GNU Linux-libre 6.9-gnu
[releases.git] / fs / nilfs2 / mdt.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Meta data file for NILFS
4  *
5  * Copyright (C) 2005-2008 Nippon Telegraph and Telephone Corporation.
6  *
7  * Written by Ryusuke Konishi.
8  */
9
10 #include <linux/buffer_head.h>
11 #include <linux/mpage.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/writeback.h>
14 #include <linux/backing-dev.h>
15 #include <linux/swap.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include "nilfs.h"
18 #include "btnode.h"
19 #include "segment.h"
20 #include "page.h"
21 #include "mdt.h"
22 #include "alloc.h"              /* nilfs_palloc_destroy_cache() */
23
24 #include <trace/events/nilfs2.h>
25
26 #define NILFS_MDT_MAX_RA_BLOCKS         (16 - 1)
27
28
29 static int
30 nilfs_mdt_insert_new_block(struct inode *inode, unsigned long block,
31                            struct buffer_head *bh,
32                            void (*init_block)(struct inode *,
33                                               struct buffer_head *, void *))
34 {
35         struct nilfs_inode_info *ii = NILFS_I(inode);
36         void *kaddr;
37         int ret;
38
39         /* Caller exclude read accesses using page lock */
40
41         /* set_buffer_new(bh); */
42         bh->b_blocknr = 0;
43
44         ret = nilfs_bmap_insert(ii->i_bmap, block, (unsigned long)bh);
45         if (unlikely(ret))
46                 return ret;
47
48         set_buffer_mapped(bh);
49
50         kaddr = kmap_local_page(bh->b_page);
51         memset(kaddr + bh_offset(bh), 0, i_blocksize(inode));
52         if (init_block)
53                 init_block(inode, bh, kaddr);
54         flush_dcache_page(bh->b_page);
55         kunmap_local(kaddr);
56
57         set_buffer_uptodate(bh);
58         mark_buffer_dirty(bh);
59         nilfs_mdt_mark_dirty(inode);
60
61         trace_nilfs2_mdt_insert_new_block(inode, inode->i_ino, block);
62
63         return 0;
64 }
65
66 static int nilfs_mdt_create_block(struct inode *inode, unsigned long block,
67                                   struct buffer_head **out_bh,
68                                   void (*init_block)(struct inode *,
69                                                      struct buffer_head *,
70                                                      void *))
71 {
72         struct super_block *sb = inode->i_sb;
73         struct nilfs_transaction_info ti;
74         struct buffer_head *bh;
75         int err;
76
77         nilfs_transaction_begin(sb, &ti, 0);
78
79         err = -ENOMEM;
80         bh = nilfs_grab_buffer(inode, inode->i_mapping, block, 0);
81         if (unlikely(!bh))
82                 goto failed_unlock;
83
84         err = -EEXIST;
85         if (buffer_uptodate(bh))
86                 goto failed_bh;
87
88         wait_on_buffer(bh);
89         if (buffer_uptodate(bh))
90                 goto failed_bh;
91
92         bh->b_bdev = sb->s_bdev;
93         err = nilfs_mdt_insert_new_block(inode, block, bh, init_block);
94         if (likely(!err)) {
95                 get_bh(bh);
96                 *out_bh = bh;
97         }
98
99  failed_bh:
100         folio_unlock(bh->b_folio);
101         folio_put(bh->b_folio);
102         brelse(bh);
103
104  failed_unlock:
105         if (likely(!err))
106                 err = nilfs_transaction_commit(sb);
107         else
108                 nilfs_transaction_abort(sb);
109
110         return err;
111 }
112
113 static int
114 nilfs_mdt_submit_block(struct inode *inode, unsigned long blkoff, blk_opf_t opf,
115                        struct buffer_head **out_bh)
116 {
117         struct buffer_head *bh;
118         __u64 blknum = 0;
119         int ret = -ENOMEM;
120
121         bh = nilfs_grab_buffer(inode, inode->i_mapping, blkoff, 0);
122         if (unlikely(!bh))
123                 goto failed;
124
125         ret = -EEXIST; /* internal code */
126         if (buffer_uptodate(bh))
127                 goto out;
128
129         if (opf & REQ_RAHEAD) {
130                 if (!trylock_buffer(bh)) {
131                         ret = -EBUSY;
132                         goto failed_bh;
133                 }
134         } else /* opf == REQ_OP_READ */
135                 lock_buffer(bh);
136
137         if (buffer_uptodate(bh)) {
138                 unlock_buffer(bh);
139                 goto out;
140         }
141
142         ret = nilfs_bmap_lookup(NILFS_I(inode)->i_bmap, blkoff, &blknum);
143         if (unlikely(ret)) {
144                 unlock_buffer(bh);
145                 goto failed_bh;
146         }
147         map_bh(bh, inode->i_sb, (sector_t)blknum);
148
149         bh->b_end_io = end_buffer_read_sync;
150         get_bh(bh);
151         submit_bh(opf, bh);
152         ret = 0;
153
154         trace_nilfs2_mdt_submit_block(inode, inode->i_ino, blkoff,
155                                       opf & REQ_OP_MASK);
156  out:
157         get_bh(bh);
158         *out_bh = bh;
159
160  failed_bh:
161         folio_unlock(bh->b_folio);
162         folio_put(bh->b_folio);
163         brelse(bh);
164  failed:
165         return ret;
166 }
167
168 static int nilfs_mdt_read_block(struct inode *inode, unsigned long block,
169                                 int readahead, struct buffer_head **out_bh)
170 {
171         struct buffer_head *first_bh, *bh;
172         unsigned long blkoff;
173         int i, nr_ra_blocks = NILFS_MDT_MAX_RA_BLOCKS;
174         int err;
175
176         err = nilfs_mdt_submit_block(inode, block, REQ_OP_READ, &first_bh);
177         if (err == -EEXIST) /* internal code */
178                 goto out;
179
180         if (unlikely(err))
181                 goto failed;
182
183         if (readahead) {
184                 blkoff = block + 1;
185                 for (i = 0; i < nr_ra_blocks; i++, blkoff++) {
186                         err = nilfs_mdt_submit_block(inode, blkoff,
187                                                 REQ_OP_READ | REQ_RAHEAD, &bh);
188                         if (likely(!err || err == -EEXIST))
189                                 brelse(bh);
190                         else if (err != -EBUSY)
191                                 break;
192                                 /* abort readahead if bmap lookup failed */
193                         if (!buffer_locked(first_bh))
194                                 goto out_no_wait;
195                 }
196         }
197
198         wait_on_buffer(first_bh);
199
200  out_no_wait:
201         err = -EIO;
202         if (!buffer_uptodate(first_bh)) {
203                 nilfs_err(inode->i_sb,
204                           "I/O error reading meta-data file (ino=%lu, block-offset=%lu)",
205                           inode->i_ino, block);
206                 goto failed_bh;
207         }
208  out:
209         *out_bh = first_bh;
210         return 0;
211
212  failed_bh:
213         brelse(first_bh);
214  failed:
215         return err;
216 }
217
218 /**
219  * nilfs_mdt_get_block - read or create a buffer on meta data file.
220  * @inode: inode of the meta data file
221  * @blkoff: block offset
222  * @create: create flag
223  * @init_block: initializer used for newly allocated block
224  * @out_bh: output of a pointer to the buffer_head
225  *
226  * nilfs_mdt_get_block() looks up the specified buffer and tries to create
227  * a new buffer if @create is not zero.  On success, the returned buffer is
228  * assured to be either existing or formatted using a buffer lock on success.
229  * @out_bh is substituted only when zero is returned.
230  *
231  * Return Value: On success, it returns 0. On error, the following negative
232  * error code is returned.
233  *
234  * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
235  *
236  * %-EIO - I/O error
237  *
238  * %-ENOENT - the specified block does not exist (hole block)
239  *
240  * %-EROFS - Read only filesystem (for create mode)
241  */
242 int nilfs_mdt_get_block(struct inode *inode, unsigned long blkoff, int create,
243                         void (*init_block)(struct inode *,
244                                            struct buffer_head *, void *),
245                         struct buffer_head **out_bh)
246 {
247         int ret;
248
249         /* Should be rewritten with merging nilfs_mdt_read_block() */
250  retry:
251         ret = nilfs_mdt_read_block(inode, blkoff, !create, out_bh);
252         if (!create || ret != -ENOENT)
253                 return ret;
254
255         ret = nilfs_mdt_create_block(inode, blkoff, out_bh, init_block);
256         if (unlikely(ret == -EEXIST)) {
257                 /* create = 0; */  /* limit read-create loop retries */
258                 goto retry;
259         }
260         return ret;
261 }
262
263 /**
264  * nilfs_mdt_find_block - find and get a buffer on meta data file.
265  * @inode: inode of the meta data file
266  * @start: start block offset (inclusive)
267  * @end: end block offset (inclusive)
268  * @blkoff: block offset
269  * @out_bh: place to store a pointer to buffer_head struct
270  *
271  * nilfs_mdt_find_block() looks up an existing block in range of
272  * [@start, @end] and stores pointer to a buffer head of the block to
273  * @out_bh, and block offset to @blkoff, respectively.  @out_bh and
274  * @blkoff are substituted only when zero is returned.
275  *
276  * Return Value: On success, it returns 0. On error, the following negative
277  * error code is returned.
278  *
279  * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
280  *
281  * %-EIO - I/O error
282  *
283  * %-ENOENT - no block was found in the range
284  */
285 int nilfs_mdt_find_block(struct inode *inode, unsigned long start,
286                          unsigned long end, unsigned long *blkoff,
287                          struct buffer_head **out_bh)
288 {
289         __u64 next;
290         int ret;
291
292         if (unlikely(start > end))
293                 return -ENOENT;
294
295         ret = nilfs_mdt_read_block(inode, start, true, out_bh);
296         if (!ret) {
297                 *blkoff = start;
298                 goto out;
299         }
300         if (unlikely(ret != -ENOENT || start == ULONG_MAX))
301                 goto out;
302
303         ret = nilfs_bmap_seek_key(NILFS_I(inode)->i_bmap, start + 1, &next);
304         if (!ret) {
305                 if (next <= end) {
306                         ret = nilfs_mdt_read_block(inode, next, true, out_bh);
307                         if (!ret)
308                                 *blkoff = next;
309                 } else {
310                         ret = -ENOENT;
311                 }
312         }
313 out:
314         return ret;
315 }
316
317 /**
318  * nilfs_mdt_delete_block - make a hole on the meta data file.
319  * @inode: inode of the meta data file
320  * @block: block offset
321  *
322  * Return Value: On success, zero is returned.
323  * On error, one of the following negative error code is returned.
324  *
325  * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
326  *
327  * %-EIO - I/O error
328  */
329 int nilfs_mdt_delete_block(struct inode *inode, unsigned long block)
330 {
331         struct nilfs_inode_info *ii = NILFS_I(inode);
332         int err;
333
334         err = nilfs_bmap_delete(ii->i_bmap, block);
335         if (!err || err == -ENOENT) {
336                 nilfs_mdt_mark_dirty(inode);
337                 nilfs_mdt_forget_block(inode, block);
338         }
339         return err;
340 }
341
342 /**
343  * nilfs_mdt_forget_block - discard dirty state and try to remove the page
344  * @inode: inode of the meta data file
345  * @block: block offset
346  *
347  * nilfs_mdt_forget_block() clears a dirty flag of the specified buffer, and
348  * tries to release the page including the buffer from a page cache.
349  *
350  * Return Value: On success, 0 is returned. On error, one of the following
351  * negative error code is returned.
352  *
353  * %-EBUSY - page has an active buffer.
354  *
355  * %-ENOENT - page cache has no page addressed by the offset.
356  */
357 int nilfs_mdt_forget_block(struct inode *inode, unsigned long block)
358 {
359         pgoff_t index = block >> (PAGE_SHIFT - inode->i_blkbits);
360         struct folio *folio;
361         struct buffer_head *bh;
362         int ret = 0;
363         int still_dirty;
364
365         folio = filemap_lock_folio(inode->i_mapping, index);
366         if (IS_ERR(folio))
367                 return -ENOENT;
368
369         folio_wait_writeback(folio);
370
371         bh = folio_buffers(folio);
372         if (bh) {
373                 unsigned long first_block = index <<
374                                 (PAGE_SHIFT - inode->i_blkbits);
375                 bh = get_nth_bh(bh, block - first_block);
376                 nilfs_forget_buffer(bh);
377         }
378         still_dirty = folio_test_dirty(folio);
379         folio_unlock(folio);
380         folio_put(folio);
381
382         if (still_dirty ||
383             invalidate_inode_pages2_range(inode->i_mapping, index, index) != 0)
384                 ret = -EBUSY;
385         return ret;
386 }
387
388 int nilfs_mdt_fetch_dirty(struct inode *inode)
389 {
390         struct nilfs_inode_info *ii = NILFS_I(inode);
391
392         if (nilfs_bmap_test_and_clear_dirty(ii->i_bmap)) {
393                 set_bit(NILFS_I_DIRTY, &ii->i_state);
394                 return 1;
395         }
396         return test_bit(NILFS_I_DIRTY, &ii->i_state);
397 }
398
399 static int
400 nilfs_mdt_write_page(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
401 {
402         struct folio *folio = page_folio(page);
403         struct inode *inode = folio->mapping->host;
404         struct super_block *sb;
405         int err = 0;
406
407         if (inode && sb_rdonly(inode->i_sb)) {
408                 /*
409                  * It means that filesystem was remounted in read-only
410                  * mode because of error or metadata corruption. But we
411                  * have dirty folios that try to be flushed in background.
412                  * So, here we simply discard this dirty folio.
413                  */
414                 nilfs_clear_folio_dirty(folio, false);
415                 folio_unlock(folio);
416                 return -EROFS;
417         }
418
419         folio_redirty_for_writepage(wbc, folio);
420         folio_unlock(folio);
421
422         if (!inode)
423                 return 0;
424
425         sb = inode->i_sb;
426
427         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL)
428                 err = nilfs_construct_segment(sb);
429         else if (wbc->for_reclaim)
430                 nilfs_flush_segment(sb, inode->i_ino);
431
432         return err;
433 }
434
435
436 static const struct address_space_operations def_mdt_aops = {
437         .dirty_folio            = block_dirty_folio,
438         .invalidate_folio       = block_invalidate_folio,
439         .writepage              = nilfs_mdt_write_page,
440 };
441
442 static const struct inode_operations def_mdt_iops;
443 static const struct file_operations def_mdt_fops;
444
445
446 int nilfs_mdt_init(struct inode *inode, gfp_t gfp_mask, size_t objsz)
447 {
448         struct nilfs_mdt_info *mi;
449
450         mi = kzalloc(max(sizeof(*mi), objsz), GFP_NOFS);
451         if (!mi)
452                 return -ENOMEM;
453
454         init_rwsem(&mi->mi_sem);
455         inode->i_private = mi;
456
457         inode->i_mode = S_IFREG;
458         mapping_set_gfp_mask(inode->i_mapping, gfp_mask);
459
460         inode->i_op = &def_mdt_iops;
461         inode->i_fop = &def_mdt_fops;
462         inode->i_mapping->a_ops = &def_mdt_aops;
463
464         return 0;
465 }
466
467 /**
468  * nilfs_mdt_clear - do cleanup for the metadata file
469  * @inode: inode of the metadata file
470  */
471 void nilfs_mdt_clear(struct inode *inode)
472 {
473         struct nilfs_mdt_info *mdi = NILFS_MDT(inode);
474         struct nilfs_shadow_map *shadow = mdi->mi_shadow;
475
476         if (mdi->mi_palloc_cache)
477                 nilfs_palloc_destroy_cache(inode);
478
479         if (shadow) {
480                 struct inode *s_inode = shadow->inode;
481
482                 shadow->inode = NULL;
483                 iput(s_inode);
484                 mdi->mi_shadow = NULL;
485         }
486 }
487
488 /**
489  * nilfs_mdt_destroy - release resources used by the metadata file
490  * @inode: inode of the metadata file
491  */
492 void nilfs_mdt_destroy(struct inode *inode)
493 {
494         struct nilfs_mdt_info *mdi = NILFS_MDT(inode);
495
496         kfree(mdi->mi_bgl); /* kfree(NULL) is safe */
497         kfree(mdi);
498 }
499
500 void nilfs_mdt_set_entry_size(struct inode *inode, unsigned int entry_size,
501                               unsigned int header_size)
502 {
503         struct nilfs_mdt_info *mi = NILFS_MDT(inode);
504
505         mi->mi_entry_size = entry_size;
506         mi->mi_entries_per_block = i_blocksize(inode) / entry_size;
507         mi->mi_first_entry_offset = DIV_ROUND_UP(header_size, entry_size);
508 }
509
510 /**
511  * nilfs_mdt_setup_shadow_map - setup shadow map and bind it to metadata file
512  * @inode: inode of the metadata file
513  * @shadow: shadow mapping
514  */
515 int nilfs_mdt_setup_shadow_map(struct inode *inode,
516                                struct nilfs_shadow_map *shadow)
517 {
518         struct nilfs_mdt_info *mi = NILFS_MDT(inode);
519         struct inode *s_inode;
520
521         INIT_LIST_HEAD(&shadow->frozen_buffers);
522
523         s_inode = nilfs_iget_for_shadow(inode);
524         if (IS_ERR(s_inode))
525                 return PTR_ERR(s_inode);
526
527         shadow->inode = s_inode;
528         mi->mi_shadow = shadow;
529         return 0;
530 }
531
532 /**
533  * nilfs_mdt_save_to_shadow_map - copy bmap and dirty pages to shadow map
534  * @inode: inode of the metadata file
535  */
536 int nilfs_mdt_save_to_shadow_map(struct inode *inode)
537 {
538         struct nilfs_mdt_info *mi = NILFS_MDT(inode);
539         struct nilfs_inode_info *ii = NILFS_I(inode);
540         struct nilfs_shadow_map *shadow = mi->mi_shadow;
541         struct inode *s_inode = shadow->inode;
542         int ret;
543
544         ret = nilfs_copy_dirty_pages(s_inode->i_mapping, inode->i_mapping);
545         if (ret)
546                 goto out;
547
548         ret = nilfs_copy_dirty_pages(NILFS_I(s_inode)->i_assoc_inode->i_mapping,
549                                      ii->i_assoc_inode->i_mapping);
550         if (ret)
551                 goto out;
552
553         nilfs_bmap_save(ii->i_bmap, &shadow->bmap_store);
554  out:
555         return ret;
556 }
557
558 int nilfs_mdt_freeze_buffer(struct inode *inode, struct buffer_head *bh)
559 {
560         struct nilfs_shadow_map *shadow = NILFS_MDT(inode)->mi_shadow;
561         struct buffer_head *bh_frozen;
562         struct folio *folio;
563         int blkbits = inode->i_blkbits;
564
565         folio = filemap_grab_folio(shadow->inode->i_mapping,
566                         bh->b_folio->index);
567         if (IS_ERR(folio))
568                 return PTR_ERR(folio);
569
570         bh_frozen = folio_buffers(folio);
571         if (!bh_frozen)
572                 bh_frozen = create_empty_buffers(folio, 1 << blkbits, 0);
573
574         bh_frozen = get_nth_bh(bh_frozen, bh_offset(bh) >> blkbits);
575
576         if (!buffer_uptodate(bh_frozen))
577                 nilfs_copy_buffer(bh_frozen, bh);
578         if (list_empty(&bh_frozen->b_assoc_buffers)) {
579                 list_add_tail(&bh_frozen->b_assoc_buffers,
580                               &shadow->frozen_buffers);
581                 set_buffer_nilfs_redirected(bh);
582         } else {
583                 brelse(bh_frozen); /* already frozen */
584         }
585
586         folio_unlock(folio);
587         folio_put(folio);
588         return 0;
589 }
590
591 struct buffer_head *
592 nilfs_mdt_get_frozen_buffer(struct inode *inode, struct buffer_head *bh)
593 {
594         struct nilfs_shadow_map *shadow = NILFS_MDT(inode)->mi_shadow;
595         struct buffer_head *bh_frozen = NULL;
596         struct folio *folio;
597         int n;
598
599         folio = filemap_lock_folio(shadow->inode->i_mapping,
600                         bh->b_folio->index);
601         if (!IS_ERR(folio)) {
602                 bh_frozen = folio_buffers(folio);
603                 if (bh_frozen) {
604                         n = bh_offset(bh) >> inode->i_blkbits;
605                         bh_frozen = get_nth_bh(bh_frozen, n);
606                 }
607                 folio_unlock(folio);
608                 folio_put(folio);
609         }
610         return bh_frozen;
611 }
612
613 static void nilfs_release_frozen_buffers(struct nilfs_shadow_map *shadow)
614 {
615         struct list_head *head = &shadow->frozen_buffers;
616         struct buffer_head *bh;
617
618         while (!list_empty(head)) {
619                 bh = list_first_entry(head, struct buffer_head,
620                                       b_assoc_buffers);
621                 list_del_init(&bh->b_assoc_buffers);
622                 brelse(bh); /* drop ref-count to make it releasable */
623         }
624 }
625
626 /**
627  * nilfs_mdt_restore_from_shadow_map - restore dirty pages and bmap state
628  * @inode: inode of the metadata file
629  */
630 void nilfs_mdt_restore_from_shadow_map(struct inode *inode)
631 {
632         struct nilfs_mdt_info *mi = NILFS_MDT(inode);
633         struct nilfs_inode_info *ii = NILFS_I(inode);
634         struct nilfs_shadow_map *shadow = mi->mi_shadow;
635
636         down_write(&mi->mi_sem);
637
638         if (mi->mi_palloc_cache)
639                 nilfs_palloc_clear_cache(inode);
640
641         nilfs_clear_dirty_pages(inode->i_mapping, true);
642         nilfs_copy_back_pages(inode->i_mapping, shadow->inode->i_mapping);
643
644         nilfs_clear_dirty_pages(ii->i_assoc_inode->i_mapping, true);
645         nilfs_copy_back_pages(ii->i_assoc_inode->i_mapping,
646                               NILFS_I(shadow->inode)->i_assoc_inode->i_mapping);
647
648         nilfs_bmap_restore(ii->i_bmap, &shadow->bmap_store);
649
650         up_write(&mi->mi_sem);
651 }
652
653 /**
654  * nilfs_mdt_clear_shadow_map - truncate pages in shadow map caches
655  * @inode: inode of the metadata file
656  */
657 void nilfs_mdt_clear_shadow_map(struct inode *inode)
658 {
659         struct nilfs_mdt_info *mi = NILFS_MDT(inode);
660         struct nilfs_shadow_map *shadow = mi->mi_shadow;
661         struct inode *shadow_btnc_inode = NILFS_I(shadow->inode)->i_assoc_inode;
662
663         down_write(&mi->mi_sem);
664         nilfs_release_frozen_buffers(shadow);
665         truncate_inode_pages(shadow->inode->i_mapping, 0);
666         truncate_inode_pages(shadow_btnc_inode->i_mapping, 0);
667         up_write(&mi->mi_sem);
668 }