fs/ext4/page-io.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * linux/fs/ext4/page-io.c
   4  *
   5  * This contains the new page_io functions for ext4
   6  *
   7  * Written by Theodore Ts'o, 2010.
   8  */
   9
  10 #include <linux/fs.h>
  11 #include <linux/time.h>
  12 #include <linux/highuid.h>
  13 #include <linux/pagemap.h>
  14 #include <linux/quotaops.h>
  15 #include <linux/string.h>
  16 #include <linux/buffer_head.h>
  17 #include <linux/writeback.h>
  18 #include <linux/pagevec.h>
  19 #include <linux/mpage.h>
  20 #include <linux/namei.h>
  21 #include <linux/uio.h>
  22 #include <linux/bio.h>
  23 #include <linux/workqueue.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/backing-dev.h>
  28
  29 #include "ext4_jbd2.h"
  30 #include "xattr.h"
  31 #include "acl.h"
  32
  33 static struct kmem_cache *io_end_cachep;
  34
  35 int __init ext4_init_pageio(void)
  36 {
  37         io_end_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_end, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  38         if (io_end_cachep == NULL)
  39                 return -ENOMEM;
  40         return 0;
  41 }
  42
  43 void ext4_exit_pageio(void)
  44 {
  45         kmem_cache_destroy(io_end_cachep);
  46 }
  47
  48 /*
  49  * Print an buffer I/O error compatible with the fs/buffer.c.  This
  50  * provides compatibility with dmesg scrapers that look for a specific
  51  * buffer I/O error message.  We really need a unified error reporting
  52  * structure to userspace ala Digital Unix's uerf system, but it's
  53  * probably not going to happen in my lifetime, due to LKML politics...
  54  */
  55 static void buffer_io_error(struct buffer_head *bh)
  56 {
  57         printk_ratelimited(KERN_ERR "Buffer I/O error on device %pg, logical block %llu\n",
  58                        bh->b_bdev,
  59                         (unsigned long long)bh->b_blocknr);
  60 }
  61
  62 static void ext4_finish_bio(struct bio *bio)
  63 {
  64         int i;
  65         struct bio_vec *bvec;
  66
  67         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
  68                 struct page *page = bvec->bv_page;
  69 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
  70                 struct page *data_page = NULL;
  71 #endif
  72                 struct buffer_head *bh, *head;
  73                 unsigned bio_start = bvec->bv_offset;
  74                 unsigned bio_end = bio_start + bvec->bv_len;
  75                 unsigned under_io = 0;
  76                 unsigned long flags;
  77
  78                 if (!page)
  79                         continue;
  80
  81 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
  82                 if (!page->mapping) {
  83                         /* The bounce data pages are unmapped. */
  84                         data_page = page;
  85                         fscrypt_pullback_bio_page(&page, false);
  86                 }
  87 #endif
  88
  89                 if (bio->bi_status) {
  90                         SetPageError(page);
  91                         mapping_set_error(page->mapping, -EIO);
  92                 }
  93                 bh = head = page_buffers(page);
  94                 /*
  95                  * We check all buffers in the page under BH_Uptodate_Lock
  96                  * to avoid races with other end io clearing async_write flags
  97                  */
  98                 local_irq_save(flags);
  99                 bit_spin_lock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 100                 do {
 101                         if (bh_offset(bh) < bio_start ||
 102                             bh_offset(bh) + bh->b_size > bio_end) {
 103                                 if (buffer_async_write(bh))
 104                                         under_io++;
 105                                 continue;
 106                         }
 107                         clear_buffer_async_write(bh);
 108                         if (bio->bi_status)
 109                                 buffer_io_error(bh);
 110                 } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 111                 bit_spin_unlock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 112                 local_irq_restore(flags);
 113                 if (!under_io) {
 114 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
 115                         if (data_page)
 116                                 fscrypt_restore_control_page(data_page);
 117 #endif
 118                         end_page_writeback(page);
 119                 }
 120         }
 121 }
 122
 123 static void ext4_release_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 124 {
 125         struct bio *bio, *next_bio;
 126
 127         BUG_ON(!list_empty(&io_end->list));
 128         BUG_ON(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN);
 129         WARN_ON(io_end->handle);
 130
 131         for (bio = io_end->bio; bio; bio = next_bio) {
 132                 next_bio = bio->bi_private;
 133                 ext4_finish_bio(bio);
 134                 bio_put(bio);
 135         }
 136         kmem_cache_free(io_end_cachep, io_end);
 137 }
 138
 139 /*
 140  * Check a range of space and convert unwritten extents to written. Note that
 141  * we are protected from truncate touching same part of extent tree by the
 142  * fact that truncate code waits for all DIO to finish (thus exclusion from
 143  * direct IO is achieved) and also waits for PageWriteback bits. Thus we
 144  * cannot get to ext4_ext_truncate() before all IOs overlapping that range are
 145  * completed (happens from ext4_free_ioend()).
 146  */
 147 static int ext4_end_io(ext4_io_end_t *io)
 148 {
 149         struct inode *inode = io->inode;
 150         loff_t offset = io->offset;
 151         ssize_t size = io->size;
 152         handle_t *handle = io->handle;
 153         int ret = 0;
 154
 155         ext4_debug("ext4_end_io_nolock: io 0x%p from inode %lu,list->next 0x%p,"
 156                    "list->prev 0x%p\n",
 157                    io, inode->i_ino, io->list.next, io->list.prev);
 158
 159         io->handle = NULL;      /* Following call will use up the handle */
 160         ret = ext4_convert_unwritten_extents(handle, inode, offset, size);
 161         if (ret < 0 && !ext4_forced_shutdown(EXT4_SB(inode->i_sb))) {
 162                 ext4_msg(inode->i_sb, KERN_EMERG,
 163                          "failed to convert unwritten extents to written "
 164                          "extents -- potential data loss!  "
 165                          "(inode %lu, offset %llu, size %zd, error %d)",
 166                          inode->i_ino, offset, size, ret);
 167         }
 168         ext4_clear_io_unwritten_flag(io);
 169         ext4_release_io_end(io);
 170         return ret;
 171 }
 172
 173 static void dump_completed_IO(struct inode *inode, struct list_head *head)
 174 {
 175 #ifdef  EXT4FS_DEBUG
 176         struct list_head *cur, *before, *after;
 177         ext4_io_end_t *io, *io0, *io1;
 178
 179         if (list_empty(head))
 180                 return;
 181
 182         ext4_debug("Dump inode %lu completed io list\n", inode->i_ino);
 183         list_for_each_entry(io, head, list) {
 184                 cur = &io->list;
 185                 before = cur->prev;
 186                 io0 = container_of(before, ext4_io_end_t, list);
 187                 after = cur->next;
 188                 io1 = container_of(after, ext4_io_end_t, list);
 189
 190                 ext4_debug("io 0x%p from inode %lu,prev 0x%p,next 0x%p\n",
 191                             io, inode->i_ino, io0, io1);
 192         }
 193 #endif
 194 }
 195
 196 /* Add the io_end to per-inode completed end_io list. */
 197 static void ext4_add_complete_io(ext4_io_end_t *io_end)
 198 {
 199         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(io_end->inode);
 200         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(io_end->inode->i_sb);
 201         struct workqueue_struct *wq;
 202         unsigned long flags;
 203
 204         /* Only reserved conversions from writeback should enter here */
 205         WARN_ON(!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 206         WARN_ON(!io_end->handle && sbi->s_journal);
 207         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 208         wq = sbi->rsv_conversion_wq;
 209         if (list_empty(&ei->i_rsv_conversion_list))
 210                 queue_work(wq, &ei->i_rsv_conversion_work);
 211         list_add_tail(&io_end->list, &ei->i_rsv_conversion_list);
 212         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 213 }
 214
 215 static int ext4_do_flush_completed_IO(struct inode *inode,
 216                                       struct list_head *head)
 217 {
 218         ext4_io_end_t *io;
 219         struct list_head unwritten;
 220         unsigned long flags;
 221         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 222         int err, ret = 0;
 223
 224         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 225         dump_completed_IO(inode, head);
 226         list_replace_init(head, &unwritten);
 227         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 228
 229         while (!list_empty(&unwritten)) {
 230                 io = list_entry(unwritten.next, ext4_io_end_t, list);
 231                 BUG_ON(!(io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 232                 list_del_init(&io->list);
 233
 234                 err = ext4_end_io(io);
 235                 if (unlikely(!ret && err))
 236                         ret = err;
 237         }
 238         return ret;
 239 }
 240
 241 /*
 242  * work on completed IO, to convert unwritten extents to extents
 243  */
 244 void ext4_end_io_rsv_work(struct work_struct *work)
 245 {
 246         struct ext4_inode_info *ei = container_of(work, struct ext4_inode_info,
 247                                                   i_rsv_conversion_work);
 248         ext4_do_flush_completed_IO(&ei->vfs_inode, &ei->i_rsv_conversion_list);
 249 }
 250
 251 ext4_io_end_t *ext4_init_io_end(struct inode *inode, gfp_t flags)
 252 {
 253         ext4_io_end_t *io = kmem_cache_zalloc(io_end_cachep, flags);
 254         if (io) {
 255                 io->inode = inode;
 256                 INIT_LIST_HEAD(&io->list);
 257                 atomic_set(&io->count, 1);
 258         }
 259         return io;
 260 }
 261
 262 void ext4_put_io_end_defer(ext4_io_end_t *io_end)
 263 {
 264         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 265                 if (!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) || !io_end->size) {
 266                         ext4_release_io_end(io_end);
 267                         return;
 268                 }
 269                 ext4_add_complete_io(io_end);
 270         }
 271 }
 272
 273 int ext4_put_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 274 {
 275         int err = 0;
 276
 277         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 278                 if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 279                         err = ext4_convert_unwritten_extents(io_end->handle,
 280                                                 io_end->inode, io_end->offset,
 281                                                 io_end->size);
 282                         io_end->handle = NULL;
 283                         ext4_clear_io_unwritten_flag(io_end);
 284                 }
 285                 ext4_release_io_end(io_end);
 286         }
 287         return err;
 288 }
 289
 290 ext4_io_end_t *ext4_get_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 291 {
 292         atomic_inc(&io_end->count);
 293         return io_end;
 294 }
 295
 296 /* BIO completion function for page writeback */
 297 static void ext4_end_bio(struct bio *bio)
 298 {
 299         ext4_io_end_t *io_end = bio->bi_private;
 300         sector_t bi_sector = bio->bi_iter.bi_sector;
 301         char b[BDEVNAME_SIZE];
 302
 303         if (WARN_ONCE(!io_end, "io_end is NULL: %s: sector %Lu len %u err %d\n",
 304                       bio_devname(bio, b),
 305                       (long long) bio->bi_iter.bi_sector,
 306                       (unsigned) bio_sectors(bio),
 307                       bio->bi_status)) {
 308                 ext4_finish_bio(bio);
 309                 bio_put(bio);
 310                 return;
 311         }
 312         bio->bi_end_io = NULL;
 313
 314         if (bio->bi_status) {
 315                 struct inode *inode = io_end->inode;
 316
 317                 ext4_warning(inode->i_sb, "I/O error %d writing to inode %lu "
 318                              "(offset %llu size %ld starting block %llu)",
 319                              bio->bi_status, inode->i_ino,
 320                              (unsigned long long) io_end->offset,
 321                              (long) io_end->size,
 322                              (unsigned long long)
 323                              bi_sector >> (inode->i_blkbits - 9));
 324                 mapping_set_error(inode->i_mapping,
 325                                 blk_status_to_errno(bio->bi_status));
 326         }
 327
 328         if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 329                 /*
 330                  * Link bio into list hanging from io_end. We have to do it
 331                  * atomically as bio completions can be racing against each
 332                  * other.
 333                  */
 334                 bio->bi_private = xchg(&io_end->bio, bio);
 335                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 336         } else {
 337                 /*
 338                  * Drop io_end reference early. Inode can get freed once
 339                  * we finish the bio.
 340                  */
 341                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 342                 ext4_finish_bio(bio);
 343                 bio_put(bio);
 344         }
 345 }
 346
 347 void ext4_io_submit(struct ext4_io_submit *io)
 348 {
 349         struct bio *bio = io->io_bio;
 350
 351         if (bio) {
 352                 int io_op_flags = io->io_wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL ?
 353                                   REQ_SYNC : 0;
 354                 io->io_bio->bi_write_hint = io->io_end->inode->i_write_hint;
 355                 bio_set_op_attrs(io->io_bio, REQ_OP_WRITE, io_op_flags);
 356                 submit_bio(io->io_bio);
 357         }
 358         io->io_bio = NULL;
 359 }
 360
 361 void ext4_io_submit_init(struct ext4_io_submit *io,
 362                          struct writeback_control *wbc)
 363 {
 364         io->io_wbc = wbc;
 365         io->io_bio = NULL;
 366         io->io_end = NULL;
 367 }
 368
 369 static int io_submit_init_bio(struct ext4_io_submit *io,
 370                               struct buffer_head *bh)
 371 {
 372         struct bio *bio;
 373
 374         bio = bio_alloc(GFP_NOIO, BIO_MAX_PAGES);
 375         if (!bio)
 376                 return -ENOMEM;
 377         wbc_init_bio(io->io_wbc, bio);
 378         bio->bi_iter.bi_sector = bh->b_blocknr * (bh->b_size >> 9);
 379         bio_set_dev(bio, bh->b_bdev);
 380         bio->bi_end_io = ext4_end_bio;
 381         bio->bi_private = ext4_get_io_end(io->io_end);
 382         io->io_bio = bio;
 383         io->io_next_block = bh->b_blocknr;
 384         return 0;
 385 }
 386
 387 static int io_submit_add_bh(struct ext4_io_submit *io,
 388                             struct inode *inode,
 389                             struct page *page,
 390                             struct buffer_head *bh)
 391 {
 392         int ret;
 393
 394         if (io->io_bio && bh->b_blocknr != io->io_next_block) {
 395 submit_and_retry:
 396                 ext4_io_submit(io);
 397         }
 398         if (io->io_bio == NULL) {
 399                 ret = io_submit_init_bio(io, bh);
 400                 if (ret)
 401                         return ret;
 402                 io->io_bio->bi_write_hint = inode->i_write_hint;
 403         }
 404         ret = bio_add_page(io->io_bio, page, bh->b_size, bh_offset(bh));
 405         if (ret != bh->b_size)
 406                 goto submit_and_retry;
 407         wbc_account_io(io->io_wbc, page, bh->b_size);
 408         io->io_next_block++;
 409         return 0;
 410 }
 411
 412 int ext4_bio_write_page(struct ext4_io_submit *io,
 413                         struct page *page,
 414                         int len,
 415                         struct writeback_control *wbc,
 416                         bool keep_towrite)
 417 {
 418         struct page *data_page = NULL;
 419         struct inode *inode = page->mapping->host;
 420         unsigned block_start;
 421         struct buffer_head *bh, *head;
 422         int ret = 0;
 423         int nr_submitted = 0;
 424         int nr_to_submit = 0;
 425
 426         BUG_ON(!PageLocked(page));
 427         BUG_ON(PageWriteback(page));
 428
 429         if (keep_towrite)
 430                 set_page_writeback_keepwrite(page);
 431         else
 432                 set_page_writeback(page);
 433         ClearPageError(page);
 434
 435         /*
 436          * Comments copied from block_write_full_page:
 437          *
 438          * The page straddles i_size.  It must be zeroed out on each and every
 439          * writepage invocation because it may be mmapped.  "A file is mapped
 440          * in multiples of the page size.  For a file that is not a multiple of
 441          * the page size, the remaining memory is zeroed when mapped, and
 442          * writes to that region are not written out to the file."
 443          */
 444         if (len < PAGE_SIZE)
 445                 zero_user_segment(page, len, PAGE_SIZE);
 446         /*
 447          * In the first loop we prepare and mark buffers to submit. We have to
 448          * mark all buffers in the page before submitting so that
 449          * end_page_writeback() cannot be called from ext4_bio_end_io() when IO
 450          * on the first buffer finishes and we are still working on submitting
 451          * the second buffer.
 452          */
 453         bh = head = page_buffers(page);
 454         do {
 455                 block_start = bh_offset(bh);
 456                 if (block_start >= len) {
 457                         clear_buffer_dirty(bh);
 458                         set_buffer_uptodate(bh);
 459                         continue;
 460                 }
 461                 if (!buffer_dirty(bh) || buffer_delay(bh) ||
 462                     !buffer_mapped(bh) || buffer_unwritten(bh)) {
 463                         /* A hole? We can safely clear the dirty bit */
 464                         if (!buffer_mapped(bh))
 465                                 clear_buffer_dirty(bh);
 466                         if (io->io_bio)
 467                                 ext4_io_submit(io);
 468                         continue;
 469                 }
 470                 if (buffer_new(bh)) {
 471                         clear_buffer_new(bh);
 472                         clean_bdev_bh_alias(bh);
 473                 }
 474                 set_buffer_async_write(bh);
 475                 nr_to_submit++;
 476         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 477
 478         bh = head = page_buffers(page);
 479
 480         if (ext4_encrypted_inode(inode) && S_ISREG(inode->i_mode) &&
 481             nr_to_submit) {
 482                 gfp_t gfp_flags = GFP_NOFS;
 483
 484                 /*
 485                  * Since bounce page allocation uses a mempool, we can only use
 486                  * a waiting mask (i.e. request guaranteed allocation) on the
 487                  * first page of the bio.  Otherwise it can deadlock.
 488                  */
 489                 if (io->io_bio)
 490                         gfp_flags = GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN;
 491         retry_encrypt:
 492                 data_page = fscrypt_encrypt_page(inode, page, PAGE_SIZE, 0,
 493                                                 page->index, gfp_flags);
 494                 if (IS_ERR(data_page)) {
 495                         ret = PTR_ERR(data_page);
 496                         if (ret == -ENOMEM &&
 497                             (io->io_bio || wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL)) {
 498                                 gfp_flags = GFP_NOFS;
 499                                 if (io->io_bio)
 500                                         ext4_io_submit(io);
 501                                 else
 502                                         gfp_flags |= __GFP_NOFAIL;
 503                                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
 504                                 goto retry_encrypt;
 505                         }
 506                         data_page = NULL;
 507                         goto out;
 508                 }
 509         }
 510
 511         /* Now submit buffers to write */
 512         do {
 513                 if (!buffer_async_write(bh))
 514                         continue;
 515                 ret = io_submit_add_bh(io, inode,
 516                                        data_page ? data_page : page, bh);
 517                 if (ret) {
 518                         /*
 519                          * We only get here on ENOMEM.  Not much else
 520                          * we can do but mark the page as dirty, and
 521                          * better luck next time.
 522                          */
 523                         break;
 524                 }
 525                 nr_submitted++;
 526                 clear_buffer_dirty(bh);
 527         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 528
 529         /* Error stopped previous loop? Clean up buffers... */
 530         if (ret) {
 531         out:
 532                 if (data_page)
 533                         fscrypt_restore_control_page(data_page);
 534                 printk_ratelimited(KERN_ERR "%s: ret = %d\n", __func__, ret);
 535                 redirty_page_for_writepage(wbc, page);
 536                 do {
 537                         clear_buffer_async_write(bh);
 538                         bh = bh->b_this_page;
 539                 } while (bh != head);
 540         }
 541         unlock_page(page);
 542         /* Nothing submitted - we have to end page writeback */
 543         if (!nr_submitted)
 544                 end_page_writeback(page);
 545         return ret;
 546 }