the iter for the end_io handler and preload the checksums for
 694          * data reads.
 695          */
 696         if (bio_op(bio) == REQ_OP_READ && is_data_bbio(bbio)) {
 697                 bbio->saved_iter = bio->bi_iter;
 698                 ret = btrfs_lookup_bio_sums(bbio);
 699                 if (ret)
 700                         goto fail_put_bio;
 701         }
 702
 703         if (btrfs_op(bio) == BTRFS_MAP_WRITE) {
 704                 if (use_append) {
 705                         bio->bi_opf &= ~REQ_OP_WRITE;
 706                         bio->bi_opf |= REQ_OP_ZONE_APPEND;
 707                 }
 708
 709                 if (is_data_bbio(bbio) && bioc &&
 710                     btrfs_need_stripe_tree_update(bioc->fs_info, bioc->map_type)) {
 711                         /*
 712                          * No locking for the list update, as we only add to
 713                          * the list in the I/O submission path, and list
 714                          * iteration only happens in the completion path, which
 715                          * can't happen until after the last submission.
 716                          */
 717                         btrfs_get_bioc(bioc);
 718                         list_add_tail(&bioc->rst_ordered_entry, &bbio->ordered->bioc_list);
 719                 }
 720
 721                 /*
 722                  * Csum items for reloc roots have already been cloned at this
 723                  * point, so they are handled as part of the no-checksum case.
 724                  */
 725                 if (inode && !(inode->flags & BTRFS_INODE_NODATASUM) &&
 726                     !test_bit(BTRFS_FS_STATE_NO_CSUMS, &fs_info->fs_state) &&
 727                     !btrfs_is_data_reloc_root(inode->root)) {
 728                         if (should_async_write(bbio) &&
 729                             btrfs_wq_submit_bio(bbio, bioc, &smap, mirror_num))
 730                                 goto done;
 731
 732                         ret = btrfs_bio_csum(bbio);
 733                         if (ret)
 734                                 goto fail_put_bio;
 735                 } else if (use_append) {
 736                         ret = btrfs_alloc_dummy_sum(bbio);
 737                         if (ret)
 738                                 goto fail_put_bio;
 739                 }
 740         }
 741
 742         __btrfs_submit_bio(bio, bioc, &smap, mirror_num);
 743 done:
 744         return map_length == length;
 745
 746 fail_put_bio:
 747         if (map_length < length)
 748                 btrfs_cleanup_bio(bbio);
 749 fail:
 750         btrfs_bio_counter_dec(fs_info);
 751         btrfs_bio_end_io(orig_bbio, ret);
 752         /* Do not submit another chunk */
 753         return true;
 754 }
 755
 756 void btrfs_submit_bio(struct btrfs_bio *bbio, int mirror_num)
 757 {
 758         /* If bbio->inode is not populated, its file_offset must be 0. */
 759         ASSERT(bbio->inode || bbio->file_offset == 0);
 760
 761         while (!btrfs_submit_chunk(bbio, mirror_num))
 762                 ;
 763 }
 764
 765 /*
 766  * Submit a repair write.
 767  *
 768  * This bypasses btrfs_submit_bio deliberately, as that writes all copies in a
 769  * RAID setup.  Here we only want to write the one bad copy, so we do the
 770  * mapping ourselves and submit the bio directly.
 771  *
 772  * The I/O is issued synchronously to block the repair read completion from
 773  * freeing the bio.
 774  */
 775 int btrfs_repair_io_failure(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 ino, u64 start,
 776                             u64 length, u64 logical, struct folio *folio,
 777                             unsigned int folio_offset, int mirror_num)
 778 {
 779         struct btrfs_io_stripe smap = { 0 };
 780         struct bio_vec bvec;
 781         struct bio bio;
 782         int ret = 0;
 783
 784         ASSERT(!(fs_info->sb->s_flags & SB_RDONLY));
 785         BUG_ON(!mirror_num);
 786
 787         if (btrfs_repair_one_zone(fs_info, logical))
 788                 return 0;
 789
 790         /*
 791          * Avoid races with device replace and make sure our bioc has devices
 792          * associated to its stripes that don't go away while we are doing the
 793          * read repair operation.
 794          */
 795         btrfs_bio_counter_inc_blocked(fs_info);
 796         ret = btrfs_map_repair_block(fs_info, &smap, logical, length, mirror_num);
 797         if (ret < 0)
 798                 goto out_counter_dec;
 799
 800         if (!smap.dev->bdev ||
 801             !test_bit(BTRFS_DEV_STATE_WRITEABLE, &smap.dev->dev_state)) {
 802                 ret = -EIO;
 803                 goto out_counter_dec;
 804         }
 805
 806         bio_init(&bio, smap.dev->bdev, &bvec, 1, REQ_OP_WRITE | REQ_SYNC);
 807         bio.bi_iter.bi_sector = smap.physical >> SECTOR_SHIFT;
 808         ret = bio_add_folio(&bio, folio, length, folio_offset);
 809         ASSERT(ret);
 810         ret = submit_bio_wait(&bio);
 811         if (ret) {
 812                 /* try to remap that extent elsewhere? */
 813                 btrfs_dev_stat_inc_and_print(smap.dev, BTRFS_DEV_STAT_WRITE_ERRS);
 814                 goto out_bio_uninit;
 815         }
 816
 817         btrfs_info_rl_in_rcu(fs_info,
 818                 "read error corrected: ino %llu off %llu (dev %s sector %llu)",
 819                              ino, start, btrfs_dev_name(smap.dev),
 820                              smap.physical >> SECTOR_SHIFT);
 821         ret = 0;
 822
 823 out_bio_uninit:
 824         bio_uninit(&bio);
 825 out_counter_dec:
 826         btrfs_bio_counter_dec(fs_info);
 827         return ret;
 828 }
 829
 830 /*
 831  * Submit a btrfs_bio based repair write.
 832  *
 833  * If @dev_replace is true, the write would be submitted to dev-replace target.
 834  */
 835 void btrfs_submit_repair_write(struct btrfs_bio *bbio, int mirror_num, bool dev_replace)
 836 {
 837         struct btrfs_fs_info *fs_info = bbio->fs_info;
 838         u64 logical = bbio->bio.bi_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT;
 839         u64 length = bbio->bio.bi_iter.bi_size;
 840         struct btrfs_io_stripe smap = { 0 };
 841         int ret;
 842
 843         ASSERT(fs_info);
 844         ASSERT(mirror_num > 0);
 845         ASSERT(btrfs_op(&bbio->bio) == BTRFS_MAP_WRITE);
 846         ASSERT(!bbio->inode);
 847
 848         btrfs_bio_counter_inc_blocked(fs_info);
 849         ret = btrfs_map_repair_block(fs_info, &smap, logical, length, mirror_num);
 850         if (ret < 0)
 851                 goto fail;
 852
 853         if (dev_replace) {
 854                 ASSERT(smap.dev == fs_info->dev_replace.srcdev);
 855                 smap.dev = fs_info->dev_replace.tgtdev;
 856         }
 857         __btrfs_submit_bio(&bbio->bio, NULL, &smap, mirror_num);
 858         return;
 859
 860 fail:
 861         btrfs_bio_counter_dec(fs_info);
 862         btrfs_bio_end_io(bbio, errno_to_blk_status(ret));
 863 }
 864
 865 int __init btrfs_bioset_init(void)
 866 {
 867         if (bioset_init(&btrfs_bioset, BIO_POOL_SIZE,
 868                         offsetof(struct btrfs_bio, bio),
 869                         BIOSET_NEED_BVECS))
 870                 return -ENOMEM;
 871         if (bioset_init(&btrfs_clone_bioset, BIO_POOL_SIZE,
 872                         offsetof(struct btrfs_bio, bio), 0))
 873                 goto out_free_bioset;
 874         if (bioset_init(&btrfs_repair_bioset, BIO_POOL_SIZE,
 875                         offsetof(struct btrfs_bio, bio),
 876                         BIOSET_NEED_BVECS))
 877                 goto out_free_clone_bioset;
 878         if (mempool_init_kmalloc_pool(&btrfs_failed_bio_pool, BIO_POOL_SIZE,
 879                                       sizeof(struct btrfs_failed_bio)))
 880                 goto out_free_repair_bioset;
 881         return 0;
 882
 883 out_free_repair_bioset:
 884         bioset_exit(&btrfs_repair_bioset);
 885 out_free_clone_bioset:
 886         bioset_exit(&btrfs_clone_bioset);
 887 out_free_bioset:
 888         bioset_exit(&btrfs_bioset);
 889         return -ENOMEM;
 890 }
 891
 892 void __cold btrfs_bioset_exit(void)
 893 {
 894         mempool_exit(&btrfs_failed_bio_pool);
 895         bioset_exit(&btrfs_repair_bioset);
 896         bioset_exit(&btrfs_clone_bioset);
 897         bioset_exit(&btrfs_bioset);
 898 }