GNU Linux-libre 5.10.217-gnu1
[releases.git] / fs / xfs / xfs_log_cil.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (c) 2010 Red Hat, Inc. All Rights Reserved.
4  */
5
6 #include "xfs.h"
7 #include "xfs_fs.h"
8 #include "xfs_format.h"
9 #include "xfs_log_format.h"
10 #include "xfs_shared.h"
11 #include "xfs_trans_resv.h"
12 #include "xfs_mount.h"
13 #include "xfs_extent_busy.h"
14 #include "xfs_trans.h"
15 #include "xfs_trans_priv.h"
16 #include "xfs_log.h"
17 #include "xfs_log_priv.h"
18 #include "xfs_trace.h"
19
20 struct workqueue_struct *xfs_discard_wq;
21
22 /*
23  * Allocate a new ticket. Failing to get a new ticket makes it really hard to
24  * recover, so we don't allow failure here. Also, we allocate in a context that
25  * we don't want to be issuing transactions from, so we need to tell the
26  * allocation code this as well.
27  *
28  * We don't reserve any space for the ticket - we are going to steal whatever
29  * space we require from transactions as they commit. To ensure we reserve all
30  * the space required, we need to set the current reservation of the ticket to
31  * zero so that we know to steal the initial transaction overhead from the
32  * first transaction commit.
33  */
34 static struct xlog_ticket *
35 xlog_cil_ticket_alloc(
36         struct xlog     *log)
37 {
38         struct xlog_ticket *tic;
39
40         tic = xlog_ticket_alloc(log, 0, 1, XFS_TRANSACTION, 0);
41
42         /*
43          * set the current reservation to zero so we know to steal the basic
44          * transaction overhead reservation from the first transaction commit.
45          */
46         tic->t_curr_res = 0;
47         return tic;
48 }
49
50 /*
51  * After the first stage of log recovery is done, we know where the head and
52  * tail of the log are. We need this log initialisation done before we can
53  * initialise the first CIL checkpoint context.
54  *
55  * Here we allocate a log ticket to track space usage during a CIL push.  This
56  * ticket is passed to xlog_write() directly so that we don't slowly leak log
57  * space by failing to account for space used by log headers and additional
58  * region headers for split regions.
59  */
60 void
61 xlog_cil_init_post_recovery(
62         struct xlog     *log)
63 {
64         log->l_cilp->xc_ctx->ticket = xlog_cil_ticket_alloc(log);
65         log->l_cilp->xc_ctx->sequence = 1;
66 }
67
68 static inline int
69 xlog_cil_iovec_space(
70         uint    niovecs)
71 {
72         return round_up((sizeof(struct xfs_log_vec) +
73                                         niovecs * sizeof(struct xfs_log_iovec)),
74                         sizeof(uint64_t));
75 }
76
77 /*
78  * Allocate or pin log vector buffers for CIL insertion.
79  *
80  * The CIL currently uses disposable buffers for copying a snapshot of the
81  * modified items into the log during a push. The biggest problem with this is
82  * the requirement to allocate the disposable buffer during the commit if:
83  *      a) does not exist; or
84  *      b) it is too small
85  *
86  * If we do this allocation within xlog_cil_insert_format_items(), it is done
87  * under the xc_ctx_lock, which means that a CIL push cannot occur during
88  * the memory allocation. This means that we have a potential deadlock situation
89  * under low memory conditions when we have lots of dirty metadata pinned in
90  * the CIL and we need a CIL commit to occur to free memory.
91  *
92  * To avoid this, we need to move the memory allocation outside the
93  * xc_ctx_lock, but because the log vector buffers are disposable, that opens
94  * up a TOCTOU race condition w.r.t. the CIL committing and removing the log
95  * vector buffers between the check and the formatting of the item into the
96  * log vector buffer within the xc_ctx_lock.
97  *
98  * Because the log vector buffer needs to be unchanged during the CIL push
99  * process, we cannot share the buffer between the transaction commit (which
100  * modifies the buffer) and the CIL push context that is writing the changes
101  * into the log. This means skipping preallocation of buffer space is
102  * unreliable, but we most definitely do not want to be allocating and freeing
103  * buffers unnecessarily during commits when overwrites can be done safely.
104  *
105  * The simplest solution to this problem is to allocate a shadow buffer when a
106  * log item is committed for the second time, and then to only use this buffer
107  * if necessary. The buffer can remain attached to the log item until such time
108  * it is needed, and this is the buffer that is reallocated to match the size of
109  * the incoming modification. Then during the formatting of the item we can swap
110  * the active buffer with the new one if we can't reuse the existing buffer. We
111  * don't free the old buffer as it may be reused on the next modification if
112  * it's size is right, otherwise we'll free and reallocate it at that point.
113  *
114  * This function builds a vector for the changes in each log item in the
115  * transaction. It then works out the length of the buffer needed for each log
116  * item, allocates them and attaches the vector to the log item in preparation
117  * for the formatting step which occurs under the xc_ctx_lock.
118  *
119  * While this means the memory footprint goes up, it avoids the repeated
120  * alloc/free pattern that repeated modifications of an item would otherwise
121  * cause, and hence minimises the CPU overhead of such behaviour.
122  */
123 static void
124 xlog_cil_alloc_shadow_bufs(
125         struct xlog             *log,
126         struct xfs_trans        *tp)
127 {
128         struct xfs_log_item     *lip;
129
130         list_for_each_entry(lip, &tp->t_items, li_trans) {
131                 struct xfs_log_vec *lv;
132                 int     niovecs = 0;
133                 int     nbytes = 0;
134                 int     buf_size;
135                 bool    ordered = false;
136
137                 /* Skip items which aren't dirty in this transaction. */
138                 if (!test_bit(XFS_LI_DIRTY, &lip->li_flags))
139                         continue;
140
141                 /* get number of vecs and size of data to be stored */
142                 lip->li_ops->iop_size(lip, &niovecs, &nbytes);
143
144                 /*
145                  * Ordered items need to be tracked but we do not wish to write
146                  * them. We need a logvec to track the object, but we do not
147                  * need an iovec or buffer to be allocated for copying data.
148                  */
149                 if (niovecs == XFS_LOG_VEC_ORDERED) {
150                         ordered = true;
151                         niovecs = 0;
152                         nbytes = 0;
153                 }
154
155                 /*
156                  * We 64-bit align the length of each iovec so that the start
157                  * of the next one is naturally aligned.  We'll need to
158                  * account for that slack space here. Then round nbytes up
159                  * to 64-bit alignment so that the initial buffer alignment is
160                  * easy to calculate and verify.
161                  */
162                 nbytes += niovecs * sizeof(uint64_t);
163                 nbytes = round_up(nbytes, sizeof(uint64_t));
164
165                 /*
166                  * The data buffer needs to start 64-bit aligned, so round up
167                  * that space to ensure we can align it appropriately and not
168                  * overrun the buffer.
169                  */
170                 buf_size = nbytes + xlog_cil_iovec_space(niovecs);
171
172                 /*
173                  * if we have no shadow buffer, or it is too small, we need to
174                  * reallocate it.
175                  */
176                 if (!lip->li_lv_shadow ||
177                     buf_size > lip->li_lv_shadow->lv_size) {
178
179                         /*
180                          * We free and allocate here as a realloc would copy
181                          * unnecessary data. We don't use kmem_zalloc() for the
182                          * same reason - we don't need to zero the data area in
183                          * the buffer, only the log vector header and the iovec
184                          * storage.
185                          */
186                         kmem_free(lip->li_lv_shadow);
187
188                         lv = kmem_alloc_large(buf_size, KM_NOFS);
189                         memset(lv, 0, xlog_cil_iovec_space(niovecs));
190
191                         lv->lv_item = lip;
192                         lv->lv_size = buf_size;
193                         if (ordered)
194                                 lv->lv_buf_len = XFS_LOG_VEC_ORDERED;
195                         else
196                                 lv->lv_iovecp = (struct xfs_log_iovec *)&lv[1];
197                         lip->li_lv_shadow = lv;
198                 } else {
199                         /* same or smaller, optimise common overwrite case */
200                         lv = lip->li_lv_shadow;
201                         if (ordered)
202                                 lv->lv_buf_len = XFS_LOG_VEC_ORDERED;
203                         else
204                                 lv->lv_buf_len = 0;
205                         lv->lv_bytes = 0;
206                         lv->lv_next = NULL;
207                 }
208
209                 /* Ensure the lv is set up according to ->iop_size */
210                 lv->lv_niovecs = niovecs;
211
212                 /* The allocated data region lies beyond the iovec region */
213                 lv->lv_buf = (char *)lv + xlog_cil_iovec_space(niovecs);
214         }
215
216 }
217
218 /*
219  * Prepare the log item for insertion into the CIL. Calculate the difference in
220  * log space and vectors it will consume, and if it is a new item pin it as
221  * well.
222  */
223 STATIC void
224 xfs_cil_prepare_item(
225         struct xlog             *log,
226         struct xfs_log_vec      *lv,
227         struct xfs_log_vec      *old_lv,
228         int                     *diff_len,
229         int                     *diff_iovecs)
230 {
231         /* Account for the new LV being passed in */
232         if (lv->lv_buf_len != XFS_LOG_VEC_ORDERED) {
233                 *diff_len += lv->lv_bytes;
234                 *diff_iovecs += lv->lv_niovecs;
235         }
236
237         /*
238          * If there is no old LV, this is the first time we've seen the item in
239          * this CIL context and so we need to pin it. If we are replacing the
240          * old_lv, then remove the space it accounts for and make it the shadow
241          * buffer for later freeing. In both cases we are now switching to the
242          * shadow buffer, so update the pointer to it appropriately.
243          */
244         if (!old_lv) {
245                 if (lv->lv_item->li_ops->iop_pin)
246                         lv->lv_item->li_ops->iop_pin(lv->lv_item);
247                 lv->lv_item->li_lv_shadow = NULL;
248         } else if (old_lv != lv) {
249                 ASSERT(lv->lv_buf_len != XFS_LOG_VEC_ORDERED);
250
251                 *diff_len -= old_lv->lv_bytes;
252                 *diff_iovecs -= old_lv->lv_niovecs;
253                 lv->lv_item->li_lv_shadow = old_lv;
254         }
255
256         /* attach new log vector to log item */
257         lv->lv_item->li_lv = lv;
258
259         /*
260          * If this is the first time the item is being committed to the
261          * CIL, store the sequence number on the log item so we can
262          * tell in future commits whether this is the first checkpoint
263          * the item is being committed into.
264          */
265         if (!lv->lv_item->li_seq)
266                 lv->lv_item->li_seq = log->l_cilp->xc_ctx->sequence;
267 }
268
269 /*
270  * Format log item into a flat buffers
271  *
272  * For delayed logging, we need to hold a formatted buffer containing all the
273  * changes on the log item. This enables us to relog the item in memory and
274  * write it out asynchronously without needing to relock the object that was
275  * modified at the time it gets written into the iclog.
276  *
277  * This function takes the prepared log vectors attached to each log item, and
278  * formats the changes into the log vector buffer. The buffer it uses is
279  * dependent on the current state of the vector in the CIL - the shadow lv is
280  * guaranteed to be large enough for the current modification, but we will only
281  * use that if we can't reuse the existing lv. If we can't reuse the existing
282  * lv, then simple swap it out for the shadow lv. We don't free it - that is
283  * done lazily either by th enext modification or the freeing of the log item.
284  *
285  * We don't set up region headers during this process; we simply copy the
286  * regions into the flat buffer. We can do this because we still have to do a
287  * formatting step to write the regions into the iclog buffer.  Writing the
288  * ophdrs during the iclog write means that we can support splitting large
289  * regions across iclog boundares without needing a change in the format of the
290  * item/region encapsulation.
291  *
292  * Hence what we need to do now is change the rewrite the vector array to point
293  * to the copied region inside the buffer we just allocated. This allows us to
294  * format the regions into the iclog as though they are being formatted
295  * directly out of the objects themselves.
296  */
297 static void
298 xlog_cil_insert_format_items(
299         struct xlog             *log,
300         struct xfs_trans        *tp,
301         int                     *diff_len,
302         int                     *diff_iovecs)
303 {
304         struct xfs_log_item     *lip;
305
306
307         /* Bail out if we didn't find a log item.  */
308         if (list_empty(&tp->t_items)) {
309                 ASSERT(0);
310                 return;
311         }
312
313         list_for_each_entry(lip, &tp->t_items, li_trans) {
314                 struct xfs_log_vec *lv;
315                 struct xfs_log_vec *old_lv = NULL;
316                 struct xfs_log_vec *shadow;
317                 bool    ordered = false;
318
319                 /* Skip items which aren't dirty in this transaction. */
320                 if (!test_bit(XFS_LI_DIRTY, &lip->li_flags))
321                         continue;
322
323                 /*
324                  * The formatting size information is already attached to
325                  * the shadow lv on the log item.
326                  */
327                 shadow = lip->li_lv_shadow;
328                 if (shadow->lv_buf_len == XFS_LOG_VEC_ORDERED)
329                         ordered = true;
330
331                 /* Skip items that do not have any vectors for writing */
332                 if (!shadow->lv_niovecs && !ordered)
333                         continue;
334
335                 /* compare to existing item size */
336                 old_lv = lip->li_lv;
337                 if (lip->li_lv && shadow->lv_size <= lip->li_lv->lv_size) {
338                         /* same or smaller, optimise common overwrite case */
339                         lv = lip->li_lv;
340                         lv->lv_next = NULL;
341
342                         if (ordered)
343                                 goto insert;
344
345                         /*
346                          * set the item up as though it is a new insertion so
347                          * that the space reservation accounting is correct.
348                          */
349                         *diff_iovecs -= lv->lv_niovecs;
350                         *diff_len -= lv->lv_bytes;
351
352                         /* Ensure the lv is set up according to ->iop_size */
353                         lv->lv_niovecs = shadow->lv_niovecs;
354
355                         /* reset the lv buffer information for new formatting */
356                         lv->lv_buf_len = 0;
357                         lv->lv_bytes = 0;
358                         lv->lv_buf = (char *)lv +
359                                         xlog_cil_iovec_space(lv->lv_niovecs);
360                 } else {
361                         /* switch to shadow buffer! */
362                         lv = shadow;
363                         lv->lv_item = lip;
364                         if (ordered) {
365                                 /* track as an ordered logvec */
366                                 ASSERT(lip->li_lv == NULL);
367                                 goto insert;
368                         }
369                 }
370
371                 ASSERT(IS_ALIGNED((unsigned long)lv->lv_buf, sizeof(uint64_t)));
372                 lip->li_ops->iop_format(lip, lv);
373 insert:
374                 xfs_cil_prepare_item(log, lv, old_lv, diff_len, diff_iovecs);
375         }
376 }
377
378 /*
379  * Insert the log items into the CIL and calculate the difference in space
380  * consumed by the item. Add the space to the checkpoint ticket and calculate
381  * if the change requires additional log metadata. If it does, take that space
382  * as well. Remove the amount of space we added to the checkpoint ticket from
383  * the current transaction ticket so that the accounting works out correctly.
384  */
385 static void
386 xlog_cil_insert_items(
387         struct xlog             *log,
388         struct xfs_trans        *tp)
389 {
390         struct xfs_cil          *cil = log->l_cilp;
391         struct xfs_cil_ctx      *ctx = cil->xc_ctx;
392         struct xfs_log_item     *lip;
393         int                     len = 0;
394         int                     diff_iovecs = 0;
395         int                     iclog_space;
396         int                     iovhdr_res = 0, split_res = 0, ctx_res = 0;
397
398         ASSERT(tp);
399
400         /*
401          * We can do this safely because the context can't checkpoint until we
402          * are done so it doesn't matter exactly how we update the CIL.
403          */
404         xlog_cil_insert_format_items(log, tp, &len, &diff_iovecs);
405
406         spin_lock(&cil->xc_cil_lock);
407
408         /* account for space used by new iovec headers  */
409         iovhdr_res = diff_iovecs * sizeof(xlog_op_header_t);
410         len += iovhdr_res;
411         ctx->nvecs += diff_iovecs;
412
413         /* attach the transaction to the CIL if it has any busy extents */
414         if (!list_empty(&tp->t_busy))
415                 list_splice_init(&tp->t_busy, &ctx->busy_extents);
416
417         /*
418          * Now transfer enough transaction reservation to the context ticket
419          * for the checkpoint. The context ticket is special - the unit
420          * reservation has to grow as well as the current reservation as we
421          * steal from tickets so we can correctly determine the space used
422          * during the transaction commit.
423          */
424         if (ctx->ticket->t_curr_res == 0) {
425                 ctx_res = ctx->ticket->t_unit_res;
426                 ctx->ticket->t_curr_res = ctx_res;
427                 tp->t_ticket->t_curr_res -= ctx_res;
428         }
429
430         /* do we need space for more log record headers? */
431         iclog_space = log->l_iclog_size - log->l_iclog_hsize;
432         if (len > 0 && (ctx->space_used / iclog_space !=
433                                 (ctx->space_used + len) / iclog_space)) {
434                 split_res = (len + iclog_space - 1) / iclog_space;
435                 /* need to take into account split region headers, too */
436                 split_res *= log->l_iclog_hsize + sizeof(struct xlog_op_header);
437                 ctx->ticket->t_unit_res += split_res;
438                 ctx->ticket->t_curr_res += split_res;
439                 tp->t_ticket->t_curr_res -= split_res;
440                 ASSERT(tp->t_ticket->t_curr_res >= len);
441         }
442         tp->t_ticket->t_curr_res -= len;
443         ctx->space_used += len;
444
445         /*
446          * If we've overrun the reservation, dump the tx details before we move
447          * the log items. Shutdown is imminent...
448          */
449         if (WARN_ON(tp->t_ticket->t_curr_res < 0)) {
450                 xfs_warn(log->l_mp, "Transaction log reservation overrun:");
451                 xfs_warn(log->l_mp,
452                          "  log items: %d bytes (iov hdrs: %d bytes)",
453                          len, iovhdr_res);
454                 xfs_warn(log->l_mp, "  split region headers: %d bytes",
455                          split_res);
456                 xfs_warn(log->l_mp, "  ctx ticket: %d bytes", ctx_res);
457                 xlog_print_trans(tp);
458         }
459
460         /*
461          * Now (re-)position everything modified at the tail of the CIL.
462          * We do this here so we only need to take the CIL lock once during
463          * the transaction commit.
464          */
465         list_for_each_entry(lip, &tp->t_items, li_trans) {
466
467                 /* Skip items which aren't dirty in this transaction. */
468                 if (!test_bit(XFS_LI_DIRTY, &lip->li_flags))
469                         continue;
470
471                 /*
472                  * Only move the item if it isn't already at the tail. This is
473                  * to prevent a transient list_empty() state when reinserting
474                  * an item that is already the only item in the CIL.
475                  */
476                 if (!list_is_last(&lip->li_cil, &cil->xc_cil))
477                         list_move_tail(&lip->li_cil, &cil->xc_cil);
478         }
479
480         spin_unlock(&cil->xc_cil_lock);
481
482         if (tp->t_ticket->t_curr_res < 0)
483                 xfs_force_shutdown(log->l_mp, SHUTDOWN_LOG_IO_ERROR);
484 }
485
486 static void
487 xlog_cil_free_logvec(
488         struct xfs_log_vec      *log_vector)
489 {
490         struct xfs_log_vec      *lv;
491
492         for (lv = log_vector; lv; ) {
493                 struct xfs_log_vec *next = lv->lv_next;
494                 kmem_free(lv);
495                 lv = next;
496         }
497 }
498
499 static void
500 xlog_discard_endio_work(
501         struct work_struct      *work)
502 {
503         struct xfs_cil_ctx      *ctx =
504                 container_of(work, struct xfs_cil_ctx, discard_endio_work);
505         struct xfs_mount        *mp = ctx->cil->xc_log->l_mp;
506
507         xfs_extent_busy_clear(mp, &ctx->busy_extents, false);
508         kmem_free(ctx);
509 }
510
511 /*
512  * Queue up the actual completion to a thread to avoid IRQ-safe locking for
513  * pagb_lock.  Note that we need a unbounded workqueue, otherwise we might
514  * get the execution delayed up to 30 seconds for weird reasons.
515  */
516 static void
517 xlog_discard_endio(
518         struct bio              *bio)
519 {
520         struct xfs_cil_ctx      *ctx = bio->bi_private;
521
522         INIT_WORK(&ctx->discard_endio_work, xlog_discard_endio_work);
523         queue_work(xfs_discard_wq, &ctx->discard_endio_work);
524         bio_put(bio);
525 }
526
527 static void
528 xlog_discard_busy_extents(
529         struct xfs_mount        *mp,
530         struct xfs_cil_ctx      *ctx)
531 {
532         struct list_head        *list = &ctx->busy_extents;
533         struct xfs_extent_busy  *busyp;
534         struct bio              *bio = NULL;
535         struct blk_plug         plug;
536         int                     error = 0;
537
538         ASSERT(mp->m_flags & XFS_MOUNT_DISCARD);
539
540         blk_start_plug(&plug);
541         list_for_each_entry(busyp, list, list) {
542                 trace_xfs_discard_extent(mp, busyp->agno, busyp->bno,
543                                          busyp->length);
544
545                 error = __blkdev_issue_discard(mp->m_ddev_targp->bt_bdev,
546                                 XFS_AGB_TO_DADDR(mp, busyp->agno, busyp->bno),
547                                 XFS_FSB_TO_BB(mp, busyp->length),
548                                 GFP_NOFS, 0, &bio);
549                 if (error && error != -EOPNOTSUPP) {
550                         xfs_info(mp,
551          "discard failed for extent [0x%llx,%u], error %d",
552                                  (unsigned long long)busyp->bno,
553                                  busyp->length,
554                                  error);
555                         break;
556                 }
557         }
558
559         if (bio) {
560                 bio->bi_private = ctx;
561                 bio->bi_end_io = xlog_discard_endio;
562                 submit_bio(bio);
563         } else {
564                 xlog_discard_endio_work(&ctx->discard_endio_work);
565         }
566         blk_finish_plug(&plug);
567 }
568
569 /*
570  * Mark all items committed and clear busy extents. We free the log vector
571  * chains in a separate pass so that we unpin the log items as quickly as
572  * possible.
573  */
574 static void
575 xlog_cil_committed(
576         struct xfs_cil_ctx      *ctx)
577 {
578         struct xfs_mount        *mp = ctx->cil->xc_log->l_mp;
579         bool                    abort = XLOG_FORCED_SHUTDOWN(ctx->cil->xc_log);
580
581         /*
582          * If the I/O failed, we're aborting the commit and already shutdown.
583          * Wake any commit waiters before aborting the log items so we don't
584          * block async log pushers on callbacks. Async log pushers explicitly do
585          * not wait on log force completion because they may be holding locks
586          * required to unpin items.
587          */
588         if (abort) {
589                 spin_lock(&ctx->cil->xc_push_lock);
590                 wake_up_all(&ctx->cil->xc_commit_wait);
591                 spin_unlock(&ctx->cil->xc_push_lock);
592         }
593
594         xfs_trans_committed_bulk(ctx->cil->xc_log->l_ailp, ctx->lv_chain,
595                                         ctx->start_lsn, abort);
596
597         xfs_extent_busy_sort(&ctx->busy_extents);
598         xfs_extent_busy_clear(mp, &ctx->busy_extents,
599                              (mp->m_flags & XFS_MOUNT_DISCARD) && !abort);
600
601         spin_lock(&ctx->cil->xc_push_lock);
602         list_del(&ctx->committing);
603         spin_unlock(&ctx->cil->xc_push_lock);
604
605         xlog_cil_free_logvec(ctx->lv_chain);
606
607         if (!list_empty(&ctx->busy_extents))
608                 xlog_discard_busy_extents(mp, ctx);
609         else
610                 kmem_free(ctx);
611 }
612
613 void
614 xlog_cil_process_committed(
615         struct list_head        *list)
616 {
617         struct xfs_cil_ctx      *ctx;
618
619         while ((ctx = list_first_entry_or_null(list,
620                         struct xfs_cil_ctx, iclog_entry))) {
621                 list_del(&ctx->iclog_entry);
622                 xlog_cil_committed(ctx);
623         }
624 }
625
626 /*
627  * Push the Committed Item List to the log.
628  *
629  * If the current sequence is the same as xc_push_seq we need to do a flush. If
630  * xc_push_seq is less than the current sequence, then it has already been
631  * flushed and we don't need to do anything - the caller will wait for it to
632  * complete if necessary.
633  *
634  * xc_push_seq is checked unlocked against the sequence number for a match.
635  * Hence we can allow log forces to run racily and not issue pushes for the
636  * same sequence twice.  If we get a race between multiple pushes for the same
637  * sequence they will block on the first one and then abort, hence avoiding
638  * needless pushes.
639  */
640 static void
641 xlog_cil_push_work(
642         struct work_struct      *work)
643 {
644         struct xfs_cil          *cil =
645                 container_of(work, struct xfs_cil, xc_push_work);
646         struct xlog             *log = cil->xc_log;
647         struct xfs_log_vec      *lv;
648         struct xfs_cil_ctx      *ctx;
649         struct xfs_cil_ctx      *new_ctx;
650         struct xlog_in_core     *commit_iclog;
651         struct xlog_ticket      *tic;
652         int                     num_iovecs;
653         int                     error = 0;
654         struct xfs_trans_header thdr;
655         struct xfs_log_iovec    lhdr;
656         struct xfs_log_vec      lvhdr = { NULL };
657         xfs_lsn_t               commit_lsn;
658         xfs_lsn_t               push_seq;
659
660         new_ctx = kmem_zalloc(sizeof(*new_ctx), KM_NOFS);
661         new_ctx->ticket = xlog_cil_ticket_alloc(log);
662
663         down_write(&cil->xc_ctx_lock);
664         ctx = cil->xc_ctx;
665
666         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
667         push_seq = cil->xc_push_seq;
668         ASSERT(push_seq <= ctx->sequence);
669
670         /*
671          * As we are about to switch to a new, empty CIL context, we no longer
672          * need to throttle tasks on CIL space overruns. Wake any waiters that
673          * the hard push throttle may have caught so they can start committing
674          * to the new context. The ctx->xc_push_lock provides the serialisation
675          * necessary for safely using the lockless waitqueue_active() check in
676          * this context.
677          */
678         if (waitqueue_active(&cil->xc_push_wait))
679                 wake_up_all(&cil->xc_push_wait);
680
681         /*
682          * Check if we've anything to push. If there is nothing, then we don't
683          * move on to a new sequence number and so we have to be able to push
684          * this sequence again later.
685          */
686         if (list_empty(&cil->xc_cil)) {
687                 cil->xc_push_seq = 0;
688                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
689                 goto out_skip;
690         }
691
692
693         /* check for a previously pushed sequence */
694         if (push_seq < cil->xc_ctx->sequence) {
695                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
696                 goto out_skip;
697         }
698
699         /*
700          * We are now going to push this context, so add it to the committing
701          * list before we do anything else. This ensures that anyone waiting on
702          * this push can easily detect the difference between a "push in
703          * progress" and "CIL is empty, nothing to do".
704          *
705          * IOWs, a wait loop can now check for:
706          *      the current sequence not being found on the committing list;
707          *      an empty CIL; and
708          *      an unchanged sequence number
709          * to detect a push that had nothing to do and therefore does not need
710          * waiting on. If the CIL is not empty, we get put on the committing
711          * list before emptying the CIL and bumping the sequence number. Hence
712          * an empty CIL and an unchanged sequence number means we jumped out
713          * above after doing nothing.
714          *
715          * Hence the waiter will either find the commit sequence on the
716          * committing list or the sequence number will be unchanged and the CIL
717          * still dirty. In that latter case, the push has not yet started, and
718          * so the waiter will have to continue trying to check the CIL
719          * committing list until it is found. In extreme cases of delay, the
720          * sequence may fully commit between the attempts the wait makes to wait
721          * on the commit sequence.
722          */
723         list_add(&ctx->committing, &cil->xc_committing);
724         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
725
726         /*
727          * pull all the log vectors off the items in the CIL, and
728          * remove the items from the CIL. We don't need the CIL lock
729          * here because it's only needed on the transaction commit
730          * side which is currently locked out by the flush lock.
731          */
732         lv = NULL;
733         num_iovecs = 0;
734         while (!list_empty(&cil->xc_cil)) {
735                 struct xfs_log_item     *item;
736
737                 item = list_first_entry(&cil->xc_cil,
738                                         struct xfs_log_item, li_cil);
739                 list_del_init(&item->li_cil);
740                 if (!ctx->lv_chain)
741                         ctx->lv_chain = item->li_lv;
742                 else
743                         lv->lv_next = item->li_lv;
744                 lv = item->li_lv;
745                 item->li_lv = NULL;
746                 num_iovecs += lv->lv_niovecs;
747         }
748
749         /*
750          * initialise the new context and attach it to the CIL. Then attach
751          * the current context to the CIL committing list so it can be found
752          * during log forces to extract the commit lsn of the sequence that
753          * needs to be forced.
754          */
755         INIT_LIST_HEAD(&new_ctx->committing);
756         INIT_LIST_HEAD(&new_ctx->busy_extents);
757         new_ctx->sequence = ctx->sequence + 1;
758         new_ctx->cil = cil;
759         cil->xc_ctx = new_ctx;
760
761         /*
762          * The switch is now done, so we can drop the context lock and move out
763          * of a shared context. We can't just go straight to the commit record,
764          * though - we need to synchronise with previous and future commits so
765          * that the commit records are correctly ordered in the log to ensure
766          * that we process items during log IO completion in the correct order.
767          *
768          * For example, if we get an EFI in one checkpoint and the EFD in the
769          * next (e.g. due to log forces), we do not want the checkpoint with
770          * the EFD to be committed before the checkpoint with the EFI.  Hence
771          * we must strictly order the commit records of the checkpoints so
772          * that: a) the checkpoint callbacks are attached to the iclogs in the
773          * correct order; and b) the checkpoints are replayed in correct order
774          * in log recovery.
775          *
776          * Hence we need to add this context to the committing context list so
777          * that higher sequences will wait for us to write out a commit record
778          * before they do.
779          *
780          * xfs_log_force_seq requires us to mirror the new sequence into the cil
781          * structure atomically with the addition of this sequence to the
782          * committing list. This also ensures that we can do unlocked checks
783          * against the current sequence in log forces without risking
784          * deferencing a freed context pointer.
785          */
786         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
787         cil->xc_current_sequence = new_ctx->sequence;
788         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
789         up_write(&cil->xc_ctx_lock);
790
791         /*
792          * Build a checkpoint transaction header and write it to the log to
793          * begin the transaction. We need to account for the space used by the
794          * transaction header here as it is not accounted for in xlog_write().
795          *
796          * The LSN we need to pass to the log items on transaction commit is
797          * the LSN reported by the first log vector write. If we use the commit
798          * record lsn then we can move the tail beyond the grant write head.
799          */
800         tic = ctx->ticket;
801         thdr.th_magic = XFS_TRANS_HEADER_MAGIC;
802         thdr.th_type = XFS_TRANS_CHECKPOINT;
803         thdr.th_tid = tic->t_tid;
804         thdr.th_num_items = num_iovecs;
805         lhdr.i_addr = &thdr;
806         lhdr.i_len = sizeof(xfs_trans_header_t);
807         lhdr.i_type = XLOG_REG_TYPE_TRANSHDR;
808         tic->t_curr_res -= lhdr.i_len + sizeof(xlog_op_header_t);
809
810         lvhdr.lv_niovecs = 1;
811         lvhdr.lv_iovecp = &lhdr;
812         lvhdr.lv_next = ctx->lv_chain;
813
814         error = xlog_write(log, &lvhdr, tic, &ctx->start_lsn, NULL, 0, true);
815         if (error)
816                 goto out_abort_free_ticket;
817
818         /*
819          * now that we've written the checkpoint into the log, strictly
820          * order the commit records so replay will get them in the right order.
821          */
822 restart:
823         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
824         list_for_each_entry(new_ctx, &cil->xc_committing, committing) {
825                 /*
826                  * Avoid getting stuck in this loop because we were woken by the
827                  * shutdown, but then went back to sleep once already in the
828                  * shutdown state.
829                  */
830                 if (XLOG_FORCED_SHUTDOWN(log)) {
831                         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
832                         goto out_abort_free_ticket;
833                 }
834
835                 /*
836                  * Higher sequences will wait for this one so skip them.
837                  * Don't wait for our own sequence, either.
838                  */
839                 if (new_ctx->sequence >= ctx->sequence)
840                         continue;
841                 if (!new_ctx->commit_lsn) {
842                         /*
843                          * It is still being pushed! Wait for the push to
844                          * complete, then start again from the beginning.
845                          */
846                         xlog_wait(&cil->xc_commit_wait, &cil->xc_push_lock);
847                         goto restart;
848                 }
849         }
850         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
851
852         error = xlog_commit_record(log, tic, &commit_iclog, &commit_lsn);
853         if (error)
854                 goto out_abort_free_ticket;
855
856         xfs_log_ticket_ungrant(log, tic);
857
858         spin_lock(&commit_iclog->ic_callback_lock);
859         if (commit_iclog->ic_state == XLOG_STATE_IOERROR) {
860                 spin_unlock(&commit_iclog->ic_callback_lock);
861                 goto out_abort;
862         }
863         ASSERT_ALWAYS(commit_iclog->ic_state == XLOG_STATE_ACTIVE ||
864                       commit_iclog->ic_state == XLOG_STATE_WANT_SYNC);
865         list_add_tail(&ctx->iclog_entry, &commit_iclog->ic_callbacks);
866         spin_unlock(&commit_iclog->ic_callback_lock);
867
868         /*
869          * now the checkpoint commit is complete and we've attached the
870          * callbacks to the iclog we can assign the commit LSN to the context
871          * and wake up anyone who is waiting for the commit to complete.
872          */
873         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
874         ctx->commit_lsn = commit_lsn;
875         wake_up_all(&cil->xc_commit_wait);
876         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
877
878         /* release the hounds! */
879         xfs_log_release_iclog(commit_iclog);
880         return;
881
882 out_skip:
883         up_write(&cil->xc_ctx_lock);
884         xfs_log_ticket_put(new_ctx->ticket);
885         kmem_free(new_ctx);
886         return;
887
888 out_abort_free_ticket:
889         xfs_log_ticket_ungrant(log, tic);
890 out_abort:
891         ASSERT(XLOG_FORCED_SHUTDOWN(log));
892         xlog_cil_committed(ctx);
893 }
894
895 /*
896  * We need to push CIL every so often so we don't cache more than we can fit in
897  * the log. The limit really is that a checkpoint can't be more than half the
898  * log (the current checkpoint is not allowed to overwrite the previous
899  * checkpoint), but commit latency and memory usage limit this to a smaller
900  * size.
901  */
902 static void
903 xlog_cil_push_background(
904         struct xlog     *log) __releases(cil->xc_ctx_lock)
905 {
906         struct xfs_cil  *cil = log->l_cilp;
907
908         /*
909          * The cil won't be empty because we are called while holding the
910          * context lock so whatever we added to the CIL will still be there
911          */
912         ASSERT(!list_empty(&cil->xc_cil));
913
914         /*
915          * Don't do a background push if we haven't used up all the
916          * space available yet.
917          */
918         if (cil->xc_ctx->space_used < XLOG_CIL_SPACE_LIMIT(log)) {
919                 up_read(&cil->xc_ctx_lock);
920                 return;
921         }
922
923         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
924         if (cil->xc_push_seq < cil->xc_current_sequence) {
925                 cil->xc_push_seq = cil->xc_current_sequence;
926                 queue_work(log->l_mp->m_cil_workqueue, &cil->xc_push_work);
927         }
928
929         /*
930          * Drop the context lock now, we can't hold that if we need to sleep
931          * because we are over the blocking threshold. The push_lock is still
932          * held, so blocking threshold sleep/wakeup is still correctly
933          * serialised here.
934          */
935         up_read(&cil->xc_ctx_lock);
936
937         /*
938          * If we are well over the space limit, throttle the work that is being
939          * done until the push work on this context has begun. Enforce the hard
940          * throttle on all transaction commits once it has been activated, even
941          * if the committing transactions have resulted in the space usage
942          * dipping back down under the hard limit.
943          *
944          * The ctx->xc_push_lock provides the serialisation necessary for safely
945          * using the lockless waitqueue_active() check in this context.
946          */
947         if (cil->xc_ctx->space_used >= XLOG_CIL_BLOCKING_SPACE_LIMIT(log) ||
948             waitqueue_active(&cil->xc_push_wait)) {
949                 trace_xfs_log_cil_wait(log, cil->xc_ctx->ticket);
950                 ASSERT(cil->xc_ctx->space_used < log->l_logsize);
951                 xlog_wait(&cil->xc_push_wait, &cil->xc_push_lock);
952                 return;
953         }
954
955         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
956
957 }
958
959 /*
960  * xlog_cil_push_now() is used to trigger an immediate CIL push to the sequence
961  * number that is passed. When it returns, the work will be queued for
962  * @push_seq, but it won't be completed. The caller is expected to do any
963  * waiting for push_seq to complete if it is required.
964  */
965 static void
966 xlog_cil_push_now(
967         struct xlog     *log,
968         xfs_lsn_t       push_seq)
969 {
970         struct xfs_cil  *cil = log->l_cilp;
971
972         if (!cil)
973                 return;
974
975         ASSERT(push_seq && push_seq <= cil->xc_current_sequence);
976
977         /* start on any pending background push to minimise wait time on it */
978         flush_work(&cil->xc_push_work);
979
980         /*
981          * If the CIL is empty or we've already pushed the sequence then
982          * there's no work we need to do.
983          */
984         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
985         if (list_empty(&cil->xc_cil) || push_seq <= cil->xc_push_seq) {
986                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
987                 return;
988         }
989
990         cil->xc_push_seq = push_seq;
991         queue_work(log->l_mp->m_cil_workqueue, &cil->xc_push_work);
992         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
993 }
994
995 bool
996 xlog_cil_empty(
997         struct xlog     *log)
998 {
999         struct xfs_cil  *cil = log->l_cilp;
1000         bool            empty = false;
1001
1002         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1003         if (list_empty(&cil->xc_cil))
1004                 empty = true;
1005         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1006         return empty;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Commit a transaction with the given vector to the Committed Item List.
1011  *
1012  * To do this, we need to format the item, pin it in memory if required and
1013  * account for the space used by the transaction. Once we have done that we
1014  * need to release the unused reservation for the transaction, attach the
1015  * transaction to the checkpoint context so we carry the busy extents through
1016  * to checkpoint completion, and then unlock all the items in the transaction.
1017  *
1018  * Called with the context lock already held in read mode to lock out
1019  * background commit, returns without it held once background commits are
1020  * allowed again.
1021  */
1022 void
1023 xlog_cil_commit(
1024         struct xlog             *log,
1025         struct xfs_trans        *tp,
1026         xfs_csn_t               *commit_seq,
1027         bool                    regrant)
1028 {
1029         struct xfs_cil          *cil = log->l_cilp;
1030         struct xfs_log_item     *lip, *next;
1031
1032         /*
1033          * Do all necessary memory allocation before we lock the CIL.
1034          * This ensures the allocation does not deadlock with a CIL
1035          * push in memory reclaim (e.g. from kswapd).
1036          */
1037         xlog_cil_alloc_shadow_bufs(log, tp);
1038
1039         /* lock out background commit */
1040         down_read(&cil->xc_ctx_lock);
1041
1042         xlog_cil_insert_items(log, tp);
1043
1044         if (regrant && !XLOG_FORCED_SHUTDOWN(log))
1045                 xfs_log_ticket_regrant(log, tp->t_ticket);
1046         else
1047                 xfs_log_ticket_ungrant(log, tp->t_ticket);
1048         tp->t_ticket = NULL;
1049         xfs_trans_unreserve_and_mod_sb(tp);
1050
1051         /*
1052          * Once all the items of the transaction have been copied to the CIL,
1053          * the items can be unlocked and possibly freed.
1054          *
1055          * This needs to be done before we drop the CIL context lock because we
1056          * have to update state in the log items and unlock them before they go
1057          * to disk. If we don't, then the CIL checkpoint can race with us and
1058          * we can run checkpoint completion before we've updated and unlocked
1059          * the log items. This affects (at least) processing of stale buffers,
1060          * inodes and EFIs.
1061          */
1062         trace_xfs_trans_commit_items(tp, _RET_IP_);
1063         list_for_each_entry_safe(lip, next, &tp->t_items, li_trans) {
1064                 xfs_trans_del_item(lip);
1065                 if (lip->li_ops->iop_committing)
1066                         lip->li_ops->iop_committing(lip, cil->xc_ctx->sequence);
1067         }
1068         if (commit_seq)
1069                 *commit_seq = cil->xc_ctx->sequence;
1070
1071         /* xlog_cil_push_background() releases cil->xc_ctx_lock */
1072         xlog_cil_push_background(log);
1073 }
1074
1075 /*
1076  * Conditionally push the CIL based on the sequence passed in.
1077  *
1078  * We only need to push if we haven't already pushed the sequence
1079  * number given. Hence the only time we will trigger a push here is
1080  * if the push sequence is the same as the current context.
1081  *
1082  * We return the current commit lsn to allow the callers to determine if a
1083  * iclog flush is necessary following this call.
1084  */
1085 xfs_lsn_t
1086 xlog_cil_force_seq(
1087         struct xlog     *log,
1088         xfs_csn_t       sequence)
1089 {
1090         struct xfs_cil          *cil = log->l_cilp;
1091         struct xfs_cil_ctx      *ctx;
1092         xfs_lsn_t               commit_lsn = NULLCOMMITLSN;
1093
1094         ASSERT(sequence <= cil->xc_current_sequence);
1095
1096         /*
1097          * check to see if we need to force out the current context.
1098          * xlog_cil_push() handles racing pushes for the same sequence,
1099          * so no need to deal with it here.
1100          */
1101 restart:
1102         xlog_cil_push_now(log, sequence);
1103
1104         /*
1105          * See if we can find a previous sequence still committing.
1106          * We need to wait for all previous sequence commits to complete
1107          * before allowing the force of push_seq to go ahead. Hence block
1108          * on commits for those as well.
1109          */
1110         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1111         list_for_each_entry(ctx, &cil->xc_committing, committing) {
1112                 /*
1113                  * Avoid getting stuck in this loop because we were woken by the
1114                  * shutdown, but then went back to sleep once already in the
1115                  * shutdown state.
1116                  */
1117                 if (XLOG_FORCED_SHUTDOWN(log))
1118                         goto out_shutdown;
1119                 if (ctx->sequence > sequence)
1120                         continue;
1121                 if (!ctx->commit_lsn) {
1122                         /*
1123                          * It is still being pushed! Wait for the push to
1124                          * complete, then start again from the beginning.
1125                          */
1126                         xlog_wait(&cil->xc_commit_wait, &cil->xc_push_lock);
1127                         goto restart;
1128                 }
1129                 if (ctx->sequence != sequence)
1130                         continue;
1131                 /* found it! */
1132                 commit_lsn = ctx->commit_lsn;
1133         }
1134
1135         /*
1136          * The call to xlog_cil_push_now() executes the push in the background.
1137          * Hence by the time we have got here it our sequence may not have been
1138          * pushed yet. This is true if the current sequence still matches the
1139          * push sequence after the above wait loop and the CIL still contains
1140          * dirty objects. This is guaranteed by the push code first adding the
1141          * context to the committing list before emptying the CIL.
1142          *
1143          * Hence if we don't find the context in the committing list and the
1144          * current sequence number is unchanged then the CIL contents are
1145          * significant.  If the CIL is empty, if means there was nothing to push
1146          * and that means there is nothing to wait for. If the CIL is not empty,
1147          * it means we haven't yet started the push, because if it had started
1148          * we would have found the context on the committing list.
1149          */
1150         if (sequence == cil->xc_current_sequence &&
1151             !list_empty(&cil->xc_cil)) {
1152                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1153                 goto restart;
1154         }
1155
1156         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1157         return commit_lsn;
1158
1159         /*
1160          * We detected a shutdown in progress. We need to trigger the log force
1161          * to pass through it's iclog state machine error handling, even though
1162          * we are already in a shutdown state. Hence we can't return
1163          * NULLCOMMITLSN here as that has special meaning to log forces (i.e.
1164          * LSN is already stable), so we return a zero LSN instead.
1165          */
1166 out_shutdown:
1167         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1168         return 0;
1169 }
1170
1171 /*
1172  * Check if the current log item was first committed in this sequence.
1173  * We can't rely on just the log item being in the CIL, we have to check
1174  * the recorded commit sequence number.
1175  *
1176  * Note: for this to be used in a non-racy manner, it has to be called with
1177  * CIL flushing locked out. As a result, it should only be used during the
1178  * transaction commit process when deciding what to format into the item.
1179  */
1180 bool
1181 xfs_log_item_in_current_chkpt(
1182         struct xfs_log_item     *lip)
1183 {
1184         struct xfs_cil          *cil = lip->li_mountp->m_log->l_cilp;
1185
1186         if (list_empty(&lip->li_cil))
1187                 return false;
1188
1189         /*
1190          * li_seq is written on the first commit of a log item to record the
1191          * first checkpoint it is written to. Hence if it is different to the
1192          * current sequence, we're in a new checkpoint.
1193          */
1194         return lip->li_seq == READ_ONCE(cil->xc_current_sequence);
1195 }
1196
1197 /*
1198  * Perform initial CIL structure initialisation.
1199  */
1200 int
1201 xlog_cil_init(
1202         struct xlog     *log)
1203 {
1204         struct xfs_cil  *cil;
1205         struct xfs_cil_ctx *ctx;
1206
1207         cil = kmem_zalloc(sizeof(*cil), KM_MAYFAIL);
1208         if (!cil)
1209                 return -ENOMEM;
1210
1211         ctx = kmem_zalloc(sizeof(*ctx), KM_MAYFAIL);
1212         if (!ctx) {
1213                 kmem_free(cil);
1214                 return -ENOMEM;
1215         }
1216
1217         INIT_WORK(&cil->xc_push_work, xlog_cil_push_work);
1218         INIT_LIST_HEAD(&cil->xc_cil);
1219         INIT_LIST_HEAD(&cil->xc_committing);
1220         spin_lock_init(&cil->xc_cil_lock);
1221         spin_lock_init(&cil->xc_push_lock);
1222         init_waitqueue_head(&cil->xc_push_wait);
1223         init_rwsem(&cil->xc_ctx_lock);
1224         init_waitqueue_head(&cil->xc_commit_wait);
1225
1226         INIT_LIST_HEAD(&ctx->committing);
1227         INIT_LIST_HEAD(&ctx->busy_extents);
1228         ctx->sequence = 1;
1229         ctx->cil = cil;
1230         cil->xc_ctx = ctx;
1231         cil->xc_current_sequence = ctx->sequence;
1232
1233         cil->xc_log = log;
1234         log->l_cilp = cil;
1235         return 0;
1236 }
1237
1238 void
1239 xlog_cil_destroy(
1240         struct xlog     *log)
1241 {
1242         if (log->l_cilp->xc_ctx) {
1243                 if (log->l_cilp->xc_ctx->ticket)
1244                         xfs_log_ticket_put(log->l_cilp->xc_ctx->ticket);
1245                 kmem_free(log->l_cilp->xc_ctx);
1246         }
1247
1248         ASSERT(list_empty(&log->l_cilp->xc_cil));
1249         kmem_free(log->l_cilp);
1250 }
1251