GNU Linux-libre 4.4.299-gnu1
[releases.git] / fs / btrfs / raid56.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2012 Fusion-io  All rights reserved.
3  * Copyright (C) 2012 Intel Corp. All rights reserved.
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU General Public
7  * License v2 as published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
12  * General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public
15  * License along with this program; if not, write to the
16  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
17  * Boston, MA 021110-1307, USA.
18  */
19 #include <linux/sched.h>
20 #include <linux/wait.h>
21 #include <linux/bio.h>
22 #include <linux/slab.h>
23 #include <linux/buffer_head.h>
24 #include <linux/blkdev.h>
25 #include <linux/random.h>
26 #include <linux/iocontext.h>
27 #include <linux/capability.h>
28 #include <linux/ratelimit.h>
29 #include <linux/kthread.h>
30 #include <linux/raid/pq.h>
31 #include <linux/hash.h>
32 #include <linux/list_sort.h>
33 #include <linux/raid/xor.h>
34 #include <linux/vmalloc.h>
35 #include <asm/div64.h>
36 #include "ctree.h"
37 #include "extent_map.h"
38 #include "disk-io.h"
39 #include "transaction.h"
40 #include "print-tree.h"
41 #include "volumes.h"
42 #include "raid56.h"
43 #include "async-thread.h"
44 #include "check-integrity.h"
45 #include "rcu-string.h"
46
47 /* set when additional merges to this rbio are not allowed */
48 #define RBIO_RMW_LOCKED_BIT     1
49
50 /*
51  * set when this rbio is sitting in the hash, but it is just a cache
52  * of past RMW
53  */
54 #define RBIO_CACHE_BIT          2
55
56 /*
57  * set when it is safe to trust the stripe_pages for caching
58  */
59 #define RBIO_CACHE_READY_BIT    3
60
61 #define RBIO_CACHE_SIZE 1024
62
63 enum btrfs_rbio_ops {
64         BTRFS_RBIO_WRITE,
65         BTRFS_RBIO_READ_REBUILD,
66         BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB,
67         BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING,
68 };
69
70 struct btrfs_raid_bio {
71         struct btrfs_fs_info *fs_info;
72         struct btrfs_bio *bbio;
73
74         /* while we're doing rmw on a stripe
75          * we put it into a hash table so we can
76          * lock the stripe and merge more rbios
77          * into it.
78          */
79         struct list_head hash_list;
80
81         /*
82          * LRU list for the stripe cache
83          */
84         struct list_head stripe_cache;
85
86         /*
87          * for scheduling work in the helper threads
88          */
89         struct btrfs_work work;
90
91         /*
92          * bio list and bio_list_lock are used
93          * to add more bios into the stripe
94          * in hopes of avoiding the full rmw
95          */
96         struct bio_list bio_list;
97         spinlock_t bio_list_lock;
98
99         /* also protected by the bio_list_lock, the
100          * plug list is used by the plugging code
101          * to collect partial bios while plugged.  The
102          * stripe locking code also uses it to hand off
103          * the stripe lock to the next pending IO
104          */
105         struct list_head plug_list;
106
107         /*
108          * flags that tell us if it is safe to
109          * merge with this bio
110          */
111         unsigned long flags;
112
113         /* size of each individual stripe on disk */
114         int stripe_len;
115
116         /* number of data stripes (no p/q) */
117         int nr_data;
118
119         int real_stripes;
120
121         int stripe_npages;
122         /*
123          * set if we're doing a parity rebuild
124          * for a read from higher up, which is handled
125          * differently from a parity rebuild as part of
126          * rmw
127          */
128         enum btrfs_rbio_ops operation;
129
130         /* first bad stripe */
131         int faila;
132
133         /* second bad stripe (for raid6 use) */
134         int failb;
135
136         int scrubp;
137         /*
138          * number of pages needed to represent the full
139          * stripe
140          */
141         int nr_pages;
142
143         /*
144          * size of all the bios in the bio_list.  This
145          * helps us decide if the rbio maps to a full
146          * stripe or not
147          */
148         int bio_list_bytes;
149
150         int generic_bio_cnt;
151
152         atomic_t refs;
153
154         atomic_t stripes_pending;
155
156         atomic_t error;
157         /*
158          * these are two arrays of pointers.  We allocate the
159          * rbio big enough to hold them both and setup their
160          * locations when the rbio is allocated
161          */
162
163         /* pointers to pages that we allocated for
164          * reading/writing stripes directly from the disk (including P/Q)
165          */
166         struct page **stripe_pages;
167
168         /*
169          * pointers to the pages in the bio_list.  Stored
170          * here for faster lookup
171          */
172         struct page **bio_pages;
173
174         /*
175          * bitmap to record which horizontal stripe has data
176          */
177         unsigned long *dbitmap;
178 };
179
180 static int __raid56_parity_recover(struct btrfs_raid_bio *rbio);
181 static noinline void finish_rmw(struct btrfs_raid_bio *rbio);
182 static void rmw_work(struct btrfs_work *work);
183 static void read_rebuild_work(struct btrfs_work *work);
184 static void async_rmw_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio);
185 static void async_read_rebuild(struct btrfs_raid_bio *rbio);
186 static int fail_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio, struct bio *bio);
187 static int fail_rbio_index(struct btrfs_raid_bio *rbio, int failed);
188 static void __free_raid_bio(struct btrfs_raid_bio *rbio);
189 static void index_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio);
190 static int alloc_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio);
191
192 static noinline void finish_parity_scrub(struct btrfs_raid_bio *rbio,
193                                          int need_check);
194 static void async_scrub_parity(struct btrfs_raid_bio *rbio);
195
196 /*
197  * the stripe hash table is used for locking, and to collect
198  * bios in hopes of making a full stripe
199  */
200 int btrfs_alloc_stripe_hash_table(struct btrfs_fs_info *info)
201 {
202         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
203         struct btrfs_stripe_hash_table *x;
204         struct btrfs_stripe_hash *cur;
205         struct btrfs_stripe_hash *h;
206         int num_entries = 1 << BTRFS_STRIPE_HASH_TABLE_BITS;
207         int i;
208         int table_size;
209
210         if (info->stripe_hash_table)
211                 return 0;
212
213         /*
214          * The table is large, starting with order 4 and can go as high as
215          * order 7 in case lock debugging is turned on.
216          *
217          * Try harder to allocate and fallback to vmalloc to lower the chance
218          * of a failing mount.
219          */
220         table_size = sizeof(*table) + sizeof(*h) * num_entries;
221         table = kzalloc(table_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_REPEAT);
222         if (!table) {
223                 table = vzalloc(table_size);
224                 if (!table)
225                         return -ENOMEM;
226         }
227
228         spin_lock_init(&table->cache_lock);
229         INIT_LIST_HEAD(&table->stripe_cache);
230
231         h = table->table;
232
233         for (i = 0; i < num_entries; i++) {
234                 cur = h + i;
235                 INIT_LIST_HEAD(&cur->hash_list);
236                 spin_lock_init(&cur->lock);
237                 init_waitqueue_head(&cur->wait);
238         }
239
240         x = cmpxchg(&info->stripe_hash_table, NULL, table);
241         if (x)
242                 kvfree(x);
243         return 0;
244 }
245
246 /*
247  * caching an rbio means to copy anything from the
248  * bio_pages array into the stripe_pages array.  We
249  * use the page uptodate bit in the stripe cache array
250  * to indicate if it has valid data
251  *
252  * once the caching is done, we set the cache ready
253  * bit.
254  */
255 static void cache_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
256 {
257         int i;
258         char *s;
259         char *d;
260         int ret;
261
262         ret = alloc_rbio_pages(rbio);
263         if (ret)
264                 return;
265
266         for (i = 0; i < rbio->nr_pages; i++) {
267                 if (!rbio->bio_pages[i])
268                         continue;
269
270                 s = kmap(rbio->bio_pages[i]);
271                 d = kmap(rbio->stripe_pages[i]);
272
273                 memcpy(d, s, PAGE_CACHE_SIZE);
274
275                 kunmap(rbio->bio_pages[i]);
276                 kunmap(rbio->stripe_pages[i]);
277                 SetPageUptodate(rbio->stripe_pages[i]);
278         }
279         set_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
280 }
281
282 /*
283  * we hash on the first logical address of the stripe
284  */
285 static int rbio_bucket(struct btrfs_raid_bio *rbio)
286 {
287         u64 num = rbio->bbio->raid_map[0];
288
289         /*
290          * we shift down quite a bit.  We're using byte
291          * addressing, and most of the lower bits are zeros.
292          * This tends to upset hash_64, and it consistently
293          * returns just one or two different values.
294          *
295          * shifting off the lower bits fixes things.
296          */
297         return hash_64(num >> 16, BTRFS_STRIPE_HASH_TABLE_BITS);
298 }
299
300 /*
301  * stealing an rbio means taking all the uptodate pages from the stripe
302  * array in the source rbio and putting them into the destination rbio
303  */
304 static void steal_rbio(struct btrfs_raid_bio *src, struct btrfs_raid_bio *dest)
305 {
306         int i;
307         struct page *s;
308         struct page *d;
309
310         if (!test_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &src->flags))
311                 return;
312
313         for (i = 0; i < dest->nr_pages; i++) {
314                 s = src->stripe_pages[i];
315                 if (!s || !PageUptodate(s)) {
316                         continue;
317                 }
318
319                 d = dest->stripe_pages[i];
320                 if (d)
321                         __free_page(d);
322
323                 dest->stripe_pages[i] = s;
324                 src->stripe_pages[i] = NULL;
325         }
326 }
327
328 /*
329  * merging means we take the bio_list from the victim and
330  * splice it into the destination.  The victim should
331  * be discarded afterwards.
332  *
333  * must be called with dest->rbio_list_lock held
334  */
335 static void merge_rbio(struct btrfs_raid_bio *dest,
336                        struct btrfs_raid_bio *victim)
337 {
338         bio_list_merge(&dest->bio_list, &victim->bio_list);
339         dest->bio_list_bytes += victim->bio_list_bytes;
340         dest->generic_bio_cnt += victim->generic_bio_cnt;
341         bio_list_init(&victim->bio_list);
342 }
343
344 /*
345  * used to prune items that are in the cache.  The caller
346  * must hold the hash table lock.
347  */
348 static void __remove_rbio_from_cache(struct btrfs_raid_bio *rbio)
349 {
350         int bucket = rbio_bucket(rbio);
351         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
352         struct btrfs_stripe_hash *h;
353         int freeit = 0;
354
355         /*
356          * check the bit again under the hash table lock.
357          */
358         if (!test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags))
359                 return;
360
361         table = rbio->fs_info->stripe_hash_table;
362         h = table->table + bucket;
363
364         /* hold the lock for the bucket because we may be
365          * removing it from the hash table
366          */
367         spin_lock(&h->lock);
368
369         /*
370          * hold the lock for the bio list because we need
371          * to make sure the bio list is empty
372          */
373         spin_lock(&rbio->bio_list_lock);
374
375         if (test_and_clear_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags)) {
376                 list_del_init(&rbio->stripe_cache);
377                 table->cache_size -= 1;
378                 freeit = 1;
379
380                 /* if the bio list isn't empty, this rbio is
381                  * still involved in an IO.  We take it out
382                  * of the cache list, and drop the ref that
383                  * was held for the list.
384                  *
385                  * If the bio_list was empty, we also remove
386                  * the rbio from the hash_table, and drop
387                  * the corresponding ref
388                  */
389                 if (bio_list_empty(&rbio->bio_list)) {
390                         if (!list_empty(&rbio->hash_list)) {
391                                 list_del_init(&rbio->hash_list);
392                                 atomic_dec(&rbio->refs);
393                                 BUG_ON(!list_empty(&rbio->plug_list));
394                         }
395                 }
396         }
397
398         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
399         spin_unlock(&h->lock);
400
401         if (freeit)
402                 __free_raid_bio(rbio);
403 }
404
405 /*
406  * prune a given rbio from the cache
407  */
408 static void remove_rbio_from_cache(struct btrfs_raid_bio *rbio)
409 {
410         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
411         unsigned long flags;
412
413         if (!test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags))
414                 return;
415
416         table = rbio->fs_info->stripe_hash_table;
417
418         spin_lock_irqsave(&table->cache_lock, flags);
419         __remove_rbio_from_cache(rbio);
420         spin_unlock_irqrestore(&table->cache_lock, flags);
421 }
422
423 /*
424  * remove everything in the cache
425  */
426 static void btrfs_clear_rbio_cache(struct btrfs_fs_info *info)
427 {
428         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
429         unsigned long flags;
430         struct btrfs_raid_bio *rbio;
431
432         table = info->stripe_hash_table;
433
434         spin_lock_irqsave(&table->cache_lock, flags);
435         while (!list_empty(&table->stripe_cache)) {
436                 rbio = list_entry(table->stripe_cache.next,
437                                   struct btrfs_raid_bio,
438                                   stripe_cache);
439                 __remove_rbio_from_cache(rbio);
440         }
441         spin_unlock_irqrestore(&table->cache_lock, flags);
442 }
443
444 /*
445  * remove all cached entries and free the hash table
446  * used by unmount
447  */
448 void btrfs_free_stripe_hash_table(struct btrfs_fs_info *info)
449 {
450         if (!info->stripe_hash_table)
451                 return;
452         btrfs_clear_rbio_cache(info);
453         kvfree(info->stripe_hash_table);
454         info->stripe_hash_table = NULL;
455 }
456
457 /*
458  * insert an rbio into the stripe cache.  It
459  * must have already been prepared by calling
460  * cache_rbio_pages
461  *
462  * If this rbio was already cached, it gets
463  * moved to the front of the lru.
464  *
465  * If the size of the rbio cache is too big, we
466  * prune an item.
467  */
468 static void cache_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
469 {
470         struct btrfs_stripe_hash_table *table;
471         unsigned long flags;
472
473         if (!test_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags))
474                 return;
475
476         table = rbio->fs_info->stripe_hash_table;
477
478         spin_lock_irqsave(&table->cache_lock, flags);
479         spin_lock(&rbio->bio_list_lock);
480
481         /* bump our ref if we were not in the list before */
482         if (!test_and_set_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags))
483                 atomic_inc(&rbio->refs);
484
485         if (!list_empty(&rbio->stripe_cache)){
486                 list_move(&rbio->stripe_cache, &table->stripe_cache);
487         } else {
488                 list_add(&rbio->stripe_cache, &table->stripe_cache);
489                 table->cache_size += 1;
490         }
491
492         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
493
494         if (table->cache_size > RBIO_CACHE_SIZE) {
495                 struct btrfs_raid_bio *found;
496
497                 found = list_entry(table->stripe_cache.prev,
498                                   struct btrfs_raid_bio,
499                                   stripe_cache);
500
501                 if (found != rbio)
502                         __remove_rbio_from_cache(found);
503         }
504
505         spin_unlock_irqrestore(&table->cache_lock, flags);
506         return;
507 }
508
509 /*
510  * helper function to run the xor_blocks api.  It is only
511  * able to do MAX_XOR_BLOCKS at a time, so we need to
512  * loop through.
513  */
514 static void run_xor(void **pages, int src_cnt, ssize_t len)
515 {
516         int src_off = 0;
517         int xor_src_cnt = 0;
518         void *dest = pages[src_cnt];
519
520         while(src_cnt > 0) {
521                 xor_src_cnt = min(src_cnt, MAX_XOR_BLOCKS);
522                 xor_blocks(xor_src_cnt, len, dest, pages + src_off);
523
524                 src_cnt -= xor_src_cnt;
525                 src_off += xor_src_cnt;
526         }
527 }
528
529 /*
530  * returns true if the bio list inside this rbio
531  * covers an entire stripe (no rmw required).
532  * Must be called with the bio list lock held, or
533  * at a time when you know it is impossible to add
534  * new bios into the list
535  */
536 static int __rbio_is_full(struct btrfs_raid_bio *rbio)
537 {
538         unsigned long size = rbio->bio_list_bytes;
539         int ret = 1;
540
541         if (size != rbio->nr_data * rbio->stripe_len)
542                 ret = 0;
543
544         BUG_ON(size > rbio->nr_data * rbio->stripe_len);
545         return ret;
546 }
547
548 static int rbio_is_full(struct btrfs_raid_bio *rbio)
549 {
550         unsigned long flags;
551         int ret;
552
553         spin_lock_irqsave(&rbio->bio_list_lock, flags);
554         ret = __rbio_is_full(rbio);
555         spin_unlock_irqrestore(&rbio->bio_list_lock, flags);
556         return ret;
557 }
558
559 /*
560  * returns 1 if it is safe to merge two rbios together.
561  * The merging is safe if the two rbios correspond to
562  * the same stripe and if they are both going in the same
563  * direction (read vs write), and if neither one is
564  * locked for final IO
565  *
566  * The caller is responsible for locking such that
567  * rmw_locked is safe to test
568  */
569 static int rbio_can_merge(struct btrfs_raid_bio *last,
570                           struct btrfs_raid_bio *cur)
571 {
572         if (test_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &last->flags) ||
573             test_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &cur->flags))
574                 return 0;
575
576         /*
577          * we can't merge with cached rbios, since the
578          * idea is that when we merge the destination
579          * rbio is going to run our IO for us.  We can
580          * steal from cached rbio's though, other functions
581          * handle that.
582          */
583         if (test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &last->flags) ||
584             test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &cur->flags))
585                 return 0;
586
587         if (last->bbio->raid_map[0] !=
588             cur->bbio->raid_map[0])
589                 return 0;
590
591         /* we can't merge with different operations */
592         if (last->operation != cur->operation)
593                 return 0;
594         /*
595          * We've need read the full stripe from the drive.
596          * check and repair the parity and write the new results.
597          *
598          * We're not allowed to add any new bios to the
599          * bio list here, anyone else that wants to
600          * change this stripe needs to do their own rmw.
601          */
602         if (last->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB ||
603             cur->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB)
604                 return 0;
605
606         if (last->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING ||
607             cur->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING)
608                 return 0;
609
610         return 1;
611 }
612
613 /*
614  * helper to index into the pstripe
615  */
616 static struct page *rbio_pstripe_page(struct btrfs_raid_bio *rbio, int index)
617 {
618         index += (rbio->nr_data * rbio->stripe_len) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
619         return rbio->stripe_pages[index];
620 }
621
622 /*
623  * helper to index into the qstripe, returns null
624  * if there is no qstripe
625  */
626 static struct page *rbio_qstripe_page(struct btrfs_raid_bio *rbio, int index)
627 {
628         if (rbio->nr_data + 1 == rbio->real_stripes)
629                 return NULL;
630
631         index += ((rbio->nr_data + 1) * rbio->stripe_len) >>
632                 PAGE_CACHE_SHIFT;
633         return rbio->stripe_pages[index];
634 }
635
636 /*
637  * The first stripe in the table for a logical address
638  * has the lock.  rbios are added in one of three ways:
639  *
640  * 1) Nobody has the stripe locked yet.  The rbio is given
641  * the lock and 0 is returned.  The caller must start the IO
642  * themselves.
643  *
644  * 2) Someone has the stripe locked, but we're able to merge
645  * with the lock owner.  The rbio is freed and the IO will
646  * start automatically along with the existing rbio.  1 is returned.
647  *
648  * 3) Someone has the stripe locked, but we're not able to merge.
649  * The rbio is added to the lock owner's plug list, or merged into
650  * an rbio already on the plug list.  When the lock owner unlocks,
651  * the next rbio on the list is run and the IO is started automatically.
652  * 1 is returned
653  *
654  * If we return 0, the caller still owns the rbio and must continue with
655  * IO submission.  If we return 1, the caller must assume the rbio has
656  * already been freed.
657  */
658 static noinline int lock_stripe_add(struct btrfs_raid_bio *rbio)
659 {
660         int bucket = rbio_bucket(rbio);
661         struct btrfs_stripe_hash *h = rbio->fs_info->stripe_hash_table->table + bucket;
662         struct btrfs_raid_bio *cur;
663         struct btrfs_raid_bio *pending;
664         unsigned long flags;
665         DEFINE_WAIT(wait);
666         struct btrfs_raid_bio *freeit = NULL;
667         struct btrfs_raid_bio *cache_drop = NULL;
668         int ret = 0;
669         int walk = 0;
670
671         spin_lock_irqsave(&h->lock, flags);
672         list_for_each_entry(cur, &h->hash_list, hash_list) {
673                 walk++;
674                 if (cur->bbio->raid_map[0] == rbio->bbio->raid_map[0]) {
675                         spin_lock(&cur->bio_list_lock);
676
677                         /* can we steal this cached rbio's pages? */
678                         if (bio_list_empty(&cur->bio_list) &&
679                             list_empty(&cur->plug_list) &&
680                             test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &cur->flags) &&
681                             !test_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &cur->flags)) {
682                                 list_del_init(&cur->hash_list);
683                                 atomic_dec(&cur->refs);
684
685                                 steal_rbio(cur, rbio);
686                                 cache_drop = cur;
687                                 spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
688
689                                 goto lockit;
690                         }
691
692                         /* can we merge into the lock owner? */
693                         if (rbio_can_merge(cur, rbio)) {
694                                 merge_rbio(cur, rbio);
695                                 spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
696                                 freeit = rbio;
697                                 ret = 1;
698                                 goto out;
699                         }
700
701
702                         /*
703                          * we couldn't merge with the running
704                          * rbio, see if we can merge with the
705                          * pending ones.  We don't have to
706                          * check for rmw_locked because there
707                          * is no way they are inside finish_rmw
708                          * right now
709                          */
710                         list_for_each_entry(pending, &cur->plug_list,
711                                             plug_list) {
712                                 if (rbio_can_merge(pending, rbio)) {
713                                         merge_rbio(pending, rbio);
714                                         spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
715                                         freeit = rbio;
716                                         ret = 1;
717                                         goto out;
718                                 }
719                         }
720
721                         /* no merging, put us on the tail of the plug list,
722                          * our rbio will be started with the currently
723                          * running rbio unlocks
724                          */
725                         list_add_tail(&rbio->plug_list, &cur->plug_list);
726                         spin_unlock(&cur->bio_list_lock);
727                         ret = 1;
728                         goto out;
729                 }
730         }
731 lockit:
732         atomic_inc(&rbio->refs);
733         list_add(&rbio->hash_list, &h->hash_list);
734 out:
735         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
736         if (cache_drop)
737                 remove_rbio_from_cache(cache_drop);
738         if (freeit)
739                 __free_raid_bio(freeit);
740         return ret;
741 }
742
743 /*
744  * called as rmw or parity rebuild is completed.  If the plug list has more
745  * rbios waiting for this stripe, the next one on the list will be started
746  */
747 static noinline void unlock_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
748 {
749         int bucket;
750         struct btrfs_stripe_hash *h;
751         unsigned long flags;
752         int keep_cache = 0;
753
754         bucket = rbio_bucket(rbio);
755         h = rbio->fs_info->stripe_hash_table->table + bucket;
756
757         if (list_empty(&rbio->plug_list))
758                 cache_rbio(rbio);
759
760         spin_lock_irqsave(&h->lock, flags);
761         spin_lock(&rbio->bio_list_lock);
762
763         if (!list_empty(&rbio->hash_list)) {
764                 /*
765                  * if we're still cached and there is no other IO
766                  * to perform, just leave this rbio here for others
767                  * to steal from later
768                  */
769                 if (list_empty(&rbio->plug_list) &&
770                     test_bit(RBIO_CACHE_BIT, &rbio->flags)) {
771                         keep_cache = 1;
772                         clear_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &rbio->flags);
773                         BUG_ON(!bio_list_empty(&rbio->bio_list));
774                         goto done;
775                 }
776
777                 list_del_init(&rbio->hash_list);
778                 atomic_dec(&rbio->refs);
779
780                 /*
781                  * we use the plug list to hold all the rbios
782                  * waiting for the chance to lock this stripe.
783                  * hand the lock over to one of them.
784                  */
785                 if (!list_empty(&rbio->plug_list)) {
786                         struct btrfs_raid_bio *next;
787                         struct list_head *head = rbio->plug_list.next;
788
789                         next = list_entry(head, struct btrfs_raid_bio,
790                                           plug_list);
791
792                         list_del_init(&rbio->plug_list);
793
794                         list_add(&next->hash_list, &h->hash_list);
795                         atomic_inc(&next->refs);
796                         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
797                         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
798
799                         if (next->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD)
800                                 async_read_rebuild(next);
801                         else if (next->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) {
802                                 steal_rbio(rbio, next);
803                                 async_read_rebuild(next);
804                         } else if (next->operation == BTRFS_RBIO_WRITE) {
805                                 steal_rbio(rbio, next);
806                                 async_rmw_stripe(next);
807                         } else if (next->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB) {
808                                 steal_rbio(rbio, next);
809                                 async_scrub_parity(next);
810                         }
811
812                         goto done_nolock;
813                         /*
814                          * The barrier for this waitqueue_active is not needed,
815                          * we're protected by h->lock and can't miss a wakeup.
816                          */
817                 } else if (waitqueue_active(&h->wait)) {
818                         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
819                         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
820                         wake_up(&h->wait);
821                         goto done_nolock;
822                 }
823         }
824 done:
825         spin_unlock(&rbio->bio_list_lock);
826         spin_unlock_irqrestore(&h->lock, flags);
827
828 done_nolock:
829         if (!keep_cache)
830                 remove_rbio_from_cache(rbio);
831 }
832
833 static void __free_raid_bio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
834 {
835         int i;
836
837         WARN_ON(atomic_read(&rbio->refs) < 0);
838         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->refs))
839                 return;
840
841         WARN_ON(!list_empty(&rbio->stripe_cache));
842         WARN_ON(!list_empty(&rbio->hash_list));
843         WARN_ON(!bio_list_empty(&rbio->bio_list));
844
845         for (i = 0; i < rbio->nr_pages; i++) {
846                 if (rbio->stripe_pages[i]) {
847                         __free_page(rbio->stripe_pages[i]);
848                         rbio->stripe_pages[i] = NULL;
849                 }
850         }
851
852         btrfs_put_bbio(rbio->bbio);
853         kfree(rbio);
854 }
855
856 static void free_raid_bio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
857 {
858         unlock_stripe(rbio);
859         __free_raid_bio(rbio);
860 }
861
862 /*
863  * this frees the rbio and runs through all the bios in the
864  * bio_list and calls end_io on them
865  */
866 static void rbio_orig_end_io(struct btrfs_raid_bio *rbio, int err)
867 {
868         struct bio *cur = bio_list_get(&rbio->bio_list);
869         struct bio *next;
870
871         if (rbio->generic_bio_cnt)
872                 btrfs_bio_counter_sub(rbio->fs_info, rbio->generic_bio_cnt);
873
874         free_raid_bio(rbio);
875
876         while (cur) {
877                 next = cur->bi_next;
878                 cur->bi_next = NULL;
879                 cur->bi_error = err;
880                 bio_endio(cur);
881                 cur = next;
882         }
883 }
884
885 /*
886  * end io function used by finish_rmw.  When we finally
887  * get here, we've written a full stripe
888  */
889 static void raid_write_end_io(struct bio *bio)
890 {
891         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
892         int err = bio->bi_error;
893
894         if (err)
895                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
896
897         bio_put(bio);
898
899         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
900                 return;
901
902         err = 0;
903
904         /* OK, we have read all the stripes we need to. */
905         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
906                 err = -EIO;
907
908         rbio_orig_end_io(rbio, err);
909         return;
910 }
911
912 /*
913  * the read/modify/write code wants to use the original bio for
914  * any pages it included, and then use the rbio for everything
915  * else.  This function decides if a given index (stripe number)
916  * and page number in that stripe fall inside the original bio
917  * or the rbio.
918  *
919  * if you set bio_list_only, you'll get a NULL back for any ranges
920  * that are outside the bio_list
921  *
922  * This doesn't take any refs on anything, you get a bare page pointer
923  * and the caller must bump refs as required.
924  *
925  * You must call index_rbio_pages once before you can trust
926  * the answers from this function.
927  */
928 static struct page *page_in_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio,
929                                  int index, int pagenr, int bio_list_only)
930 {
931         int chunk_page;
932         struct page *p = NULL;
933
934         chunk_page = index * (rbio->stripe_len >> PAGE_SHIFT) + pagenr;
935
936         spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
937         p = rbio->bio_pages[chunk_page];
938         spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
939
940         if (p || bio_list_only)
941                 return p;
942
943         return rbio->stripe_pages[chunk_page];
944 }
945
946 /*
947  * number of pages we need for the entire stripe across all the
948  * drives
949  */
950 static unsigned long rbio_nr_pages(unsigned long stripe_len, int nr_stripes)
951 {
952         unsigned long nr = stripe_len * nr_stripes;
953         return DIV_ROUND_UP(nr, PAGE_CACHE_SIZE);
954 }
955
956 /*
957  * allocation and initial setup for the btrfs_raid_bio.  Not
958  * this does not allocate any pages for rbio->pages.
959  */
960 static struct btrfs_raid_bio *alloc_rbio(struct btrfs_root *root,
961                           struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len)
962 {
963         struct btrfs_raid_bio *rbio;
964         int nr_data = 0;
965         int real_stripes = bbio->num_stripes - bbio->num_tgtdevs;
966         int num_pages = rbio_nr_pages(stripe_len, real_stripes);
967         int stripe_npages = DIV_ROUND_UP(stripe_len, PAGE_SIZE);
968         void *p;
969
970         rbio = kzalloc(sizeof(*rbio) + num_pages * sizeof(struct page *) * 2 +
971                        DIV_ROUND_UP(stripe_npages, BITS_PER_LONG / 8),
972                         GFP_NOFS);
973         if (!rbio)
974                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
975
976         bio_list_init(&rbio->bio_list);
977         INIT_LIST_HEAD(&rbio->plug_list);
978         spin_lock_init(&rbio->bio_list_lock);
979         INIT_LIST_HEAD(&rbio->stripe_cache);
980         INIT_LIST_HEAD(&rbio->hash_list);
981         rbio->bbio = bbio;
982         rbio->fs_info = root->fs_info;
983         rbio->stripe_len = stripe_len;
984         rbio->nr_pages = num_pages;
985         rbio->real_stripes = real_stripes;
986         rbio->stripe_npages = stripe_npages;
987         rbio->faila = -1;
988         rbio->failb = -1;
989         atomic_set(&rbio->refs, 1);
990         atomic_set(&rbio->error, 0);
991         atomic_set(&rbio->stripes_pending, 0);
992
993         /*
994          * the stripe_pages and bio_pages array point to the extra
995          * memory we allocated past the end of the rbio
996          */
997         p = rbio + 1;
998         rbio->stripe_pages = p;
999         rbio->bio_pages = p + sizeof(struct page *) * num_pages;
1000         rbio->dbitmap = p + sizeof(struct page *) * num_pages * 2;
1001
1002         if (bbio->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
1003                 nr_data = real_stripes - 1;
1004         else if (bbio->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
1005                 nr_data = real_stripes - 2;
1006         else
1007                 BUG();
1008
1009         rbio->nr_data = nr_data;
1010         return rbio;
1011 }
1012
1013 /* allocate pages for all the stripes in the bio, including parity */
1014 static int alloc_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1015 {
1016         int i;
1017         struct page *page;
1018
1019         for (i = 0; i < rbio->nr_pages; i++) {
1020                 if (rbio->stripe_pages[i])
1021                         continue;
1022                 page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
1023                 if (!page)
1024                         return -ENOMEM;
1025                 rbio->stripe_pages[i] = page;
1026                 ClearPageUptodate(page);
1027         }
1028         return 0;
1029 }
1030
1031 /* allocate pages for just the p/q stripes */
1032 static int alloc_rbio_parity_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1033 {
1034         int i;
1035         struct page *page;
1036
1037         i = (rbio->nr_data * rbio->stripe_len) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
1038
1039         for (; i < rbio->nr_pages; i++) {
1040                 if (rbio->stripe_pages[i])
1041                         continue;
1042                 page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
1043                 if (!page)
1044                         return -ENOMEM;
1045                 rbio->stripe_pages[i] = page;
1046         }
1047         return 0;
1048 }
1049
1050 /*
1051  * add a single page from a specific stripe into our list of bios for IO
1052  * this will try to merge into existing bios if possible, and returns
1053  * zero if all went well.
1054  */
1055 static int rbio_add_io_page(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1056                             struct bio_list *bio_list,
1057                             struct page *page,
1058                             int stripe_nr,
1059                             unsigned long page_index,
1060                             unsigned long bio_max_len)
1061 {
1062         struct bio *last = bio_list->tail;
1063         u64 last_end = 0;
1064         int ret;
1065         struct bio *bio;
1066         struct btrfs_bio_stripe *stripe;
1067         u64 disk_start;
1068
1069         stripe = &rbio->bbio->stripes[stripe_nr];
1070         disk_start = stripe->physical + (page_index << PAGE_CACHE_SHIFT);
1071
1072         /* if the device is missing, just fail this stripe */
1073         if (!stripe->dev->bdev)
1074                 return fail_rbio_index(rbio, stripe_nr);
1075
1076         /* see if we can add this page onto our existing bio */
1077         if (last) {
1078                 last_end = (u64)last->bi_iter.bi_sector << 9;
1079                 last_end += last->bi_iter.bi_size;
1080
1081                 /*
1082                  * we can't merge these if they are from different
1083                  * devices or if they are not contiguous
1084                  */
1085                 if (last_end == disk_start && stripe->dev->bdev &&
1086                     !last->bi_error &&
1087                     last->bi_bdev == stripe->dev->bdev) {
1088                         ret = bio_add_page(last, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
1089                         if (ret == PAGE_CACHE_SIZE)
1090                                 return 0;
1091                 }
1092         }
1093
1094         /* put a new bio on the list */
1095         bio = btrfs_io_bio_alloc(GFP_NOFS, bio_max_len >> PAGE_SHIFT?:1);
1096         if (!bio)
1097                 return -ENOMEM;
1098
1099         bio->bi_iter.bi_size = 0;
1100         bio->bi_bdev = stripe->dev->bdev;
1101         bio->bi_iter.bi_sector = disk_start >> 9;
1102
1103         bio_add_page(bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
1104         bio_list_add(bio_list, bio);
1105         return 0;
1106 }
1107
1108 /*
1109  * while we're doing the read/modify/write cycle, we could
1110  * have errors in reading pages off the disk.  This checks
1111  * for errors and if we're not able to read the page it'll
1112  * trigger parity reconstruction.  The rmw will be finished
1113  * after we've reconstructed the failed stripes
1114  */
1115 static void validate_rbio_for_rmw(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1116 {
1117         if (rbio->faila >= 0 || rbio->failb >= 0) {
1118                 BUG_ON(rbio->faila == rbio->real_stripes - 1);
1119                 __raid56_parity_recover(rbio);
1120         } else {
1121                 finish_rmw(rbio);
1122         }
1123 }
1124
1125 /*
1126  * these are just the pages from the rbio array, not from anything
1127  * the FS sent down to us
1128  */
1129 static struct page *rbio_stripe_page(struct btrfs_raid_bio *rbio, int stripe, int page)
1130 {
1131         int index;
1132         index = stripe * (rbio->stripe_len >> PAGE_CACHE_SHIFT);
1133         index += page;
1134         return rbio->stripe_pages[index];
1135 }
1136
1137 /*
1138  * helper function to walk our bio list and populate the bio_pages array with
1139  * the result.  This seems expensive, but it is faster than constantly
1140  * searching through the bio list as we setup the IO in finish_rmw or stripe
1141  * reconstruction.
1142  *
1143  * This must be called before you trust the answers from page_in_rbio
1144  */
1145 static void index_rbio_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1146 {
1147         struct bio *bio;
1148         u64 start;
1149         unsigned long stripe_offset;
1150         unsigned long page_index;
1151         struct page *p;
1152         int i;
1153
1154         spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1155         bio_list_for_each(bio, &rbio->bio_list) {
1156                 start = (u64)bio->bi_iter.bi_sector << 9;
1157                 stripe_offset = start - rbio->bbio->raid_map[0];
1158                 page_index = stripe_offset >> PAGE_CACHE_SHIFT;
1159
1160                 for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
1161                         p = bio->bi_io_vec[i].bv_page;
1162                         rbio->bio_pages[page_index + i] = p;
1163                 }
1164         }
1165         spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1166 }
1167
1168 /*
1169  * this is called from one of two situations.  We either
1170  * have a full stripe from the higher layers, or we've read all
1171  * the missing bits off disk.
1172  *
1173  * This will calculate the parity and then send down any
1174  * changed blocks.
1175  */
1176 static noinline void finish_rmw(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1177 {
1178         struct btrfs_bio *bbio = rbio->bbio;
1179         void *pointers[rbio->real_stripes];
1180         int stripe_len = rbio->stripe_len;
1181         int nr_data = rbio->nr_data;
1182         int stripe;
1183         int pagenr;
1184         int p_stripe = -1;
1185         int q_stripe = -1;
1186         struct bio_list bio_list;
1187         struct bio *bio;
1188         int pages_per_stripe = stripe_len >> PAGE_CACHE_SHIFT;
1189         int ret;
1190
1191         bio_list_init(&bio_list);
1192
1193         if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 1) {
1194                 p_stripe = rbio->real_stripes - 1;
1195         } else if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 2) {
1196                 p_stripe = rbio->real_stripes - 2;
1197                 q_stripe = rbio->real_stripes - 1;
1198         } else {
1199                 BUG();
1200         }
1201
1202         /* at this point we either have a full stripe,
1203          * or we've read the full stripe from the drive.
1204          * recalculate the parity and write the new results.
1205          *
1206          * We're not allowed to add any new bios to the
1207          * bio list here, anyone else that wants to
1208          * change this stripe needs to do their own rmw.
1209          */
1210         spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1211         set_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &rbio->flags);
1212         spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1213
1214         atomic_set(&rbio->error, 0);
1215
1216         /*
1217          * now that we've set rmw_locked, run through the
1218          * bio list one last time and map the page pointers
1219          *
1220          * We don't cache full rbios because we're assuming
1221          * the higher layers are unlikely to use this area of
1222          * the disk again soon.  If they do use it again,
1223          * hopefully they will send another full bio.
1224          */
1225         index_rbio_pages(rbio);
1226         if (!rbio_is_full(rbio))
1227                 cache_rbio_pages(rbio);
1228         else
1229                 clear_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
1230
1231         for (pagenr = 0; pagenr < pages_per_stripe; pagenr++) {
1232                 struct page *p;
1233                 /* first collect one page from each data stripe */
1234                 for (stripe = 0; stripe < nr_data; stripe++) {
1235                         p = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
1236                         pointers[stripe] = kmap(p);
1237                 }
1238
1239                 /* then add the parity stripe */
1240                 p = rbio_pstripe_page(rbio, pagenr);
1241                 SetPageUptodate(p);
1242                 pointers[stripe++] = kmap(p);
1243
1244                 if (q_stripe != -1) {
1245
1246                         /*
1247                          * raid6, add the qstripe and call the
1248                          * library function to fill in our p/q
1249                          */
1250                         p = rbio_qstripe_page(rbio, pagenr);
1251                         SetPageUptodate(p);
1252                         pointers[stripe++] = kmap(p);
1253
1254                         raid6_call.gen_syndrome(rbio->real_stripes, PAGE_SIZE,
1255                                                 pointers);
1256                 } else {
1257                         /* raid5 */
1258                         memcpy(pointers[nr_data], pointers[0], PAGE_SIZE);
1259                         run_xor(pointers + 1, nr_data - 1, PAGE_CACHE_SIZE);
1260                 }
1261
1262
1263                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++)
1264                         kunmap(page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0));
1265         }
1266
1267         /*
1268          * time to start writing.  Make bios for everything from the
1269          * higher layers (the bio_list in our rbio) and our p/q.  Ignore
1270          * everything else.
1271          */
1272         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1273                 for (pagenr = 0; pagenr < pages_per_stripe; pagenr++) {
1274                         struct page *page;
1275                         if (stripe < rbio->nr_data) {
1276                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
1277                                 if (!page)
1278                                         continue;
1279                         } else {
1280                                page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1281                         }
1282
1283                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list,
1284                                        page, stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
1285                         if (ret)
1286                                 goto cleanup;
1287                 }
1288         }
1289
1290         if (likely(!bbio->num_tgtdevs))
1291                 goto write_data;
1292
1293         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1294                 if (!bbio->tgtdev_map[stripe])
1295                         continue;
1296
1297                 for (pagenr = 0; pagenr < pages_per_stripe; pagenr++) {
1298                         struct page *page;
1299                         if (stripe < rbio->nr_data) {
1300                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
1301                                 if (!page)
1302                                         continue;
1303                         } else {
1304                                page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1305                         }
1306
1307                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
1308                                                rbio->bbio->tgtdev_map[stripe],
1309                                                pagenr, rbio->stripe_len);
1310                         if (ret)
1311                                 goto cleanup;
1312                 }
1313         }
1314
1315 write_data:
1316         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bio_list_size(&bio_list));
1317         BUG_ON(atomic_read(&rbio->stripes_pending) == 0);
1318
1319         while (1) {
1320                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
1321                 if (!bio)
1322                         break;
1323
1324                 bio->bi_private = rbio;
1325                 bio->bi_end_io = raid_write_end_io;
1326                 submit_bio(WRITE, bio);
1327         }
1328         return;
1329
1330 cleanup:
1331         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
1332 }
1333
1334 /*
1335  * helper to find the stripe number for a given bio.  Used to figure out which
1336  * stripe has failed.  This expects the bio to correspond to a physical disk,
1337  * so it looks up based on physical sector numbers.
1338  */
1339 static int find_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1340                            struct bio *bio)
1341 {
1342         u64 physical = bio->bi_iter.bi_sector;
1343         u64 stripe_start;
1344         int i;
1345         struct btrfs_bio_stripe *stripe;
1346
1347         physical <<= 9;
1348
1349         for (i = 0; i < rbio->bbio->num_stripes; i++) {
1350                 stripe = &rbio->bbio->stripes[i];
1351                 stripe_start = stripe->physical;
1352                 if (physical >= stripe_start &&
1353                     physical < stripe_start + rbio->stripe_len &&
1354                     bio->bi_bdev == stripe->dev->bdev) {
1355                         return i;
1356                 }
1357         }
1358         return -1;
1359 }
1360
1361 /*
1362  * helper to find the stripe number for a given
1363  * bio (before mapping).  Used to figure out which stripe has
1364  * failed.  This looks up based on logical block numbers.
1365  */
1366 static int find_logical_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1367                                    struct bio *bio)
1368 {
1369         u64 logical = bio->bi_iter.bi_sector;
1370         u64 stripe_start;
1371         int i;
1372
1373         logical <<= 9;
1374
1375         for (i = 0; i < rbio->nr_data; i++) {
1376                 stripe_start = rbio->bbio->raid_map[i];
1377                 if (logical >= stripe_start &&
1378                     logical < stripe_start + rbio->stripe_len) {
1379                         return i;
1380                 }
1381         }
1382         return -1;
1383 }
1384
1385 /*
1386  * returns -EIO if we had too many failures
1387  */
1388 static int fail_rbio_index(struct btrfs_raid_bio *rbio, int failed)
1389 {
1390         unsigned long flags;
1391         int ret = 0;
1392
1393         spin_lock_irqsave(&rbio->bio_list_lock, flags);
1394
1395         /* we already know this stripe is bad, move on */
1396         if (rbio->faila == failed || rbio->failb == failed)
1397                 goto out;
1398
1399         if (rbio->faila == -1) {
1400                 /* first failure on this rbio */
1401                 rbio->faila = failed;
1402                 atomic_inc(&rbio->error);
1403         } else if (rbio->failb == -1) {
1404                 /* second failure on this rbio */
1405                 rbio->failb = failed;
1406                 atomic_inc(&rbio->error);
1407         } else {
1408                 ret = -EIO;
1409         }
1410 out:
1411         spin_unlock_irqrestore(&rbio->bio_list_lock, flags);
1412
1413         return ret;
1414 }
1415
1416 /*
1417  * helper to fail a stripe based on a physical disk
1418  * bio.
1419  */
1420 static int fail_bio_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio,
1421                            struct bio *bio)
1422 {
1423         int failed = find_bio_stripe(rbio, bio);
1424
1425         if (failed < 0)
1426                 return -EIO;
1427
1428         return fail_rbio_index(rbio, failed);
1429 }
1430
1431 /*
1432  * this sets each page in the bio uptodate.  It should only be used on private
1433  * rbio pages, nothing that comes in from the higher layers
1434  */
1435 static void set_bio_pages_uptodate(struct bio *bio)
1436 {
1437         int i;
1438         struct page *p;
1439
1440         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
1441                 p = bio->bi_io_vec[i].bv_page;
1442                 SetPageUptodate(p);
1443         }
1444 }
1445
1446 /*
1447  * end io for the read phase of the rmw cycle.  All the bios here are physical
1448  * stripe bios we've read from the disk so we can recalculate the parity of the
1449  * stripe.
1450  *
1451  * This will usually kick off finish_rmw once all the bios are read in, but it
1452  * may trigger parity reconstruction if we had any errors along the way
1453  */
1454 static void raid_rmw_end_io(struct bio *bio)
1455 {
1456         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
1457
1458         if (bio->bi_error)
1459                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
1460         else
1461                 set_bio_pages_uptodate(bio);
1462
1463         bio_put(bio);
1464
1465         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
1466                 return;
1467
1468         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
1469                 goto cleanup;
1470
1471         /*
1472          * this will normally call finish_rmw to start our write
1473          * but if there are any failed stripes we'll reconstruct
1474          * from parity first
1475          */
1476         validate_rbio_for_rmw(rbio);
1477         return;
1478
1479 cleanup:
1480
1481         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
1482 }
1483
1484 static void async_rmw_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1485 {
1486         btrfs_init_work(&rbio->work, btrfs_rmw_helper,
1487                         rmw_work, NULL, NULL);
1488
1489         btrfs_queue_work(rbio->fs_info->rmw_workers,
1490                          &rbio->work);
1491 }
1492
1493 static void async_read_rebuild(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1494 {
1495         btrfs_init_work(&rbio->work, btrfs_rmw_helper,
1496                         read_rebuild_work, NULL, NULL);
1497
1498         btrfs_queue_work(rbio->fs_info->rmw_workers,
1499                          &rbio->work);
1500 }
1501
1502 /*
1503  * the stripe must be locked by the caller.  It will
1504  * unlock after all the writes are done
1505  */
1506 static int raid56_rmw_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1507 {
1508         int bios_to_read = 0;
1509         struct bio_list bio_list;
1510         int ret;
1511         int nr_pages = DIV_ROUND_UP(rbio->stripe_len, PAGE_CACHE_SIZE);
1512         int pagenr;
1513         int stripe;
1514         struct bio *bio;
1515
1516         bio_list_init(&bio_list);
1517
1518         ret = alloc_rbio_pages(rbio);
1519         if (ret)
1520                 goto cleanup;
1521
1522         index_rbio_pages(rbio);
1523
1524         atomic_set(&rbio->error, 0);
1525         /*
1526          * build a list of bios to read all the missing parts of this
1527          * stripe
1528          */
1529         for (stripe = 0; stripe < rbio->nr_data; stripe++) {
1530                 for (pagenr = 0; pagenr < nr_pages; pagenr++) {
1531                         struct page *page;
1532                         /*
1533                          * we want to find all the pages missing from
1534                          * the rbio and read them from the disk.  If
1535                          * page_in_rbio finds a page in the bio list
1536                          * we don't need to read it off the stripe.
1537                          */
1538                         page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
1539                         if (page)
1540                                 continue;
1541
1542                         page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1543                         /*
1544                          * the bio cache may have handed us an uptodate
1545                          * page.  If so, be happy and use it
1546                          */
1547                         if (PageUptodate(page))
1548                                 continue;
1549
1550                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
1551                                        stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
1552                         if (ret)
1553                                 goto cleanup;
1554                 }
1555         }
1556
1557         bios_to_read = bio_list_size(&bio_list);
1558         if (!bios_to_read) {
1559                 /*
1560                  * this can happen if others have merged with
1561                  * us, it means there is nothing left to read.
1562                  * But if there are missing devices it may not be
1563                  * safe to do the full stripe write yet.
1564                  */
1565                 goto finish;
1566         }
1567
1568         /*
1569          * the bbio may be freed once we submit the last bio.  Make sure
1570          * not to touch it after that
1571          */
1572         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bios_to_read);
1573         while (1) {
1574                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
1575                 if (!bio)
1576                         break;
1577
1578                 bio->bi_private = rbio;
1579                 bio->bi_end_io = raid_rmw_end_io;
1580
1581                 btrfs_bio_wq_end_io(rbio->fs_info, bio,
1582                                     BTRFS_WQ_ENDIO_RAID56);
1583
1584                 submit_bio(READ, bio);
1585         }
1586         /* the actual write will happen once the reads are done */
1587         return 0;
1588
1589 cleanup:
1590         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
1591         return -EIO;
1592
1593 finish:
1594         validate_rbio_for_rmw(rbio);
1595         return 0;
1596 }
1597
1598 /*
1599  * if the upper layers pass in a full stripe, we thank them by only allocating
1600  * enough pages to hold the parity, and sending it all down quickly.
1601  */
1602 static int full_stripe_write(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1603 {
1604         int ret;
1605
1606         ret = alloc_rbio_parity_pages(rbio);
1607         if (ret) {
1608                 __free_raid_bio(rbio);
1609                 return ret;
1610         }
1611
1612         ret = lock_stripe_add(rbio);
1613         if (ret == 0)
1614                 finish_rmw(rbio);
1615         return 0;
1616 }
1617
1618 /*
1619  * partial stripe writes get handed over to async helpers.
1620  * We're really hoping to merge a few more writes into this
1621  * rbio before calculating new parity
1622  */
1623 static int partial_stripe_write(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1624 {
1625         int ret;
1626
1627         ret = lock_stripe_add(rbio);
1628         if (ret == 0)
1629                 async_rmw_stripe(rbio);
1630         return 0;
1631 }
1632
1633 /*
1634  * sometimes while we were reading from the drive to
1635  * recalculate parity, enough new bios come into create
1636  * a full stripe.  So we do a check here to see if we can
1637  * go directly to finish_rmw
1638  */
1639 static int __raid56_parity_write(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1640 {
1641         /* head off into rmw land if we don't have a full stripe */
1642         if (!rbio_is_full(rbio))
1643                 return partial_stripe_write(rbio);
1644         return full_stripe_write(rbio);
1645 }
1646
1647 /*
1648  * We use plugging call backs to collect full stripes.
1649  * Any time we get a partial stripe write while plugged
1650  * we collect it into a list.  When the unplug comes down,
1651  * we sort the list by logical block number and merge
1652  * everything we can into the same rbios
1653  */
1654 struct btrfs_plug_cb {
1655         struct blk_plug_cb cb;
1656         struct btrfs_fs_info *info;
1657         struct list_head rbio_list;
1658         struct btrfs_work work;
1659 };
1660
1661 /*
1662  * rbios on the plug list are sorted for easier merging.
1663  */
1664 static int plug_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1665 {
1666         struct btrfs_raid_bio *ra = container_of(a, struct btrfs_raid_bio,
1667                                                  plug_list);
1668         struct btrfs_raid_bio *rb = container_of(b, struct btrfs_raid_bio,
1669                                                  plug_list);
1670         u64 a_sector = ra->bio_list.head->bi_iter.bi_sector;
1671         u64 b_sector = rb->bio_list.head->bi_iter.bi_sector;
1672
1673         if (a_sector < b_sector)
1674                 return -1;
1675         if (a_sector > b_sector)
1676                 return 1;
1677         return 0;
1678 }
1679
1680 static void run_plug(struct btrfs_plug_cb *plug)
1681 {
1682         struct btrfs_raid_bio *cur;
1683         struct btrfs_raid_bio *last = NULL;
1684
1685         /*
1686          * sort our plug list then try to merge
1687          * everything we can in hopes of creating full
1688          * stripes.
1689          */
1690         list_sort(NULL, &plug->rbio_list, plug_cmp);
1691         while (!list_empty(&plug->rbio_list)) {
1692                 cur = list_entry(plug->rbio_list.next,
1693                                  struct btrfs_raid_bio, plug_list);
1694                 list_del_init(&cur->plug_list);
1695
1696                 if (rbio_is_full(cur)) {
1697                         /* we have a full stripe, send it down */
1698                         full_stripe_write(cur);
1699                         continue;
1700                 }
1701                 if (last) {
1702                         if (rbio_can_merge(last, cur)) {
1703                                 merge_rbio(last, cur);
1704                                 __free_raid_bio(cur);
1705                                 continue;
1706
1707                         }
1708                         __raid56_parity_write(last);
1709                 }
1710                 last = cur;
1711         }
1712         if (last) {
1713                 __raid56_parity_write(last);
1714         }
1715         kfree(plug);
1716 }
1717
1718 /*
1719  * if the unplug comes from schedule, we have to push the
1720  * work off to a helper thread
1721  */
1722 static void unplug_work(struct btrfs_work *work)
1723 {
1724         struct btrfs_plug_cb *plug;
1725         plug = container_of(work, struct btrfs_plug_cb, work);
1726         run_plug(plug);
1727 }
1728
1729 static void btrfs_raid_unplug(struct blk_plug_cb *cb, bool from_schedule)
1730 {
1731         struct btrfs_plug_cb *plug;
1732         plug = container_of(cb, struct btrfs_plug_cb, cb);
1733
1734         if (from_schedule) {
1735                 btrfs_init_work(&plug->work, btrfs_rmw_helper,
1736                                 unplug_work, NULL, NULL);
1737                 btrfs_queue_work(plug->info->rmw_workers,
1738                                  &plug->work);
1739                 return;
1740         }
1741         run_plug(plug);
1742 }
1743
1744 /*
1745  * our main entry point for writes from the rest of the FS.
1746  */
1747 int raid56_parity_write(struct btrfs_root *root, struct bio *bio,
1748                         struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len)
1749 {
1750         struct btrfs_raid_bio *rbio;
1751         struct btrfs_plug_cb *plug = NULL;
1752         struct blk_plug_cb *cb;
1753         int ret;
1754
1755         rbio = alloc_rbio(root, bbio, stripe_len);
1756         if (IS_ERR(rbio)) {
1757                 btrfs_put_bbio(bbio);
1758                 return PTR_ERR(rbio);
1759         }
1760         bio_list_add(&rbio->bio_list, bio);
1761         rbio->bio_list_bytes = bio->bi_iter.bi_size;
1762         rbio->operation = BTRFS_RBIO_WRITE;
1763
1764         btrfs_bio_counter_inc_noblocked(root->fs_info);
1765         rbio->generic_bio_cnt = 1;
1766
1767         /*
1768          * don't plug on full rbios, just get them out the door
1769          * as quickly as we can
1770          */
1771         if (rbio_is_full(rbio)) {
1772                 ret = full_stripe_write(rbio);
1773                 if (ret)
1774                         btrfs_bio_counter_dec(root->fs_info);
1775                 return ret;
1776         }
1777
1778         cb = blk_check_plugged(btrfs_raid_unplug, root->fs_info,
1779                                sizeof(*plug));
1780         if (cb) {
1781                 plug = container_of(cb, struct btrfs_plug_cb, cb);
1782                 if (!plug->info) {
1783                         plug->info = root->fs_info;
1784                         INIT_LIST_HEAD(&plug->rbio_list);
1785                 }
1786                 list_add_tail(&rbio->plug_list, &plug->rbio_list);
1787                 ret = 0;
1788         } else {
1789                 ret = __raid56_parity_write(rbio);
1790                 if (ret)
1791                         btrfs_bio_counter_dec(root->fs_info);
1792         }
1793         return ret;
1794 }
1795
1796 /*
1797  * all parity reconstruction happens here.  We've read in everything
1798  * we can find from the drives and this does the heavy lifting of
1799  * sorting the good from the bad.
1800  */
1801 static void __raid_recover_end_io(struct btrfs_raid_bio *rbio)
1802 {
1803         int pagenr, stripe;
1804         void **pointers;
1805         int faila = -1, failb = -1;
1806         int nr_pages = DIV_ROUND_UP(rbio->stripe_len, PAGE_CACHE_SIZE);
1807         struct page *page;
1808         int err;
1809         int i;
1810
1811         pointers = kcalloc(rbio->real_stripes, sizeof(void *), GFP_NOFS);
1812         if (!pointers) {
1813                 err = -ENOMEM;
1814                 goto cleanup_io;
1815         }
1816
1817         faila = rbio->faila;
1818         failb = rbio->failb;
1819
1820         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD ||
1821             rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) {
1822                 spin_lock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1823                 set_bit(RBIO_RMW_LOCKED_BIT, &rbio->flags);
1824                 spin_unlock_irq(&rbio->bio_list_lock);
1825         }
1826
1827         index_rbio_pages(rbio);
1828
1829         for (pagenr = 0; pagenr < nr_pages; pagenr++) {
1830                 /*
1831                  * Now we just use bitmap to mark the horizontal stripes in
1832                  * which we have data when doing parity scrub.
1833                  */
1834                 if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB &&
1835                     !test_bit(pagenr, rbio->dbitmap))
1836                         continue;
1837
1838                 /* setup our array of pointers with pages
1839                  * from each stripe
1840                  */
1841                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1842                         /*
1843                          * if we're rebuilding a read, we have to use
1844                          * pages from the bio list
1845                          */
1846                         if ((rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD ||
1847                              rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) &&
1848                             (stripe == faila || stripe == failb)) {
1849                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
1850                         } else {
1851                                 page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1852                         }
1853                         pointers[stripe] = kmap(page);
1854                 }
1855
1856                 /* all raid6 handling here */
1857                 if (rbio->bbio->map_type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6) {
1858                         /*
1859                          * single failure, rebuild from parity raid5
1860                          * style
1861                          */
1862                         if (failb < 0) {
1863                                 if (faila == rbio->nr_data) {
1864                                         /*
1865                                          * Just the P stripe has failed, without
1866                                          * a bad data or Q stripe.
1867                                          * TODO, we should redo the xor here.
1868                                          */
1869                                         err = -EIO;
1870                                         goto cleanup;
1871                                 }
1872                                 /*
1873                                  * a single failure in raid6 is rebuilt
1874                                  * in the pstripe code below
1875                                  */
1876                                 goto pstripe;
1877                         }
1878
1879                         /* make sure our ps and qs are in order */
1880                         if (faila > failb) {
1881                                 int tmp = failb;
1882                                 failb = faila;
1883                                 faila = tmp;
1884                         }
1885
1886                         /* if the q stripe is failed, do a pstripe reconstruction
1887                          * from the xors.
1888                          * If both the q stripe and the P stripe are failed, we're
1889                          * here due to a crc mismatch and we can't give them the
1890                          * data they want
1891                          */
1892                         if (rbio->bbio->raid_map[failb] == RAID6_Q_STRIPE) {
1893                                 if (rbio->bbio->raid_map[faila] ==
1894                                     RAID5_P_STRIPE) {
1895                                         err = -EIO;
1896                                         goto cleanup;
1897                                 }
1898                                 /*
1899                                  * otherwise we have one bad data stripe and
1900                                  * a good P stripe.  raid5!
1901                                  */
1902                                 goto pstripe;
1903                         }
1904
1905                         if (rbio->bbio->raid_map[failb] == RAID5_P_STRIPE) {
1906                                 raid6_datap_recov(rbio->real_stripes,
1907                                                   PAGE_SIZE, faila, pointers);
1908                         } else {
1909                                 raid6_2data_recov(rbio->real_stripes,
1910                                                   PAGE_SIZE, faila, failb,
1911                                                   pointers);
1912                         }
1913                 } else {
1914                         void *p;
1915
1916                         /* rebuild from P stripe here (raid5 or raid6) */
1917                         BUG_ON(failb != -1);
1918 pstripe:
1919                         /* Copy parity block into failed block to start with */
1920                         memcpy(pointers[faila],
1921                                pointers[rbio->nr_data],
1922                                PAGE_CACHE_SIZE);
1923
1924                         /* rearrange the pointer array */
1925                         p = pointers[faila];
1926                         for (stripe = faila; stripe < rbio->nr_data - 1; stripe++)
1927                                 pointers[stripe] = pointers[stripe + 1];
1928                         pointers[rbio->nr_data - 1] = p;
1929
1930                         /* xor in the rest */
1931                         run_xor(pointers, rbio->nr_data - 1, PAGE_CACHE_SIZE);
1932                 }
1933                 /* if we're doing this rebuild as part of an rmw, go through
1934                  * and set all of our private rbio pages in the
1935                  * failed stripes as uptodate.  This way finish_rmw will
1936                  * know they can be trusted.  If this was a read reconstruction,
1937                  * other endio functions will fiddle the uptodate bits
1938                  */
1939                 if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_WRITE) {
1940                         for (i = 0;  i < nr_pages; i++) {
1941                                 if (faila != -1) {
1942                                         page = rbio_stripe_page(rbio, faila, i);
1943                                         SetPageUptodate(page);
1944                                 }
1945                                 if (failb != -1) {
1946                                         page = rbio_stripe_page(rbio, failb, i);
1947                                         SetPageUptodate(page);
1948                                 }
1949                         }
1950                 }
1951                 for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
1952                         /*
1953                          * if we're rebuilding a read, we have to use
1954                          * pages from the bio list
1955                          */
1956                         if ((rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD ||
1957                              rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) &&
1958                             (stripe == faila || stripe == failb)) {
1959                                 page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
1960                         } else {
1961                                 page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
1962                         }
1963                         kunmap(page);
1964                 }
1965         }
1966
1967         err = 0;
1968 cleanup:
1969         kfree(pointers);
1970
1971 cleanup_io:
1972         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD) {
1973                 if (err == 0)
1974                         cache_rbio_pages(rbio);
1975                 else
1976                         clear_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
1977
1978                 rbio_orig_end_io(rbio, err);
1979         } else if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING) {
1980                 rbio_orig_end_io(rbio, err);
1981         } else if (err == 0) {
1982                 rbio->faila = -1;
1983                 rbio->failb = -1;
1984
1985                 if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_WRITE)
1986                         finish_rmw(rbio);
1987                 else if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB)
1988                         finish_parity_scrub(rbio, 0);
1989                 else
1990                         BUG();
1991         } else {
1992                 rbio_orig_end_io(rbio, err);
1993         }
1994 }
1995
1996 /*
1997  * This is called only for stripes we've read from disk to
1998  * reconstruct the parity.
1999  */
2000 static void raid_recover_end_io(struct bio *bio)
2001 {
2002         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
2003
2004         /*
2005          * we only read stripe pages off the disk, set them
2006          * up to date if there were no errors
2007          */
2008         if (bio->bi_error)
2009                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
2010         else
2011                 set_bio_pages_uptodate(bio);
2012         bio_put(bio);
2013
2014         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
2015                 return;
2016
2017         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
2018                 rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
2019         else
2020                 __raid_recover_end_io(rbio);
2021 }
2022
2023 /*
2024  * reads everything we need off the disk to reconstruct
2025  * the parity. endio handlers trigger final reconstruction
2026  * when the IO is done.
2027  *
2028  * This is used both for reads from the higher layers and for
2029  * parity construction required to finish a rmw cycle.
2030  */
2031 static int __raid56_parity_recover(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2032 {
2033         int bios_to_read = 0;
2034         struct bio_list bio_list;
2035         int ret;
2036         int nr_pages = DIV_ROUND_UP(rbio->stripe_len, PAGE_CACHE_SIZE);
2037         int pagenr;
2038         int stripe;
2039         struct bio *bio;
2040
2041         bio_list_init(&bio_list);
2042
2043         ret = alloc_rbio_pages(rbio);
2044         if (ret)
2045                 goto cleanup;
2046
2047         atomic_set(&rbio->error, 0);
2048
2049         /*
2050          * read everything that hasn't failed.  Thanks to the
2051          * stripe cache, it is possible that some or all of these
2052          * pages are going to be uptodate.
2053          */
2054         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
2055                 if (rbio->faila == stripe || rbio->failb == stripe) {
2056                         atomic_inc(&rbio->error);
2057                         continue;
2058                 }
2059
2060                 for (pagenr = 0; pagenr < nr_pages; pagenr++) {
2061                         struct page *p;
2062
2063                         /*
2064                          * the rmw code may have already read this
2065                          * page in
2066                          */
2067                         p = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
2068                         if (PageUptodate(p))
2069                                 continue;
2070
2071                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list,
2072                                        rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr),
2073                                        stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
2074                         if (ret < 0)
2075                                 goto cleanup;
2076                 }
2077         }
2078
2079         bios_to_read = bio_list_size(&bio_list);
2080         if (!bios_to_read) {
2081                 /*
2082                  * we might have no bios to read just because the pages
2083                  * were up to date, or we might have no bios to read because
2084                  * the devices were gone.
2085                  */
2086                 if (atomic_read(&rbio->error) <= rbio->bbio->max_errors) {
2087                         __raid_recover_end_io(rbio);
2088                         goto out;
2089                 } else {
2090                         goto cleanup;
2091                 }
2092         }
2093
2094         /*
2095          * the bbio may be freed once we submit the last bio.  Make sure
2096          * not to touch it after that
2097          */
2098         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bios_to_read);
2099         while (1) {
2100                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
2101                 if (!bio)
2102                         break;
2103
2104                 bio->bi_private = rbio;
2105                 bio->bi_end_io = raid_recover_end_io;
2106
2107                 btrfs_bio_wq_end_io(rbio->fs_info, bio,
2108                                     BTRFS_WQ_ENDIO_RAID56);
2109
2110                 submit_bio(READ, bio);
2111         }
2112 out:
2113         return 0;
2114
2115 cleanup:
2116         if (rbio->operation == BTRFS_RBIO_READ_REBUILD ||
2117             rbio->operation == BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING)
2118                 rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
2119         return -EIO;
2120 }
2121
2122 /*
2123  * the main entry point for reads from the higher layers.  This
2124  * is really only called when the normal read path had a failure,
2125  * so we assume the bio they send down corresponds to a failed part
2126  * of the drive.
2127  */
2128 int raid56_parity_recover(struct btrfs_root *root, struct bio *bio,
2129                           struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len,
2130                           int mirror_num, int generic_io)
2131 {
2132         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2133         int ret;
2134
2135         rbio = alloc_rbio(root, bbio, stripe_len);
2136         if (IS_ERR(rbio)) {
2137                 if (generic_io)
2138                         btrfs_put_bbio(bbio);
2139                 return PTR_ERR(rbio);
2140         }
2141
2142         rbio->operation = BTRFS_RBIO_READ_REBUILD;
2143         bio_list_add(&rbio->bio_list, bio);
2144         rbio->bio_list_bytes = bio->bi_iter.bi_size;
2145
2146         rbio->faila = find_logical_bio_stripe(rbio, bio);
2147         if (rbio->faila == -1) {
2148                 BUG();
2149                 if (generic_io)
2150                         btrfs_put_bbio(bbio);
2151                 kfree(rbio);
2152                 return -EIO;
2153         }
2154
2155         if (generic_io) {
2156                 btrfs_bio_counter_inc_noblocked(root->fs_info);
2157                 rbio->generic_bio_cnt = 1;
2158         } else {
2159                 btrfs_get_bbio(bbio);
2160         }
2161
2162         /*
2163          * Loop retry:
2164          * for 'mirror == 2', reconstruct from all other stripes.
2165          * for 'mirror_num > 2', select a stripe to fail on every retry.
2166          */
2167         if (mirror_num > 2) {
2168                 /*
2169                  * 'mirror == 3' is to fail the p stripe and
2170                  * reconstruct from the q stripe.  'mirror > 3' is to
2171                  * fail a data stripe and reconstruct from p+q stripe.
2172                  */
2173                 rbio->failb = rbio->real_stripes - (mirror_num - 1);
2174                 ASSERT(rbio->failb > 0);
2175                 if (rbio->failb <= rbio->faila)
2176                         rbio->failb--;
2177         }
2178
2179         ret = lock_stripe_add(rbio);
2180
2181         /*
2182          * __raid56_parity_recover will end the bio with
2183          * any errors it hits.  We don't want to return
2184          * its error value up the stack because our caller
2185          * will end up calling bio_endio with any nonzero
2186          * return
2187          */
2188         if (ret == 0)
2189                 __raid56_parity_recover(rbio);
2190         /*
2191          * our rbio has been added to the list of
2192          * rbios that will be handled after the
2193          * currently lock owner is done
2194          */
2195         return 0;
2196
2197 }
2198
2199 static void rmw_work(struct btrfs_work *work)
2200 {
2201         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2202
2203         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2204         raid56_rmw_stripe(rbio);
2205 }
2206
2207 static void read_rebuild_work(struct btrfs_work *work)
2208 {
2209         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2210
2211         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2212         __raid56_parity_recover(rbio);
2213 }
2214
2215 /*
2216  * The following code is used to scrub/replace the parity stripe
2217  *
2218  * Note: We need make sure all the pages that add into the scrub/replace
2219  * raid bio are correct and not be changed during the scrub/replace. That
2220  * is those pages just hold metadata or file data with checksum.
2221  */
2222
2223 struct btrfs_raid_bio *
2224 raid56_parity_alloc_scrub_rbio(struct btrfs_root *root, struct bio *bio,
2225                                struct btrfs_bio *bbio, u64 stripe_len,
2226                                struct btrfs_device *scrub_dev,
2227                                unsigned long *dbitmap, int stripe_nsectors)
2228 {
2229         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2230         int i;
2231
2232         rbio = alloc_rbio(root, bbio, stripe_len);
2233         if (IS_ERR(rbio))
2234                 return NULL;
2235         bio_list_add(&rbio->bio_list, bio);
2236         /*
2237          * This is a special bio which is used to hold the completion handler
2238          * and make the scrub rbio is similar to the other types
2239          */
2240         ASSERT(!bio->bi_iter.bi_size);
2241         rbio->operation = BTRFS_RBIO_PARITY_SCRUB;
2242
2243         for (i = 0; i < rbio->real_stripes; i++) {
2244                 if (bbio->stripes[i].dev == scrub_dev) {
2245                         rbio->scrubp = i;
2246                         break;
2247                 }
2248         }
2249
2250         /* Now we just support the sectorsize equals to page size */
2251         ASSERT(root->sectorsize == PAGE_SIZE);
2252         ASSERT(rbio->stripe_npages == stripe_nsectors);
2253         bitmap_copy(rbio->dbitmap, dbitmap, stripe_nsectors);
2254
2255         return rbio;
2256 }
2257
2258 /* Used for both parity scrub and missing. */
2259 void raid56_add_scrub_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio, struct page *page,
2260                             u64 logical)
2261 {
2262         int stripe_offset;
2263         int index;
2264
2265         ASSERT(logical >= rbio->bbio->raid_map[0]);
2266         ASSERT(logical + PAGE_SIZE <= rbio->bbio->raid_map[0] +
2267                                 rbio->stripe_len * rbio->nr_data);
2268         stripe_offset = (int)(logical - rbio->bbio->raid_map[0]);
2269         index = stripe_offset >> PAGE_CACHE_SHIFT;
2270         rbio->bio_pages[index] = page;
2271 }
2272
2273 /*
2274  * We just scrub the parity that we have correct data on the same horizontal,
2275  * so we needn't allocate all pages for all the stripes.
2276  */
2277 static int alloc_rbio_essential_pages(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2278 {
2279         int i;
2280         int bit;
2281         int index;
2282         struct page *page;
2283
2284         for_each_set_bit(bit, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2285                 for (i = 0; i < rbio->real_stripes; i++) {
2286                         index = i * rbio->stripe_npages + bit;
2287                         if (rbio->stripe_pages[index])
2288                                 continue;
2289
2290                         page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
2291                         if (!page)
2292                                 return -ENOMEM;
2293                         rbio->stripe_pages[index] = page;
2294                         ClearPageUptodate(page);
2295                 }
2296         }
2297         return 0;
2298 }
2299
2300 /*
2301  * end io function used by finish_rmw.  When we finally
2302  * get here, we've written a full stripe
2303  */
2304 static void raid_write_parity_end_io(struct bio *bio)
2305 {
2306         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
2307         int err = bio->bi_error;
2308
2309         if (bio->bi_error)
2310                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
2311
2312         bio_put(bio);
2313
2314         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
2315                 return;
2316
2317         err = 0;
2318
2319         if (atomic_read(&rbio->error))
2320                 err = -EIO;
2321
2322         rbio_orig_end_io(rbio, err);
2323 }
2324
2325 static noinline void finish_parity_scrub(struct btrfs_raid_bio *rbio,
2326                                          int need_check)
2327 {
2328         struct btrfs_bio *bbio = rbio->bbio;
2329         void *pointers[rbio->real_stripes];
2330         DECLARE_BITMAP(pbitmap, rbio->stripe_npages);
2331         int nr_data = rbio->nr_data;
2332         int stripe;
2333         int pagenr;
2334         int p_stripe = -1;
2335         int q_stripe = -1;
2336         struct page *p_page = NULL;
2337         struct page *q_page = NULL;
2338         struct bio_list bio_list;
2339         struct bio *bio;
2340         int is_replace = 0;
2341         int ret;
2342
2343         bio_list_init(&bio_list);
2344
2345         if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 1) {
2346                 p_stripe = rbio->real_stripes - 1;
2347         } else if (rbio->real_stripes - rbio->nr_data == 2) {
2348                 p_stripe = rbio->real_stripes - 2;
2349                 q_stripe = rbio->real_stripes - 1;
2350         } else {
2351                 BUG();
2352         }
2353
2354         if (bbio->num_tgtdevs && bbio->tgtdev_map[rbio->scrubp]) {
2355                 is_replace = 1;
2356                 bitmap_copy(pbitmap, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages);
2357         }
2358
2359         /*
2360          * Because the higher layers(scrubber) are unlikely to
2361          * use this area of the disk again soon, so don't cache
2362          * it.
2363          */
2364         clear_bit(RBIO_CACHE_READY_BIT, &rbio->flags);
2365
2366         if (!need_check)
2367                 goto writeback;
2368
2369         p_page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
2370         if (!p_page)
2371                 goto cleanup;
2372         SetPageUptodate(p_page);
2373
2374         if (q_stripe != -1) {
2375                 q_page = alloc_page(GFP_NOFS | __GFP_HIGHMEM);
2376                 if (!q_page) {
2377                         __free_page(p_page);
2378                         goto cleanup;
2379                 }
2380                 SetPageUptodate(q_page);
2381         }
2382
2383         atomic_set(&rbio->error, 0);
2384
2385         for_each_set_bit(pagenr, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2386                 struct page *p;
2387                 void *parity;
2388                 /* first collect one page from each data stripe */
2389                 for (stripe = 0; stripe < nr_data; stripe++) {
2390                         p = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0);
2391                         pointers[stripe] = kmap(p);
2392                 }
2393
2394                 /* then add the parity stripe */
2395                 pointers[stripe++] = kmap(p_page);
2396
2397                 if (q_stripe != -1) {
2398
2399                         /*
2400                          * raid6, add the qstripe and call the
2401                          * library function to fill in our p/q
2402                          */
2403                         pointers[stripe++] = kmap(q_page);
2404
2405                         raid6_call.gen_syndrome(rbio->real_stripes, PAGE_SIZE,
2406                                                 pointers);
2407                 } else {
2408                         /* raid5 */
2409                         memcpy(pointers[nr_data], pointers[0], PAGE_SIZE);
2410                         run_xor(pointers + 1, nr_data - 1, PAGE_CACHE_SIZE);
2411                 }
2412
2413                 /* Check scrubbing pairty and repair it */
2414                 p = rbio_stripe_page(rbio, rbio->scrubp, pagenr);
2415                 parity = kmap(p);
2416                 if (memcmp(parity, pointers[rbio->scrubp], PAGE_CACHE_SIZE))
2417                         memcpy(parity, pointers[rbio->scrubp], PAGE_CACHE_SIZE);
2418                 else
2419                         /* Parity is right, needn't writeback */
2420                         bitmap_clear(rbio->dbitmap, pagenr, 1);
2421                 kunmap(p);
2422
2423                 for (stripe = 0; stripe < nr_data; stripe++)
2424                         kunmap(page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 0));
2425                 kunmap(p_page);
2426         }
2427
2428         __free_page(p_page);
2429         if (q_page)
2430                 __free_page(q_page);
2431
2432 writeback:
2433         /*
2434          * time to start writing.  Make bios for everything from the
2435          * higher layers (the bio_list in our rbio) and our p/q.  Ignore
2436          * everything else.
2437          */
2438         for_each_set_bit(pagenr, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2439                 struct page *page;
2440
2441                 page = rbio_stripe_page(rbio, rbio->scrubp, pagenr);
2442                 ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list,
2443                                page, rbio->scrubp, pagenr, rbio->stripe_len);
2444                 if (ret)
2445                         goto cleanup;
2446         }
2447
2448         if (!is_replace)
2449                 goto submit_write;
2450
2451         for_each_set_bit(pagenr, pbitmap, rbio->stripe_npages) {
2452                 struct page *page;
2453
2454                 page = rbio_stripe_page(rbio, rbio->scrubp, pagenr);
2455                 ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
2456                                        bbio->tgtdev_map[rbio->scrubp],
2457                                        pagenr, rbio->stripe_len);
2458                 if (ret)
2459                         goto cleanup;
2460         }
2461
2462 submit_write:
2463         nr_data = bio_list_size(&bio_list);
2464         if (!nr_data) {
2465                 /* Every parity is right */
2466                 rbio_orig_end_io(rbio, 0);
2467                 return;
2468         }
2469
2470         atomic_set(&rbio->stripes_pending, nr_data);
2471
2472         while (1) {
2473                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
2474                 if (!bio)
2475                         break;
2476
2477                 bio->bi_private = rbio;
2478                 bio->bi_end_io = raid_write_parity_end_io;
2479                 submit_bio(WRITE, bio);
2480         }
2481         return;
2482
2483 cleanup:
2484         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
2485 }
2486
2487 static inline int is_data_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio, int stripe)
2488 {
2489         if (stripe >= 0 && stripe < rbio->nr_data)
2490                 return 1;
2491         return 0;
2492 }
2493
2494 /*
2495  * While we're doing the parity check and repair, we could have errors
2496  * in reading pages off the disk.  This checks for errors and if we're
2497  * not able to read the page it'll trigger parity reconstruction.  The
2498  * parity scrub will be finished after we've reconstructed the failed
2499  * stripes
2500  */
2501 static void validate_rbio_for_parity_scrub(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2502 {
2503         if (atomic_read(&rbio->error) > rbio->bbio->max_errors)
2504                 goto cleanup;
2505
2506         if (rbio->faila >= 0 || rbio->failb >= 0) {
2507                 int dfail = 0, failp = -1;
2508
2509                 if (is_data_stripe(rbio, rbio->faila))
2510                         dfail++;
2511                 else if (is_parity_stripe(rbio->faila))
2512                         failp = rbio->faila;
2513
2514                 if (is_data_stripe(rbio, rbio->failb))
2515                         dfail++;
2516                 else if (is_parity_stripe(rbio->failb))
2517                         failp = rbio->failb;
2518
2519                 /*
2520                  * Because we can not use a scrubbing parity to repair
2521                  * the data, so the capability of the repair is declined.
2522                  * (In the case of RAID5, we can not repair anything)
2523                  */
2524                 if (dfail > rbio->bbio->max_errors - 1)
2525                         goto cleanup;
2526
2527                 /*
2528                  * If all data is good, only parity is correctly, just
2529                  * repair the parity.
2530                  */
2531                 if (dfail == 0) {
2532                         finish_parity_scrub(rbio, 0);
2533                         return;
2534                 }
2535
2536                 /*
2537                  * Here means we got one corrupted data stripe and one
2538                  * corrupted parity on RAID6, if the corrupted parity
2539                  * is scrubbing parity, luckly, use the other one to repair
2540                  * the data, or we can not repair the data stripe.
2541                  */
2542                 if (failp != rbio->scrubp)
2543                         goto cleanup;
2544
2545                 __raid_recover_end_io(rbio);
2546         } else {
2547                 finish_parity_scrub(rbio, 1);
2548         }
2549         return;
2550
2551 cleanup:
2552         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
2553 }
2554
2555 /*
2556  * end io for the read phase of the rmw cycle.  All the bios here are physical
2557  * stripe bios we've read from the disk so we can recalculate the parity of the
2558  * stripe.
2559  *
2560  * This will usually kick off finish_rmw once all the bios are read in, but it
2561  * may trigger parity reconstruction if we had any errors along the way
2562  */
2563 static void raid56_parity_scrub_end_io(struct bio *bio)
2564 {
2565         struct btrfs_raid_bio *rbio = bio->bi_private;
2566
2567         if (bio->bi_error)
2568                 fail_bio_stripe(rbio, bio);
2569         else
2570                 set_bio_pages_uptodate(bio);
2571
2572         bio_put(bio);
2573
2574         if (!atomic_dec_and_test(&rbio->stripes_pending))
2575                 return;
2576
2577         /*
2578          * this will normally call finish_rmw to start our write
2579          * but if there are any failed stripes we'll reconstruct
2580          * from parity first
2581          */
2582         validate_rbio_for_parity_scrub(rbio);
2583 }
2584
2585 static void raid56_parity_scrub_stripe(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2586 {
2587         int bios_to_read = 0;
2588         struct bio_list bio_list;
2589         int ret;
2590         int pagenr;
2591         int stripe;
2592         struct bio *bio;
2593
2594         ret = alloc_rbio_essential_pages(rbio);
2595         if (ret)
2596                 goto cleanup;
2597
2598         bio_list_init(&bio_list);
2599
2600         atomic_set(&rbio->error, 0);
2601         /*
2602          * build a list of bios to read all the missing parts of this
2603          * stripe
2604          */
2605         for (stripe = 0; stripe < rbio->real_stripes; stripe++) {
2606                 for_each_set_bit(pagenr, rbio->dbitmap, rbio->stripe_npages) {
2607                         struct page *page;
2608                         /*
2609                          * we want to find all the pages missing from
2610                          * the rbio and read them from the disk.  If
2611                          * page_in_rbio finds a page in the bio list
2612                          * we don't need to read it off the stripe.
2613                          */
2614                         page = page_in_rbio(rbio, stripe, pagenr, 1);
2615                         if (page)
2616                                 continue;
2617
2618                         page = rbio_stripe_page(rbio, stripe, pagenr);
2619                         /*
2620                          * the bio cache may have handed us an uptodate
2621                          * page.  If so, be happy and use it
2622                          */
2623                         if (PageUptodate(page))
2624                                 continue;
2625
2626                         ret = rbio_add_io_page(rbio, &bio_list, page,
2627                                        stripe, pagenr, rbio->stripe_len);
2628                         if (ret)
2629                                 goto cleanup;
2630                 }
2631         }
2632
2633         bios_to_read = bio_list_size(&bio_list);
2634         if (!bios_to_read) {
2635                 /*
2636                  * this can happen if others have merged with
2637                  * us, it means there is nothing left to read.
2638                  * But if there are missing devices it may not be
2639                  * safe to do the full stripe write yet.
2640                  */
2641                 goto finish;
2642         }
2643
2644         /*
2645          * the bbio may be freed once we submit the last bio.  Make sure
2646          * not to touch it after that
2647          */
2648         atomic_set(&rbio->stripes_pending, bios_to_read);
2649         while (1) {
2650                 bio = bio_list_pop(&bio_list);
2651                 if (!bio)
2652                         break;
2653
2654                 bio->bi_private = rbio;
2655                 bio->bi_end_io = raid56_parity_scrub_end_io;
2656
2657                 btrfs_bio_wq_end_io(rbio->fs_info, bio,
2658                                     BTRFS_WQ_ENDIO_RAID56);
2659
2660                 submit_bio(READ, bio);
2661         }
2662         /* the actual write will happen once the reads are done */
2663         return;
2664
2665 cleanup:
2666         rbio_orig_end_io(rbio, -EIO);
2667         return;
2668
2669 finish:
2670         validate_rbio_for_parity_scrub(rbio);
2671 }
2672
2673 static void scrub_parity_work(struct btrfs_work *work)
2674 {
2675         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2676
2677         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2678         raid56_parity_scrub_stripe(rbio);
2679 }
2680
2681 static void async_scrub_parity(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2682 {
2683         btrfs_init_work(&rbio->work, btrfs_rmw_helper,
2684                         scrub_parity_work, NULL, NULL);
2685
2686         btrfs_queue_work(rbio->fs_info->rmw_workers,
2687                          &rbio->work);
2688 }
2689
2690 void raid56_parity_submit_scrub_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2691 {
2692         if (!lock_stripe_add(rbio))
2693                 async_scrub_parity(rbio);
2694 }
2695
2696 /* The following code is used for dev replace of a missing RAID 5/6 device. */
2697
2698 struct btrfs_raid_bio *
2699 raid56_alloc_missing_rbio(struct btrfs_root *root, struct bio *bio,
2700                           struct btrfs_bio *bbio, u64 length)
2701 {
2702         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2703
2704         rbio = alloc_rbio(root, bbio, length);
2705         if (IS_ERR(rbio))
2706                 return NULL;
2707
2708         rbio->operation = BTRFS_RBIO_REBUILD_MISSING;
2709         bio_list_add(&rbio->bio_list, bio);
2710         /*
2711          * This is a special bio which is used to hold the completion handler
2712          * and make the scrub rbio is similar to the other types
2713          */
2714         ASSERT(!bio->bi_iter.bi_size);
2715
2716         rbio->faila = find_logical_bio_stripe(rbio, bio);
2717         if (rbio->faila == -1) {
2718                 BUG();
2719                 kfree(rbio);
2720                 return NULL;
2721         }
2722
2723         return rbio;
2724 }
2725
2726 static void missing_raid56_work(struct btrfs_work *work)
2727 {
2728         struct btrfs_raid_bio *rbio;
2729
2730         rbio = container_of(work, struct btrfs_raid_bio, work);
2731         __raid56_parity_recover(rbio);
2732 }
2733
2734 static void async_missing_raid56(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2735 {
2736         btrfs_init_work(&rbio->work, btrfs_rmw_helper,
2737                         missing_raid56_work, NULL, NULL);
2738
2739         btrfs_queue_work(rbio->fs_info->rmw_workers, &rbio->work);
2740 }
2741
2742 void raid56_submit_missing_rbio(struct btrfs_raid_bio *rbio)
2743 {
2744         if (!lock_stripe_add(rbio))
2745                 async_missing_raid56(rbio);
2746 }