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