67a99d94701e5b08da7849ddc29a361a71e12f12
[releases.git] / 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 #include "xfs_discard.h"
20
21 /*
22  * Allocate a new ticket. Failing to get a new ticket makes it really hard to
23  * recover, so we don't allow failure here. Also, we allocate in a context that
24  * we don't want to be issuing transactions from, so we need to tell the
25  * allocation code this as well.
26  *
27  * We don't reserve any space for the ticket - we are going to steal whatever
28  * space we require from transactions as they commit. To ensure we reserve all
29  * the space required, we need to set the current reservation of the ticket to
30  * zero so that we know to steal the initial transaction overhead from the
31  * first transaction commit.
32  */
33 static struct xlog_ticket *
34 xlog_cil_ticket_alloc(
35         struct xlog     *log)
36 {
37         struct xlog_ticket *tic;
38
39         tic = xlog_ticket_alloc(log, 0, 1, 0);
40
41         /*
42          * set the current reservation to zero so we know to steal the basic
43          * transaction overhead reservation from the first transaction commit.
44          */
45         tic->t_curr_res = 0;
46         tic->t_iclog_hdrs = 0;
47         return tic;
48 }
49
50 static inline void
51 xlog_cil_set_iclog_hdr_count(struct xfs_cil *cil)
52 {
53         struct xlog     *log = cil->xc_log;
54
55         atomic_set(&cil->xc_iclog_hdrs,
56                    (XLOG_CIL_BLOCKING_SPACE_LIMIT(log) /
57                         (log->l_iclog_size - log->l_iclog_hsize)));
58 }
59
60 /*
61  * Check if the current log item was first committed in this sequence.
62  * We can't rely on just the log item being in the CIL, we have to check
63  * the recorded commit sequence number.
64  *
65  * Note: for this to be used in a non-racy manner, it has to be called with
66  * CIL flushing locked out. As a result, it should only be used during the
67  * transaction commit process when deciding what to format into the item.
68  */
69 static bool
70 xlog_item_in_current_chkpt(
71         struct xfs_cil          *cil,
72         struct xfs_log_item     *lip)
73 {
74         if (test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags))
75                 return false;
76
77         /*
78          * li_seq is written on the first commit of a log item to record the
79          * first checkpoint it is written to. Hence if it is different to the
80          * current sequence, we're in a new checkpoint.
81          */
82         return lip->li_seq == READ_ONCE(cil->xc_current_sequence);
83 }
84
85 bool
86 xfs_log_item_in_current_chkpt(
87         struct xfs_log_item *lip)
88 {
89         return xlog_item_in_current_chkpt(lip->li_log->l_cilp, lip);
90 }
91
92 /*
93  * Unavoidable forward declaration - xlog_cil_push_work() calls
94  * xlog_cil_ctx_alloc() itself.
95  */
96 static void xlog_cil_push_work(struct work_struct *work);
97
98 static struct xfs_cil_ctx *
99 xlog_cil_ctx_alloc(void)
100 {
101         struct xfs_cil_ctx      *ctx;
102
103         ctx = kmem_zalloc(sizeof(*ctx), KM_NOFS);
104         INIT_LIST_HEAD(&ctx->committing);
105         INIT_LIST_HEAD(&ctx->busy_extents.extent_list);
106         INIT_LIST_HEAD(&ctx->log_items);
107         INIT_LIST_HEAD(&ctx->lv_chain);
108         INIT_WORK(&ctx->push_work, xlog_cil_push_work);
109         return ctx;
110 }
111
112 /*
113  * Aggregate the CIL per cpu structures into global counts, lists, etc and
114  * clear the percpu state ready for the next context to use. This is called
115  * from the push code with the context lock held exclusively, hence nothing else
116  * will be accessing or modifying the per-cpu counters.
117  */
118 static void
119 xlog_cil_push_pcp_aggregate(
120         struct xfs_cil          *cil,
121         struct xfs_cil_ctx      *ctx)
122 {
123         struct xlog_cil_pcp     *cilpcp;
124         int                     cpu;
125
126         for_each_cpu(cpu, &ctx->cil_pcpmask) {
127                 cilpcp = per_cpu_ptr(cil->xc_pcp, cpu);
128
129                 ctx->ticket->t_curr_res += cilpcp->space_reserved;
130                 cilpcp->space_reserved = 0;
131
132                 if (!list_empty(&cilpcp->busy_extents)) {
133                         list_splice_init(&cilpcp->busy_extents,
134                                         &ctx->busy_extents.extent_list);
135                 }
136                 if (!list_empty(&cilpcp->log_items))
137                         list_splice_init(&cilpcp->log_items, &ctx->log_items);
138
139                 /*
140                  * We're in the middle of switching cil contexts.  Reset the
141                  * counter we use to detect when the current context is nearing
142                  * full.
143                  */
144                 cilpcp->space_used = 0;
145         }
146 }
147
148 /*
149  * Aggregate the CIL per-cpu space used counters into the global atomic value.
150  * This is called when the per-cpu counter aggregation will first pass the soft
151  * limit threshold so we can switch to atomic counter aggregation for accurate
152  * detection of hard limit traversal.
153  */
154 static void
155 xlog_cil_insert_pcp_aggregate(
156         struct xfs_cil          *cil,
157         struct xfs_cil_ctx      *ctx)
158 {
159         struct xlog_cil_pcp     *cilpcp;
160         int                     cpu;
161         int                     count = 0;
162
163         /* Trigger atomic updates then aggregate only for the first caller */
164         if (!test_and_clear_bit(XLOG_CIL_PCP_SPACE, &cil->xc_flags))
165                 return;
166
167         /*
168          * We can race with other cpus setting cil_pcpmask.  However, we've
169          * atomically cleared PCP_SPACE which forces other threads to add to
170          * the global space used count.  cil_pcpmask is a superset of cilpcp
171          * structures that could have a nonzero space_used.
172          */
173         for_each_cpu(cpu, &ctx->cil_pcpmask) {
174                 int     old, prev;
175
176                 cilpcp = per_cpu_ptr(cil->xc_pcp, cpu);
177                 do {
178                         old = cilpcp->space_used;
179                         prev = cmpxchg(&cilpcp->space_used, old, 0);
180                 } while (old != prev);
181                 count += old;
182         }
183         atomic_add(count, &ctx->space_used);
184 }
185
186 static void
187 xlog_cil_ctx_switch(
188         struct xfs_cil          *cil,
189         struct xfs_cil_ctx      *ctx)
190 {
191         xlog_cil_set_iclog_hdr_count(cil);
192         set_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags);
193         set_bit(XLOG_CIL_PCP_SPACE, &cil->xc_flags);
194         ctx->sequence = ++cil->xc_current_sequence;
195         ctx->cil = cil;
196         cil->xc_ctx = ctx;
197 }
198
199 /*
200  * After the first stage of log recovery is done, we know where the head and
201  * tail of the log are. We need this log initialisation done before we can
202  * initialise the first CIL checkpoint context.
203  *
204  * Here we allocate a log ticket to track space usage during a CIL push.  This
205  * ticket is passed to xlog_write() directly so that we don't slowly leak log
206  * space by failing to account for space used by log headers and additional
207  * region headers for split regions.
208  */
209 void
210 xlog_cil_init_post_recovery(
211         struct xlog     *log)
212 {
213         log->l_cilp->xc_ctx->ticket = xlog_cil_ticket_alloc(log);
214         log->l_cilp->xc_ctx->sequence = 1;
215         xlog_cil_set_iclog_hdr_count(log->l_cilp);
216 }
217
218 static inline int
219 xlog_cil_iovec_space(
220         uint    niovecs)
221 {
222         return round_up((sizeof(struct xfs_log_vec) +
223                                         niovecs * sizeof(struct xfs_log_iovec)),
224                         sizeof(uint64_t));
225 }
226
227 /*
228  * Allocate or pin log vector buffers for CIL insertion.
229  *
230  * The CIL currently uses disposable buffers for copying a snapshot of the
231  * modified items into the log during a push. The biggest problem with this is
232  * the requirement to allocate the disposable buffer during the commit if:
233  *      a) does not exist; or
234  *      b) it is too small
235  *
236  * If we do this allocation within xlog_cil_insert_format_items(), it is done
237  * under the xc_ctx_lock, which means that a CIL push cannot occur during
238  * the memory allocation. This means that we have a potential deadlock situation
239  * under low memory conditions when we have lots of dirty metadata pinned in
240  * the CIL and we need a CIL commit to occur to free memory.
241  *
242  * To avoid this, we need to move the memory allocation outside the
243  * xc_ctx_lock, but because the log vector buffers are disposable, that opens
244  * up a TOCTOU race condition w.r.t. the CIL committing and removing the log
245  * vector buffers between the check and the formatting of the item into the
246  * log vector buffer within the xc_ctx_lock.
247  *
248  * Because the log vector buffer needs to be unchanged during the CIL push
249  * process, we cannot share the buffer between the transaction commit (which
250  * modifies the buffer) and the CIL push context that is writing the changes
251  * into the log. This means skipping preallocation of buffer space is
252  * unreliable, but we most definitely do not want to be allocating and freeing
253  * buffers unnecessarily during commits when overwrites can be done safely.
254  *
255  * The simplest solution to this problem is to allocate a shadow buffer when a
256  * log item is committed for the second time, and then to only use this buffer
257  * if necessary. The buffer can remain attached to the log item until such time
258  * it is needed, and this is the buffer that is reallocated to match the size of
259  * the incoming modification. Then during the formatting of the item we can swap
260  * the active buffer with the new one if we can't reuse the existing buffer. We
261  * don't free the old buffer as it may be reused on the next modification if
262  * it's size is right, otherwise we'll free and reallocate it at that point.
263  *
264  * This function builds a vector for the changes in each log item in the
265  * transaction. It then works out the length of the buffer needed for each log
266  * item, allocates them and attaches the vector to the log item in preparation
267  * for the formatting step which occurs under the xc_ctx_lock.
268  *
269  * While this means the memory footprint goes up, it avoids the repeated
270  * alloc/free pattern that repeated modifications of an item would otherwise
271  * cause, and hence minimises the CPU overhead of such behaviour.
272  */
273 static void
274 xlog_cil_alloc_shadow_bufs(
275         struct xlog             *log,
276         struct xfs_trans        *tp)
277 {
278         struct xfs_log_item     *lip;
279
280         list_for_each_entry(lip, &tp->t_items, li_trans) {
281                 struct xfs_log_vec *lv;
282                 int     niovecs = 0;
283                 int     nbytes = 0;
284                 int     buf_size;
285                 bool    ordered = false;
286
287                 /* Skip items which aren't dirty in this transaction. */
288                 if (!test_bit(XFS_LI_DIRTY, &lip->li_flags))
289                         continue;
290
291                 /* get number of vecs and size of data to be stored */
292                 lip->li_ops->iop_size(lip, &niovecs, &nbytes);
293
294                 /*
295                  * Ordered items need to be tracked but we do not wish to write
296                  * them. We need a logvec to track the object, but we do not
297                  * need an iovec or buffer to be allocated for copying data.
298                  */
299                 if (niovecs == XFS_LOG_VEC_ORDERED) {
300                         ordered = true;
301                         niovecs = 0;
302                         nbytes = 0;
303                 }
304
305                 /*
306                  * We 64-bit align the length of each iovec so that the start of
307                  * the next one is naturally aligned.  We'll need to account for
308                  * that slack space here.
309                  *
310                  * We also add the xlog_op_header to each region when
311                  * formatting, but that's not accounted to the size of the item
312                  * at this point. Hence we'll need an addition number of bytes
313                  * for each vector to hold an opheader.
314                  *
315                  * Then round nbytes up to 64-bit alignment so that the initial
316                  * buffer alignment is easy to calculate and verify.
317                  */
318                 nbytes += niovecs *
319                         (sizeof(uint64_t) + sizeof(struct xlog_op_header));
320                 nbytes = round_up(nbytes, sizeof(uint64_t));
321
322                 /*
323                  * The data buffer needs to start 64-bit aligned, so round up
324                  * that space to ensure we can align it appropriately and not
325                  * overrun the buffer.
326                  */
327                 buf_size = nbytes + xlog_cil_iovec_space(niovecs);
328
329                 /*
330                  * if we have no shadow buffer, or it is too small, we need to
331                  * reallocate it.
332                  */
333                 if (!lip->li_lv_shadow ||
334                     buf_size > lip->li_lv_shadow->lv_size) {
335                         /*
336                          * We free and allocate here as a realloc would copy
337                          * unnecessary data. We don't use kvzalloc() for the
338                          * same reason - we don't need to zero the data area in
339                          * the buffer, only the log vector header and the iovec
340                          * storage.
341                          */
342                         kmem_free(lip->li_lv_shadow);
343                         lv = xlog_kvmalloc(buf_size);
344
345                         memset(lv, 0, xlog_cil_iovec_space(niovecs));
346
347                         INIT_LIST_HEAD(&lv->lv_list);
348                         lv->lv_item = lip;
349                         lv->lv_size = buf_size;
350                         if (ordered)
351                                 lv->lv_buf_len = XFS_LOG_VEC_ORDERED;
352                         else
353                                 lv->lv_iovecp = (struct xfs_log_iovec *)&lv[1];
354                         lip->li_lv_shadow = lv;
355                 } else {
356                         /* same or smaller, optimise common overwrite case */
357                         lv = lip->li_lv_shadow;
358                         if (ordered)
359                                 lv->lv_buf_len = XFS_LOG_VEC_ORDERED;
360                         else
361                                 lv->lv_buf_len = 0;
362                         lv->lv_bytes = 0;
363                 }
364
365                 /* Ensure the lv is set up according to ->iop_size */
366                 lv->lv_niovecs = niovecs;
367
368                 /* The allocated data region lies beyond the iovec region */
369                 lv->lv_buf = (char *)lv + xlog_cil_iovec_space(niovecs);
370         }
371
372 }
373
374 /*
375  * Prepare the log item for insertion into the CIL. Calculate the difference in
376  * log space it will consume, and if it is a new item pin it as well.
377  */
378 STATIC void
379 xfs_cil_prepare_item(
380         struct xlog             *log,
381         struct xfs_log_vec      *lv,
382         struct xfs_log_vec      *old_lv,
383         int                     *diff_len)
384 {
385         /* Account for the new LV being passed in */
386         if (lv->lv_buf_len != XFS_LOG_VEC_ORDERED)
387                 *diff_len += lv->lv_bytes;
388
389         /*
390          * If there is no old LV, this is the first time we've seen the item in
391          * this CIL context and so we need to pin it. If we are replacing the
392          * old_lv, then remove the space it accounts for and make it the shadow
393          * buffer for later freeing. In both cases we are now switching to the
394          * shadow buffer, so update the pointer to it appropriately.
395          */
396         if (!old_lv) {
397                 if (lv->lv_item->li_ops->iop_pin)
398                         lv->lv_item->li_ops->iop_pin(lv->lv_item);
399                 lv->lv_item->li_lv_shadow = NULL;
400         } else if (old_lv != lv) {
401                 ASSERT(lv->lv_buf_len != XFS_LOG_VEC_ORDERED);
402
403                 *diff_len -= old_lv->lv_bytes;
404                 lv->lv_item->li_lv_shadow = old_lv;
405         }
406
407         /* attach new log vector to log item */
408         lv->lv_item->li_lv = lv;
409
410         /*
411          * If this is the first time the item is being committed to the
412          * CIL, store the sequence number on the log item so we can
413          * tell in future commits whether this is the first checkpoint
414          * the item is being committed into.
415          */
416         if (!lv->lv_item->li_seq)
417                 lv->lv_item->li_seq = log->l_cilp->xc_ctx->sequence;
418 }
419
420 /*
421  * Format log item into a flat buffers
422  *
423  * For delayed logging, we need to hold a formatted buffer containing all the
424  * changes on the log item. This enables us to relog the item in memory and
425  * write it out asynchronously without needing to relock the object that was
426  * modified at the time it gets written into the iclog.
427  *
428  * This function takes the prepared log vectors attached to each log item, and
429  * formats the changes into the log vector buffer. The buffer it uses is
430  * dependent on the current state of the vector in the CIL - the shadow lv is
431  * guaranteed to be large enough for the current modification, but we will only
432  * use that if we can't reuse the existing lv. If we can't reuse the existing
433  * lv, then simple swap it out for the shadow lv. We don't free it - that is
434  * done lazily either by th enext modification or the freeing of the log item.
435  *
436  * We don't set up region headers during this process; we simply copy the
437  * regions into the flat buffer. We can do this because we still have to do a
438  * formatting step to write the regions into the iclog buffer.  Writing the
439  * ophdrs during the iclog write means that we can support splitting large
440  * regions across iclog boundares without needing a change in the format of the
441  * item/region encapsulation.
442  *
443  * Hence what we need to do now is change the rewrite the vector array to point
444  * to the copied region inside the buffer we just allocated. This allows us to
445  * format the regions into the iclog as though they are being formatted
446  * directly out of the objects themselves.
447  */
448 static void
449 xlog_cil_insert_format_items(
450         struct xlog             *log,
451         struct xfs_trans        *tp,
452         int                     *diff_len)
453 {
454         struct xfs_log_item     *lip;
455
456         /* Bail out if we didn't find a log item.  */
457         if (list_empty(&tp->t_items)) {
458                 ASSERT(0);
459                 return;
460         }
461
462         list_for_each_entry(lip, &tp->t_items, li_trans) {
463                 struct xfs_log_vec *lv;
464                 struct xfs_log_vec *old_lv = NULL;
465                 struct xfs_log_vec *shadow;
466                 bool    ordered = false;
467
468                 /* Skip items which aren't dirty in this transaction. */
469                 if (!test_bit(XFS_LI_DIRTY, &lip->li_flags))
470                         continue;
471
472                 /*
473                  * The formatting size information is already attached to
474                  * the shadow lv on the log item.
475                  */
476                 shadow = lip->li_lv_shadow;
477                 if (shadow->lv_buf_len == XFS_LOG_VEC_ORDERED)
478                         ordered = true;
479
480                 /* Skip items that do not have any vectors for writing */
481                 if (!shadow->lv_niovecs && !ordered)
482                         continue;
483
484                 /* compare to existing item size */
485                 old_lv = lip->li_lv;
486                 if (lip->li_lv && shadow->lv_size <= lip->li_lv->lv_size) {
487                         /* same or smaller, optimise common overwrite case */
488                         lv = lip->li_lv;
489
490                         if (ordered)
491                                 goto insert;
492
493                         /*
494                          * set the item up as though it is a new insertion so
495                          * that the space reservation accounting is correct.
496                          */
497                         *diff_len -= lv->lv_bytes;
498
499                         /* Ensure the lv is set up according to ->iop_size */
500                         lv->lv_niovecs = shadow->lv_niovecs;
501
502                         /* reset the lv buffer information for new formatting */
503                         lv->lv_buf_len = 0;
504                         lv->lv_bytes = 0;
505                         lv->lv_buf = (char *)lv +
506                                         xlog_cil_iovec_space(lv->lv_niovecs);
507                 } else {
508                         /* switch to shadow buffer! */
509                         lv = shadow;
510                         lv->lv_item = lip;
511                         if (ordered) {
512                                 /* track as an ordered logvec */
513                                 ASSERT(lip->li_lv == NULL);
514                                 goto insert;
515                         }
516                 }
517
518                 ASSERT(IS_ALIGNED((unsigned long)lv->lv_buf, sizeof(uint64_t)));
519                 lip->li_ops->iop_format(lip, lv);
520 insert:
521                 xfs_cil_prepare_item(log, lv, old_lv, diff_len);
522         }
523 }
524
525 /*
526  * The use of lockless waitqueue_active() requires that the caller has
527  * serialised itself against the wakeup call in xlog_cil_push_work(). That
528  * can be done by either holding the push lock or the context lock.
529  */
530 static inline bool
531 xlog_cil_over_hard_limit(
532         struct xlog     *log,
533         int32_t         space_used)
534 {
535         if (waitqueue_active(&log->l_cilp->xc_push_wait))
536                 return true;
537         if (space_used >= XLOG_CIL_BLOCKING_SPACE_LIMIT(log))
538                 return true;
539         return false;
540 }
541
542 /*
543  * Insert the log items into the CIL and calculate the difference in space
544  * consumed by the item. Add the space to the checkpoint ticket and calculate
545  * if the change requires additional log metadata. If it does, take that space
546  * as well. Remove the amount of space we added to the checkpoint ticket from
547  * the current transaction ticket so that the accounting works out correctly.
548  */
549 static void
550 xlog_cil_insert_items(
551         struct xlog             *log,
552         struct xfs_trans        *tp,
553         uint32_t                released_space)
554 {
555         struct xfs_cil          *cil = log->l_cilp;
556         struct xfs_cil_ctx      *ctx = cil->xc_ctx;
557         struct xfs_log_item     *lip;
558         int                     len = 0;
559         int                     iovhdr_res = 0, split_res = 0, ctx_res = 0;
560         int                     space_used;
561         int                     order;
562         unsigned int            cpu_nr;
563         struct xlog_cil_pcp     *cilpcp;
564
565         ASSERT(tp);
566
567         /*
568          * We can do this safely because the context can't checkpoint until we
569          * are done so it doesn't matter exactly how we update the CIL.
570          */
571         xlog_cil_insert_format_items(log, tp, &len);
572
573         /*
574          * Subtract the space released by intent cancelation from the space we
575          * consumed so that we remove it from the CIL space and add it back to
576          * the current transaction reservation context.
577          */
578         len -= released_space;
579
580         /*
581          * Grab the per-cpu pointer for the CIL before we start any accounting.
582          * That ensures that we are running with pre-emption disabled and so we
583          * can't be scheduled away between split sample/update operations that
584          * are done without outside locking to serialise them.
585          */
586         cpu_nr = get_cpu();
587         cilpcp = this_cpu_ptr(cil->xc_pcp);
588
589         /* Tell the future push that there was work added by this CPU. */
590         if (!cpumask_test_cpu(cpu_nr, &ctx->cil_pcpmask))
591                 cpumask_test_and_set_cpu(cpu_nr, &ctx->cil_pcpmask);
592
593         /*
594          * We need to take the CIL checkpoint unit reservation on the first
595          * commit into the CIL. Test the XLOG_CIL_EMPTY bit first so we don't
596          * unnecessarily do an atomic op in the fast path here. We can clear the
597          * XLOG_CIL_EMPTY bit as we are under the xc_ctx_lock here and that
598          * needs to be held exclusively to reset the XLOG_CIL_EMPTY bit.
599          */
600         if (test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags) &&
601             test_and_clear_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags))
602                 ctx_res = ctx->ticket->t_unit_res;
603
604         /*
605          * Check if we need to steal iclog headers. atomic_read() is not a
606          * locked atomic operation, so we can check the value before we do any
607          * real atomic ops in the fast path. If we've already taken the CIL unit
608          * reservation from this commit, we've already got one iclog header
609          * space reserved so we have to account for that otherwise we risk
610          * overrunning the reservation on this ticket.
611          *
612          * If the CIL is already at the hard limit, we might need more header
613          * space that originally reserved. So steal more header space from every
614          * commit that occurs once we are over the hard limit to ensure the CIL
615          * push won't run out of reservation space.
616          *
617          * This can steal more than we need, but that's OK.
618          *
619          * The cil->xc_ctx_lock provides the serialisation necessary for safely
620          * calling xlog_cil_over_hard_limit() in this context.
621          */
622         space_used = atomic_read(&ctx->space_used) + cilpcp->space_used + len;
623         if (atomic_read(&cil->xc_iclog_hdrs) > 0 ||
624             xlog_cil_over_hard_limit(log, space_used)) {
625                 split_res = log->l_iclog_hsize +
626                                         sizeof(struct xlog_op_header);
627                 if (ctx_res)
628                         ctx_res += split_res * (tp->t_ticket->t_iclog_hdrs - 1);
629                 else
630                         ctx_res = split_res * tp->t_ticket->t_iclog_hdrs;
631                 atomic_sub(tp->t_ticket->t_iclog_hdrs, &cil->xc_iclog_hdrs);
632         }
633         cilpcp->space_reserved += ctx_res;
634
635         /*
636          * Accurately account when over the soft limit, otherwise fold the
637          * percpu count into the global count if over the per-cpu threshold.
638          */
639         if (!test_bit(XLOG_CIL_PCP_SPACE, &cil->xc_flags)) {
640                 atomic_add(len, &ctx->space_used);
641         } else if (cilpcp->space_used + len >
642                         (XLOG_CIL_SPACE_LIMIT(log) / num_online_cpus())) {
643                 space_used = atomic_add_return(cilpcp->space_used + len,
644                                                 &ctx->space_used);
645                 cilpcp->space_used = 0;
646
647                 /*
648                  * If we just transitioned over the soft limit, we need to
649                  * transition to the global atomic counter.
650                  */
651                 if (space_used >= XLOG_CIL_SPACE_LIMIT(log))
652                         xlog_cil_insert_pcp_aggregate(cil, ctx);
653         } else {
654                 cilpcp->space_used += len;
655         }
656         /* attach the transaction to the CIL if it has any busy extents */
657         if (!list_empty(&tp->t_busy))
658                 list_splice_init(&tp->t_busy, &cilpcp->busy_extents);
659
660         /*
661          * Now update the order of everything modified in the transaction
662          * and insert items into the CIL if they aren't already there.
663          * We do this here so we only need to take the CIL lock once during
664          * the transaction commit.
665          */
666         order = atomic_inc_return(&ctx->order_id);
667         list_for_each_entry(lip, &tp->t_items, li_trans) {
668                 /* Skip items which aren't dirty in this transaction. */
669                 if (!test_bit(XFS_LI_DIRTY, &lip->li_flags))
670                         continue;
671
672                 lip->li_order_id = order;
673                 if (!list_empty(&lip->li_cil))
674                         continue;
675                 list_add_tail(&lip->li_cil, &cilpcp->log_items);
676         }
677         put_cpu();
678
679         /*
680          * If we've overrun the reservation, dump the tx details before we move
681          * the log items. Shutdown is imminent...
682          */
683         tp->t_ticket->t_curr_res -= ctx_res + len;
684         if (WARN_ON(tp->t_ticket->t_curr_res < 0)) {
685                 xfs_warn(log->l_mp, "Transaction log reservation overrun:");
686                 xfs_warn(log->l_mp,
687                          "  log items: %d bytes (iov hdrs: %d bytes)",
688                          len, iovhdr_res);
689                 xfs_warn(log->l_mp, "  split region headers: %d bytes",
690                          split_res);
691                 xfs_warn(log->l_mp, "  ctx ticket: %d bytes", ctx_res);
692                 xlog_print_trans(tp);
693                 xlog_force_shutdown(log, SHUTDOWN_LOG_IO_ERROR);
694         }
695 }
696
697 static void
698 xlog_cil_free_logvec(
699         struct list_head        *lv_chain)
700 {
701         struct xfs_log_vec      *lv;
702
703         while (!list_empty(lv_chain)) {
704                 lv = list_first_entry(lv_chain, struct xfs_log_vec, lv_list);
705                 list_del_init(&lv->lv_list);
706                 kmem_free(lv);
707         }
708 }
709
710 /*
711  * Mark all items committed and clear busy extents. We free the log vector
712  * chains in a separate pass so that we unpin the log items as quickly as
713  * possible.
714  */
715 static void
716 xlog_cil_committed(
717         struct xfs_cil_ctx      *ctx)
718 {
719         struct xfs_mount        *mp = ctx->cil->xc_log->l_mp;
720         bool                    abort = xlog_is_shutdown(ctx->cil->xc_log);
721
722         /*
723          * If the I/O failed, we're aborting the commit and already shutdown.
724          * Wake any commit waiters before aborting the log items so we don't
725          * block async log pushers on callbacks. Async log pushers explicitly do
726          * not wait on log force completion because they may be holding locks
727          * required to unpin items.
728          */
729         if (abort) {
730                 spin_lock(&ctx->cil->xc_push_lock);
731                 wake_up_all(&ctx->cil->xc_start_wait);
732                 wake_up_all(&ctx->cil->xc_commit_wait);
733                 spin_unlock(&ctx->cil->xc_push_lock);
734         }
735
736         xfs_trans_committed_bulk(ctx->cil->xc_log->l_ailp, &ctx->lv_chain,
737                                         ctx->start_lsn, abort);
738
739         xfs_extent_busy_sort(&ctx->busy_extents.extent_list);
740         xfs_extent_busy_clear(mp, &ctx->busy_extents.extent_list,
741                               xfs_has_discard(mp) && !abort);
742
743         spin_lock(&ctx->cil->xc_push_lock);
744         list_del(&ctx->committing);
745         spin_unlock(&ctx->cil->xc_push_lock);
746
747         xlog_cil_free_logvec(&ctx->lv_chain);
748
749         if (!list_empty(&ctx->busy_extents.extent_list)) {
750                 ctx->busy_extents.mount = mp;
751                 ctx->busy_extents.owner = ctx;
752                 xfs_discard_extents(mp, &ctx->busy_extents);
753                 return;
754         }
755
756         kmem_free(ctx);
757 }
758
759 void
760 xlog_cil_process_committed(
761         struct list_head        *list)
762 {
763         struct xfs_cil_ctx      *ctx;
764
765         while ((ctx = list_first_entry_or_null(list,
766                         struct xfs_cil_ctx, iclog_entry))) {
767                 list_del(&ctx->iclog_entry);
768                 xlog_cil_committed(ctx);
769         }
770 }
771
772 /*
773 * Record the LSN of the iclog we were just granted space to start writing into.
774 * If the context doesn't have a start_lsn recorded, then this iclog will
775 * contain the start record for the checkpoint. Otherwise this write contains
776 * the commit record for the checkpoint.
777 */
778 void
779 xlog_cil_set_ctx_write_state(
780         struct xfs_cil_ctx      *ctx,
781         struct xlog_in_core     *iclog)
782 {
783         struct xfs_cil          *cil = ctx->cil;
784         xfs_lsn_t               lsn = be64_to_cpu(iclog->ic_header.h_lsn);
785
786         ASSERT(!ctx->commit_lsn);
787         if (!ctx->start_lsn) {
788                 spin_lock(&cil->xc_push_lock);
789                 /*
790                  * The LSN we need to pass to the log items on transaction
791                  * commit is the LSN reported by the first log vector write, not
792                  * the commit lsn. If we use the commit record lsn then we can
793                  * move the grant write head beyond the tail LSN and overwrite
794                  * it.
795                  */
796                 ctx->start_lsn = lsn;
797                 wake_up_all(&cil->xc_start_wait);
798                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
799
800                 /*
801                  * Make sure the metadata we are about to overwrite in the log
802                  * has been flushed to stable storage before this iclog is
803                  * issued.
804                  */
805                 spin_lock(&cil->xc_log->l_icloglock);
806                 iclog->ic_flags |= XLOG_ICL_NEED_FLUSH;
807                 spin_unlock(&cil->xc_log->l_icloglock);
808                 return;
809         }
810
811         /*
812          * Take a reference to the iclog for the context so that we still hold
813          * it when xlog_write is done and has released it. This means the
814          * context controls when the iclog is released for IO.
815          */
816         atomic_inc(&iclog->ic_refcnt);
817
818         /*
819          * xlog_state_get_iclog_space() guarantees there is enough space in the
820          * iclog for an entire commit record, so we can attach the context
821          * callbacks now.  This needs to be done before we make the commit_lsn
822          * visible to waiters so that checkpoints with commit records in the
823          * same iclog order their IO completion callbacks in the same order that
824          * the commit records appear in the iclog.
825          */
826         spin_lock(&cil->xc_log->l_icloglock);
827         list_add_tail(&ctx->iclog_entry, &iclog->ic_callbacks);
828         spin_unlock(&cil->xc_log->l_icloglock);
829
830         /*
831          * Now we can record the commit LSN and wake anyone waiting for this
832          * sequence to have the ordered commit record assigned to a physical
833          * location in the log.
834          */
835         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
836         ctx->commit_iclog = iclog;
837         ctx->commit_lsn = lsn;
838         wake_up_all(&cil->xc_commit_wait);
839         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
840 }
841
842
843 /*
844  * Ensure that the order of log writes follows checkpoint sequence order. This
845  * relies on the context LSN being zero until the log write has guaranteed the
846  * LSN that the log write will start at via xlog_state_get_iclog_space().
847  */
848 enum _record_type {
849         _START_RECORD,
850         _COMMIT_RECORD,
851 };
852
853 static int
854 xlog_cil_order_write(
855         struct xfs_cil          *cil,
856         xfs_csn_t               sequence,
857         enum _record_type       record)
858 {
859         struct xfs_cil_ctx      *ctx;
860
861 restart:
862         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
863         list_for_each_entry(ctx, &cil->xc_committing, committing) {
864                 /*
865                  * Avoid getting stuck in this loop because we were woken by the
866                  * shutdown, but then went back to sleep once already in the
867                  * shutdown state.
868                  */
869                 if (xlog_is_shutdown(cil->xc_log)) {
870                         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
871                         return -EIO;
872                 }
873
874                 /*
875                  * Higher sequences will wait for this one so skip them.
876                  * Don't wait for our own sequence, either.
877                  */
878                 if (ctx->sequence >= sequence)
879                         continue;
880
881                 /* Wait until the LSN for the record has been recorded. */
882                 switch (record) {
883                 case _START_RECORD:
884                         if (!ctx->start_lsn) {
885                                 xlog_wait(&cil->xc_start_wait, &cil->xc_push_lock);
886                                 goto restart;
887                         }
888                         break;
889                 case _COMMIT_RECORD:
890                         if (!ctx->commit_lsn) {
891                                 xlog_wait(&cil->xc_commit_wait, &cil->xc_push_lock);
892                                 goto restart;
893                         }
894                         break;
895                 }
896         }
897         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
898         return 0;
899 }
900
901 /*
902  * Write out the log vector change now attached to the CIL context. This will
903  * write a start record that needs to be strictly ordered in ascending CIL
904  * sequence order so that log recovery will always use in-order start LSNs when
905  * replaying checkpoints.
906  */
907 static int
908 xlog_cil_write_chain(
909         struct xfs_cil_ctx      *ctx,
910         uint32_t                chain_len)
911 {
912         struct xlog             *log = ctx->cil->xc_log;
913         int                     error;
914
915         error = xlog_cil_order_write(ctx->cil, ctx->sequence, _START_RECORD);
916         if (error)
917                 return error;
918         return xlog_write(log, ctx, &ctx->lv_chain, ctx->ticket, chain_len);
919 }
920
921 /*
922  * Write out the commit record of a checkpoint transaction to close off a
923  * running log write. These commit records are strictly ordered in ascending CIL
924  * sequence order so that log recovery will always replay the checkpoints in the
925  * correct order.
926  */
927 static int
928 xlog_cil_write_commit_record(
929         struct xfs_cil_ctx      *ctx)
930 {
931         struct xlog             *log = ctx->cil->xc_log;
932         struct xlog_op_header   ophdr = {
933                 .oh_clientid = XFS_TRANSACTION,
934                 .oh_tid = cpu_to_be32(ctx->ticket->t_tid),
935                 .oh_flags = XLOG_COMMIT_TRANS,
936         };
937         struct xfs_log_iovec    reg = {
938                 .i_addr = &ophdr,
939                 .i_len = sizeof(struct xlog_op_header),
940                 .i_type = XLOG_REG_TYPE_COMMIT,
941         };
942         struct xfs_log_vec      vec = {
943                 .lv_niovecs = 1,
944                 .lv_iovecp = &reg,
945         };
946         int                     error;
947         LIST_HEAD(lv_chain);
948         list_add(&vec.lv_list, &lv_chain);
949
950         if (xlog_is_shutdown(log))
951                 return -EIO;
952
953         error = xlog_cil_order_write(ctx->cil, ctx->sequence, _COMMIT_RECORD);
954         if (error)
955                 return error;
956
957         /* account for space used by record data */
958         ctx->ticket->t_curr_res -= reg.i_len;
959         error = xlog_write(log, ctx, &lv_chain, ctx->ticket, reg.i_len);
960         if (error)
961                 xlog_force_shutdown(log, SHUTDOWN_LOG_IO_ERROR);
962         return error;
963 }
964
965 struct xlog_cil_trans_hdr {
966         struct xlog_op_header   oph[2];
967         struct xfs_trans_header thdr;
968         struct xfs_log_iovec    lhdr[2];
969 };
970
971 /*
972  * Build a checkpoint transaction header to begin the journal transaction.  We
973  * need to account for the space used by the transaction header here as it is
974  * not accounted for in xlog_write().
975  *
976  * This is the only place we write a transaction header, so we also build the
977  * log opheaders that indicate the start of a log transaction and wrap the
978  * transaction header. We keep the start record in it's own log vector rather
979  * than compacting them into a single region as this ends up making the logic
980  * in xlog_write() for handling empty opheaders for start, commit and unmount
981  * records much simpler.
982  */
983 static void
984 xlog_cil_build_trans_hdr(
985         struct xfs_cil_ctx      *ctx,
986         struct xlog_cil_trans_hdr *hdr,
987         struct xfs_log_vec      *lvhdr,
988         int                     num_iovecs)
989 {
990         struct xlog_ticket      *tic = ctx->ticket;
991         __be32                  tid = cpu_to_be32(tic->t_tid);
992
993         memset(hdr, 0, sizeof(*hdr));
994
995         /* Log start record */
996         hdr->oph[0].oh_tid = tid;
997         hdr->oph[0].oh_clientid = XFS_TRANSACTION;
998         hdr->oph[0].oh_flags = XLOG_START_TRANS;
999
1000         /* log iovec region pointer */
1001         hdr->lhdr[0].i_addr = &hdr->oph[0];
1002         hdr->lhdr[0].i_len = sizeof(struct xlog_op_header);
1003         hdr->lhdr[0].i_type = XLOG_REG_TYPE_LRHEADER;
1004
1005         /* log opheader */
1006         hdr->oph[1].oh_tid = tid;
1007         hdr->oph[1].oh_clientid = XFS_TRANSACTION;
1008         hdr->oph[1].oh_len = cpu_to_be32(sizeof(struct xfs_trans_header));
1009
1010         /* transaction header in host byte order format */
1011         hdr->thdr.th_magic = XFS_TRANS_HEADER_MAGIC;
1012         hdr->thdr.th_type = XFS_TRANS_CHECKPOINT;
1013         hdr->thdr.th_tid = tic->t_tid;
1014         hdr->thdr.th_num_items = num_iovecs;
1015
1016         /* log iovec region pointer */
1017         hdr->lhdr[1].i_addr = &hdr->oph[1];
1018         hdr->lhdr[1].i_len = sizeof(struct xlog_op_header) +
1019                                 sizeof(struct xfs_trans_header);
1020         hdr->lhdr[1].i_type = XLOG_REG_TYPE_TRANSHDR;
1021
1022         lvhdr->lv_niovecs = 2;
1023         lvhdr->lv_iovecp = &hdr->lhdr[0];
1024         lvhdr->lv_bytes = hdr->lhdr[0].i_len + hdr->lhdr[1].i_len;
1025
1026         tic->t_curr_res -= lvhdr->lv_bytes;
1027 }
1028
1029 /*
1030  * CIL item reordering compare function. We want to order in ascending ID order,
1031  * but we want to leave items with the same ID in the order they were added to
1032  * the list. This is important for operations like reflink where we log 4 order
1033  * dependent intents in a single transaction when we overwrite an existing
1034  * shared extent with a new shared extent. i.e. BUI(unmap), CUI(drop),
1035  * CUI (inc), BUI(remap)...
1036  */
1037 static int
1038 xlog_cil_order_cmp(
1039         void                    *priv,
1040         const struct list_head  *a,
1041         const struct list_head  *b)
1042 {
1043         struct xfs_log_vec      *l1 = container_of(a, struct xfs_log_vec, lv_list);
1044         struct xfs_log_vec      *l2 = container_of(b, struct xfs_log_vec, lv_list);
1045
1046         return l1->lv_order_id > l2->lv_order_id;
1047 }
1048
1049 /*
1050  * Pull all the log vectors off the items in the CIL, and remove the items from
1051  * the CIL. We don't need the CIL lock here because it's only needed on the
1052  * transaction commit side which is currently locked out by the flush lock.
1053  *
1054  * If a log item is marked with a whiteout, we do not need to write it to the
1055  * journal and so we just move them to the whiteout list for the caller to
1056  * dispose of appropriately.
1057  */
1058 static void
1059 xlog_cil_build_lv_chain(
1060         struct xfs_cil_ctx      *ctx,
1061         struct list_head        *whiteouts,
1062         uint32_t                *num_iovecs,
1063         uint32_t                *num_bytes)
1064 {
1065         while (!list_empty(&ctx->log_items)) {
1066                 struct xfs_log_item     *item;
1067                 struct xfs_log_vec      *lv;
1068
1069                 item = list_first_entry(&ctx->log_items,
1070                                         struct xfs_log_item, li_cil);
1071
1072                 if (test_bit(XFS_LI_WHITEOUT, &item->li_flags)) {
1073                         list_move(&item->li_cil, whiteouts);
1074                         trace_xfs_cil_whiteout_skip(item);
1075                         continue;
1076                 }
1077
1078                 lv = item->li_lv;
1079                 lv->lv_order_id = item->li_order_id;
1080
1081                 /* we don't write ordered log vectors */
1082                 if (lv->lv_buf_len != XFS_LOG_VEC_ORDERED)
1083                         *num_bytes += lv->lv_bytes;
1084                 *num_iovecs += lv->lv_niovecs;
1085                 list_add_tail(&lv->lv_list, &ctx->lv_chain);
1086
1087                 list_del_init(&item->li_cil);
1088                 item->li_order_id = 0;
1089                 item->li_lv = NULL;
1090         }
1091 }
1092
1093 static void
1094 xlog_cil_cleanup_whiteouts(
1095         struct list_head        *whiteouts)
1096 {
1097         while (!list_empty(whiteouts)) {
1098                 struct xfs_log_item *item = list_first_entry(whiteouts,
1099                                                 struct xfs_log_item, li_cil);
1100                 list_del_init(&item->li_cil);
1101                 trace_xfs_cil_whiteout_unpin(item);
1102                 item->li_ops->iop_unpin(item, 1);
1103         }
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Push the Committed Item List to the log.
1108  *
1109  * If the current sequence is the same as xc_push_seq we need to do a flush. If
1110  * xc_push_seq is less than the current sequence, then it has already been
1111  * flushed and we don't need to do anything - the caller will wait for it to
1112  * complete if necessary.
1113  *
1114  * xc_push_seq is checked unlocked against the sequence number for a match.
1115  * Hence we can allow log forces to run racily and not issue pushes for the
1116  * same sequence twice.  If we get a race between multiple pushes for the same
1117  * sequence they will block on the first one and then abort, hence avoiding
1118  * needless pushes.
1119  */
1120 static void
1121 xlog_cil_push_work(
1122         struct work_struct      *work)
1123 {
1124         struct xfs_cil_ctx      *ctx =
1125                 container_of(work, struct xfs_cil_ctx, push_work);
1126         struct xfs_cil          *cil = ctx->cil;
1127         struct xlog             *log = cil->xc_log;
1128         struct xfs_cil_ctx      *new_ctx;
1129         int                     num_iovecs = 0;
1130         int                     num_bytes = 0;
1131         int                     error = 0;
1132         struct xlog_cil_trans_hdr thdr;
1133         struct xfs_log_vec      lvhdr = {};
1134         xfs_csn_t               push_seq;
1135         bool                    push_commit_stable;
1136         LIST_HEAD               (whiteouts);
1137         struct xlog_ticket      *ticket;
1138
1139         new_ctx = xlog_cil_ctx_alloc();
1140         new_ctx->ticket = xlog_cil_ticket_alloc(log);
1141
1142         down_write(&cil->xc_ctx_lock);
1143
1144         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1145         push_seq = cil->xc_push_seq;
1146         ASSERT(push_seq <= ctx->sequence);
1147         push_commit_stable = cil->xc_push_commit_stable;
1148         cil->xc_push_commit_stable = false;
1149
1150         /*
1151          * As we are about to switch to a new, empty CIL context, we no longer
1152          * need to throttle tasks on CIL space overruns. Wake any waiters that
1153          * the hard push throttle may have caught so they can start committing
1154          * to the new context. The ctx->xc_push_lock provides the serialisation
1155          * necessary for safely using the lockless waitqueue_active() check in
1156          * this context.
1157          */
1158         if (waitqueue_active(&cil->xc_push_wait))
1159                 wake_up_all(&cil->xc_push_wait);
1160
1161         xlog_cil_push_pcp_aggregate(cil, ctx);
1162
1163         /*
1164          * Check if we've anything to push. If there is nothing, then we don't
1165          * move on to a new sequence number and so we have to be able to push
1166          * this sequence again later.
1167          */
1168         if (test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags)) {
1169                 cil->xc_push_seq = 0;
1170                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1171                 goto out_skip;
1172         }
1173
1174
1175         /* check for a previously pushed sequence */
1176         if (push_seq < ctx->sequence) {
1177                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1178                 goto out_skip;
1179         }
1180
1181         /*
1182          * We are now going to push this context, so add it to the committing
1183          * list before we do anything else. This ensures that anyone waiting on
1184          * this push can easily detect the difference between a "push in
1185          * progress" and "CIL is empty, nothing to do".
1186          *
1187          * IOWs, a wait loop can now check for:
1188          *      the current sequence not being found on the committing list;
1189          *      an empty CIL; and
1190          *      an unchanged sequence number
1191          * to detect a push that had nothing to do and therefore does not need
1192          * waiting on. If the CIL is not empty, we get put on the committing
1193          * list before emptying the CIL and bumping the sequence number. Hence
1194          * an empty CIL and an unchanged sequence number means we jumped out
1195          * above after doing nothing.
1196          *
1197          * Hence the waiter will either find the commit sequence on the
1198          * committing list or the sequence number will be unchanged and the CIL
1199          * still dirty. In that latter case, the push has not yet started, and
1200          * so the waiter will have to continue trying to check the CIL
1201          * committing list until it is found. In extreme cases of delay, the
1202          * sequence may fully commit between the attempts the wait makes to wait
1203          * on the commit sequence.
1204          */
1205         list_add(&ctx->committing, &cil->xc_committing);
1206         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1207
1208         xlog_cil_build_lv_chain(ctx, &whiteouts, &num_iovecs, &num_bytes);
1209
1210         /*
1211          * Switch the contexts so we can drop the context lock and move out
1212          * of a shared context. We can't just go straight to the commit record,
1213          * though - we need to synchronise with previous and future commits so
1214          * that the commit records are correctly ordered in the log to ensure
1215          * that we process items during log IO completion in the correct order.
1216          *
1217          * For example, if we get an EFI in one checkpoint and the EFD in the
1218          * next (e.g. due to log forces), we do not want the checkpoint with
1219          * the EFD to be committed before the checkpoint with the EFI.  Hence
1220          * we must strictly order the commit records of the checkpoints so
1221          * that: a) the checkpoint callbacks are attached to the iclogs in the
1222          * correct order; and b) the checkpoints are replayed in correct order
1223          * in log recovery.
1224          *
1225          * Hence we need to add this context to the committing context list so
1226          * that higher sequences will wait for us to write out a commit record
1227          * before they do.
1228          *
1229          * xfs_log_force_seq requires us to mirror the new sequence into the cil
1230          * structure atomically with the addition of this sequence to the
1231          * committing list. This also ensures that we can do unlocked checks
1232          * against the current sequence in log forces without risking
1233          * deferencing a freed context pointer.
1234          */
1235         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1236         xlog_cil_ctx_switch(cil, new_ctx);
1237         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1238         up_write(&cil->xc_ctx_lock);
1239
1240         /*
1241          * Sort the log vector chain before we add the transaction headers.
1242          * This ensures we always have the transaction headers at the start
1243          * of the chain.
1244          */
1245         list_sort(NULL, &ctx->lv_chain, xlog_cil_order_cmp);
1246
1247         /*
1248          * Build a checkpoint transaction header and write it to the log to
1249          * begin the transaction. We need to account for the space used by the
1250          * transaction header here as it is not accounted for in xlog_write().
1251          * Add the lvhdr to the head of the lv chain we pass to xlog_write() so
1252          * it gets written into the iclog first.
1253          */
1254         xlog_cil_build_trans_hdr(ctx, &thdr, &lvhdr, num_iovecs);
1255         num_bytes += lvhdr.lv_bytes;
1256         list_add(&lvhdr.lv_list, &ctx->lv_chain);
1257
1258         /*
1259          * Take the lvhdr back off the lv_chain immediately after calling
1260          * xlog_cil_write_chain() as it should not be passed to log IO
1261          * completion.
1262          */
1263         error = xlog_cil_write_chain(ctx, num_bytes);
1264         list_del(&lvhdr.lv_list);
1265         if (error)
1266                 goto out_abort_free_ticket;
1267
1268         error = xlog_cil_write_commit_record(ctx);
1269         if (error)
1270                 goto out_abort_free_ticket;
1271
1272         /*
1273          * Grab the ticket from the ctx so we can ungrant it after releasing the
1274          * commit_iclog. The ctx may be freed by the time we return from
1275          * releasing the commit_iclog (i.e. checkpoint has been completed and
1276          * callback run) so we can't reference the ctx after the call to
1277          * xlog_state_release_iclog().
1278          */
1279         ticket = ctx->ticket;
1280
1281         /*
1282          * If the checkpoint spans multiple iclogs, wait for all previous iclogs
1283          * to complete before we submit the commit_iclog. We can't use state
1284          * checks for this - ACTIVE can be either a past completed iclog or a
1285          * future iclog being filled, while WANT_SYNC through SYNC_DONE can be a
1286          * past or future iclog awaiting IO or ordered IO completion to be run.
1287          * In the latter case, if it's a future iclog and we wait on it, the we
1288          * will hang because it won't get processed through to ic_force_wait
1289          * wakeup until this commit_iclog is written to disk.  Hence we use the
1290          * iclog header lsn and compare it to the commit lsn to determine if we
1291          * need to wait on iclogs or not.
1292          */
1293         spin_lock(&log->l_icloglock);
1294         if (ctx->start_lsn != ctx->commit_lsn) {
1295                 xfs_lsn_t       plsn;
1296
1297                 plsn = be64_to_cpu(ctx->commit_iclog->ic_prev->ic_header.h_lsn);
1298                 if (plsn && XFS_LSN_CMP(plsn, ctx->commit_lsn) < 0) {
1299                         /*
1300                          * Waiting on ic_force_wait orders the completion of
1301                          * iclogs older than ic_prev. Hence we only need to wait
1302                          * on the most recent older iclog here.
1303                          */
1304                         xlog_wait_on_iclog(ctx->commit_iclog->ic_prev);
1305                         spin_lock(&log->l_icloglock);
1306                 }
1307
1308                 /*
1309                  * We need to issue a pre-flush so that the ordering for this
1310                  * checkpoint is correctly preserved down to stable storage.
1311                  */
1312                 ctx->commit_iclog->ic_flags |= XLOG_ICL_NEED_FLUSH;
1313         }
1314
1315         /*
1316          * The commit iclog must be written to stable storage to guarantee
1317          * journal IO vs metadata writeback IO is correctly ordered on stable
1318          * storage.
1319          *
1320          * If the push caller needs the commit to be immediately stable and the
1321          * commit_iclog is not yet marked as XLOG_STATE_WANT_SYNC to indicate it
1322          * will be written when released, switch it's state to WANT_SYNC right
1323          * now.
1324          */
1325         ctx->commit_iclog->ic_flags |= XLOG_ICL_NEED_FUA;
1326         if (push_commit_stable &&
1327             ctx->commit_iclog->ic_state == XLOG_STATE_ACTIVE)
1328                 xlog_state_switch_iclogs(log, ctx->commit_iclog, 0);
1329         ticket = ctx->ticket;
1330         xlog_state_release_iclog(log, ctx->commit_iclog, ticket);
1331
1332         /* Not safe to reference ctx now! */
1333
1334         spin_unlock(&log->l_icloglock);
1335         xlog_cil_cleanup_whiteouts(&whiteouts);
1336         xfs_log_ticket_ungrant(log, ticket);
1337         return;
1338
1339 out_skip:
1340         up_write(&cil->xc_ctx_lock);
1341         xfs_log_ticket_put(new_ctx->ticket);
1342         kmem_free(new_ctx);
1343         return;
1344
1345 out_abort_free_ticket:
1346         ASSERT(xlog_is_shutdown(log));
1347         xlog_cil_cleanup_whiteouts(&whiteouts);
1348         if (!ctx->commit_iclog) {
1349                 xfs_log_ticket_ungrant(log, ctx->ticket);
1350                 xlog_cil_committed(ctx);
1351                 return;
1352         }
1353         spin_lock(&log->l_icloglock);
1354         ticket = ctx->ticket;
1355         xlog_state_release_iclog(log, ctx->commit_iclog, ticket);
1356         /* Not safe to reference ctx now! */
1357         spin_unlock(&log->l_icloglock);
1358         xfs_log_ticket_ungrant(log, ticket);
1359 }
1360
1361 /*
1362  * We need to push CIL every so often so we don't cache more than we can fit in
1363  * the log. The limit really is that a checkpoint can't be more than half the
1364  * log (the current checkpoint is not allowed to overwrite the previous
1365  * checkpoint), but commit latency and memory usage limit this to a smaller
1366  * size.
1367  */
1368 static void
1369 xlog_cil_push_background(
1370         struct xlog     *log) __releases(cil->xc_ctx_lock)
1371 {
1372         struct xfs_cil  *cil = log->l_cilp;
1373         int             space_used = atomic_read(&cil->xc_ctx->space_used);
1374
1375         /*
1376          * The cil won't be empty because we are called while holding the
1377          * context lock so whatever we added to the CIL will still be there.
1378          */
1379         ASSERT(!test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags));
1380
1381         /*
1382          * We are done if:
1383          * - we haven't used up all the space available yet; or
1384          * - we've already queued up a push; and
1385          * - we're not over the hard limit; and
1386          * - nothing has been over the hard limit.
1387          *
1388          * If so, we don't need to take the push lock as there's nothing to do.
1389          */
1390         if (space_used < XLOG_CIL_SPACE_LIMIT(log) ||
1391             (cil->xc_push_seq == cil->xc_current_sequence &&
1392              space_used < XLOG_CIL_BLOCKING_SPACE_LIMIT(log) &&
1393              !waitqueue_active(&cil->xc_push_wait))) {
1394                 up_read(&cil->xc_ctx_lock);
1395                 return;
1396         }
1397
1398         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1399         if (cil->xc_push_seq < cil->xc_current_sequence) {
1400                 cil->xc_push_seq = cil->xc_current_sequence;
1401                 queue_work(cil->xc_push_wq, &cil->xc_ctx->push_work);
1402         }
1403
1404         /*
1405          * Drop the context lock now, we can't hold that if we need to sleep
1406          * because we are over the blocking threshold. The push_lock is still
1407          * held, so blocking threshold sleep/wakeup is still correctly
1408          * serialised here.
1409          */
1410         up_read(&cil->xc_ctx_lock);
1411
1412         /*
1413          * If we are well over the space limit, throttle the work that is being
1414          * done until the push work on this context has begun. Enforce the hard
1415          * throttle on all transaction commits once it has been activated, even
1416          * if the committing transactions have resulted in the space usage
1417          * dipping back down under the hard limit.
1418          *
1419          * The ctx->xc_push_lock provides the serialisation necessary for safely
1420          * calling xlog_cil_over_hard_limit() in this context.
1421          */
1422         if (xlog_cil_over_hard_limit(log, space_used)) {
1423                 trace_xfs_log_cil_wait(log, cil->xc_ctx->ticket);
1424                 ASSERT(space_used < log->l_logsize);
1425                 xlog_wait(&cil->xc_push_wait, &cil->xc_push_lock);
1426                 return;
1427         }
1428
1429         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1430
1431 }
1432
1433 /*
1434  * xlog_cil_push_now() is used to trigger an immediate CIL push to the sequence
1435  * number that is passed. When it returns, the work will be queued for
1436  * @push_seq, but it won't be completed.
1437  *
1438  * If the caller is performing a synchronous force, we will flush the workqueue
1439  * to get previously queued work moving to minimise the wait time they will
1440  * undergo waiting for all outstanding pushes to complete. The caller is
1441  * expected to do the required waiting for push_seq to complete.
1442  *
1443  * If the caller is performing an async push, we need to ensure that the
1444  * checkpoint is fully flushed out of the iclogs when we finish the push. If we
1445  * don't do this, then the commit record may remain sitting in memory in an
1446  * ACTIVE iclog. This then requires another full log force to push to disk,
1447  * which defeats the purpose of having an async, non-blocking CIL force
1448  * mechanism. Hence in this case we need to pass a flag to the push work to
1449  * indicate it needs to flush the commit record itself.
1450  */
1451 static void
1452 xlog_cil_push_now(
1453         struct xlog     *log,
1454         xfs_lsn_t       push_seq,
1455         bool            async)
1456 {
1457         struct xfs_cil  *cil = log->l_cilp;
1458
1459         if (!cil)
1460                 return;
1461
1462         ASSERT(push_seq && push_seq <= cil->xc_current_sequence);
1463
1464         /* start on any pending background push to minimise wait time on it */
1465         if (!async)
1466                 flush_workqueue(cil->xc_push_wq);
1467
1468         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1469
1470         /*
1471          * If this is an async flush request, we always need to set the
1472          * xc_push_commit_stable flag even if something else has already queued
1473          * a push. The flush caller is asking for the CIL to be on stable
1474          * storage when the next push completes, so regardless of who has queued
1475          * the push, the flush requires stable semantics from it.
1476          */
1477         cil->xc_push_commit_stable = async;
1478
1479         /*
1480          * If the CIL is empty or we've already pushed the sequence then
1481          * there's no more work that we need to do.
1482          */
1483         if (test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags) ||
1484             push_seq <= cil->xc_push_seq) {
1485                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1486                 return;
1487         }
1488
1489         cil->xc_push_seq = push_seq;
1490         queue_work(cil->xc_push_wq, &cil->xc_ctx->push_work);
1491         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1492 }
1493
1494 bool
1495 xlog_cil_empty(
1496         struct xlog     *log)
1497 {
1498         struct xfs_cil  *cil = log->l_cilp;
1499         bool            empty = false;
1500
1501         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1502         if (test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags))
1503                 empty = true;
1504         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1505         return empty;
1506 }
1507
1508 /*
1509  * If there are intent done items in this transaction and the related intent was
1510  * committed in the current (same) CIL checkpoint, we don't need to write either
1511  * the intent or intent done item to the journal as the change will be
1512  * journalled atomically within this checkpoint. As we cannot remove items from
1513  * the CIL here, mark the related intent with a whiteout so that the CIL push
1514  * can remove it rather than writing it to the journal. Then remove the intent
1515  * done item from the current transaction and release it so it doesn't get put
1516  * into the CIL at all.
1517  */
1518 static uint32_t
1519 xlog_cil_process_intents(
1520         struct xfs_cil          *cil,
1521         struct xfs_trans        *tp)
1522 {
1523         struct xfs_log_item     *lip, *ilip, *next;
1524         uint32_t                len = 0;
1525
1526         list_for_each_entry_safe(lip, next, &tp->t_items, li_trans) {
1527                 if (!(lip->li_ops->flags & XFS_ITEM_INTENT_DONE))
1528                         continue;
1529
1530                 ilip = lip->li_ops->iop_intent(lip);
1531                 if (!ilip || !xlog_item_in_current_chkpt(cil, ilip))
1532                         continue;
1533                 set_bit(XFS_LI_WHITEOUT, &ilip->li_flags);
1534                 trace_xfs_cil_whiteout_mark(ilip);
1535                 len += ilip->li_lv->lv_bytes;
1536                 kmem_free(ilip->li_lv);
1537                 ilip->li_lv = NULL;
1538
1539                 xfs_trans_del_item(lip);
1540                 lip->li_ops->iop_release(lip);
1541         }
1542         return len;
1543 }
1544
1545 /*
1546  * Commit a transaction with the given vector to the Committed Item List.
1547  *
1548  * To do this, we need to format the item, pin it in memory if required and
1549  * account for the space used by the transaction. Once we have done that we
1550  * need to release the unused reservation for the transaction, attach the
1551  * transaction to the checkpoint context so we carry the busy extents through
1552  * to checkpoint completion, and then unlock all the items in the transaction.
1553  *
1554  * Called with the context lock already held in read mode to lock out
1555  * background commit, returns without it held once background commits are
1556  * allowed again.
1557  */
1558 void
1559 xlog_cil_commit(
1560         struct xlog             *log,
1561         struct xfs_trans        *tp,
1562         xfs_csn_t               *commit_seq,
1563         bool                    regrant)
1564 {
1565         struct xfs_cil          *cil = log->l_cilp;
1566         struct xfs_log_item     *lip, *next;
1567         uint32_t                released_space = 0;
1568
1569         /*
1570          * Do all necessary memory allocation before we lock the CIL.
1571          * This ensures the allocation does not deadlock with a CIL
1572          * push in memory reclaim (e.g. from kswapd).
1573          */
1574         xlog_cil_alloc_shadow_bufs(log, tp);
1575
1576         /* lock out background commit */
1577         down_read(&cil->xc_ctx_lock);
1578
1579         if (tp->t_flags & XFS_TRANS_HAS_INTENT_DONE)
1580                 released_space = xlog_cil_process_intents(cil, tp);
1581
1582         xlog_cil_insert_items(log, tp, released_space);
1583
1584         if (regrant && !xlog_is_shutdown(log))
1585                 xfs_log_ticket_regrant(log, tp->t_ticket);
1586         else
1587                 xfs_log_ticket_ungrant(log, tp->t_ticket);
1588         tp->t_ticket = NULL;
1589         xfs_trans_unreserve_and_mod_sb(tp);
1590
1591         /*
1592          * Once all the items of the transaction have been copied to the CIL,
1593          * the items can be unlocked and possibly freed.
1594          *
1595          * This needs to be done before we drop the CIL context lock because we
1596          * have to update state in the log items and unlock them before they go
1597          * to disk. If we don't, then the CIL checkpoint can race with us and
1598          * we can run checkpoint completion before we've updated and unlocked
1599          * the log items. This affects (at least) processing of stale buffers,
1600          * inodes and EFIs.
1601          */
1602         trace_xfs_trans_commit_items(tp, _RET_IP_);
1603         list_for_each_entry_safe(lip, next, &tp->t_items, li_trans) {
1604                 xfs_trans_del_item(lip);
1605                 if (lip->li_ops->iop_committing)
1606                         lip->li_ops->iop_committing(lip, cil->xc_ctx->sequence);
1607         }
1608         if (commit_seq)
1609                 *commit_seq = cil->xc_ctx->sequence;
1610
1611         /* xlog_cil_push_background() releases cil->xc_ctx_lock */
1612         xlog_cil_push_background(log);
1613 }
1614
1615 /*
1616  * Flush the CIL to stable storage but don't wait for it to complete. This
1617  * requires the CIL push to ensure the commit record for the push hits the disk,
1618  * but otherwise is no different to a push done from a log force.
1619  */
1620 void
1621 xlog_cil_flush(
1622         struct xlog     *log)
1623 {
1624         xfs_csn_t       seq = log->l_cilp->xc_current_sequence;
1625
1626         trace_xfs_log_force(log->l_mp, seq, _RET_IP_);
1627         xlog_cil_push_now(log, seq, true);
1628
1629         /*
1630          * If the CIL is empty, make sure that any previous checkpoint that may
1631          * still be in an active iclog is pushed to stable storage.
1632          */
1633         if (test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &log->l_cilp->xc_flags))
1634                 xfs_log_force(log->l_mp, 0);
1635 }
1636
1637 /*
1638  * Conditionally push the CIL based on the sequence passed in.
1639  *
1640  * We only need to push if we haven't already pushed the sequence number given.
1641  * Hence the only time we will trigger a push here is if the push sequence is
1642  * the same as the current context.
1643  *
1644  * We return the current commit lsn to allow the callers to determine if a
1645  * iclog flush is necessary following this call.
1646  */
1647 xfs_lsn_t
1648 xlog_cil_force_seq(
1649         struct xlog     *log,
1650         xfs_csn_t       sequence)
1651 {
1652         struct xfs_cil          *cil = log->l_cilp;
1653         struct xfs_cil_ctx      *ctx;
1654         xfs_lsn_t               commit_lsn = NULLCOMMITLSN;
1655
1656         ASSERT(sequence <= cil->xc_current_sequence);
1657
1658         if (!sequence)
1659                 sequence = cil->xc_current_sequence;
1660         trace_xfs_log_force(log->l_mp, sequence, _RET_IP_);
1661
1662         /*
1663          * check to see if we need to force out the current context.
1664          * xlog_cil_push() handles racing pushes for the same sequence,
1665          * so no need to deal with it here.
1666          */
1667 restart:
1668         xlog_cil_push_now(log, sequence, false);
1669
1670         /*
1671          * See if we can find a previous sequence still committing.
1672          * We need to wait for all previous sequence commits to complete
1673          * before allowing the force of push_seq to go ahead. Hence block
1674          * on commits for those as well.
1675          */
1676         spin_lock(&cil->xc_push_lock);
1677         list_for_each_entry(ctx, &cil->xc_committing, committing) {
1678                 /*
1679                  * Avoid getting stuck in this loop because we were woken by the
1680                  * shutdown, but then went back to sleep once already in the
1681                  * shutdown state.
1682                  */
1683                 if (xlog_is_shutdown(log))
1684                         goto out_shutdown;
1685                 if (ctx->sequence > sequence)
1686                         continue;
1687                 if (!ctx->commit_lsn) {
1688                         /*
1689                          * It is still being pushed! Wait for the push to
1690                          * complete, then start again from the beginning.
1691                          */
1692                         XFS_STATS_INC(log->l_mp, xs_log_force_sleep);
1693                         xlog_wait(&cil->xc_commit_wait, &cil->xc_push_lock);
1694                         goto restart;
1695                 }
1696                 if (ctx->sequence != sequence)
1697                         continue;
1698                 /* found it! */
1699                 commit_lsn = ctx->commit_lsn;
1700         }
1701
1702         /*
1703          * The call to xlog_cil_push_now() executes the push in the background.
1704          * Hence by the time we have got here it our sequence may not have been
1705          * pushed yet. This is true if the current sequence still matches the
1706          * push sequence after the above wait loop and the CIL still contains
1707          * dirty objects. This is guaranteed by the push code first adding the
1708          * context to the committing list before emptying the CIL.
1709          *
1710          * Hence if we don't find the context in the committing list and the
1711          * current sequence number is unchanged then the CIL contents are
1712          * significant.  If the CIL is empty, if means there was nothing to push
1713          * and that means there is nothing to wait for. If the CIL is not empty,
1714          * it means we haven't yet started the push, because if it had started
1715          * we would have found the context on the committing list.
1716          */
1717         if (sequence == cil->xc_current_sequence &&
1718             !test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags)) {
1719                 spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1720                 goto restart;
1721         }
1722
1723         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1724         return commit_lsn;
1725
1726         /*
1727          * We detected a shutdown in progress. We need to trigger the log force
1728          * to pass through it's iclog state machine error handling, even though
1729          * we are already in a shutdown state. Hence we can't return
1730          * NULLCOMMITLSN here as that has special meaning to log forces (i.e.
1731          * LSN is already stable), so we return a zero LSN instead.
1732          */
1733 out_shutdown:
1734         spin_unlock(&cil->xc_push_lock);
1735         return 0;
1736 }
1737
1738 /*
1739  * Perform initial CIL structure initialisation.
1740  */
1741 int
1742 xlog_cil_init(
1743         struct xlog             *log)
1744 {
1745         struct xfs_cil          *cil;
1746         struct xfs_cil_ctx      *ctx;
1747         struct xlog_cil_pcp     *cilpcp;
1748         int                     cpu;
1749
1750         cil = kmem_zalloc(sizeof(*cil), KM_MAYFAIL);
1751         if (!cil)
1752                 return -ENOMEM;
1753         /*
1754          * Limit the CIL pipeline depth to 4 concurrent works to bound the
1755          * concurrency the log spinlocks will be exposed to.
1756          */
1757         cil->xc_push_wq = alloc_workqueue("xfs-cil/%s",
1758                         XFS_WQFLAGS(WQ_FREEZABLE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND),
1759                         4, log->l_mp->m_super->s_id);
1760         if (!cil->xc_push_wq)
1761                 goto out_destroy_cil;
1762
1763         cil->xc_log = log;
1764         cil->xc_pcp = alloc_percpu(struct xlog_cil_pcp);
1765         if (!cil->xc_pcp)
1766                 goto out_destroy_wq;
1767
1768         for_each_possible_cpu(cpu) {
1769                 cilpcp = per_cpu_ptr(cil->xc_pcp, cpu);
1770                 INIT_LIST_HEAD(&cilpcp->busy_extents);
1771                 INIT_LIST_HEAD(&cilpcp->log_items);
1772         }
1773
1774         INIT_LIST_HEAD(&cil->xc_committing);
1775         spin_lock_init(&cil->xc_push_lock);
1776         init_waitqueue_head(&cil->xc_push_wait);
1777         init_rwsem(&cil->xc_ctx_lock);
1778         init_waitqueue_head(&cil->xc_start_wait);
1779         init_waitqueue_head(&cil->xc_commit_wait);
1780         log->l_cilp = cil;
1781
1782         ctx = xlog_cil_ctx_alloc();
1783         xlog_cil_ctx_switch(cil, ctx);
1784         return 0;
1785
1786 out_destroy_wq:
1787         destroy_workqueue(cil->xc_push_wq);
1788 out_destroy_cil:
1789         kmem_free(cil);
1790         return -ENOMEM;
1791 }
1792
1793 void
1794 xlog_cil_destroy(
1795         struct xlog     *log)
1796 {
1797         struct xfs_cil  *cil = log->l_cilp;
1798
1799         if (cil->xc_ctx) {
1800                 if (cil->xc_ctx->ticket)
1801                         xfs_log_ticket_put(cil->xc_ctx->ticket);
1802                 kmem_free(cil->xc_ctx);
1803         }
1804
1805         ASSERT(test_bit(XLOG_CIL_EMPTY, &cil->xc_flags));
1806         free_percpu(cil->xc_pcp);
1807         destroy_workqueue(cil->xc_push_wq);
1808         kmem_free(cil);
1809 }
1810