GNU Linux-libre 4.19.268-gnu1
[releases.git] / fs / btrfs / raid56.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2012 Fusion-io  All rights reserved.
4  * Copyright (C) 2012 Intel Corp. All rights reserved.
5  */
6
7 #include <linux/sched.h>
8 #include <linux/bio.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/blkdev.h>
11 #include <linux/raid/pq.h>
12 #include <linux/hash.h>
13 #include <linux/list_sort.h>
14 #include <linux/raid/xor.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include "ctree.h"
17 #include "disk-io.h"
18 #include "volumes.h"
19 #include "raid56.h"
20 #include "async-thread.h"
21
22 /* set when additional merges to this rbio are not allowed */
23 #define RBIO_RMW_LOCKED_BIT     1
24
25 /*
26  * set when this rbio is sitting in the hash, but it is just a cache
27  * of past RMW
28  */
29 #define RBIO_CACHE_BIT          2
30
31 /*
32  * set when it is safe to trust the stripe_pages for caching
33  */
34 #define RBIO_CACHE_READY_BIT    3
35
36 #define RBIO_CACHE_SIZE 1024
37
38 enum btrfs_rbio_ops {
39         BTRFS_RBIO_WRITE,
40         BTRFS_RBIO_READ_REBUILD,
41         BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB,
42         BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING,
43 };
44
45 struct btrfs_raid_bio {
46         struct btrfs_fs_info *fs_info;
47         struct btrfs_bio *bbio;
48
49         /* while we're doing rmw on a stripe
50          * we put it into a hash table so we can
51          * lock the stripe and merge more rbios
52          * into it.
53          */
54         struct list_head hash_list;
55
56         /*
57          * LRU list for the stripe cache
58          */
59         struct list_head stripe_cache;
60
61         /*
62          * for scheduling work in the helper threads
63          */
64         struct btrfs_work work;
65
66         /*
67          * bio list and bio_list_lock are used
68          * to add more bios into the stripe
69          * in hopes of avoiding the full rmw
70          */
71         struct bio_list bio_list;
72         spinlock_t bio_list_lock;
73
74         /* also protected by the bio_list_lock, the
75          * plug list is used by the plugging code
76          * to collect partial bios while plugged.  The
77          * stripe locking code also uses it to hand off
78          * the stripe lock to the next pending IO
79          */
80         struct list_head plug_list;
81
82         /*
83          * flags that tell us if it is safe to
84          * merge with this bio
85          */
86         unsigned long flags;
87
88         /* size of each individual stripe on disk */
89         int stripe_len;
90
91         /* number of data stripes (no p/q) */
92         int nr_data;
93
94         int real_stripes;
95
96         int stripe_npages;
97         /*
98          * set if we're doing a parity rebuild
99          * for a read from higher up, which is handled
100          * differently from a parity rebuild as part of
101          * rmw
102          */
103         enum btrfs_rbio_ops operation;
104
105         /* first bad stripe */
106         int faila;
107
108         /* second bad stripe (for raid6 use) */
109         int failb;
110
111         int scrubp;
112         /*
113          * number of pages needed to represent the full
114          * stripe
115          */
116         int nr_pages;
117
118         /*
119          * size of all the bios in the bio_list.  This
120          * helps us decide if the rbio maps to a full
121          * stripe or not
122          */
123         int bio_list_bytes;
124
125         int generic_bio_cnt;
126
127         refcount_t refs;
128
129         atomic_t stripes_pending;
130
131         atomic_t error;
132         /*
133          * these are two arrays of pointers.  We allocate the
134          * rbio big enough to hold them both and setup their
135          * locations when the rbio is allocated
136          */
137
138         /* pointers to pages that we allocated for
139          * reading/writing stripes directly from the disk (including P/Q)
140          */
141         struct page **stripe_pages;
142
143         /*
144          * pointers to the pages in the bio_list.  Stored
145          * here for faster lookup
146          */
147         struct page **bio_pages;
148
149         /*
150          * bitmap to record which horizontal stripe has data
151          */
152         unsigned long *dbitmap;
153
154         /* allocated with real_stripes-many pointers for finish_*() calls */
155         void **finish_pointers;
156
157         /* allocated with stripe_npages-many bits for finish_*() calls */
158         unsigned long *finish_pbitmap;
159 };
160
161 static int __raid56_parity_recover(struct btrfs_raid_bio *rbio);
162 static noinline void finish_rmw(struct btrfs_raid_bio *rbio);
163 static void rmw_work(struct btrfs_work *work);
164 static void read_rebuild_work(struct btrfs_work *work);
165 static int fail_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio, struct bio *bio);
166 static int fail_rbio_index(struct btrfs_raid_bio *rbio, int failed);
167 static void __free_raid_bio(struct btrfs_raid_bio *rbio);
168 static void index_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio);
169 static int alloc_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio);
170
171 static noinline void finish_parity_scrub(struct btrfs_raid_bio *rbio,
172                                          int need_check);
173 static void scrub_parity_work(struct btrfs_work *work);
174
175 static void start_async_work(struct btrfs_raid_bio *rbio, btrfs_func_t work_func)
176 {
177         btrfs_init_work(&rbio->work, btrfs_rmw_helper, work_func, NULL, NULL);
178         btrfs_queue_work(rbio->fs_info->rmw_workers, &rbio->work);
179 }
180
181 /*
182  * the stripe hash table is used for locking, and to collect
183  * bios in hopes of making a full stripe
184  */
185 int btrfs_alloc_stripe_hash_table(struct btrfs_fs_info *info)
186 {
187         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
188         struct btrfs_stripe_hash_table *x;
189         struct btrfs_stripe_hash *cur;
190         struct btrfs_stripe_hash *h;
191         int num_entries = 1 << BTRFS_STRIPE_HASH_TABLE_BITS;
192         int i;
193         int table_size;
194
195         if (info->stripe_hash_table)
196                 return 0;
197
198         /*
199          * The table is large, starting with order 4 and can go as high as
200          * order 7 in case lock debugging is turned on.
201          *
202          * Try harder to allocate and fallback to vmalloc to lower the chance
203          * of a failing mount.
204          */
205         table_size = sizeof(*table) + sizeof(*h) * num_entries;
206         table = kvzalloc(table_size, GFP_KERNEL);
207         if (!table)
208                 return -ENOMEM;
209
210         spin_lock_init(&table->cache_lock);
211         INIT_LIST_HEAD(&table->stripe_cache);
212
213         h = table->table;
214
215         for (i = 0; i < num_entries; i++) {
216                 cur = h + i;
217                 INIT_LIST_HEAD(&cur->hash_list);
218                 spin_lock_init(&cur->lock);
219         }
220
221         x = cmpxchg(&info->stripe_hash_table, NULL, table);
222         if (x)
223                 kvfree(x);
224         return 0;
225 }
226
227 /*
228  * caching an rbio means to copy anything from the
229  * bio_pages array into the stripe_pages array.  We
230  * use the page uptodate bit in the stripe cache array
231  * to indicate if it has valid data
232  *
233  * once the caching is done, we set the cache ready
234  * bit.
235  */
236 static void cache_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
237 {
238         int i;
239         char *s;
240         char *d;
241         int ret;
242
243         ret = alloc_rbio_pages(rbio);
244         if (ret)
245                 return;
246
247         for (i = 0; i < rbio->nr_pages; i++) {
248                 if (!rbio->bio_pages[i])
249                         continue;
250
251                 s = kmap(rbio->bio_pages[i]);
252                 d = kmap(rbio->stripe_pages[i]);
253
254                 copy_page(d, s);
255
256                 kunmap(rbio->bio_pages[i]);
257                 kunmap(rbio->stripe_pages[i]);
258                 SetPageUptodate(rbio->stripe_pages[i]);
259         }
260         set_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
261 }
262
263 /*
264  * we hash on the first logical address of the stripe
265  */
266 static int rbio_bucket(struct btrfs_raid_bio *rbio)
267 {
268         u64 num = rbio->bbio->raid_map[0];
269
270         /*
271          * we shift down quite a bit.  We're using byte
272          * addressing, and most of the lower bits are zeros.
273          * This tends to upset hash_64, and it consistently
274          * returns just one or two different values.
275          *
276          * shifting off the lower bits fixes things.
277          */
278         return hash_64(num >> 16, BTRFS_STRIPE_HASH_TABLE_BITS);
279 }
280
281 /*
282  * stealing an rbio means taking all the uptodate pages from the stripe
283  * array in the source rbio and putting them into the destination rbio
284  */
285 static void steal_rbio(struct btrfs_raid_bio *src, struct btrfs_raid_bio *dest)
286 {
287         int i;
288         struct page *s;
289         struct page *d;
290
291         if (!test_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &src->flags))
292                 return;
293
294         for (i = 0; i < dest->nr_pages; i++) {
295                 s = src->stripe_pages[i];
296                 if (!s || !PageUptodate(s)) {
297                         continue;
298                 }
299
300                 d = dest->stripe_pages[i];
301                 if (d)
302                         __free_page(d);
303
304                 dest->stripe_pages[i] = s;
305                 src->stripe_pages[i] = NULL;
306         }
307 }
308
309 /*
310  * merging means we take the bio_list from the victim and
311  * splice it into the destination.  The victim should
312  * be discarded afterwards.
313  *
314  * must be called with dest->rbio_list_lock held
315  */
316 static void merge_rbio(struct btrfs_raid_bio *dest,
317                        struct btrfs_raid_bio *victim)
318 {
319         bio_list_merge(&dest->bio_list, &victim->bio_list);
320         dest->bio_list_bytes += victim->bio_list_bytes;
321         /* Also inherit the bitmaps from @victim. */
322         bitmap_or(dest->dbitmap, victim->dbitmap, dest->dbitmap,
323                   dest->stripe_npages);
324         dest->generic_bio_cnt += victim->generic_bio_cnt;
325         bio_list_init(&victim->bio_list);
326 }
327
328 /*
329  * used to prune items that are in the cache.  The caller
330  * must hold the hash table lock.
331  */
332 static void __remove_rbio_from_cache(struct btrfs_raid_bio *rbio)
333 {
334         int bucket = rbio_bucket(rbio);
335         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
336         struct btrfs_stripe_hash *h;
337         int freeit = 0;
338
339         /*
340          * check the bit again under the hash table lock.
341          */
342         if (!test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags))
343                 return;
344
345         table = rbio->fs_info->stripe_hash_table;
346         h = table->table + bucket;
347
348         /* hold the lock for the bucket because we may be
349          * removing it from the hash table
350          */
351         spin_lock(&h->lock);
352
353         /*
354          * hold the lock for the bio list because we need
355          * to make sure the bio list is empty
356          */
357         spin_lock(&rbio->bio_list_lock);
358
359         if (test_and_clear_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags)) {
360                 list_del_init(&rbio->stripe_cache);
361                 table->cache_size -= 1;
362                 freeit = 1;
363
364                 /* if the bio list isn't empty, this rbio is
365                  * still involved in an IO.  We take it out
366                  * of the cache list, and drop the ref that
367                  * was held for the list.
368                  *
369                  * If the bio_list was empty, we also remove
370                  * the rbio from the hash_table, and drop
371                  * the corresponding ref
372                  */
373                 if (bio_list_empty(&rbio->bio_list)) {
374                         if (!list_empty(&rbio->hash_list)) {
375                                 list_del_init(&rbio->hash_list);
376                                 refcount_dec(&rbio->refs);
377                                 BUG_ON(!list_empty(&rbio->plug_list));
378                         }
379                 }
380         }
381
382         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
383         spin_unlock(&h->lock);
384
385         if (freeit)
386                 __free_raid_bio(rbio);
387 }
388
389 /*
390  * prune a given rbio from the cache
391  */
392 static void remove_rbio_from_cache(struct btrfs_raid_bio *rbio)
393 {
394         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
395         unsigned long flags;
396
397         if (!test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags))
398                 return;
399
400         table = rbio->fs_info->stripe_hash_table;
401
402         spin_lock_irqsave(&table->cache_lock, flags);
403         __remove_rbio_from_cache(rbio);
404         spin_unlock_irqrestore(&table->cache_lock, flags);
405 }
406
407 /*
408  * remove everything in the cache
409  */
410 static void btrfs_clear_rbio_cache(struct btrfs_fs_info *info)
411 {
412         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
413         unsigned long flags;
414         struct btrfs_raid_bio *rbio;
415
416         table = info->stripe_hash_table;
417
418         spin_lock_irqsave(&table->cache_lock, flags);
419         while (!list_empty(&table->stripe_cache)) {
420                 rbio = list_entry(table->stripe_cache.next,
421                                   struct btrfs_raid_bio,
422                                   stripe_cache);
423                 __remove_rbio_from_cache(rbio);
424         }
425         spin_unlock_irqrestore(&table->cache_lock, flags);
426 }
427
428 /*
429  * remove all cached entries and free the hash table
430  * used by unmount
431  */
432 void btrfs_free_stripe_hash_table(struct btrfs_fs_info *info)
433 {
434         if (!info->stripe_hash_table)
435                 return;
436         btrfs_clear_rbio_cache(info);
437         kvfree(info->stripe_hash_table);
438         info->stripe_hash_table = NULL;
439 }
440
441 /*
442  * insert an rbio into the stripe cache.  It
443  * must have already been prepared by calling
444  * cache_rbio_pages
445  *
446  * If this rbio was already cached, it gets
447  * moved to the front of the lru.
448  *
449  * If the size of the rbio cache is too big, we
450  * prune an item.
451  */
452 static void cache_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
453 {
454         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
455         unsigned long flags;
456
457         if (!test_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags))
458                 return;
459
460         table = rbio->fs_info->stripe_hash_table;
461
462         spin_lock_irqsave(&table->cache_lock, flags);
463         spin_lock(&rbio->bio_list_lock);
464
465         /* bump our ref if we were not in the list before */
466         if (!test_and_set_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags))
467                 refcount_inc(&rbio->refs);
468
469         if (!list_empty(&rbio->stripe_cache)){
470                 list_move(&rbio->stripe_cache, &table->stripe_cache);
471         } else {
472                 list_add(&rbio->stripe_cache, &table->stripe_cache);
473                 table->cache_size += 1;
474         }
475
476         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
477
478         if (table->cache_size > RBIO_CACHE_SIZE) {
479                 struct btrfs_raid_bio *found;
480
481                 found = list_entry(table->stripe_cache.prev,
482                                   struct btrfs_raid_bio,
483                                   stripe_cache);
484
485                 if (found != rbio)
486                         __remove_rbio_from_cache(found);
487         }
488
489         spin_unlock_irqrestore(&table->cache_lock, flags);
490 }
491
492 /*
493  * helper function to run the xor_blocks api.  It is only
494  * able to do MAX_XOR_BLOCKS at a time, so we need to
495  * loop through.
496  */
497 static void run_xor(void **pages, int src_cnt, ssize_t len)
498 {
499         int src_off = 0;
500         int xor_src_cnt = 0;
501         void *dest = pages[src_cnt];
502
503         while(src_cnt > 0) {
504                 xor_src_cnt = min(src_cnt, MAX_XOR_BLOCKS);
505                 xor_blocks(xor_src_cnt, len, dest, pages + src_off);
506
507                 src_cnt -= xor_src_cnt;
508                 src_off += xor_src_cnt;
509         }
510 }
511
512 /*
513  * Returns true if the bio list inside this rbio covers an entire stripe (no
514  * rmw required).
515  */
516 static int rbio_is_full(struct btrfs_raid_bio *rbio)
517 {
518         unsigned long flags;
519         unsigned long size = rbio->bio_list_bytes;
520         int ret = 1;
521
522         spin_lock_irqsave(&rbio->bio_list_lock, flags);
523         if (size != rbio->nr_data * rbio->stripe_len)
524                 ret = 0;
525         BUG_ON(size > rbio->nr_data * rbio->stripe_len);
526         spin_unlock_irqrestore(&rbio->bio_list_lock, flags);
527
528         return ret;
529 }
530
531 /*
532  * returns 1 if it is safe to merge two rbios together.
533  * The merging is safe if the two rbios correspond to
534  * the same stripe and if they are both going in the same
535  * direction (read vs write), and if neither one is
536  * locked for final IO
537  *
538  * The caller is responsible for locking such that
539  * rmw_locked is safe to test
540  */
541 static int rbio_can_merge(struct btrfs_raid_bio *last,
542                           struct btrfs_raid_bio *cur)
543 {
544         if (test_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &last->flags) ||
545             test_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &cur->flags))
546                 return 0;
547
548         /*
549          * we can't merge with cached rbios, since the
550          * idea is that when we merge the destination
551          * rbio is going to run our IO for us.  We can
552          * steal from cached rbios though, other functions
553          * handle that.
554          */
555         if (test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &last->flags) ||
556             test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &cur->flags))
557                 return 0;
558
559         if (last->bbio->raid_map[0] !=
560             cur->bbio->raid_map[0])
561                 return 0;
562
563         /* we can't merge with different operations */
564         if (last->operation != cur->operation)
565                 return 0;
566         /*
567          * We've need read the full stripe from the drive.
568          * check and repair the parity and write the new results.
569          *
570          * We're not allowed to add any new bios to the
571          * bio list here, anyone else that wants to
572          * change this stripe needs to do their own rmw.
573          */
574         if (last->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB)
575                 return 0;
576
577         if (last->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING)
578                 return 0;
579
580         if (last->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD) {
581                 int fa = last->faila;
582                 int fb = last->failb;
583                 int cur_fa = cur->faila;
584                 int cur_fb = cur->failb;
585
586                 if (last->faila >= last->failb) {
587                         fa = last->failb;
588                         fb = last->faila;
589                 }
590
591                 if (cur->faila >= cur->failb) {
592                         cur_fa = cur->failb;
593                         cur_fb = cur->faila;
594                 }
595
596                 if (fa != cur_fa || fb != cur_fb)
597                         return 0;
598         }
599         return 1;
600 }
601
602 static int rbio_stripe_page_index(struct btrfs_raid_bio *rbio, int stripe,
603                                   int index)
604 {
605         return stripe * rbio->stripe_npages + index;
606 }
607
608 /*
609  * these are just the pages from the rbio array, not from anything
610  * the FS sent down to us
611  */
612 static struct page *rbio_stripe_page(struct btrfs_raid_bio *rbio, int stripe,
613                                      int index)
614 {
615         return rbio->stripe_pages[rbio_stripe_page_index(rbio, stripe, index)];
616 }
617
618 /*
619  * helper to index into the pstripe
620  */
621 static struct page *rbio_pstripe_page(struct btrfs_raid_bio *rbio, int index)
622 {
623         return rbio_stripe_page(rbio, rbio->nr_data, index);
624 }
625
626 /*
627  * helper to index into the qstripe, returns null
628  * if there is no qstripe
629  */
630 static struct page *rbio_qstripe_page(struct btrfs_raid_bio *rbio, int index)
631 {
632         if (rbio->nr_data + 1 == rbio->real_stripes)
633                 return NULL;
634         return rbio_stripe_page(rbio, rbio->nr_data + 1, index);
635 }
636
637 /*
638  * The first stripe in the table for a logical address
639  * has the lock.  rbios are added in one of three ways:
640  *
641  * 1) Nobody has the stripe locked yet.  The rbio is given
642  * the lock and 0 is returned.  The caller must start the IO
643  * themselves.
644  *
645  * 2) Someone has the stripe locked, but we're able to merge
646  * with the lock owner.  The rbio is freed and the IO will
647  * start automatically along with the existing rbio.  1 is returned.
648  *
649  * 3) Someone has the stripe locked, but we're not able to merge.
650  * The rbio is added to the lock owner's plug list, or merged into
651  * an rbio already on the plug list.  When the lock owner unlocks,
652  * the next rbio on the list is run and the IO is started automatically.
653  * 1 is returned
654  *
655  * If we return 0, the caller still owns the rbio and must continue with
656  * IO submission.  If we return 1, the caller must assume the rbio has
657  * already been freed.
658  */
659 static noinline int lock_stripe_add(struct btrfs_raid_bio *rbio)
660 {
661         int bucket = rbio_bucket(rbio);
662         struct btrfs_stripe_hash *h = rbio->fs_info->stripe_hash_table->table + bucket;
663         struct btrfs_raid_bio *cur;
664         struct btrfs_raid_bio *pending;
665         unsigned long flags;
666         struct btrfs_raid_bio *freeit = NULL;
667         struct btrfs_raid_bio *cache_drop = NULL;
668         int ret = 0;
669
670         spin_lock_irqsave(&h->lock, flags);
671         list_for_each_entry(cur, &h->hash_list, hash_list) {
672                 if (cur->bbio->raid_map[0] == rbio->bbio->raid_map[0]) {
673                         spin_lock(&cur->bio_list_lock);
674
675                         /* can we steal this cached rbio's pages? */
676                         if (bio_list_empty(&cur->bio_list) &&
677                             list_empty(&cur->plug_list) &&
678                             test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &cur->flags) &&
679                             !test_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &cur->flags)) {
680                                 list_del_init(&cur->hash_list);
681                                 refcount_dec(&cur->refs);
682
683                                 steal_rbio(cur, rbio);
684                                 cache_drop = cur;
685                                 spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
686
687                                 goto lockit;
688                         }
689
690                         /* can we merge into the lock owner? */
691                         if (rbio_can_merge(cur, rbio)) {
692                                 merge_rbio(cur, rbio);
693                                 spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
694                                 freeit = rbio;
695                                 ret = 1;
696                                 goto out;
697                         }
698
699
700                         /*
701                          * we couldn't merge with the running
702                          * rbio, see if we can merge with the
703                          * pending ones.  We don't have to
704                          * check for rmw_locked because there
705                          * is no way they are inside finish_rmw
706                          * right now
707                          */
708                         list_for_each_entry(pending, &cur->plug_list,
709                                             plug_list) {
710                                 if (rbio_can_merge(pending, rbio)) {
711                                         merge_rbio(pending, rbio);
712                                         spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
713                                         freeit = rbio;
714                                         ret = 1;
715                                         goto out;
716                                 }
717                         }
718
719                         /* no merging, put us on the tail of the plug list,
720                          * our rbio will be started with the currently
721                          * running rbio unlocks
722                          */
723                         list_add_tail(&rbio->plug_list, &cur->plug_list);
724                         spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
725                         ret = 1;
726                         goto out;
727                 }
728         }
729 lockit:
730         refcount_inc(&rbio->refs);
731         list_add(&rbio->hash_list, &h->hash_list);
732 out:
733         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
734         if (cache_drop)
735                 remove_rbio_from_cache(cache_drop);
736         if (freeit)
737                 __free_raid_bio(freeit);
738         return ret;
739 }
740
741 /*
742  * called as rmw or parity rebuild is completed.  If the plug list has more
743  * rbios waiting for this stripe, the next one on the list will be started
744  */
745 static noinline void unlock_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
746 {
747         int bucket;
748         struct btrfs_stripe_hash *h;
749         unsigned long flags;
750         int keep_cache = 0;
751
752         bucket = rbio_bucket(rbio);
753         h = rbio->fs_info->stripe_hash_table->table + bucket;
754
755         if (list_empty(&rbio->plug_list))
756                 cache_rbio(rbio);
757
758         spin_lock_irqsave(&h->lock, flags);
759         spin_lock(&rbio->bio_list_lock);
760
761         if (!list_empty(&rbio->hash_list)) {
762                 /*
763                  * if we're still cached and there is no other IO
764                  * to perform, just leave this rbio here for others
765                  * to steal from later
766                  */
767                 if (list_empty(&rbio->plug_list) &&
768                     test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags)) {
769                         keep_cache = 1;
770                         clear_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &rbio->flags);
771                         BUG_ON(!bio_list_empty(&rbio->bio_list));
772                         goto done;
773                 }
774
775                 list_del_init(&rbio->hash_list);
776                 refcount_dec(&rbio->refs);
777
778                 /*
779                  * we use the plug list to hold all the rbios
780                  * waiting for the chance to lock this stripe.
781                  * hand the lock over to one of them.
782                  */
783                 if (!list_empty(&rbio->plug_list)) {
784                         struct btrfs_raid_bio *next;
785                         struct list_head *head = rbio->plug_list.next;
786
787                         next = list_entry(head, struct btrfs_raid_bio,
788                                           plug_list);
789
790                         list_del_init(&rbio->plug_list);
791
792                         list_add(&next->hash_list, &h->hash_list);
793                         refcount_inc(&next->refs);
794                         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
795                         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
796
797                         if (next->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD)
798                                 start_async_work(next, read_rebuild_work);
799                         else if (next->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) {
800                                 steal_rbio(rbio, next);
801                                 start_async_work(next, read_rebuild_work);
802                         } else if (next->operation == BTRFS_RBIO_WRITE) {
803                                 steal_rbio(rbio, next);
804                                 start_async_work(next, rmw_work);
805                         } else if (next->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB) {
806                                 steal_rbio(rbio, next);
807                                 start_async_work(next, scrub_parity_work);
808                         }
809
810                         goto done_nolock;
811                 }
812         }
813 done:
814         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
815         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
816
817 done_nolock:
818         if (!keep_cache)
819                 remove_rbio_from_cache(rbio);
820 }
821
822 static void __free_raid_bio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
823 {
824         int i;
825
826         if (!refcount_dec_and_test(&rbio->refs))
827                 return;
828
829         WARN_ON(!list_empty(&rbio->stripe_cache));
830         WARN_ON(!list_empty(&rbio->hash_list));
831         WARN_ON(!bio_list_empty(&rbio->bio_list));
832
833         for (i = 0; i < rbio->nr_pages; i++) {
834                 if (rbio->stripe_pages[i]) {
835                         __free_page(rbio->stripe_pages[i]);
836                         rbio->stripe_pages[i] = NULL;
837                 }
838         }
839
840         btrfs_put_bbio(rbio->bbio);
841         kfree(rbio);
842 }
843
844 static void rbio_endio_bio_list(struct bio *cur, blk_status_t err)
845 {
846         struct bio *next;
847
848         while (cur) {
849                 next = cur->bi_next;
850                 cur->bi_next = NULL;
851                 cur->bi_status = err;
852                 bio_endio(cur);
853                 cur = next;
854         }
855 }
856
857 /*
858  * this frees the rbio and runs through all the bios in the
859  * bio_list and calls end_io on them
860  */
861 static void rbio_orig_end_io(struct btrfs_raid_bio *rbio, blk_status_t err)
862 {
863         struct bio *cur = bio_list_get(&rbio->bio_list);
864         struct bio *extra;
865
866         if (rbio->generic_bio_cnt)
867                 btrfs_bio_counter_sub(rbio->fs_info, rbio->generic_bio_cnt);
868         /*
869          * Clear the data bitmap, as the rbio may be cached for later usage.
870          * do this before before unlock_stripe() so there will be no new bio
871          * for this bio.
872          */
873         bitmap_clear(rbio->dbitmap, 0, rbio->stripe_npages);
874
875         /*
876          * At this moment, rbio->bio_list is empty, however since rbio does not
877          * always have RBIO_RMW_LOCKED_BIT set and rbio is still linked on the
878          * hash list, rbio may be merged with others so that rbio->bio_list
879          * becomes non-empty.
880          * Once unlock_stripe() is done, rbio->bio_list will not be updated any
881          * more and we can call bio_endio() on all queued bios.
882          */
883         unlock_stripe(rbio);
884         extra = bio_list_get(&rbio->bio_list);
885         __free_raid_bio(rbio);
886
887         rbio_endio_bio_list(cur, err);
888         if (extra)
889                 rbio_endio_bio_list(extra, err);
890 }
891
892 /*
893  * end io function used by finish_rmw.  When we finally
894  * get here, we've written a full stripe
895  */
896 static void raid_write_end_io(struct bio *bio)
897 {
898         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
899         blk_status_t err = bio->bi_status;
900         int max_errors;
901
902         if (err)
903                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
904
905         bio_put(bio);
906
907         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
908                 return;
909
910         err = BLK_STS_OK;
911
912         /* OK, we have read all the stripes we need to. */
913         max_errors = (rbio->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB) ?
914                      0 : rbio->bbio->max_errors;
915         if (atomic_read(&rbio->error) > max_errors)
916                 err = BLK_STS_IOERR;
917
918         rbio_orig_end_io(rbio, err);
919 }
920
921 /*
922  * the read/modify/write code wants to use the original bio for
923  * any pages it included, and then use the rbio for everything
924  * else.  This function decides if a given index (stripe number)
925  * and page number in that stripe fall inside the original bio
926  * or the rbio.
927  *
928  * if you set bio_list_only, you'll get a NULL back for any ranges
929  * that are outside the bio_list
930  *
931  * This doesn't take any refs on anything, you get a bare page pointer
932  * and the caller must bump refs as required.
933  *
934  * You must call index_rbio_pages once before you can trust
935  * the answers from this function.
936  */
937 static struct page *page_in_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio,
938                                  int index, int pagenr, int bio_list_only)
939 {
940         int chunk_page;
941         struct page *p = NULL;
942
943         chunk_page = index * (rbio->stripe_len >> PAGE_SHIFT) + pagenr;
944
945         spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
946         p = rbio->bio_pages[chunk_page];
947         spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
948
949         if (p || bio_list_only)
950                 return p;
951
952         return rbio->stripe_pages[chunk_page];
953 }
954
955 /*
956  * number of pages we need for the entire stripe across all the
957  * drives
958  */
959 static unsigned long rbio_nr_pages(unsigned long stripe_len, int nr_stripes)
960 {
961         return DIV_ROUND_UP(stripe_len, PAGE_SIZE) * nr_stripes;
962 }
963
964 /*
965  * allocation and initial setup for the btrfs_raid_bio.  Not
966  * this does not allocate any pages for rbio->pages.
967  */
968 static struct btrfs_raid_bio *alloc_rbio(struct btrfs_fs_info *fs_info,
969                                          struct btrfs_bio *bbio,
970                                          u64 stripe_len)
971 {
972         struct btrfs_raid_bio *rbio;
973         int nr_data = 0;
974         int real_stripes = bbio->num_stripes - bbio->num_tgtdevs;
975         int num_pages = rbio_nr_pages(stripe_len, real_stripes);
976         int stripe_npages = DIV_ROUND_UP(stripe_len, PAGE_SIZE);
977         void *p;
978
979         rbio = kzalloc(sizeof(*rbio) +
980                        sizeof(*rbio->stripe_pages) * num_pages +
981                        sizeof(*rbio->bio_pages) * num_pages +
982                        sizeof(*rbio->finish_pointers) * real_stripes +
983                        sizeof(*rbio->dbitmap) * BITS_TO_LONGS(stripe_npages) +
984                        sizeof(*rbio->finish_pbitmap) *
985                                 BITS_TO_LONGS(stripe_npages),
986                        GFP_NOFS);
987         if (!rbio)
988                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
989
990         bio_list_init(&rbio->bio_list);
991         INIT_LIST_HEAD(&rbio->plug_list);
992         spin_lock_init(&rbio->bio_list_lock);
993         INIT_LIST_HEAD(&rbio->stripe_cache);
994         INIT_LIST_HEAD(&rbio->hash_list);
995         rbio->bbio = bbio;
996         rbio->fs_info = fs_info;
997         rbio->stripe_len = stripe_len;
998         rbio->nr_pages = num_pages;
999         rbio->real_stripes = real_stripes;
1000         rbio->stripe_npages = stripe_npages;
1001         rbio->faila = -1;
1002         rbio->failb = -1;
1003         refcount_set(&rbio->refs, 1);
1004         atomic_set(&rbio->error, 0);
1005         atomic_set(&rbio->stripes_pending, 0);
1006
1007         /*
1008          * the stripe_pages, bio_pages, etc arrays point to the extra
1009          * memory we allocated past the end of the rbio
1010          */
1011         p = rbio + 1;
1012 #define CONSUME_ALLOC(ptr, count)       do {                            \
1013                 ptr = p;                                                \
1014                 p = (unsigned char *)p + sizeof(*(ptr)) * (count);      \
1015         } while (0)
1016         CONSUME_ALLOC(rbio->stripe_pages, num_pages);
1017         CONSUME_ALLOC(rbio->bio_pages, num_pages);
1018         CONSUME_ALLOC(rbio->finish_pointers, real_stripes);
1019         CONSUME_ALLOC(rbio->dbitmap, BITS_TO_LONGS(stripe_npages));
1020         CONSUME_ALLOC(rbio->finish_pbitmap, BITS_TO_LONGS(stripe_npages));
1021 #undef  CONSUME_ALLOC
1022
1023         if (bbio->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
1024                 nr_data = real_stripes - 1;
1025         else if (bbio->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
1026                 nr_data = real_stripes - 2;
1027         else
1028                 BUG();
1029
1030         rbio->nr_data = nr_data;
1031         return rbio;
1032 }
1033
1034 /* allocate pages for all the stripes in the bio, including parity */
1035 static int alloc_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1036 {
1037         int i;
1038         struct page *page;
1039
1040         for (i = 0; i < rbio->nr_pages; i++) {
1041                 if (rbio->stripe_pages[i])
1042                         continue;
1043                 page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
1044                 if (!page)
1045                         return -ENOMEM;
1046                 rbio->stripe_pages[i] = page;
1047         }
1048         return 0;
1049 }
1050
1051 /* only allocate pages for p/q stripes */
1052 static int alloc_rbio_parity_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1053 {
1054         int i;
1055         struct page *page;
1056
1057         i = rbio_stripe_page_index(rbio, rbio->nr_data, 0);
1058
1059         for (; i < rbio->nr_pages; i++) {
1060                 if (rbio->stripe_pages[i])
1061                         continue;
1062                 page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
1063                 if (!page)
1064                         return -ENOMEM;
1065                 rbio->stripe_pages[i] = page;
1066         }
1067         return 0;
1068 }
1069
1070 /*
1071  * add a single page from a specific stripe into our list of bios for IO
1072  * this will try to merge into existing bios if possible, and returns
1073  * zero if all went well.
1074  */
1075 static int rbio_add_io_page(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1076                             struct bio_list *bio_list,
1077                             struct page *page,
1078                             int stripe_nr,
1079                             unsigned long page_index,
1080                             unsigned long bio_max_len)
1081 {
1082         struct bio *last = bio_list->tail;
1083         u64 last_end = 0;
1084         int ret;
1085         struct bio *bio;
1086         struct btrfs_bio_stripe *stripe;
1087         u64 disk_start;
1088
1089         stripe = &rbio->bbio->stripes[stripe_nr];
1090         disk_start = stripe->physical + (page_index << PAGE_SHIFT);
1091
1092         /* if the device is missing, just fail this stripe */
1093         if (!stripe->dev->bdev)
1094                 return fail_rbio_index(rbio, stripe_nr);
1095
1096         /* see if we can add this page onto our existing bio */
1097         if (last) {
1098                 last_end = (u64)last->bi_iter.bi_sector << 9;
1099                 last_end += last->bi_iter.bi_size;
1100
1101                 /*
1102                  * we can't merge these if they are from different
1103                  * devices or if they are not contiguous
1104                  */
1105                 if (last_end == disk_start && stripe->dev->bdev &&
1106                     !last->bi_status &&
1107                     last->bi_disk == stripe->dev->bdev->bd_disk &&
1108                     last->bi_partno == stripe->dev->bdev->bd_partno) {
1109                         ret = bio_add_page(last, page, PAGE_SIZE, 0);
1110                         if (ret == PAGE_SIZE)
1111                                 return 0;
1112                 }
1113         }
1114
1115         /* put a new bio on the list */
1116         bio = btrfs_io_bio_alloc(bio_max_len >> PAGE_SHIFT ?: 1);
1117         bio->bi_iter.bi_size = 0;
1118         bio_set_dev(bio, stripe->dev->bdev);
1119         bio->bi_iter.bi_sector = disk_start >> 9;
1120
1121         bio_add_page(bio, page, PAGE_SIZE, 0);
1122         bio_list_add(bio_list, bio);
1123         return 0;
1124 }
1125
1126 /*
1127  * while we're doing the read/modify/write cycle, we could
1128  * have errors in reading pages off the disk.  This checks
1129  * for errors and if we're not able to read the page it'll
1130  * trigger parity reconstruction.  The rmw will be finished
1131  * after we've reconstructed the failed stripes
1132  */
1133 static void validate_rbio_for_rmw(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1134 {
1135         if (rbio->faila >= 0 || rbio->failb >= 0) {
1136                 BUG_ON(rbio->faila == rbio->real_stripes - 1);
1137                 __raid56_parity_recover(rbio);
1138         } else {
1139                 finish_rmw(rbio);
1140         }
1141 }
1142
1143 /*
1144  * helper function to walk our bio list and populate the bio_pages array with
1145  * the result.  This seems expensive, but it is faster than constantly
1146  * searching through the bio list as we setup the IO in finish_rmw or stripe
1147  * reconstruction.
1148  *
1149  * This must be called before you trust the answers from page_in_rbio
1150  */
1151 static void index_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1152 {
1153         struct bio *bio;
1154         u64 start;
1155         unsigned long stripe_offset;
1156         unsigned long page_index;
1157
1158         spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1159         bio_list_for_each(bio, &rbio->bio_list) {
1160                 struct bio_vec bvec;
1161                 struct bvec_iter iter;
1162                 int i = 0;
1163
1164                 start = (u64)bio->bi_iter.bi_sector << 9;
1165                 stripe_offset = start - rbio->bbio->raid_map[0];
1166                 page_index = stripe_offset >> PAGE_SHIFT;
1167
1168                 if (bio_flagged(bio, BIO_CLONED))
1169                         bio->bi_iter = btrfs_io_bio(bio)->iter;
1170
1171                 bio_for_each_segment(bvec, bio, iter) {
1172                         rbio->bio_pages[page_index + i] = bvec.bv_page;
1173                         i++;
1174                 }
1175         }
1176         spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1177 }
1178
1179 /*
1180  * this is called from one of two situations.  We either
1181  * have a full stripe from the higher layers, or we've read all
1182  * the missing bits off disk.
1183  *
1184  * This will calculate the parity and then send down any
1185  * changed blocks.
1186  */
1187 static noinline void finish_rmw(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1188 {
1189         struct btrfs_bio *bbio = rbio->bbio;
1190         void **pointers = rbio->finish_pointers;
1191         int nr_data = rbio->nr_data;
1192         int stripe;
1193         int pagenr;
1194         bool has_qstripe;
1195         struct bio_list bio_list;
1196         struct bio *bio;
1197         int ret;
1198
1199         bio_list_init(&bio_list);
1200
1201         if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 1)
1202                 has_qstripe = false;
1203         else if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 2)
1204                 has_qstripe = true;
1205         else
1206                 BUG();
1207
1208         /* We should have at least one data sector. */
1209         ASSERT(bitmap_weight(rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages));
1210
1211         /* at this point we either have a full stripe,
1212          * or we've read the full stripe from the drive.
1213          * recalculate the parity and write the new results.
1214          *
1215          * We're not allowed to add any new bios to the
1216          * bio list here, anyone else that wants to
1217          * change this stripe needs to do their own rmw.
1218          */
1219         spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1220         set_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &rbio->flags);
1221         spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1222
1223         atomic_set(&rbio->error, 0);
1224
1225         /*
1226          * now that we've set rmw_locked, run through the
1227          * bio list one last time and map the page pointers
1228          *
1229          * We don't cache full rbios because we're assuming
1230          * the higher layers are unlikely to use this area of
1231          * the disk again soon.  If they do use it again,
1232          * hopefully they will send another full bio.
1233          */
1234         index_rbio_pages(rbio);
1235         if (!rbio_is_full(rbio))
1236                 cache_rbio_pages(rbio);
1237         else
1238                 clear_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
1239
1240         for (pagenr = 0; pagenr < rbio->stripe_npages; pagenr++) {
1241                 struct page *p;
1242                 /* first collect one page from each data stripe */
1243                 for (stripe = 0; stripe < nr_data; stripe++) {
1244                         p = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
1245                         pointers[stripe] = kmap(p);
1246                 }
1247
1248                 /* then add the parity stripe */
1249                 p = rbio_pstripe_page(rbio, pagenr);
1250                 SetPageUptodate(p);
1251                 pointers[stripe++] = kmap(p);
1252
1253                 if (has_qstripe) {
1254
1255                         /*
1256                          * raid6, add the qstripe and call the
1257                          * library function to fill in our p/q
1258                          */
1259                         p = rbio_qstripe_page(rbio, pagenr);
1260                         SetPageUptodate(p);
1261                         pointers[stripe++] = kmap(p);
1262
1263                         raid6_call.gen_syndrome(rbio->real_stripes, PAGE_SIZE,
1264                                                 pointers);
1265                 } else {
1266                         /* raid5 */
1267                         copy_page(pointers[nr_data], pointers[0]);
1268                         run_xor(pointers + 1, nr_data - 1, PAGE_SIZE);
1269                 }
1270
1271
1272                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++)
1273                         kunmap(page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0));
1274         }
1275
1276         /*
1277          * time to start writing.  Make bios for everything from the
1278          * higher layers (the bio_list in our rbio) and our p/q.  Ignore
1279          * everything else.
1280          */
1281         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1282                 for (pagenr = 0; pagenr < rbio->stripe_npages; pagenr++) {
1283                         struct page *page;
1284
1285                         /* This vertical stripe has no data, skip it. */
1286                         if (!test_bit(pagenr, rbio->dbitmap))
1287                                 continue;
1288
1289                         if (stripe < rbio->nr_data) {
1290                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
1291                                 if (!page)
1292                                         continue;
1293                         } else {
1294                                page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1295                         }
1296
1297                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list,
1298                                        page, stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
1299                         if (ret)
1300                                 goto cleanup;
1301                 }
1302         }
1303
1304         if (likely(!bbio->num_tgtdevs))
1305                 goto write_data;
1306
1307         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1308                 if (!bbio->tgtdev_map[stripe])
1309                         continue;
1310
1311                 for (pagenr = 0; pagenr < rbio->stripe_npages; pagenr++) {
1312                         struct page *page;
1313
1314                         /* This vertical stripe has no data, skip it. */
1315                         if (!test_bit(pagenr, rbio->dbitmap))
1316                                 continue;
1317
1318                         if (stripe < rbio->nr_data) {
1319                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
1320                                 if (!page)
1321                                         continue;
1322                         } else {
1323                                page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1324                         }
1325
1326                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
1327                                                rbio->bbio->tgtdev_map[stripe],
1328                                                pagenr, rbio->stripe_len);
1329                         if (ret)
1330                                 goto cleanup;
1331                 }
1332         }
1333
1334 write_data:
1335         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bio_list_size(&bio_list));
1336         BUG_ON(atomic_read(&rbio->stripes_pending) == 0);
1337
1338         while (1) {
1339                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
1340                 if (!bio)
1341                         break;
1342
1343                 bio->bi_private = rbio;
1344                 bio->bi_end_io = raid_write_end_io;
1345                 bio->bi_opf = REQ_OP_WRITE;
1346
1347                 submit_bio(bio);
1348         }
1349         return;
1350
1351 cleanup:
1352         rbio_orig_end_io(rbio, BLK_STS_IOERR);
1353
1354         while ((bio = bio_list_pop(&bio_list)))
1355                 bio_put(bio);
1356 }
1357
1358 /*
1359  * helper to find the stripe number for a given bio.  Used to figure out which
1360  * stripe has failed.  This expects the bio to correspond to a physical disk,
1361  * so it looks up based on physical sector numbers.
1362  */
1363 static int find_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1364                            struct bio *bio)
1365 {
1366         u64 physical = bio->bi_iter.bi_sector;
1367         u64 stripe_start;
1368         int i;
1369         struct btrfs_bio_stripe *stripe;
1370
1371         physical <<= 9;
1372
1373         for (i = 0; i < rbio->bbio->num_stripes; i++) {
1374                 stripe = &rbio->bbio->stripes[i];
1375                 stripe_start = stripe->physical;
1376                 if (physical >= stripe_start &&
1377                     physical < stripe_start + rbio->stripe_len &&
1378                     stripe->dev->bdev &&
1379                     bio->bi_disk == stripe->dev->bdev->bd_disk &&
1380                     bio->bi_partno == stripe->dev->bdev->bd_partno) {
1381                         return i;
1382                 }
1383         }
1384         return -1;
1385 }
1386
1387 /*
1388  * helper to find the stripe number for a given
1389  * bio (before mapping).  Used to figure out which stripe has
1390  * failed.  This looks up based on logical block numbers.
1391  */
1392 static int find_logical_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1393                                    struct bio *bio)
1394 {
1395         u64 logical = bio->bi_iter.bi_sector;
1396         u64 stripe_start;
1397         int i;
1398
1399         logical <<= 9;
1400
1401         for (i = 0; i < rbio->nr_data; i++) {
1402                 stripe_start = rbio->bbio->raid_map[i];
1403                 if (logical >= stripe_start &&
1404                     logical < stripe_start + rbio->stripe_len) {
1405                         return i;
1406                 }
1407         }
1408         return -1;
1409 }
1410
1411 /*
1412  * returns -EIO if we had too many failures
1413  */
1414 static int fail_rbio_index(struct btrfs_raid_bio *rbio, int failed)
1415 {
1416         unsigned long flags;
1417         int ret = 0;
1418
1419         spin_lock_irqsave(&rbio->bio_list_lock, flags);
1420
1421         /* we already know this stripe is bad, move on */
1422         if (rbio->faila == failed || rbio->failb == failed)
1423                 goto out;
1424
1425         if (rbio->faila == -1) {
1426                 /* first failure on this rbio */
1427                 rbio->faila = failed;
1428                 atomic_inc(&rbio->error);
1429         } else if (rbio->failb == -1) {
1430                 /* second failure on this rbio */
1431                 rbio->failb = failed;
1432                 atomic_inc(&rbio->error);
1433         } else {
1434                 ret = -EIO;
1435         }
1436 out:
1437         spin_unlock_irqrestore(&rbio->bio_list_lock, flags);
1438
1439         return ret;
1440 }
1441
1442 /*
1443  * helper to fail a stripe based on a physical disk
1444  * bio.
1445  */
1446 static int fail_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1447                            struct bio *bio)
1448 {
1449         int failed = find_bio_stripe(rbio, bio);
1450
1451         if (failed < 0)
1452                 return -EIO;
1453
1454         return fail_rbio_index(rbio, failed);
1455 }
1456
1457 /*
1458  * this sets each page in the bio uptodate.  It should only be used on private
1459  * rbio pages, nothing that comes in from the higher layers
1460  */
1461 static void set_bio_pages_uptodate(struct bio *bio)
1462 {
1463         struct bio_vec *bvec;
1464         int i;
1465
1466         ASSERT(!bio_flagged(bio, BIO_CLONED));
1467
1468         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i)
1469                 SetPageUptodate(bvec->bv_page);
1470 }
1471
1472 /*
1473  * end io for the read phase of the rmw cycle.  All the bios here are physical
1474  * stripe bios we've read from the disk so we can recalculate the parity of the
1475  * stripe.
1476  *
1477  * This will usually kick off finish_rmw once all the bios are read in, but it
1478  * may trigger parity reconstruction if we had any errors along the way
1479  */
1480 static void raid_rmw_end_io(struct bio *bio)
1481 {
1482         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
1483
1484         if (bio->bi_status)
1485                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
1486         else
1487                 set_bio_pages_uptodate(bio);
1488
1489         bio_put(bio);
1490
1491         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
1492                 return;
1493
1494         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
1495                 goto cleanup;
1496
1497         /*
1498          * this will normally call finish_rmw to start our write
1499          * but if there are any failed stripes we'll reconstruct
1500          * from parity first
1501          */
1502         validate_rbio_for_rmw(rbio);
1503         return;
1504
1505 cleanup:
1506
1507         rbio_orig_end_io(rbio, BLK_STS_IOERR);
1508 }
1509
1510 /*
1511  * the stripe must be locked by the caller.  It will
1512  * unlock after all the writes are done
1513  */
1514 static int raid56_rmw_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1515 {
1516         int bios_to_read = 0;
1517         struct bio_list bio_list;
1518         int ret;
1519         int pagenr;
1520         int stripe;
1521         struct bio *bio;
1522
1523         bio_list_init(&bio_list);
1524
1525         ret = alloc_rbio_pages(rbio);
1526         if (ret)
1527                 goto cleanup;
1528
1529         index_rbio_pages(rbio);
1530
1531         atomic_set(&rbio->error, 0);
1532         /*
1533          * build a list of bios to read all the missing parts of this
1534          * stripe
1535          */
1536         for (stripe = 0; stripe < rbio->nr_data; stripe++) {
1537                 for (pagenr = 0; pagenr < rbio->stripe_npages; pagenr++) {
1538                         struct page *page;
1539                         /*
1540                          * we want to find all the pages missing from
1541                          * the rbio and read them from the disk.  If
1542                          * page_in_rbio finds a page in the bio list
1543                          * we don't need to read it off the stripe.
1544                          */
1545                         page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
1546                         if (page)
1547                                 continue;
1548
1549                         page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1550                         /*
1551                          * the bio cache may have handed us an uptodate
1552                          * page.  If so, be happy and use it
1553                          */
1554                         if (PageUptodate(page))
1555                                 continue;
1556
1557                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
1558                                        stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
1559                         if (ret)
1560                                 goto cleanup;
1561                 }
1562         }
1563
1564         bios_to_read = bio_list_size(&bio_list);
1565         if (!bios_to_read) {
1566                 /*
1567                  * this can happen if others have merged with
1568                  * us, it means there is nothing left to read.
1569                  * But if there are missing devices it may not be
1570                  * safe to do the full stripe write yet.
1571                  */
1572                 goto finish;
1573         }
1574
1575         /*
1576          * the bbio may be freed once we submit the last bio.  Make sure
1577          * not to touch it after that
1578          */
1579         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bios_to_read);
1580         while (1) {
1581                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
1582                 if (!bio)
1583                         break;
1584
1585                 bio->bi_private = rbio;
1586                 bio->bi_end_io = raid_rmw_end_io;
1587                 bio->bi_opf = REQ_OP_READ;
1588
1589                 btrfs_bio_wq_end_io(rbio->fs_info, bio, BTRFS_WQ_ENDIO_RAID56);
1590
1591                 submit_bio(bio);
1592         }
1593         /* the actual write will happen once the reads are done */
1594         return 0;
1595
1596 cleanup:
1597         rbio_orig_end_io(rbio, BLK_STS_IOERR);
1598
1599         while ((bio = bio_list_pop(&bio_list)))
1600                 bio_put(bio);
1601
1602         return -EIO;
1603
1604 finish:
1605         validate_rbio_for_rmw(rbio);
1606         return 0;
1607 }
1608
1609 /*
1610  * if the upper layers pass in a full stripe, we thank them by only allocating
1611  * enough pages to hold the parity, and sending it all down quickly.
1612  */
1613 static int full_stripe_write(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1614 {
1615         int ret;
1616
1617         ret = alloc_rbio_parity_pages(rbio);
1618         if (ret) {
1619                 __free_raid_bio(rbio);
1620                 return ret;
1621         }
1622
1623         ret = lock_stripe_add(rbio);
1624         if (ret == 0)
1625                 finish_rmw(rbio);
1626         return 0;
1627 }
1628
1629 /*
1630  * partial stripe writes get handed over to async helpers.
1631  * We're really hoping to merge a few more writes into this
1632  * rbio before calculating new parity
1633  */
1634 static int partial_stripe_write(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1635 {
1636         int ret;
1637
1638         ret = lock_stripe_add(rbio);
1639         if (ret == 0)
1640                 start_async_work(rbio, rmw_work);
1641         return 0;
1642 }
1643
1644 /*
1645  * sometimes while we were reading from the drive to
1646  * recalculate parity, enough new bios come into create
1647  * a full stripe.  So we do a check here to see if we can
1648  * go directly to finish_rmw
1649  */
1650 static int __raid56_parity_write(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1651 {
1652         /* head off into rmw land if we don't have a full stripe */
1653         if (!rbio_is_full(rbio))
1654                 return partial_stripe_write(rbio);
1655         return full_stripe_write(rbio);
1656 }
1657
1658 /*
1659  * We use plugging call backs to collect full stripes.
1660  * Any time we get a partial stripe write while plugged
1661  * we collect it into a list.  When the unplug comes down,
1662  * we sort the list by logical block number and merge
1663  * everything we can into the same rbios
1664  */
1665 struct btrfs_plug_cb {
1666         struct blk_plug_cb cb;
1667         struct btrfs_fs_info *info;
1668         struct list_head rbio_list;
1669         struct btrfs_work work;
1670 };
1671
1672 /*
1673  * rbios on the plug list are sorted for easier merging.
1674  */
1675 static int plug_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1676 {
1677         struct btrfs_raid_bio *ra = container_of(a, struct btrfs_raid_bio,
1678                                                  plug_list);
1679         struct btrfs_raid_bio *rb = container_of(b, struct btrfs_raid_bio,
1680                                                  plug_list);
1681         u64 a_sector = ra->bio_list.head->bi_iter.bi_sector;
1682         u64 b_sector = rb->bio_list.head->bi_iter.bi_sector;
1683
1684         if (a_sector < b_sector)
1685                 return -1;
1686         if (a_sector > b_sector)
1687                 return 1;
1688         return 0;
1689 }
1690
1691 static void run_plug(struct btrfs_plug_cb *plug)
1692 {
1693         struct btrfs_raid_bio *cur;
1694         struct btrfs_raid_bio *last = NULL;
1695
1696         /*
1697          * sort our plug list then try to merge
1698          * everything we can in hopes of creating full
1699          * stripes.
1700          */
1701         list_sort(NULL, &plug->rbio_list, plug_cmp);
1702         while (!list_empty(&plug->rbio_list)) {
1703                 cur = list_entry(plug->rbio_list.next,
1704                                  struct btrfs_raid_bio, plug_list);
1705                 list_del_init(&cur->plug_list);
1706
1707                 if (rbio_is_full(cur)) {
1708                         int ret;
1709
1710                         /* we have a full stripe, send it down */
1711                         ret = full_stripe_write(cur);
1712                         BUG_ON(ret);
1713                         continue;
1714                 }
1715                 if (last) {
1716                         if (rbio_can_merge(last, cur)) {
1717                                 merge_rbio(last, cur);
1718                                 __free_raid_bio(cur);
1719                                 continue;
1720
1721                         }
1722                         __raid56_parity_write(last);
1723                 }
1724                 last = cur;
1725         }
1726         if (last) {
1727                 __raid56_parity_write(last);
1728         }
1729         kfree(plug);
1730 }
1731
1732 /*
1733  * if the unplug comes from schedule, we have to push the
1734  * work off to a helper thread
1735  */
1736 static void unplug_work(struct btrfs_work *work)
1737 {
1738         struct btrfs_plug_cb *plug;
1739         plug = container_of(work, struct btrfs_plug_cb, work);
1740         run_plug(plug);
1741 }
1742
1743 static void btrfs_raid_unplug(struct blk_plug_cb *cb, bool from_schedule)
1744 {
1745         struct btrfs_plug_cb *plug;
1746         plug = container_of(cb, struct btrfs_plug_cb, cb);
1747
1748         if (from_schedule) {
1749                 btrfs_init_work(&plug->work, btrfs_rmw_helper,
1750                                 unplug_work, NULL, NULL);
1751                 btrfs_queue_work(plug->info->rmw_workers,
1752                                  &plug->work);
1753                 return;
1754         }
1755         run_plug(plug);
1756 }
1757
1758 /* Add the original bio into rbio->bio_list, and update rbio::dbitmap. */
1759 static void rbio_add_bio(struct btrfs_raid_bio *rbio, struct bio *orig_bio)
1760 {
1761         const struct btrfs_fs_info *fs_info = rbio->fs_info;
1762         const u64 orig_logical = orig_bio->bi_iter.bi_sector << SECTOR_SHIFT;
1763         const u64 full_stripe_start = rbio->bbio->raid_map[0];
1764         const u32 orig_len = orig_bio->bi_iter.bi_size;
1765         const u32 sectorsize = fs_info->sectorsize;
1766         u64 cur_logical;
1767
1768         ASSERT(orig_logical >= full_stripe_start &&
1769                orig_logical + orig_len <= full_stripe_start +
1770                rbio->nr_data * rbio->stripe_len);
1771
1772         bio_list_add(&rbio->bio_list, orig_bio);
1773         rbio->bio_list_bytes += orig_bio->bi_iter.bi_size;
1774
1775         /* Update the dbitmap. */
1776         for (cur_logical = orig_logical; cur_logical < orig_logical + orig_len;
1777              cur_logical += sectorsize) {
1778                 int bit = ((u32)(cur_logical - full_stripe_start) >>
1779                            PAGE_SHIFT) % rbio->stripe_npages;
1780
1781                 set_bit(bit, rbio->dbitmap);
1782         }
1783 }
1784
1785 /*
1786  * our main entry point for writes from the rest of the FS.
1787  */
1788 int raid56_parity_write(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct bio *bio,
1789                         struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len)
1790 {
1791         struct btrfs_raid_bio *rbio;
1792         struct btrfs_plug_cb *plug = NULL;
1793         struct blk_plug_cb *cb;
1794         int ret;
1795
1796         rbio = alloc_rbio(fs_info, bbio, stripe_len);
1797         if (IS_ERR(rbio)) {
1798                 btrfs_put_bbio(bbio);
1799                 return PTR_ERR(rbio);
1800         }
1801         rbio->operation = BTRFS_RBIO_WRITE;
1802         rbio_add_bio(rbio, bio);
1803
1804         btrfs_bio_counter_inc_noblocked(fs_info);
1805         rbio->generic_bio_cnt = 1;
1806
1807         /*
1808          * don't plug on full rbios, just get them out the door
1809          * as quickly as we can
1810          */
1811         if (rbio_is_full(rbio)) {
1812                 ret = full_stripe_write(rbio);
1813                 if (ret)
1814                         btrfs_bio_counter_dec(fs_info);
1815                 return ret;
1816         }
1817
1818         cb = blk_check_plugged(btrfs_raid_unplug, fs_info, sizeof(*plug));
1819         if (cb) {
1820                 plug = container_of(cb, struct btrfs_plug_cb, cb);
1821                 if (!plug->info) {
1822                         plug->info = fs_info;
1823                         INIT_LIST_HEAD(&plug->rbio_list);
1824                 }
1825                 list_add_tail(&rbio->plug_list, &plug->rbio_list);
1826                 ret = 0;
1827         } else {
1828                 ret = __raid56_parity_write(rbio);
1829                 if (ret)
1830                         btrfs_bio_counter_dec(fs_info);
1831         }
1832         return ret;
1833 }
1834
1835 /*
1836  * all parity reconstruction happens here.  We've read in everything
1837  * we can find from the drives and this does the heavy lifting of
1838  * sorting the good from the bad.
1839  */
1840 static void __raid_recover_end_io(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1841 {
1842         int pagenr, stripe;
1843         void **pointers;
1844         int faila = -1, failb = -1;
1845         struct page *page;
1846         blk_status_t err;
1847         int i;
1848
1849         pointers = kcalloc(rbio->real_stripes, sizeof(void *), GFP_NOFS);
1850         if (!pointers) {
1851                 err = BLK_STS_RESOURCE;
1852                 goto cleanup_io;
1853         }
1854
1855         faila = rbio->faila;
1856         failb = rbio->failb;
1857
1858         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD ||
1859             rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) {
1860                 spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1861                 set_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &rbio->flags);
1862                 spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1863         }
1864
1865         index_rbio_pages(rbio);
1866
1867         for (pagenr = 0; pagenr < rbio->stripe_npages; pagenr++) {
1868                 /*
1869                  * Now we just use bitmap to mark the horizontal stripes in
1870                  * which we have data when doing parity scrub.
1871                  */
1872                 if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB &&
1873                     !test_bit(pagenr, rbio->dbitmap))
1874                         continue;
1875
1876                 /* setup our array of pointers with pages
1877                  * from each stripe
1878                  */
1879                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1880                         /*
1881                          * if we're rebuilding a read, we have to use
1882                          * pages from the bio list
1883                          */
1884                         if ((rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD ||
1885                              rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) &&
1886                             (stripe == faila || stripe == failb)) {
1887                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
1888                         } else {
1889                                 page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1890                         }
1891                         pointers[stripe] = kmap(page);
1892                 }
1893
1894                 /* all raid6 handling here */
1895                 if (rbio->bbio->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6) {
1896                         /*
1897                          * single failure, rebuild from parity raid5
1898                          * style
1899                          */
1900                         if (failb < 0) {
1901                                 if (faila == rbio->nr_data) {
1902                                         /*
1903                                          * Just the P stripe has failed, without
1904                                          * a bad data or Q stripe.
1905                                          * TODO, we should redo the xor here.
1906                                          */
1907                                         err = BLK_STS_IOERR;
1908                                         goto cleanup;
1909                                 }
1910                                 /*
1911                                  * a single failure in raid6 is rebuilt
1912                                  * in the pstripe code below
1913                                  */
1914                                 goto pstripe;
1915                         }
1916
1917                         /* make sure our ps and qs are in order */
1918                         if (faila > failb) {
1919                                 int tmp = failb;
1920                                 failb = faila;
1921                                 faila = tmp;
1922                         }
1923
1924                         /* if the q stripe is failed, do a pstripe reconstruction
1925                          * from the xors.
1926                          * If both the q stripe and the P stripe are failed, we're
1927                          * here due to a crc mismatch and we can't give them the
1928                          * data they want
1929                          */
1930                         if (rbio->bbio->raid_map[failb] == RAID6_Q_STRIPE) {
1931                                 if (rbio->bbio->raid_map[faila] ==
1932                                     RAID5_P_STRIPE) {
1933                                         err = BLK_STS_IOERR;
1934                                         goto cleanup;
1935                                 }
1936                                 /*
1937                                  * otherwise we have one bad data stripe and
1938                                  * a good P stripe.  raid5!
1939                                  */
1940                                 goto pstripe;
1941                         }
1942
1943                         if (rbio->bbio->raid_map[failb] == RAID5_P_STRIPE) {
1944                                 raid6_datap_recov(rbio->real_stripes,
1945                                                   PAGE_SIZE, faila, pointers);
1946                         } else {
1947                                 raid6_2data_recov(rbio->real_stripes,
1948                                                   PAGE_SIZE, faila, failb,
1949                                                   pointers);
1950                         }
1951                 } else {
1952                         void *p;
1953
1954                         /* rebuild from P stripe here (raid5 or raid6) */
1955                         BUG_ON(failb != -1);
1956 pstripe:
1957                         /* Copy parity block into failed block to start with */
1958                         copy_page(pointers[faila], pointers[rbio->nr_data]);
1959
1960                         /* rearrange the pointer array */
1961                         p = pointers[faila];
1962                         for (stripe = faila; stripe < rbio->nr_data - 1; stripe++)
1963                                 pointers[stripe] = pointers[stripe + 1];
1964                         pointers[rbio->nr_data - 1] = p;
1965
1966                         /* xor in the rest */
1967                         run_xor(pointers, rbio->nr_data - 1, PAGE_SIZE);
1968                 }
1969                 /* if we're doing this rebuild as part of an rmw, go through
1970                  * and set all of our private rbio pages in the
1971                  * failed stripes as uptodate.  This way finish_rmw will
1972                  * know they can be trusted.  If this was a read reconstruction,
1973                  * other endio functions will fiddle the uptodate bits
1974                  */
1975                 if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_WRITE) {
1976                         for (i = 0;  i < rbio->stripe_npages; i++) {
1977                                 if (faila != -1) {
1978                                         page = rbio_stripe_page(rbio, faila, i);
1979                                         SetPageUptodate(page);
1980                                 }
1981                                 if (failb != -1) {
1982                                         page = rbio_stripe_page(rbio, failb, i);
1983                                         SetPageUptodate(page);
1984                                 }
1985                         }
1986                 }
1987                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1988                         /*
1989                          * if we're rebuilding a read, we have to use
1990                          * pages from the bio list
1991                          */
1992                         if ((rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD ||
1993                              rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) &&
1994                             (stripe == faila || stripe == failb)) {
1995                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
1996                         } else {
1997                                 page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1998                         }
1999                         kunmap(page);
2000                 }
2001         }
2002
2003         err = BLK_STS_OK;
2004 cleanup:
2005         kfree(pointers);
2006
2007 cleanup_io:
2008         /*
2009          * Similar to READ_REBUILD, REBUILD_MISSING at this point also has a
2010          * valid rbio which is consistent with ondisk content, thus such a
2011          * valid rbio can be cached to avoid further disk reads.
2012          */
2013         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD ||
2014             rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) {
2015                 /*
2016                  * - In case of two failures, where rbio->failb != -1:
2017                  *
2018                  *   Do not cache this rbio since the above read reconstruction
2019                  *   (raid6_datap_recov() or raid6_2data_recov()) may have
2020                  *   changed some content of stripes which are not identical to
2021                  *   on-disk content any more, otherwise, a later write/recover
2022                  *   may steal stripe_pages from this rbio and end up with
2023                  *   corruptions or rebuild failures.
2024                  *
2025                  * - In case of single failure, where rbio->failb == -1:
2026                  *
2027                  *   Cache this rbio iff the above read reconstruction is
2028                  *   excuted without problems.
2029                  */
2030                 if (err == BLK_STS_OK && rbio->failb < 0)
2031                         cache_rbio_pages(rbio);
2032                 else
2033                         clear_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
2034
2035                 rbio_orig_end_io(rbio, err);
2036         } else if (err == BLK_STS_OK) {
2037                 rbio->faila = -1;
2038                 rbio->failb = -1;
2039
2040                 if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_WRITE)
2041                         finish_rmw(rbio);
2042                 else if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB)
2043                         finish_parity_scrub(rbio, 0);
2044                 else
2045                         BUG();
2046         } else {
2047                 rbio_orig_end_io(rbio, err);
2048         }
2049 }
2050
2051 /*
2052  * This is called only for stripes we've read from disk to
2053  * reconstruct the parity.
2054  */
2055 static void raid_recover_end_io(struct bio *bio)
2056 {
2057         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
2058
2059         /*
2060          * we only read stripe pages off the disk, set them
2061          * up to date if there were no errors
2062          */
2063         if (bio->bi_status)
2064                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
2065         else
2066                 set_bio_pages_uptodate(bio);
2067         bio_put(bio);
2068
2069         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
2070                 return;
2071
2072         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
2073                 rbio_orig_end_io(rbio, BLK_STS_IOERR);
2074         else
2075                 __raid_recover_end_io(rbio);
2076 }
2077
2078 /*
2079  * reads everything we need off the disk to reconstruct
2080  * the parity. endio handlers trigger final reconstruction
2081  * when the IO is done.
2082  *
2083  * This is used both for reads from the higher layers and for
2084  * parity construction required to finish a rmw cycle.
2085  */
2086 static int __raid56_parity_recover(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2087 {
2088         int bios_to_read = 0;
2089         struct bio_list bio_list;
2090         int ret;
2091         int pagenr;
2092         int stripe;
2093         struct bio *bio;
2094
2095         bio_list_init(&bio_list);
2096
2097         ret = alloc_rbio_pages(rbio);
2098         if (ret)
2099                 goto cleanup;
2100
2101         atomic_set(&rbio->error, 0);
2102
2103         /*
2104          * Read everything that hasn't failed. However this time we will
2105          * not trust any cached sector.
2106          * As we may read out some stale data but higher layer is not reading
2107          * that stale part.
2108          *
2109          * So here we always re-read everything in recovery path.
2110          */
2111         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
2112                 if (rbio->faila == stripe || rbio->failb == stripe) {
2113                         atomic_inc(&rbio->error);
2114                         continue;
2115                 }
2116
2117                 for (pagenr = 0; pagenr < rbio->stripe_npages; pagenr++) {
2118                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list,
2119                                        rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr),
2120                                        stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
2121                         if (ret < 0)
2122                                 goto cleanup;
2123                 }
2124         }
2125
2126         bios_to_read = bio_list_size(&bio_list);
2127         if (!bios_to_read) {
2128                 /*
2129                  * we might have no bios to read just because the pages
2130                  * were up to date, or we might have no bios to read because
2131                  * the devices were gone.
2132                  */
2133                 if (atomic_read(&rbio->error) <= rbio->bbio->max_errors) {
2134                         __raid_recover_end_io(rbio);
2135                         goto out;
2136                 } else {
2137                         goto cleanup;
2138                 }
2139         }
2140
2141         /*
2142          * the bbio may be freed once we submit the last bio.  Make sure
2143          * not to touch it after that
2144          */
2145         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bios_to_read);
2146         while (1) {
2147                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
2148                 if (!bio)
2149                         break;
2150
2151                 bio->bi_private = rbio;
2152                 bio->bi_end_io = raid_recover_end_io;
2153                 bio->bi_opf = REQ_OP_READ;
2154
2155                 btrfs_bio_wq_end_io(rbio->fs_info, bio, BTRFS_WQ_ENDIO_RAID56);
2156
2157                 submit_bio(bio);
2158         }
2159 out:
2160         return 0;
2161
2162 cleanup:
2163         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD ||
2164             rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING)
2165                 rbio_orig_end_io(rbio, BLK_STS_IOERR);
2166
2167         while ((bio = bio_list_pop(&bio_list)))
2168                 bio_put(bio);
2169
2170         return -EIO;
2171 }
2172
2173 /*
2174  * the main entry point for reads from the higher layers.  This
2175  * is really only called when the normal read path had a failure,
2176  * so we assume the bio they send down corresponds to a failed part
2177  * of the drive.
2178  */
2179 int raid56_parity_recover(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct bio *bio,
2180                           struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len,
2181                           int mirror_num, int generic_io)
2182 {
2183         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2184         int ret;
2185
2186         if (generic_io) {
2187                 ASSERT(bbio->mirror_num == mirror_num);
2188                 btrfs_io_bio(bio)->mirror_num = mirror_num;
2189         }
2190
2191         rbio = alloc_rbio(fs_info, bbio, stripe_len);
2192         if (IS_ERR(rbio)) {
2193                 if (generic_io)
2194                         btrfs_put_bbio(bbio);
2195                 return PTR_ERR(rbio);
2196         }
2197
2198         rbio->operation = BTRFS_RBIO_READ_REBUILD;
2199         rbio_add_bio(rbio, bio);
2200
2201         rbio->faila = find_logical_bio_stripe(rbio, bio);
2202         if (rbio->faila == -1) {
2203                 btrfs_warn(fs_info,
2204         "%s could not find the bad stripe in raid56 so that we cannot recover any more (bio has logical %llu len %llu, bbio has map_type %llu)",
2205                            __func__, (u64)bio->bi_iter.bi_sector << 9,
2206                            (u64)bio->bi_iter.bi_size, bbio->map_type);
2207                 if (generic_io)
2208                         btrfs_put_bbio(bbio);
2209                 kfree(rbio);
2210                 return -EIO;
2211         }
2212
2213         if (generic_io) {
2214                 btrfs_bio_counter_inc_noblocked(fs_info);
2215                 rbio->generic_bio_cnt = 1;
2216         } else {
2217                 btrfs_get_bbio(bbio);
2218         }
2219
2220         /*
2221          * Loop retry:
2222          * for 'mirror == 2', reconstruct from all other stripes.
2223          * for 'mirror_num > 2', select a stripe to fail on every retry.
2224          */
2225         if (mirror_num > 2) {
2226                 /*
2227                  * 'mirror == 3' is to fail the p stripe and
2228                  * reconstruct from the q stripe.  'mirror > 3' is to
2229                  * fail a data stripe and reconstruct from p+q stripe.
2230                  */
2231                 rbio->failb = rbio->real_stripes - (mirror_num - 1);
2232                 ASSERT(rbio->failb > 0);
2233                 if (rbio->failb <= rbio->faila)
2234                         rbio->failb--;
2235         }
2236
2237         ret = lock_stripe_add(rbio);
2238
2239         /*
2240          * __raid56_parity_recover will end the bio with
2241          * any errors it hits.  We don't want to return
2242          * its error value up the stack because our caller
2243          * will end up calling bio_endio with any nonzero
2244          * return
2245          */
2246         if (ret == 0)
2247                 __raid56_parity_recover(rbio);
2248         /*
2249          * our rbio has been added to the list of
2250          * rbios that will be handled after the
2251          * currently lock owner is done
2252          */
2253         return 0;
2254
2255 }
2256
2257 static void rmw_work(struct btrfs_work *work)
2258 {
2259         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2260
2261         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2262         raid56_rmw_stripe(rbio);
2263 }
2264
2265 static void read_rebuild_work(struct btrfs_work *work)
2266 {
2267         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2268
2269         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2270         __raid56_parity_recover(rbio);
2271 }
2272
2273 /*
2274  * The following code is used to scrub/replace the parity stripe
2275  *
2276  * Caller must have already increased bio_counter for getting @bbio.
2277  *
2278  * Note: We need make sure all the pages that add into the scrub/replace
2279  * raid bio are correct and not be changed during the scrub/replace. That
2280  * is those pages just hold metadata or file data with checksum.
2281  */
2282
2283 struct btrfs_raid_bio *
2284 raid56_parity_alloc_scrub_rbio(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct bio *bio,
2285                                struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len,
2286                                struct btrfs_device *scrub_dev,
2287                                unsigned long *dbitmap, int stripe_nsectors)
2288 {
2289         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2290         int i;
2291
2292         rbio = alloc_rbio(fs_info, bbio, stripe_len);
2293         if (IS_ERR(rbio))
2294                 return NULL;
2295         bio_list_add(&rbio->bio_list, bio);
2296         /*
2297          * This is a special bio which is used to hold the completion handler
2298          * and make the scrub rbio is similar to the other types
2299          */
2300         ASSERT(!bio->bi_iter.bi_size);
2301         rbio->operation = BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB;
2302
2303         /*
2304          * After mapping bbio with BTRFS_MAP_WRITE, parities have been sorted
2305          * to the end position, so this search can start from the first parity
2306          * stripe.
2307          */
2308         for (i = rbio->nr_data; i < rbio->real_stripes; i++) {
2309                 if (bbio->stripes[i].dev == scrub_dev) {
2310                         rbio->scrubp = i;
2311                         break;
2312                 }
2313         }
2314         ASSERT(i < rbio->real_stripes);
2315
2316         /* Now we just support the sectorsize equals to page size */
2317         ASSERT(fs_info->sectorsize == PAGE_SIZE);
2318         ASSERT(rbio->stripe_npages == stripe_nsectors);
2319         bitmap_copy(rbio->dbitmap, dbitmap, stripe_nsectors);
2320
2321         /*
2322          * We have already increased bio_counter when getting bbio, record it
2323          * so we can free it at rbio_orig_end_io().
2324          */
2325         rbio->generic_bio_cnt = 1;
2326
2327         return rbio;
2328 }
2329
2330 /* Used for both parity scrub and missing. */
2331 void raid56_add_scrub_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio, struct page *page,
2332                             u64 logical)
2333 {
2334         int stripe_offset;
2335         int index;
2336
2337         ASSERT(logical >= rbio->bbio->raid_map[0]);
2338         ASSERT(logical + PAGE_SIZE <= rbio->bbio->raid_map[0] +
2339                                 rbio->stripe_len * rbio->nr_data);
2340         stripe_offset = (int)(logical - rbio->bbio->raid_map[0]);
2341         index = stripe_offset >> PAGE_SHIFT;
2342         rbio->bio_pages[index] = page;
2343 }
2344
2345 /*
2346  * We just scrub the parity that we have correct data on the same horizontal,
2347  * so we needn't allocate all pages for all the stripes.
2348  */
2349 static int alloc_rbio_essential_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2350 {
2351         int i;
2352         int bit;
2353         int index;
2354         struct page *page;
2355
2356         for_each_set_bit(bit, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2357                 for (i = 0; i < rbio->real_stripes; i++) {
2358                         index = i * rbio->stripe_npages + bit;
2359                         if (rbio->stripe_pages[index])
2360                                 continue;
2361
2362                         page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
2363                         if (!page)
2364                                 return -ENOMEM;
2365                         rbio->stripe_pages[index] = page;
2366                 }
2367         }
2368         return 0;
2369 }
2370
2371 static noinline void finish_parity_scrub(struct btrfs_raid_bio *rbio,
2372                                          int need_check)
2373 {
2374         struct btrfs_bio *bbio = rbio->bbio;
2375         void **pointers = rbio->finish_pointers;
2376         unsigned long *pbitmap = rbio->finish_pbitmap;
2377         int nr_data = rbio->nr_data;
2378         int stripe;
2379         int pagenr;
2380         bool has_qstripe;
2381         struct page *p_page = NULL;
2382         struct page *q_page = NULL;
2383         struct bio_list bio_list;
2384         struct bio *bio;
2385         int is_replace = 0;
2386         int ret;
2387
2388         bio_list_init(&bio_list);
2389
2390         if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 1)
2391                 has_qstripe = false;
2392         else if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 2)
2393                 has_qstripe = true;
2394         else
2395                 BUG();
2396
2397         if (bbio->num_tgtdevs && bbio->tgtdev_map[rbio->scrubp]) {
2398                 is_replace = 1;
2399                 bitmap_copy(pbitmap, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages);
2400         }
2401
2402         /*
2403          * Because the higher layers(scrubber) are unlikely to
2404          * use this area of the disk again soon, so don't cache
2405          * it.
2406          */
2407         clear_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
2408
2409         if (!need_check)
2410                 goto writeback;
2411
2412         p_page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
2413         if (!p_page)
2414                 goto cleanup;
2415         SetPageUptodate(p_page);
2416
2417         if (has_qstripe) {
2418                 /* RAID6, allocate and map temp space for the Q stripe */
2419                 q_page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
2420                 if (!q_page) {
2421                         __free_page(p_page);
2422                         goto cleanup;
2423                 }
2424                 SetPageUptodate(q_page);
2425                 pointers[rbio->real_stripes - 1] = kmap(q_page);
2426         }
2427
2428         atomic_set(&rbio->error, 0);
2429
2430         /* Map the parity stripe just once */
2431         pointers[nr_data] = kmap(p_page);
2432
2433         for_each_set_bit(pagenr, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2434                 struct page *p;
2435                 void *parity;
2436                 /* first collect one page from each data stripe */
2437                 for (stripe = 0; stripe < nr_data; stripe++) {
2438                         p = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
2439                         pointers[stripe] = kmap(p);
2440                 }
2441
2442                 if (has_qstripe) {
2443                         /* RAID6, call the library function to fill in our P/Q */
2444                         raid6_call.gen_syndrome(rbio->real_stripes, PAGE_SIZE,
2445                                                 pointers);
2446                 } else {
2447                         /* raid5 */
2448                         copy_page(pointers[nr_data], pointers[0]);
2449                         run_xor(pointers + 1, nr_data - 1, PAGE_SIZE);
2450                 }
2451
2452                 /* Check scrubbing parity and repair it */
2453                 p = rbio_stripe_page(rbio, rbio->scrubp, pagenr);
2454                 parity = kmap(p);
2455                 if (memcmp(parity, pointers[rbio->scrubp], PAGE_SIZE))
2456                         copy_page(parity, pointers[rbio->scrubp]);
2457                 else
2458                         /* Parity is right, needn't writeback */
2459                         bitmap_clear(rbio->dbitmap, pagenr, 1);
2460                 kunmap(p);
2461
2462                 for (stripe = 0; stripe < nr_data; stripe++)
2463                         kunmap(page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0));
2464         }
2465
2466         kunmap(p_page);
2467         __free_page(p_page);
2468         if (q_page) {
2469                 kunmap(q_page);
2470                 __free_page(q_page);
2471         }
2472
2473 writeback:
2474         /*
2475          * time to start writing.  Make bios for everything from the
2476          * higher layers (the bio_list in our rbio) and our p/q.  Ignore
2477          * everything else.
2478          */
2479         for_each_set_bit(pagenr, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2480                 struct page *page;
2481
2482                 page = rbio_stripe_page(rbio, rbio->scrubp, pagenr);
2483                 ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list,
2484                                page, rbio->scrubp, pagenr, rbio->stripe_len);
2485                 if (ret)
2486                         goto cleanup;
2487         }
2488
2489         if (!is_replace)
2490                 goto submit_write;
2491
2492         for_each_set_bit(pagenr, pbitmap, rbio->stripe_npages) {
2493                 struct page *page;
2494
2495                 page = rbio_stripe_page(rbio, rbio->scrubp, pagenr);
2496                 ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
2497                                        bbio->tgtdev_map[rbio->scrubp],
2498                                        pagenr, rbio->stripe_len);
2499                 if (ret)
2500                         goto cleanup;
2501         }
2502
2503 submit_write:
2504         nr_data = bio_list_size(&bio_list);
2505         if (!nr_data) {
2506                 /* Every parity is right */
2507                 rbio_orig_end_io(rbio, BLK_STS_OK);
2508                 return;
2509         }
2510
2511         atomic_set(&rbio->stripes_pending, nr_data);
2512
2513         while (1) {
2514                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
2515                 if (!bio)
2516                         break;
2517
2518                 bio->bi_private = rbio;
2519                 bio->bi_end_io = raid_write_end_io;
2520                 bio->bi_opf = REQ_OP_WRITE;
2521
2522                 submit_bio(bio);
2523         }
2524         return;
2525
2526 cleanup:
2527         rbio_orig_end_io(rbio, BLK_STS_IOERR);
2528
2529         while ((bio = bio_list_pop(&bio_list)))
2530                 bio_put(bio);
2531 }
2532
2533 static inline int is_data_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio, int stripe)
2534 {
2535         if (stripe >= 0 && stripe < rbio->nr_data)
2536                 return 1;
2537         return 0;
2538 }
2539
2540 /*
2541  * While we're doing the parity check and repair, we could have errors
2542  * in reading pages off the disk.  This checks for errors and if we're
2543  * not able to read the page it'll trigger parity reconstruction.  The
2544  * parity scrub will be finished after we've reconstructed the failed
2545  * stripes
2546  */
2547 static void validate_rbio_for_parity_scrub(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2548 {
2549         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
2550                 goto cleanup;
2551
2552         if (rbio->faila >= 0 || rbio->failb >= 0) {
2553                 int dfail = 0, failp = -1;
2554
2555                 if (is_data_stripe(rbio, rbio->faila))
2556                         dfail++;
2557                 else if (is_parity_stripe(rbio->faila))
2558                         failp = rbio->faila;
2559
2560                 if (is_data_stripe(rbio, rbio->failb))
2561                         dfail++;
2562                 else if (is_parity_stripe(rbio->failb))
2563                         failp = rbio->failb;
2564
2565                 /*
2566                  * Because we can not use a scrubbing parity to repair
2567                  * the data, so the capability of the repair is declined.
2568                  * (In the case of RAID5, we can not repair anything)
2569                  */
2570                 if (dfail > rbio->bbio->max_errors - 1)
2571                         goto cleanup;
2572
2573                 /*
2574                  * If all data is good, only parity is correctly, just
2575                  * repair the parity.
2576                  */
2577                 if (dfail == 0) {
2578                         finish_parity_scrub(rbio, 0);
2579                         return;
2580                 }
2581
2582                 /*
2583                  * Here means we got one corrupted data stripe and one
2584                  * corrupted parity on RAID6, if the corrupted parity
2585                  * is scrubbing parity, luckily, use the other one to repair
2586                  * the data, or we can not repair the data stripe.
2587                  */
2588                 if (failp != rbio->scrubp)
2589                         goto cleanup;
2590
2591                 __raid_recover_end_io(rbio);
2592         } else {
2593                 finish_parity_scrub(rbio, 1);
2594         }
2595         return;
2596
2597 cleanup:
2598         rbio_orig_end_io(rbio, BLK_STS_IOERR);
2599 }
2600
2601 /*
2602  * end io for the read phase of the rmw cycle.  All the bios here are physical
2603  * stripe bios we've read from the disk so we can recalculate the parity of the
2604  * stripe.
2605  *
2606  * This will usually kick off finish_rmw once all the bios are read in, but it
2607  * may trigger parity reconstruction if we had any errors along the way
2608  */
2609 static void raid56_parity_scrub_end_io(struct bio *bio)
2610 {
2611         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
2612
2613         if (bio->bi_status)
2614                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
2615         else
2616                 set_bio_pages_uptodate(bio);
2617
2618         bio_put(bio);
2619
2620         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
2621                 return;
2622
2623         /*
2624          * this will normally call finish_rmw to start our write
2625          * but if there are any failed stripes we'll reconstruct
2626          * from parity first
2627          */
2628         validate_rbio_for_parity_scrub(rbio);
2629 }
2630
2631 static void raid56_parity_scrub_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2632 {
2633         int bios_to_read = 0;
2634         struct bio_list bio_list;
2635         int ret;
2636         int pagenr;
2637         int stripe;
2638         struct bio *bio;
2639
2640         bio_list_init(&bio_list);
2641
2642         ret = alloc_rbio_essential_pages(rbio);
2643         if (ret)
2644                 goto cleanup;
2645
2646         atomic_set(&rbio->error, 0);
2647         /*
2648          * build a list of bios to read all the missing parts of this
2649          * stripe
2650          */
2651         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
2652                 for_each_set_bit(pagenr, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2653                         struct page *page;
2654                         /*
2655                          * we want to find all the pages missing from
2656                          * the rbio and read them from the disk.  If
2657                          * page_in_rbio finds a page in the bio list
2658                          * we don't need to read it off the stripe.
2659                          */
2660                         page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
2661                         if (page)
2662                                 continue;
2663
2664                         page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
2665                         /*
2666                          * the bio cache may have handed us an uptodate
2667                          * page.  If so, be happy and use it
2668                          */
2669                         if (PageUptodate(page))
2670                                 continue;
2671
2672                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
2673                                        stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
2674                         if (ret)
2675                                 goto cleanup;
2676                 }
2677         }
2678
2679         bios_to_read = bio_list_size(&bio_list);
2680         if (!bios_to_read) {
2681                 /*
2682                  * this can happen if others have merged with
2683                  * us, it means there is nothing left to read.
2684                  * But if there are missing devices it may not be
2685                  * safe to do the full stripe write yet.
2686                  */
2687                 goto finish;
2688         }
2689
2690         /*
2691          * the bbio may be freed once we submit the last bio.  Make sure
2692          * not to touch it after that
2693          */
2694         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bios_to_read);
2695         while (1) {
2696                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
2697                 if (!bio)
2698                         break;
2699
2700                 bio->bi_private = rbio;
2701                 bio->bi_end_io = raid56_parity_scrub_end_io;
2702                 bio->bi_opf = REQ_OP_READ;
2703
2704                 btrfs_bio_wq_end_io(rbio->fs_info, bio, BTRFS_WQ_ENDIO_RAID56);
2705
2706                 submit_bio(bio);
2707         }
2708         /* the actual write will happen once the reads are done */
2709         return;
2710
2711 cleanup:
2712         rbio_orig_end_io(rbio, BLK_STS_IOERR);
2713
2714         while ((bio = bio_list_pop(&bio_list)))
2715                 bio_put(bio);
2716
2717         return;
2718
2719 finish:
2720         validate_rbio_for_parity_scrub(rbio);
2721 }
2722
2723 static void scrub_parity_work(struct btrfs_work *work)
2724 {
2725         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2726
2727         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2728         raid56_parity_scrub_stripe(rbio);
2729 }
2730
2731 void raid56_parity_submit_scrub_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2732 {
2733         if (!lock_stripe_add(rbio))
2734                 start_async_work(rbio, scrub_parity_work);
2735 }
2736
2737 /* The following code is used for dev replace of a missing RAID 5/6 device. */
2738
2739 struct btrfs_raid_bio *
2740 raid56_alloc_missing_rbio(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct bio *bio,
2741                           struct btrfs_bio *bbio, u64 length)
2742 {
2743         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2744
2745         rbio = alloc_rbio(fs_info, bbio, length);
2746         if (IS_ERR(rbio))
2747                 return NULL;
2748
2749         rbio->operation = BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING;
2750         bio_list_add(&rbio->bio_list, bio);
2751         /*
2752          * This is a special bio which is used to hold the completion handler
2753          * and make the scrub rbio is similar to the other types
2754          */
2755         ASSERT(!bio->bi_iter.bi_size);
2756
2757         rbio->faila = find_logical_bio_stripe(rbio, bio);
2758         if (rbio->faila == -1) {
2759                 BUG();
2760                 kfree(rbio);
2761                 return NULL;
2762         }
2763
2764         /*
2765          * When we get bbio, we have already increased bio_counter, record it
2766          * so we can free it at rbio_orig_end_io()
2767          */
2768         rbio->generic_bio_cnt = 1;
2769
2770         return rbio;
2771 }
2772
2773 void raid56_submit_missing_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2774 {
2775         if (!lock_stripe_add(rbio))
2776                 start_async_work(rbio, read_rebuild_work);
2777 }