e8d652f197c37a706133547a0f867ca9f5a0c7bf
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / drivers / block / drbd / drbd_bitmap.c
1 /*
2    drbd_bitmap.c
3
4    This file is part of DRBD by Philipp Reisner and Lars Ellenberg.
5
6    Copyright (C) 2004-2008, LINBIT Information Technologies GmbH.
7    Copyright (C) 2004-2008, Philipp Reisner <philipp.reisner@linbit.com>.
8    Copyright (C) 2004-2008, Lars Ellenberg <lars.ellenberg@linbit.com>.
9
10    drbd is free software; you can redistribute it and/or modify
11    it under the terms of the GNU General Public License as published by
12    the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
13    any later version.
14
15    drbd is distributed in the hope that it will be useful,
16    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18    GNU General Public License for more details.
19
20    You should have received a copy of the GNU General Public License
21    along with drbd; see the file COPYING.  If not, write to
22    the Free Software Foundation, 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
23  */
24
25 #include <linux/bitops.h>
26 #include <linux/vmalloc.h>
27 #include <linux/string.h>
28 #include <linux/drbd.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <asm/kmap_types.h>
31
32 #include "drbd_int.h"
33
34
35 /* OPAQUE outside this file!
36  * interface defined in drbd_int.h
37
38  * convention:
39  * function name drbd_bm_... => used elsewhere, "public".
40  * function name      bm_... => internal to implementation, "private".
41  */
42
43
44 /*
45  * LIMITATIONS:
46  * We want to support >= peta byte of backend storage, while for now still using
47  * a granularity of one bit per 4KiB of storage.
48  * 1 << 50              bytes backend storage (1 PiB)
49  * 1 << (50 - 12)       bits needed
50  *      38 --> we need u64 to index and count bits
51  * 1 << (38 - 3)        bitmap bytes needed
52  *      35 --> we still need u64 to index and count bytes
53  *                      (that's 32 GiB of bitmap for 1 PiB storage)
54  * 1 << (35 - 2)        32bit longs needed
55  *      33 --> we'd even need u64 to index and count 32bit long words.
56  * 1 << (35 - 3)        64bit longs needed
57  *      32 --> we could get away with a 32bit unsigned int to index and count
58  *      64bit long words, but I rather stay with unsigned long for now.
59  *      We probably should neither count nor point to bytes or long words
60  *      directly, but either by bitnumber, or by page index and offset.
61  * 1 << (35 - 12)
62  *      22 --> we need that much 4KiB pages of bitmap.
63  *      1 << (22 + 3) --> on a 64bit arch,
64  *      we need 32 MiB to store the array of page pointers.
65  *
66  * Because I'm lazy, and because the resulting patch was too large, too ugly
67  * and still incomplete, on 32bit we still "only" support 16 TiB (minus some),
68  * (1 << 32) bits * 4k storage.
69  *
70
71  * bitmap storage and IO:
72  *      Bitmap is stored little endian on disk, and is kept little endian in
73  *      core memory. Currently we still hold the full bitmap in core as long
74  *      as we are "attached" to a local disk, which at 32 GiB for 1PiB storage
75  *      seems excessive.
76  *
77  *      We plan to reduce the amount of in-core bitmap pages by paging them in
78  *      and out against their on-disk location as necessary, but need to make
79  *      sure we don't cause too much meta data IO, and must not deadlock in
80  *      tight memory situations. This needs some more work.
81  */
82
83 /*
84  * NOTE
85  *  Access to the *bm_pages is protected by bm_lock.
86  *  It is safe to read the other members within the lock.
87  *
88  *  drbd_bm_set_bits is called from bio_endio callbacks,
89  *  We may be called with irq already disabled,
90  *  so we need spin_lock_irqsave().
91  *  And we need the kmap_atomic.
92  */
93 struct drbd_bitmap {
94         struct page **bm_pages;
95         spinlock_t bm_lock;
96
97         /* see LIMITATIONS: above */
98
99         unsigned long bm_set;       /* nr of set bits; THINK maybe atomic_t? */
100         unsigned long bm_bits;
101         size_t   bm_words;
102         size_t   bm_number_of_pages;
103         sector_t bm_dev_capacity;
104         struct mutex bm_change; /* serializes resize operations */
105
106         wait_queue_head_t bm_io_wait; /* used to serialize IO of single pages */
107
108         enum bm_flag bm_flags;
109
110         /* debugging aid, in case we are still racy somewhere */
111         char          *bm_why;
112         struct task_struct *bm_task;
113 };
114
115 #define bm_print_lock_info(m) __bm_print_lock_info(m, __func__)
116 static void __bm_print_lock_info(struct drbd_conf *mdev, const char *func)
117 {
118         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
119         if (!__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
120                 return;
121         dev_err(DEV, "FIXME %s in %s, bitmap locked for '%s' by %s\n",
122                 drbd_task_to_thread_name(mdev->tconn, current),
123                 func, b->bm_why ?: "?",
124                 drbd_task_to_thread_name(mdev->tconn, b->bm_task));
125 }
126
127 void drbd_bm_lock(struct drbd_conf *mdev, char *why, enum bm_flag flags)
128 {
129         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
130         int trylock_failed;
131
132         if (!b) {
133                 dev_err(DEV, "FIXME no bitmap in drbd_bm_lock!?\n");
134                 return;
135         }
136
137         trylock_failed = !mutex_trylock(&b->bm_change);
138
139         if (trylock_failed) {
140                 dev_warn(DEV, "%s going to '%s' but bitmap already locked for '%s' by %s\n",
141                          drbd_task_to_thread_name(mdev->tconn, current),
142                          why, b->bm_why ?: "?",
143                          drbd_task_to_thread_name(mdev->tconn, b->bm_task));
144                 mutex_lock(&b->bm_change);
145         }
146         if (BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags)
147                 dev_err(DEV, "FIXME bitmap already locked in bm_lock\n");
148         b->bm_flags |= flags & BM_LOCKED_MASK;
149
150         b->bm_why  = why;
151         b->bm_task = current;
152 }
153
154 void drbd_bm_unlock(struct drbd_conf *mdev)
155 {
156         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
157         if (!b) {
158                 dev_err(DEV, "FIXME no bitmap in drbd_bm_unlock!?\n");
159                 return;
160         }
161
162         if (!(BM_LOCKED_MASK & mdev->bitmap->bm_flags))
163                 dev_err(DEV, "FIXME bitmap not locked in bm_unlock\n");
164
165         b->bm_flags &= ~BM_LOCKED_MASK;
166         b->bm_why  = NULL;
167         b->bm_task = NULL;
168         mutex_unlock(&b->bm_change);
169 }
170
171 /* we store some "meta" info about our pages in page->private */
172 /* at a granularity of 4k storage per bitmap bit:
173  * one peta byte storage: 1<<50 byte, 1<<38 * 4k storage blocks
174  *  1<<38 bits,
175  *  1<<23 4k bitmap pages.
176  * Use 24 bits as page index, covers 2 peta byte storage
177  * at a granularity of 4k per bit.
178  * Used to report the failed page idx on io error from the endio handlers.
179  */
180 #define BM_PAGE_IDX_MASK        ((1UL<<24)-1)
181 /* this page is currently read in, or written back */
182 #define BM_PAGE_IO_LOCK         31
183 /* if there has been an IO error for this page */
184 #define BM_PAGE_IO_ERROR        30
185 /* this is to be able to intelligently skip disk IO,
186  * set if bits have been set since last IO. */
187 #define BM_PAGE_NEED_WRITEOUT   29
188 /* to mark for lazy writeout once syncer cleared all clearable bits,
189  * we if bits have been cleared since last IO. */
190 #define BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT   28
191
192 /* store_page_idx uses non-atomic assignment. It is only used directly after
193  * allocating the page.  All other bm_set_page_* and bm_clear_page_* need to
194  * use atomic bit manipulation, as set_out_of_sync (and therefore bitmap
195  * changes) may happen from various contexts, and wait_on_bit/wake_up_bit
196  * requires it all to be atomic as well. */
197 static void bm_store_page_idx(struct page *page, unsigned long idx)
198 {
199         BUG_ON(0 != (idx & ~BM_PAGE_IDX_MASK));
200         page_private(page) |= idx;
201 }
202
203 static unsigned long bm_page_to_idx(struct page *page)
204 {
205         return page_private(page) & BM_PAGE_IDX_MASK;
206 }
207
208 /* As is very unlikely that the same page is under IO from more than one
209  * context, we can get away with a bit per page and one wait queue per bitmap.
210  */
211 static void bm_page_lock_io(struct drbd_conf *mdev, int page_nr)
212 {
213         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
214         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
215         wait_event(b->bm_io_wait, !test_and_set_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr));
216 }
217
218 static void bm_page_unlock_io(struct drbd_conf *mdev, int page_nr)
219 {
220         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
221         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
222         clear_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr);
223         smp_mb__after_clear_bit();
224         wake_up(&mdev->bitmap->bm_io_wait);
225 }
226
227 /* set _before_ submit_io, so it may be reset due to being changed
228  * while this page is in flight... will get submitted later again */
229 static void bm_set_page_unchanged(struct page *page)
230 {
231         /* use cmpxchg? */
232         clear_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
233         clear_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
234 }
235
236 static void bm_set_page_need_writeout(struct page *page)
237 {
238         set_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
239 }
240
241 static int bm_test_page_unchanged(struct page *page)
242 {
243         volatile const unsigned long *addr = &page_private(page);
244         return (*addr & ((1UL<<BM_PAGE_NEED_WRITEOUT)|(1UL<<BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT))) == 0;
245 }
246
247 static void bm_set_page_io_err(struct page *page)
248 {
249         set_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
250 }
251
252 static void bm_clear_page_io_err(struct page *page)
253 {
254         clear_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
255 }
256
257 static void bm_set_page_lazy_writeout(struct page *page)
258 {
259         set_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
260 }
261
262 static int bm_test_page_lazy_writeout(struct page *page)
263 {
264         return test_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
265 }
266
267 /* on a 32bit box, this would allow for exactly (2<<38) bits. */
268 static unsigned int bm_word_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, unsigned long long_nr)
269 {
270         /* page_nr = (word*sizeof(long)) >> PAGE_SHIFT; */
271         unsigned int page_nr = long_nr >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3);
272         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
273         return page_nr;
274 }
275
276 static unsigned int bm_bit_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, u64 bitnr)
277 {
278         /* page_nr = (bitnr/8) >> PAGE_SHIFT; */
279         unsigned int page_nr = bitnr >> (PAGE_SHIFT + 3);
280         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
281         return page_nr;
282 }
283
284 static unsigned long *__bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx, const enum km_type km)
285 {
286         struct page *page = b->bm_pages[idx];
287         return (unsigned long *) kmap_atomic(page, km);
288 }
289
290 static unsigned long *bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
291 {
292         return __bm_map_pidx(b, idx, KM_IRQ1);
293 }
294
295 static void __bm_unmap(unsigned long *p_addr, const enum km_type km)
296 {
297         kunmap_atomic(p_addr, km);
298 };
299
300 static void bm_unmap(unsigned long *p_addr)
301 {
302         return __bm_unmap(p_addr, KM_IRQ1);
303 }
304
305 /* long word offset of _bitmap_ sector */
306 #define S2W(s)  ((s)<<(BM_EXT_SHIFT-BM_BLOCK_SHIFT-LN2_BPL))
307 /* word offset from start of bitmap to word number _in_page_
308  * modulo longs per page
309 #define MLPP(X) ((X) % (PAGE_SIZE/sizeof(long))
310  hm, well, Philipp thinks gcc might not optimize the % into & (... - 1)
311  so do it explicitly:
312  */
313 #define MLPP(X) ((X) & ((PAGE_SIZE/sizeof(long))-1))
314
315 /* Long words per page */
316 #define LWPP (PAGE_SIZE/sizeof(long))
317
318 /*
319  * actually most functions herein should take a struct drbd_bitmap*, not a
320  * struct drbd_conf*, but for the debug macros I like to have the mdev around
321  * to be able to report device specific.
322  */
323
324
325 static void bm_free_pages(struct page **pages, unsigned long number)
326 {
327         unsigned long i;
328         if (!pages)
329                 return;
330
331         for (i = 0; i < number; i++) {
332                 if (!pages[i]) {
333                         printk(KERN_ALERT "drbd: bm_free_pages tried to free "
334                                           "a NULL pointer; i=%lu n=%lu\n",
335                                           i, number);
336                         continue;
337                 }
338                 __free_page(pages[i]);
339                 pages[i] = NULL;
340         }
341 }
342
343 static void bm_vk_free(void *ptr, int v)
344 {
345         if (v)
346                 vfree(ptr);
347         else
348                 kfree(ptr);
349 }
350
351 /*
352  * "have" and "want" are NUMBER OF PAGES.
353  */
354 static struct page **bm_realloc_pages(struct drbd_bitmap *b, unsigned long want)
355 {
356         struct page **old_pages = b->bm_pages;
357         struct page **new_pages, *page;
358         unsigned int i, bytes, vmalloced = 0;
359         unsigned long have = b->bm_number_of_pages;
360
361         BUG_ON(have == 0 && old_pages != NULL);
362         BUG_ON(have != 0 && old_pages == NULL);
363
364         if (have == want)
365                 return old_pages;
366
367         /* Trying kmalloc first, falling back to vmalloc.
368          * GFP_KERNEL is ok, as this is done when a lower level disk is
369          * "attached" to the drbd.  Context is receiver thread or cqueue
370          * thread.  As we have no disk yet, we are not in the IO path,
371          * not even the IO path of the peer. */
372         bytes = sizeof(struct page *)*want;
373         new_pages = kmalloc(bytes, GFP_KERNEL);
374         if (!new_pages) {
375                 new_pages = vmalloc(bytes);
376                 if (!new_pages)
377                         return NULL;
378                 vmalloced = 1;
379         }
380
381         memset(new_pages, 0, bytes);
382         if (want >= have) {
383                 for (i = 0; i < have; i++)
384                         new_pages[i] = old_pages[i];
385                 for (; i < want; i++) {
386                         page = alloc_page(GFP_HIGHUSER);
387                         if (!page) {
388                                 bm_free_pages(new_pages + have, i - have);
389                                 bm_vk_free(new_pages, vmalloced);
390                                 return NULL;
391                         }
392                         /* we want to know which page it is
393                          * from the endio handlers */
394                         bm_store_page_idx(page, i);
395                         new_pages[i] = page;
396                 }
397         } else {
398                 for (i = 0; i < want; i++)
399                         new_pages[i] = old_pages[i];
400                 /* NOT HERE, we are outside the spinlock!
401                 bm_free_pages(old_pages + want, have - want);
402                 */
403         }
404
405         if (vmalloced)
406                 b->bm_flags |= BM_P_VMALLOCED;
407         else
408                 b->bm_flags &= ~BM_P_VMALLOCED;
409
410         return new_pages;
411 }
412
413 /*
414  * called on driver init only. TODO call when a device is created.
415  * allocates the drbd_bitmap, and stores it in mdev->bitmap.
416  */
417 int drbd_bm_init(struct drbd_conf *mdev)
418 {
419         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
420         WARN_ON(b != NULL);
421         b = kzalloc(sizeof(struct drbd_bitmap), GFP_KERNEL);
422         if (!b)
423                 return -ENOMEM;
424         spin_lock_init(&b->bm_lock);
425         mutex_init(&b->bm_change);
426         init_waitqueue_head(&b->bm_io_wait);
427
428         mdev->bitmap = b;
429
430         return 0;
431 }
432
433 sector_t drbd_bm_capacity(struct drbd_conf *mdev)
434 {
435         if (!expect(mdev->bitmap))
436                 return 0;
437         return mdev->bitmap->bm_dev_capacity;
438 }
439
440 /* called on driver unload. TODO: call when a device is destroyed.
441  */
442 void drbd_bm_cleanup(struct drbd_conf *mdev)
443 {
444         if (!expect(mdev->bitmap))
445                 return;
446         bm_free_pages(mdev->bitmap->bm_pages, mdev->bitmap->bm_number_of_pages);
447         bm_vk_free(mdev->bitmap->bm_pages, (BM_P_VMALLOCED & mdev->bitmap->bm_flags));
448         kfree(mdev->bitmap);
449         mdev->bitmap = NULL;
450 }
451
452 /*
453  * since (b->bm_bits % BITS_PER_LONG) != 0,
454  * this masks out the remaining bits.
455  * Returns the number of bits cleared.
456  */
457 #define BITS_PER_PAGE           (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
458 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE - 1)
459 #define BITS_PER_LONG_MASK      (BITS_PER_LONG - 1)
460 static int bm_clear_surplus(struct drbd_bitmap *b)
461 {
462         unsigned long mask;
463         unsigned long *p_addr, *bm;
464         int tmp;
465         int cleared = 0;
466
467         /* number of bits modulo bits per page */
468         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
469         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
470         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
471         /* bitmap is always stored little endian,
472          * on disk and in core memory alike */
473         mask = cpu_to_lel(mask);
474
475         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
476         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
477         if (mask) {
478                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
479                  * to the long containing the last bit.
480                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
481                  * after the last (long word aligned) bit. */
482                 cleared = hweight_long(*bm & ~mask);
483                 *bm &= mask;
484                 bm++;
485         }
486
487         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
488                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
489                  * a padding long to align with a 64bit remote */
490                 cleared += hweight_long(*bm);
491                 *bm = 0;
492         }
493         bm_unmap(p_addr);
494         return cleared;
495 }
496
497 static void bm_set_surplus(struct drbd_bitmap *b)
498 {
499         unsigned long mask;
500         unsigned long *p_addr, *bm;
501         int tmp;
502
503         /* number of bits modulo bits per page */
504         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
505         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
506         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
507         /* bitmap is always stored little endian,
508          * on disk and in core memory alike */
509         mask = cpu_to_lel(mask);
510
511         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
512         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
513         if (mask) {
514                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
515                  * to the long containing the last bit.
516                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
517                  * after the last (long word aligned) bit. */
518                 *bm |= ~mask;
519                 bm++;
520         }
521
522         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
523                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
524                  * a padding long to align with a 64bit remote */
525                 *bm = ~0UL;
526         }
527         bm_unmap(p_addr);
528 }
529
530 /* you better not modify the bitmap while this is running,
531  * or its results will be stale */
532 static unsigned long bm_count_bits(struct drbd_bitmap *b)
533 {
534         unsigned long *p_addr;
535         unsigned long bits = 0;
536         unsigned long mask = (1UL << (b->bm_bits & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
537         int idx, i, last_word;
538
539         /* all but last page */
540         for (idx = 0; idx < b->bm_number_of_pages - 1; idx++) {
541                 p_addr = __bm_map_pidx(b, idx, KM_USER0);
542                 for (i = 0; i < LWPP; i++)
543                         bits += hweight_long(p_addr[i]);
544                 __bm_unmap(p_addr, KM_USER0);
545                 cond_resched();
546         }
547         /* last (or only) page */
548         last_word = ((b->bm_bits - 1) & BITS_PER_PAGE_MASK) >> LN2_BPL;
549         p_addr = __bm_map_pidx(b, idx, KM_USER0);
550         for (i = 0; i < last_word; i++)
551                 bits += hweight_long(p_addr[i]);
552         p_addr[last_word] &= cpu_to_lel(mask);
553         bits += hweight_long(p_addr[last_word]);
554         /* 32bit arch, may have an unused padding long */
555         if (BITS_PER_LONG == 32 && (last_word & 1) == 0)
556                 p_addr[last_word+1] = 0;
557         __bm_unmap(p_addr, KM_USER0);
558         return bits;
559 }
560
561 /* offset and len in long words.*/
562 static void bm_memset(struct drbd_bitmap *b, size_t offset, int c, size_t len)
563 {
564         unsigned long *p_addr, *bm;
565         unsigned int idx;
566         size_t do_now, end;
567
568         end = offset + len;
569
570         if (end > b->bm_words) {
571                 printk(KERN_ALERT "drbd: bm_memset end > bm_words\n");
572                 return;
573         }
574
575         while (offset < end) {
576                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset + 1, LWPP), end) - offset;
577                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
578                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
579                 bm = p_addr + MLPP(offset);
580                 if (bm+do_now > p_addr + LWPP) {
581                         printk(KERN_ALERT "drbd: BUG BUG BUG! p_addr:%p bm:%p do_now:%d\n",
582                                p_addr, bm, (int)do_now);
583                 } else
584                         memset(bm, c, do_now * sizeof(long));
585                 bm_unmap(p_addr);
586                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
587                 offset += do_now;
588         }
589 }
590
591 /*
592  * make sure the bitmap has enough room for the attached storage,
593  * if necessary, resize.
594  * called whenever we may have changed the device size.
595  * returns -ENOMEM if we could not allocate enough memory, 0 on success.
596  * In case this is actually a resize, we copy the old bitmap into the new one.
597  * Otherwise, the bitmap is initialized to all bits set.
598  */
599 int drbd_bm_resize(struct drbd_conf *mdev, sector_t capacity, int set_new_bits)
600 {
601         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
602         unsigned long bits, words, owords, obits;
603         unsigned long want, have, onpages; /* number of pages */
604         struct page **npages, **opages = NULL;
605         int err = 0, growing;
606         int opages_vmalloced;
607
608         if (!expect(b))
609                 return -ENOMEM;
610
611         drbd_bm_lock(mdev, "resize", BM_LOCKED_MASK);
612
613         dev_info(DEV, "drbd_bm_resize called with capacity == %llu\n",
614                         (unsigned long long)capacity);
615
616         if (capacity == b->bm_dev_capacity)
617                 goto out;
618
619         opages_vmalloced = (BM_P_VMALLOCED & b->bm_flags);
620
621         if (capacity == 0) {
622                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
623                 opages = b->bm_pages;
624                 onpages = b->bm_number_of_pages;
625                 owords = b->bm_words;
626                 b->bm_pages = NULL;
627                 b->bm_number_of_pages =
628                 b->bm_set   =
629                 b->bm_bits  =
630                 b->bm_words =
631                 b->bm_dev_capacity = 0;
632                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
633                 bm_free_pages(opages, onpages);
634                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
635                 goto out;
636         }
637         bits  = BM_SECT_TO_BIT(ALIGN(capacity, BM_SECT_PER_BIT));
638
639         /* if we would use
640            words = ALIGN(bits,BITS_PER_LONG) >> LN2_BPL;
641            a 32bit host could present the wrong number of words
642            to a 64bit host.
643         */
644         words = ALIGN(bits, 64) >> LN2_BPL;
645
646         if (get_ldev(mdev)) {
647                 u64 bits_on_disk = ((u64)mdev->ldev->md.md_size_sect-MD_BM_OFFSET) << 12;
648                 put_ldev(mdev);
649                 if (bits > bits_on_disk) {
650                         dev_info(DEV, "bits = %lu\n", bits);
651                         dev_info(DEV, "bits_on_disk = %llu\n", bits_on_disk);
652                         err = -ENOSPC;
653                         goto out;
654                 }
655         }
656
657         want = ALIGN(words*sizeof(long), PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
658         have = b->bm_number_of_pages;
659         if (want == have) {
660                 D_ASSERT(b->bm_pages != NULL);
661                 npages = b->bm_pages;
662         } else {
663                 if (drbd_insert_fault(mdev, DRBD_FAULT_BM_ALLOC))
664                         npages = NULL;
665                 else
666                         npages = bm_realloc_pages(b, want);
667         }
668
669         if (!npages) {
670                 err = -ENOMEM;
671                 goto out;
672         }
673
674         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
675         opages = b->bm_pages;
676         owords = b->bm_words;
677         obits  = b->bm_bits;
678
679         growing = bits > obits;
680         if (opages && growing && set_new_bits)
681                 bm_set_surplus(b);
682
683         b->bm_pages = npages;
684         b->bm_number_of_pages = want;
685         b->bm_bits  = bits;
686         b->bm_words = words;
687         b->bm_dev_capacity = capacity;
688
689         if (growing) {
690                 if (set_new_bits) {
691                         bm_memset(b, owords, 0xff, words-owords);
692                         b->bm_set += bits - obits;
693                 } else
694                         bm_memset(b, owords, 0x00, words-owords);
695
696         }
697
698         if (want < have) {
699                 /* implicit: (opages != NULL) && (opages != npages) */
700                 bm_free_pages(opages + want, have - want);
701         }
702
703         (void)bm_clear_surplus(b);
704
705         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
706         if (opages != npages)
707                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
708         if (!growing)
709                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
710         dev_info(DEV, "resync bitmap: bits=%lu words=%lu pages=%lu\n", bits, words, want);
711
712  out:
713         drbd_bm_unlock(mdev);
714         return err;
715 }
716
717 /* inherently racy:
718  * if not protected by other means, return value may be out of date when
719  * leaving this function...
720  * we still need to lock it, since it is important that this returns
721  * bm_set == 0 precisely.
722  *
723  * maybe bm_set should be atomic_t ?
724  */
725 unsigned long _drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
726 {
727         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
728         unsigned long s;
729         unsigned long flags;
730
731         if (!expect(b))
732                 return 0;
733         if (!expect(b->bm_pages))
734                 return 0;
735
736         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
737         s = b->bm_set;
738         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
739
740         return s;
741 }
742
743 unsigned long drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
744 {
745         unsigned long s;
746         /* if I don't have a disk, I don't know about out-of-sync status */
747         if (!get_ldev_if_state(mdev, D_NEGOTIATING))
748                 return 0;
749         s = _drbd_bm_total_weight(mdev);
750         put_ldev(mdev);
751         return s;
752 }
753
754 size_t drbd_bm_words(struct drbd_conf *mdev)
755 {
756         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
757         if (!expect(b))
758                 return 0;
759         if (!expect(b->bm_pages))
760                 return 0;
761
762         return b->bm_words;
763 }
764
765 unsigned long drbd_bm_bits(struct drbd_conf *mdev)
766 {
767         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
768         if (!expect(b))
769                 return 0;
770
771         return b->bm_bits;
772 }
773
774 /* merge number words from buffer into the bitmap starting at offset.
775  * buffer[i] is expected to be little endian unsigned long.
776  * bitmap must be locked by drbd_bm_lock.
777  * currently only used from receive_bitmap.
778  */
779 void drbd_bm_merge_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
780                         unsigned long *buffer)
781 {
782         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
783         unsigned long *p_addr, *bm;
784         unsigned long word, bits;
785         unsigned int idx;
786         size_t end, do_now;
787
788         end = offset + number;
789
790         if (!expect(b))
791                 return;
792         if (!expect(b->bm_pages))
793                 return;
794         if (number == 0)
795                 return;
796         WARN_ON(offset >= b->bm_words);
797         WARN_ON(end    >  b->bm_words);
798
799         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
800         while (offset < end) {
801                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
802                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
803                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
804                 bm = p_addr + MLPP(offset);
805                 offset += do_now;
806                 while (do_now--) {
807                         bits = hweight_long(*bm);
808                         word = *bm | *buffer++;
809                         *bm++ = word;
810                         b->bm_set += hweight_long(word) - bits;
811                 }
812                 bm_unmap(p_addr);
813                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
814         }
815         /* with 32bit <-> 64bit cross-platform connect
816          * this is only correct for current usage,
817          * where we _know_ that we are 64 bit aligned,
818          * and know that this function is used in this way, too...
819          */
820         if (end == b->bm_words)
821                 b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
822         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
823 }
824
825 /* copy number words from the bitmap starting at offset into the buffer.
826  * buffer[i] will be little endian unsigned long.
827  */
828 void drbd_bm_get_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
829                      unsigned long *buffer)
830 {
831         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
832         unsigned long *p_addr, *bm;
833         size_t end, do_now;
834
835         end = offset + number;
836
837         if (!expect(b))
838                 return;
839         if (!expect(b->bm_pages))
840                 return;
841
842         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
843         if ((offset >= b->bm_words) ||
844             (end    >  b->bm_words) ||
845             (number <= 0))
846                 dev_err(DEV, "offset=%lu number=%lu bm_words=%lu\n",
847                         (unsigned long) offset,
848                         (unsigned long) number,
849                         (unsigned long) b->bm_words);
850         else {
851                 while (offset < end) {
852                         do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
853                         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, offset));
854                         bm = p_addr + MLPP(offset);
855                         offset += do_now;
856                         while (do_now--)
857                                 *buffer++ = *bm++;
858                         bm_unmap(p_addr);
859                 }
860         }
861         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
862 }
863
864 /* set all bits in the bitmap */
865 void drbd_bm_set_all(struct drbd_conf *mdev)
866 {
867         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
868         if (!expect(b))
869                 return;
870         if (!expect(b->bm_pages))
871                 return;
872
873         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
874         bm_memset(b, 0, 0xff, b->bm_words);
875         (void)bm_clear_surplus(b);
876         b->bm_set = b->bm_bits;
877         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
878 }
879
880 /* clear all bits in the bitmap */
881 void drbd_bm_clear_all(struct drbd_conf *mdev)
882 {
883         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
884         if (!expect(b))
885                 return;
886         if (!expect(b->bm_pages))
887                 return;
888
889         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
890         bm_memset(b, 0, 0, b->bm_words);
891         b->bm_set = 0;
892         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
893 }
894
895 struct bm_aio_ctx {
896         struct drbd_conf *mdev;
897         atomic_t in_flight;
898         struct completion done;
899         unsigned flags;
900 #define BM_AIO_COPY_PAGES       1
901         int error;
902 };
903
904 /* bv_page may be a copy, or may be the original */
905 static void bm_async_io_complete(struct bio *bio, int error)
906 {
907         struct bm_aio_ctx *ctx = bio->bi_private;
908         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
909         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
910         unsigned int idx = bm_page_to_idx(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
911         int uptodate = bio_flagged(bio, BIO_UPTODATE);
912
913
914         /* strange behavior of some lower level drivers...
915          * fail the request by clearing the uptodate flag,
916          * but do not return any error?!
917          * do we want to WARN() on this? */
918         if (!error && !uptodate)
919                 error = -EIO;
920
921         if ((ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) == 0 &&
922             !bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[idx]))
923                 dev_warn(DEV, "bitmap page idx %u changed during IO!\n", idx);
924
925         if (error) {
926                 /* ctx error will hold the completed-last non-zero error code,
927                  * in case error codes differ. */
928                 ctx->error = error;
929                 bm_set_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
930                 /* Not identical to on disk version of it.
931                  * Is BM_PAGE_IO_ERROR enough? */
932                 if (__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
933                         dev_err(DEV, "IO ERROR %d on bitmap page idx %u\n",
934                                         error, idx);
935         } else {
936                 bm_clear_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
937                 dynamic_dev_dbg(DEV, "bitmap page idx %u completed\n", idx);
938         }
939
940         bm_page_unlock_io(mdev, idx);
941
942         /* FIXME give back to page pool */
943         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES)
944                 put_page(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
945
946         bio_put(bio);
947
948         if (atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight))
949                 complete(&ctx->done);
950 }
951
952 static void bm_page_io_async(struct bm_aio_ctx *ctx, int page_nr, int rw) __must_hold(local)
953 {
954         /* we are process context. we always get a bio */
955         struct bio *bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, 1);
956         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
957         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
958         struct page *page;
959         unsigned int len;
960
961         sector_t on_disk_sector =
962                 mdev->ldev->md.md_offset + mdev->ldev->md.bm_offset;
963         on_disk_sector += ((sector_t)page_nr) << (PAGE_SHIFT-9);
964
965         /* this might happen with very small
966          * flexible external meta data device,
967          * or with PAGE_SIZE > 4k */
968         len = min_t(unsigned int, PAGE_SIZE,
969                 (drbd_md_last_sector(mdev->ldev) - on_disk_sector + 1)<<9);
970
971         /* serialize IO on this page */
972         bm_page_lock_io(mdev, page_nr);
973         /* before memcpy and submit,
974          * so it can be redirtied any time */
975         bm_set_page_unchanged(b->bm_pages[page_nr]);
976
977         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) {
978                 /* FIXME alloc_page is good enough for now, but actually needs
979                  * to use pre-allocated page pool */
980                 void *src, *dest;
981                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_WAIT);
982                 dest = kmap_atomic(page, KM_USER0);
983                 src = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr], KM_USER1);
984                 memcpy(dest, src, PAGE_SIZE);
985                 kunmap_atomic(src, KM_USER1);
986                 kunmap_atomic(dest, KM_USER0);
987                 bm_store_page_idx(page, page_nr);
988         } else
989                 page = b->bm_pages[page_nr];
990
991         bio->bi_bdev = mdev->ldev->md_bdev;
992         bio->bi_sector = on_disk_sector;
993         bio_add_page(bio, page, len, 0);
994         bio->bi_private = ctx;
995         bio->bi_end_io = bm_async_io_complete;
996
997         if (drbd_insert_fault(mdev, (rw & WRITE) ? DRBD_FAULT_MD_WR : DRBD_FAULT_MD_RD)) {
998                 bio->bi_rw |= rw;
999                 bio_endio(bio, -EIO);
1000         } else {
1001                 submit_bio(rw, bio);
1002                 /* this should not count as user activity and cause the
1003                  * resync to throttle -- see drbd_rs_should_slow_down(). */
1004                 atomic_add(len >> 9, &mdev->rs_sect_ev);
1005         }
1006 }
1007
1008 /*
1009  * bm_rw: read/write the whole bitmap from/to its on disk location.
1010  */
1011 static int bm_rw(struct drbd_conf *mdev, int rw, unsigned lazy_writeout_upper_idx) __must_hold(local)
1012 {
1013         struct bm_aio_ctx ctx = {
1014                 .mdev = mdev,
1015                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1016                 .done = COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(ctx.done),
1017                 .flags = lazy_writeout_upper_idx ? BM_AIO_COPY_PAGES : 0,
1018         };
1019         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1020         int num_pages, i, count = 0;
1021         unsigned long now;
1022         char ppb[10];
1023         int err = 0;
1024
1025         /*
1026          * We are protected against bitmap disappearing/resizing by holding an
1027          * ldev reference (caller must have called get_ldev()).
1028          * For read/write, we are protected against changes to the bitmap by
1029          * the bitmap lock (see drbd_bitmap_io).
1030          * For lazy writeout, we don't care for ongoing changes to the bitmap,
1031          * as we submit copies of pages anyways.
1032          */
1033         if (!ctx.flags)
1034                 WARN_ON(!(BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags));
1035
1036         num_pages = b->bm_number_of_pages;
1037
1038         now = jiffies;
1039
1040         /* let the layers below us try to merge these bios... */
1041         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1042                 /* ignore completely unchanged pages */
1043                 if (lazy_writeout_upper_idx && i == lazy_writeout_upper_idx)
1044                         break;
1045                 if (rw & WRITE) {
1046                         if (bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[i])) {
1047                                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm write for idx %u\n", i);
1048                                 continue;
1049                         }
1050                         /* during lazy writeout,
1051                          * ignore those pages not marked for lazy writeout. */
1052                         if (lazy_writeout_upper_idx &&
1053                             !bm_test_page_lazy_writeout(b->bm_pages[i])) {
1054                                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm lazy write for idx %u\n", i);
1055                                 continue;
1056                         }
1057                 }
1058                 atomic_inc(&ctx.in_flight);
1059                 bm_page_io_async(&ctx, i, rw);
1060                 ++count;
1061                 cond_resched();
1062         }
1063
1064         /*
1065          * We initialize ctx.in_flight to one to make sure bm_async_io_complete
1066          * will not complete() early, and decrement / test it here.  If there
1067          * are still some bios in flight, we need to wait for them here.
1068          */
1069         if (!atomic_dec_and_test(&ctx.in_flight))
1070                 wait_for_completion(&ctx.done);
1071         dev_info(DEV, "bitmap %s of %u pages took %lu jiffies\n",
1072                         rw == WRITE ? "WRITE" : "READ",
1073                         count, jiffies - now);
1074
1075         if (ctx.error) {
1076                 dev_alert(DEV, "we had at least one MD IO ERROR during bitmap IO\n");
1077                 drbd_chk_io_error(mdev, 1, true);
1078                 err = -EIO; /* ctx.error ? */
1079         }
1080
1081         now = jiffies;
1082         if (rw == WRITE) {
1083                 drbd_md_flush(mdev);
1084         } else /* rw == READ */ {
1085                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
1086                 dev_info(DEV, "recounting of set bits took additional %lu jiffies\n",
1087                      jiffies - now);
1088         }
1089         now = b->bm_set;
1090
1091         dev_info(DEV, "%s (%lu bits) marked out-of-sync by on disk bit-map.\n",
1092              ppsize(ppb, now << (BM_BLOCK_SHIFT-10)), now);
1093
1094         return err;
1095 }
1096
1097 /**
1098  * drbd_bm_read() - Read the whole bitmap from its on disk location.
1099  * @mdev:       DRBD device.
1100  */
1101 int drbd_bm_read(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1102 {
1103         return bm_rw(mdev, READ, 0);
1104 }
1105
1106 /**
1107  * drbd_bm_write() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1108  * @mdev:       DRBD device.
1109  *
1110  * Will only write pages that have changed since last IO.
1111  */
1112 int drbd_bm_write(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1113 {
1114         return bm_rw(mdev, WRITE, 0);
1115 }
1116
1117 /**
1118  * drbd_bm_lazy_write_out() - Write bitmap pages 0 to @upper_idx-1, if they have changed.
1119  * @mdev:       DRBD device.
1120  * @upper_idx:  0: write all changed pages; +ve: page index to stop scanning for changed pages
1121  */
1122 int drbd_bm_write_lazy(struct drbd_conf *mdev, unsigned upper_idx) __must_hold(local)
1123 {
1124         return bm_rw(mdev, WRITE, upper_idx);
1125 }
1126
1127
1128 /**
1129  * drbd_bm_write_page: Writes a PAGE_SIZE aligned piece of bitmap
1130  * @mdev:       DRBD device.
1131  * @idx:        bitmap page index
1132  *
1133  * We don't want to special case on logical_block_size of the backend device,
1134  * so we submit PAGE_SIZE aligned pieces.
1135  * Note that on "most" systems, PAGE_SIZE is 4k.
1136  *
1137  * In case this becomes an issue on systems with larger PAGE_SIZE,
1138  * we may want to change this again to write 4k aligned 4k pieces.
1139  */
1140 int drbd_bm_write_page(struct drbd_conf *mdev, unsigned int idx) __must_hold(local)
1141 {
1142         struct bm_aio_ctx ctx = {
1143                 .mdev = mdev,
1144                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1145                 .done = COMPLETION_INITIALIZER_ONSTACK(ctx.done),
1146                 .flags = BM_AIO_COPY_PAGES,
1147         };
1148
1149         if (bm_test_page_unchanged(mdev->bitmap->bm_pages[idx])) {
1150                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm page write for idx %u\n", idx);
1151                 return 0;
1152         }
1153
1154         bm_page_io_async(&ctx, idx, WRITE_SYNC);
1155         wait_for_completion(&ctx.done);
1156
1157         if (ctx.error)
1158                 drbd_chk_io_error(mdev, 1, true);
1159                 /* that should force detach, so the in memory bitmap will be
1160                  * gone in a moment as well. */
1161
1162         mdev->bm_writ_cnt++;
1163         return ctx.error;
1164 }
1165
1166 /* NOTE
1167  * find_first_bit returns int, we return unsigned long.
1168  * For this to work on 32bit arch with bitnumbers > (1<<32),
1169  * we'd need to return u64, and get a whole lot of other places
1170  * fixed where we still use unsigned long.
1171  *
1172  * this returns a bit number, NOT a sector!
1173  */
1174 static unsigned long __bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo,
1175         const int find_zero_bit, const enum km_type km)
1176 {
1177         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1178         unsigned long *p_addr;
1179         unsigned long bit_offset;
1180         unsigned i;
1181
1182
1183         if (bm_fo > b->bm_bits) {
1184                 dev_err(DEV, "bm_fo=%lu bm_bits=%lu\n", bm_fo, b->bm_bits);
1185                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1186         } else {
1187                 while (bm_fo < b->bm_bits) {
1188                         /* bit offset of the first bit in the page */
1189                         bit_offset = bm_fo & ~BITS_PER_PAGE_MASK;
1190                         p_addr = __bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bm_fo), km);
1191
1192                         if (find_zero_bit)
1193                                 i = find_next_zero_bit_le(p_addr,
1194                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1195                         else
1196                                 i = find_next_bit_le(p_addr,
1197                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1198
1199                         __bm_unmap(p_addr, km);
1200                         if (i < PAGE_SIZE*8) {
1201                                 bm_fo = bit_offset + i;
1202                                 if (bm_fo >= b->bm_bits)
1203                                         break;
1204                                 goto found;
1205                         }
1206                         bm_fo = bit_offset + PAGE_SIZE*8;
1207                 }
1208                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1209         }
1210  found:
1211         return bm_fo;
1212 }
1213
1214 static unsigned long bm_find_next(struct drbd_conf *mdev,
1215         unsigned long bm_fo, const int find_zero_bit)
1216 {
1217         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1218         unsigned long i = DRBD_END_OF_BITMAP;
1219
1220         if (!expect(b))
1221                 return i;
1222         if (!expect(b->bm_pages))
1223                 return i;
1224
1225         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1226         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1227                 bm_print_lock_info(mdev);
1228
1229         i = __bm_find_next(mdev, bm_fo, find_zero_bit, KM_IRQ1);
1230
1231         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1232         return i;
1233 }
1234
1235 unsigned long drbd_bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1236 {
1237         return bm_find_next(mdev, bm_fo, 0);
1238 }
1239
1240 #if 0
1241 /* not yet needed for anything. */
1242 unsigned long drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1243 {
1244         return bm_find_next(mdev, bm_fo, 1);
1245 }
1246 #endif
1247
1248 /* does not spin_lock_irqsave.
1249  * you must take drbd_bm_lock() first */
1250 unsigned long _drbd_bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1251 {
1252         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & mdev->b->bm_flags)); */
1253         return __bm_find_next(mdev, bm_fo, 0, KM_USER1);
1254 }
1255
1256 unsigned long _drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1257 {
1258         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & mdev->b->bm_flags)); */
1259         return __bm_find_next(mdev, bm_fo, 1, KM_USER1);
1260 }
1261
1262 /* returns number of bits actually changed.
1263  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1264  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1265  * wants bitnr, not sector.
1266  * expected to be called for only a few bits (e - s about BITS_PER_LONG).
1267  * Must hold bitmap lock already. */
1268 static int __bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
1269         unsigned long e, int val)
1270 {
1271         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1272         unsigned long *p_addr = NULL;
1273         unsigned long bitnr;
1274         unsigned int last_page_nr = -1U;
1275         int c = 0;
1276         int changed_total = 0;
1277
1278         if (e >= b->bm_bits) {
1279                 dev_err(DEV, "ASSERT FAILED: bit_s=%lu bit_e=%lu bm_bits=%lu\n",
1280                                 s, e, b->bm_bits);
1281                 e = b->bm_bits ? b->bm_bits -1 : 0;
1282         }
1283         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1284                 unsigned int page_nr = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1285                 if (page_nr != last_page_nr) {
1286                         if (p_addr)
1287                                 __bm_unmap(p_addr, KM_IRQ1);
1288                         if (c < 0)
1289                                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1290                         else if (c > 0)
1291                                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1292                         changed_total += c;
1293                         c = 0;
1294                         p_addr = __bm_map_pidx(b, page_nr, KM_IRQ1);
1295                         last_page_nr = page_nr;
1296                 }
1297                 if (val)
1298                         c += (0 == __test_and_set_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1299                 else
1300                         c -= (0 != __test_and_clear_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1301         }
1302         if (p_addr)
1303                 __bm_unmap(p_addr, KM_IRQ1);
1304         if (c < 0)
1305                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1306         else if (c > 0)
1307                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1308         changed_total += c;
1309         b->bm_set += changed_total;
1310         return changed_total;
1311 }
1312
1313 /* returns number of bits actually changed.
1314  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1315  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1316  * wants bitnr, not sector */
1317 static int bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
1318         const unsigned long e, int val)
1319 {
1320         unsigned long flags;
1321         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1322         int c = 0;
1323
1324         if (!expect(b))
1325                 return 1;
1326         if (!expect(b->bm_pages))
1327                 return 0;
1328
1329         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1330         if ((val ? BM_DONT_SET : BM_DONT_CLEAR) & b->bm_flags)
1331                 bm_print_lock_info(mdev);
1332
1333         c = __bm_change_bits_to(mdev, s, e, val);
1334
1335         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1336         return c;
1337 }
1338
1339 /* returns number of bits changed 0 -> 1 */
1340 int drbd_bm_set_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1341 {
1342         return bm_change_bits_to(mdev, s, e, 1);
1343 }
1344
1345 /* returns number of bits changed 1 -> 0 */
1346 int drbd_bm_clear_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1347 {
1348         return -bm_change_bits_to(mdev, s, e, 0);
1349 }
1350
1351 /* sets all bits in full words,
1352  * from first_word up to, but not including, last_word */
1353 static inline void bm_set_full_words_within_one_page(struct drbd_bitmap *b,
1354                 int page_nr, int first_word, int last_word)
1355 {
1356         int i;
1357         int bits;
1358         unsigned long *paddr = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr], KM_IRQ1);
1359         for (i = first_word; i < last_word; i++) {
1360                 bits = hweight_long(paddr[i]);
1361                 paddr[i] = ~0UL;
1362                 b->bm_set += BITS_PER_LONG - bits;
1363         }
1364         kunmap_atomic(paddr, KM_IRQ1);
1365 }
1366
1367 /* Same thing as drbd_bm_set_bits,
1368  * but more efficient for a large bit range.
1369  * You must first drbd_bm_lock().
1370  * Can be called to set the whole bitmap in one go.
1371  * Sets bits from s to e _inclusive_. */
1372 void _drbd_bm_set_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1373 {
1374         /* First set_bit from the first bit (s)
1375          * up to the next long boundary (sl),
1376          * then assign full words up to the last long boundary (el),
1377          * then set_bit up to and including the last bit (e).
1378          *
1379          * Do not use memset, because we must account for changes,
1380          * so we need to loop over the words with hweight() anyways.
1381          */
1382         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1383         unsigned long sl = ALIGN(s,BITS_PER_LONG);
1384         unsigned long el = (e+1) & ~((unsigned long)BITS_PER_LONG-1);
1385         int first_page;
1386         int last_page;
1387         int page_nr;
1388         int first_word;
1389         int last_word;
1390
1391         if (e - s <= 3*BITS_PER_LONG) {
1392                 /* don't bother; el and sl may even be wrong. */
1393                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1394                 __bm_change_bits_to(mdev, s, e, 1);
1395                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1396                 return;
1397         }
1398
1399         /* difference is large enough that we can trust sl and el */
1400
1401         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1402
1403         /* bits filling the current long */
1404         if (sl)
1405                 __bm_change_bits_to(mdev, s, sl-1, 1);
1406
1407         first_page = sl >> (3 + PAGE_SHIFT);
1408         last_page = el >> (3 + PAGE_SHIFT);
1409
1410         /* MLPP: modulo longs per page */
1411         /* LWPP: long words per page */
1412         first_word = MLPP(sl >> LN2_BPL);
1413         last_word = LWPP;
1414
1415         /* first and full pages, unless first page == last page */
1416         for (page_nr = first_page; page_nr < last_page; page_nr++) {
1417                 bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, page_nr, first_word, last_word);
1418                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1419                 cond_resched();
1420                 first_word = 0;
1421                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1422         }
1423
1424         /* last page (respectively only page, for first page == last page) */
1425         last_word = MLPP(el >> LN2_BPL);
1426         bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, last_page, first_word, last_word);
1427
1428         /* possibly trailing bits.
1429          * example: (e & 63) == 63, el will be e+1.
1430          * if that even was the very last bit,
1431          * it would trigger an assert in __bm_change_bits_to()
1432          */
1433         if (el <= e)
1434                 __bm_change_bits_to(mdev, el, e, 1);
1435         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1436 }
1437
1438 /* returns bit state
1439  * wants bitnr, NOT sector.
1440  * inherently racy... area needs to be locked by means of {al,rs}_lru
1441  *  1 ... bit set
1442  *  0 ... bit not set
1443  * -1 ... first out of bounds access, stop testing for bits!
1444  */
1445 int drbd_bm_test_bit(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long bitnr)
1446 {
1447         unsigned long flags;
1448         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1449         unsigned long *p_addr;
1450         int i;
1451
1452         if (!expect(b))
1453                 return 0;
1454         if (!expect(b->bm_pages))
1455                 return 0;
1456
1457         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1458         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1459                 bm_print_lock_info(mdev);
1460         if (bitnr < b->bm_bits) {
1461                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bitnr));
1462                 i = test_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr) ? 1 : 0;
1463                 bm_unmap(p_addr);
1464         } else if (bitnr == b->bm_bits) {
1465                 i = -1;
1466         } else { /* (bitnr > b->bm_bits) */
1467                 dev_err(DEV, "bitnr=%lu > bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1468                 i = 0;
1469         }
1470
1471         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1472         return i;
1473 }
1474
1475 /* returns number of bits set in the range [s, e] */
1476 int drbd_bm_count_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1477 {
1478         unsigned long flags;
1479         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1480         unsigned long *p_addr = NULL;
1481         unsigned long bitnr;
1482         unsigned int page_nr = -1U;
1483         int c = 0;
1484
1485         /* If this is called without a bitmap, that is a bug.  But just to be
1486          * robust in case we screwed up elsewhere, in that case pretend there
1487          * was one dirty bit in the requested area, so we won't try to do a
1488          * local read there (no bitmap probably implies no disk) */
1489         if (!expect(b))
1490                 return 1;
1491         if (!expect(b->bm_pages))
1492                 return 1;
1493
1494         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1495         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1496                 bm_print_lock_info(mdev);
1497         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1498                 unsigned int idx = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1499                 if (page_nr != idx) {
1500                         page_nr = idx;
1501                         if (p_addr)
1502                                 bm_unmap(p_addr);
1503                         p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
1504                 }
1505                 if (expect(bitnr < b->bm_bits))
1506                         c += (0 != test_bit_le(bitnr - (page_nr << (PAGE_SHIFT+3)), p_addr));
1507                 else
1508                         dev_err(DEV, "bitnr=%lu bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1509         }
1510         if (p_addr)
1511                 bm_unmap(p_addr);
1512         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1513         return c;
1514 }
1515
1516
1517 /* inherently racy...
1518  * return value may be already out-of-date when this function returns.
1519  * but the general usage is that this is only use during a cstate when bits are
1520  * only cleared, not set, and typically only care for the case when the return
1521  * value is zero, or we already "locked" this "bitmap extent" by other means.
1522  *
1523  * enr is bm-extent number, since we chose to name one sector (512 bytes)
1524  * worth of the bitmap a "bitmap extent".
1525  *
1526  * TODO
1527  * I think since we use it like a reference count, we should use the real
1528  * reference count of some bitmap extent element from some lru instead...
1529  *
1530  */
1531 int drbd_bm_e_weight(struct drbd_conf *mdev, unsigned long enr)
1532 {
1533         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1534         int count, s, e;
1535         unsigned long flags;
1536         unsigned long *p_addr, *bm;
1537
1538         if (!expect(b))
1539                 return 0;
1540         if (!expect(b->bm_pages))
1541                 return 0;
1542
1543         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1544         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1545                 bm_print_lock_info(mdev);
1546
1547         s = S2W(enr);
1548         e = min((size_t)S2W(enr+1), b->bm_words);
1549         count = 0;
1550         if (s < b->bm_words) {
1551                 int n = e-s;
1552                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1553                 bm = p_addr + MLPP(s);
1554                 while (n--)
1555                         count += hweight_long(*bm++);
1556                 bm_unmap(p_addr);
1557         } else {
1558                 dev_err(DEV, "start offset (%d) too large in drbd_bm_e_weight\n", s);
1559         }
1560         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1561         return count;
1562 }
1563
1564 /* Set all bits covered by the AL-extent al_enr.
1565  * Returns number of bits changed. */
1566 unsigned long drbd_bm_ALe_set_all(struct drbd_conf *mdev, unsigned long al_enr)
1567 {
1568         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1569         unsigned long *p_addr, *bm;
1570         unsigned long weight;
1571         unsigned long s, e;
1572         int count, i, do_now;
1573         if (!expect(b))
1574                 return 0;
1575         if (!expect(b->bm_pages))
1576                 return 0;
1577
1578         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1579         if (BM_DONT_SET & b->bm_flags)
1580                 bm_print_lock_info(mdev);
1581         weight = b->bm_set;
1582
1583         s = al_enr * BM_WORDS_PER_AL_EXT;
1584         e = min_t(size_t, s + BM_WORDS_PER_AL_EXT, b->bm_words);
1585         /* assert that s and e are on the same page */
1586         D_ASSERT((e-1) >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3)
1587               ==  s    >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3));
1588         count = 0;
1589         if (s < b->bm_words) {
1590                 i = do_now = e-s;
1591                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1592                 bm = p_addr + MLPP(s);
1593                 while (i--) {
1594                         count += hweight_long(*bm);
1595                         *bm = -1UL;
1596                         bm++;
1597                 }
1598                 bm_unmap(p_addr);
1599                 b->bm_set += do_now*BITS_PER_LONG - count;
1600                 if (e == b->bm_words)
1601                         b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
1602         } else {
1603                 dev_err(DEV, "start offset (%lu) too large in drbd_bm_ALe_set_all\n", s);
1604         }
1605         weight = b->bm_set - weight;
1606         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1607         return weight;
1608 }