dm bufio: use WRITE_FLUSH instead of REQ_FLUSH
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / drivers / md / dm-bufio.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2009-2011 Red Hat, Inc.
3  *
4  * Author: Mikulas Patocka <mpatocka@redhat.com>
5  *
6  * This file is released under the GPL.
7  */
8
9 #include "dm-bufio.h"
10
11 #include <linux/device-mapper.h>
12 #include <linux/dm-io.h>
13 #include <linux/slab.h>
14 #include <linux/vmalloc.h>
15 #include <linux/shrinker.h>
16 #include <linux/module.h>
17
18 #define DM_MSG_PREFIX "bufio"
19
20 /*
21  * Memory management policy:
22  *      Limit the number of buffers to DM_BUFIO_MEMORY_PERCENT of main memory
23  *      or DM_BUFIO_VMALLOC_PERCENT of vmalloc memory (whichever is lower).
24  *      Always allocate at least DM_BUFIO_MIN_BUFFERS buffers.
25  *      Start background writeback when there are DM_BUFIO_WRITEBACK_PERCENT
26  *      dirty buffers.
27  */
28 #define DM_BUFIO_MIN_BUFFERS            8
29
30 #define DM_BUFIO_MEMORY_PERCENT         2
31 #define DM_BUFIO_VMALLOC_PERCENT        25
32 #define DM_BUFIO_WRITEBACK_PERCENT      75
33
34 /*
35  * Check buffer ages in this interval (seconds)
36  */
37 #define DM_BUFIO_WORK_TIMER_SECS        10
38
39 /*
40  * Free buffers when they are older than this (seconds)
41  */
42 #define DM_BUFIO_DEFAULT_AGE_SECS       60
43
44 /*
45  * The number of bvec entries that are embedded directly in the buffer.
46  * If the chunk size is larger, dm-io is used to do the io.
47  */
48 #define DM_BUFIO_INLINE_VECS            16
49
50 /*
51  * Buffer hash
52  */
53 #define DM_BUFIO_HASH_BITS      20
54 #define DM_BUFIO_HASH(block) \
55         ((((block) >> DM_BUFIO_HASH_BITS) ^ (block)) & \
56          ((1 << DM_BUFIO_HASH_BITS) - 1))
57
58 /*
59  * Don't try to use kmem_cache_alloc for blocks larger than this.
60  * For explanation, see alloc_buffer_data below.
61  */
62 #define DM_BUFIO_BLOCK_SIZE_SLAB_LIMIT  (PAGE_SIZE >> 1)
63 #define DM_BUFIO_BLOCK_SIZE_GFP_LIMIT   (PAGE_SIZE << (MAX_ORDER - 1))
64
65 /*
66  * dm_buffer->list_mode
67  */
68 #define LIST_CLEAN      0
69 #define LIST_DIRTY      1
70 #define LIST_SIZE       2
71
72 /*
73  * Linking of buffers:
74  *      All buffers are linked to cache_hash with their hash_list field.
75  *
76  *      Clean buffers that are not being written (B_WRITING not set)
77  *      are linked to lru[LIST_CLEAN] with their lru_list field.
78  *
79  *      Dirty and clean buffers that are being written are linked to
80  *      lru[LIST_DIRTY] with their lru_list field. When the write
81  *      finishes, the buffer cannot be relinked immediately (because we
82  *      are in an interrupt context and relinking requires process
83  *      context), so some clean-not-writing buffers can be held on
84  *      dirty_lru too.  They are later added to lru in the process
85  *      context.
86  */
87 struct dm_bufio_client {
88         struct mutex lock;
89
90         struct list_head lru[LIST_SIZE];
91         unsigned long n_buffers[LIST_SIZE];
92
93         struct block_device *bdev;
94         unsigned block_size;
95         unsigned char sectors_per_block_bits;
96         unsigned char pages_per_block_bits;
97         unsigned char blocks_per_page_bits;
98         unsigned aux_size;
99         void (*alloc_callback)(struct dm_buffer *);
100         void (*write_callback)(struct dm_buffer *);
101
102         struct dm_io_client *dm_io;
103
104         struct list_head reserved_buffers;
105         unsigned need_reserved_buffers;
106
107         struct hlist_head *cache_hash;
108         wait_queue_head_t free_buffer_wait;
109
110         int async_write_error;
111
112         struct list_head client_list;
113         struct shrinker shrinker;
114 };
115
116 /*
117  * Buffer state bits.
118  */
119 #define B_READING       0
120 #define B_WRITING       1
121 #define B_DIRTY         2
122
123 /*
124  * Describes how the block was allocated:
125  * kmem_cache_alloc(), __get_free_pages() or vmalloc().
126  * See the comment at alloc_buffer_data.
127  */
128 enum data_mode {
129         DATA_MODE_SLAB = 0,
130         DATA_MODE_GET_FREE_PAGES = 1,
131         DATA_MODE_VMALLOC = 2,
132         DATA_MODE_LIMIT = 3
133 };
134
135 struct dm_buffer {
136         struct hlist_node hash_list;
137         struct list_head lru_list;
138         sector_t block;
139         void *data;
140         enum data_mode data_mode;
141         unsigned char list_mode;                /* LIST_* */
142         unsigned hold_count;
143         int read_error;
144         int write_error;
145         unsigned long state;
146         unsigned long last_accessed;
147         struct dm_bufio_client *c;
148         struct bio bio;
149         struct bio_vec bio_vec[DM_BUFIO_INLINE_VECS];
150 };
151
152 /*----------------------------------------------------------------*/
153
154 static struct kmem_cache *dm_bufio_caches[PAGE_SHIFT - SECTOR_SHIFT];
155 static char *dm_bufio_cache_names[PAGE_SHIFT - SECTOR_SHIFT];
156
157 static inline int dm_bufio_cache_index(struct dm_bufio_client *c)
158 {
159         unsigned ret = c->blocks_per_page_bits - 1;
160
161         BUG_ON(ret >= ARRAY_SIZE(dm_bufio_caches));
162
163         return ret;
164 }
165
166 #define DM_BUFIO_CACHE(c)       (dm_bufio_caches[dm_bufio_cache_index(c)])
167 #define DM_BUFIO_CACHE_NAME(c)  (dm_bufio_cache_names[dm_bufio_cache_index(c)])
168
169 #define dm_bufio_in_request()   (!!current->bio_list)
170
171 static void dm_bufio_lock(struct dm_bufio_client *c)
172 {
173         mutex_lock_nested(&c->lock, dm_bufio_in_request());
174 }
175
176 static int dm_bufio_trylock(struct dm_bufio_client *c)
177 {
178         return mutex_trylock(&c->lock);
179 }
180
181 static void dm_bufio_unlock(struct dm_bufio_client *c)
182 {
183         mutex_unlock(&c->lock);
184 }
185
186 /*
187  * FIXME Move to sched.h?
188  */
189 #ifdef CONFIG_PREEMPT_VOLUNTARY
190 #  define dm_bufio_cond_resched()               \
191 do {                                            \
192         if (unlikely(need_resched()))           \
193                 _cond_resched();                \
194 } while (0)
195 #else
196 #  define dm_bufio_cond_resched()                do { } while (0)
197 #endif
198
199 /*----------------------------------------------------------------*/
200
201 /*
202  * Default cache size: available memory divided by the ratio.
203  */
204 static unsigned long dm_bufio_default_cache_size;
205
206 /*
207  * Total cache size set by the user.
208  */
209 static unsigned long dm_bufio_cache_size;
210
211 /*
212  * A copy of dm_bufio_cache_size because dm_bufio_cache_size can change
213  * at any time.  If it disagrees, the user has changed cache size.
214  */
215 static unsigned long dm_bufio_cache_size_latch;
216
217 static DEFINE_SPINLOCK(param_spinlock);
218
219 /*
220  * Buffers are freed after this timeout
221  */
222 static unsigned dm_bufio_max_age = DM_BUFIO_DEFAULT_AGE_SECS;
223
224 static unsigned long dm_bufio_peak_allocated;
225 static unsigned long dm_bufio_allocated_kmem_cache;
226 static unsigned long dm_bufio_allocated_get_free_pages;
227 static unsigned long dm_bufio_allocated_vmalloc;
228 static unsigned long dm_bufio_current_allocated;
229
230 /*----------------------------------------------------------------*/
231
232 /*
233  * Per-client cache: dm_bufio_cache_size / dm_bufio_client_count
234  */
235 static unsigned long dm_bufio_cache_size_per_client;
236
237 /*
238  * The current number of clients.
239  */
240 static int dm_bufio_client_count;
241
242 /*
243  * The list of all clients.
244  */
245 static LIST_HEAD(dm_bufio_all_clients);
246
247 /*
248  * This mutex protects dm_bufio_cache_size_latch,
249  * dm_bufio_cache_size_per_client and dm_bufio_client_count
250  */
251 static DEFINE_MUTEX(dm_bufio_clients_lock);
252
253 /*----------------------------------------------------------------*/
254
255 static void adjust_total_allocated(enum data_mode data_mode, long diff)
256 {
257         static unsigned long * const class_ptr[DATA_MODE_LIMIT] = {
258                 &dm_bufio_allocated_kmem_cache,
259                 &dm_bufio_allocated_get_free_pages,
260                 &dm_bufio_allocated_vmalloc,
261         };
262
263         spin_lock(&param_spinlock);
264
265         *class_ptr[data_mode] += diff;
266
267         dm_bufio_current_allocated += diff;
268
269         if (dm_bufio_current_allocated > dm_bufio_peak_allocated)
270                 dm_bufio_peak_allocated = dm_bufio_current_allocated;
271
272         spin_unlock(&param_spinlock);
273 }
274
275 /*
276  * Change the number of clients and recalculate per-client limit.
277  */
278 static void __cache_size_refresh(void)
279 {
280         BUG_ON(!mutex_is_locked(&dm_bufio_clients_lock));
281         BUG_ON(dm_bufio_client_count < 0);
282
283         dm_bufio_cache_size_latch = ACCESS_ONCE(dm_bufio_cache_size);
284
285         /*
286          * Use default if set to 0 and report the actual cache size used.
287          */
288         if (!dm_bufio_cache_size_latch) {
289                 (void)cmpxchg(&dm_bufio_cache_size, 0,
290                               dm_bufio_default_cache_size);
291                 dm_bufio_cache_size_latch = dm_bufio_default_cache_size;
292         }
293
294         dm_bufio_cache_size_per_client = dm_bufio_cache_size_latch /
295                                          (dm_bufio_client_count ? : 1);
296 }
297
298 /*
299  * Allocating buffer data.
300  *
301  * Small buffers are allocated with kmem_cache, to use space optimally.
302  *
303  * For large buffers, we choose between get_free_pages and vmalloc.
304  * Each has advantages and disadvantages.
305  *
306  * __get_free_pages can randomly fail if the memory is fragmented.
307  * __vmalloc won't randomly fail, but vmalloc space is limited (it may be
308  * as low as 128M) so using it for caching is not appropriate.
309  *
310  * If the allocation may fail we use __get_free_pages. Memory fragmentation
311  * won't have a fatal effect here, but it just causes flushes of some other
312  * buffers and more I/O will be performed. Don't use __get_free_pages if it
313  * always fails (i.e. order >= MAX_ORDER).
314  *
315  * If the allocation shouldn't fail we use __vmalloc. This is only for the
316  * initial reserve allocation, so there's no risk of wasting all vmalloc
317  * space.
318  */
319 static void *alloc_buffer_data(struct dm_bufio_client *c, gfp_t gfp_mask,
320                                enum data_mode *data_mode)
321 {
322         if (c->block_size <= DM_BUFIO_BLOCK_SIZE_SLAB_LIMIT) {
323                 *data_mode = DATA_MODE_SLAB;
324                 return kmem_cache_alloc(DM_BUFIO_CACHE(c), gfp_mask);
325         }
326
327         if (c->block_size <= DM_BUFIO_BLOCK_SIZE_GFP_LIMIT &&
328             gfp_mask & __GFP_NORETRY) {
329                 *data_mode = DATA_MODE_GET_FREE_PAGES;
330                 return (void *)__get_free_pages(gfp_mask,
331                                                 c->pages_per_block_bits);
332         }
333
334         *data_mode = DATA_MODE_VMALLOC;
335         return __vmalloc(c->block_size, gfp_mask, PAGE_KERNEL);
336 }
337
338 /*
339  * Free buffer's data.
340  */
341 static void free_buffer_data(struct dm_bufio_client *c,
342                              void *data, enum data_mode data_mode)
343 {
344         switch (data_mode) {
345         case DATA_MODE_SLAB:
346                 kmem_cache_free(DM_BUFIO_CACHE(c), data);
347                 break;
348
349         case DATA_MODE_GET_FREE_PAGES:
350                 free_pages((unsigned long)data, c->pages_per_block_bits);
351                 break;
352
353         case DATA_MODE_VMALLOC:
354                 vfree(data);
355                 break;
356
357         default:
358                 DMCRIT("dm_bufio_free_buffer_data: bad data mode: %d",
359                        data_mode);
360                 BUG();
361         }
362 }
363
364 /*
365  * Allocate buffer and its data.
366  */
367 static struct dm_buffer *alloc_buffer(struct dm_bufio_client *c, gfp_t gfp_mask)
368 {
369         struct dm_buffer *b = kmalloc(sizeof(struct dm_buffer) + c->aux_size,
370                                       gfp_mask);
371
372         if (!b)
373                 return NULL;
374
375         b->c = c;
376
377         b->data = alloc_buffer_data(c, gfp_mask, &b->data_mode);
378         if (!b->data) {
379                 kfree(b);
380                 return NULL;
381         }
382
383         adjust_total_allocated(b->data_mode, (long)c->block_size);
384
385         return b;
386 }
387
388 /*
389  * Free buffer and its data.
390  */
391 static void free_buffer(struct dm_buffer *b)
392 {
393         struct dm_bufio_client *c = b->c;
394
395         adjust_total_allocated(b->data_mode, -(long)c->block_size);
396
397         free_buffer_data(c, b->data, b->data_mode);
398         kfree(b);
399 }
400
401 /*
402  * Link buffer to the hash list and clean or dirty queue.
403  */
404 static void __link_buffer(struct dm_buffer *b, sector_t block, int dirty)
405 {
406         struct dm_bufio_client *c = b->c;
407
408         c->n_buffers[dirty]++;
409         b->block = block;
410         b->list_mode = dirty;
411         list_add(&b->lru_list, &c->lru[dirty]);
412         hlist_add_head(&b->hash_list, &c->cache_hash[DM_BUFIO_HASH(block)]);
413         b->last_accessed = jiffies;
414 }
415
416 /*
417  * Unlink buffer from the hash list and dirty or clean queue.
418  */
419 static void __unlink_buffer(struct dm_buffer *b)
420 {
421         struct dm_bufio_client *c = b->c;
422
423         BUG_ON(!c->n_buffers[b->list_mode]);
424
425         c->n_buffers[b->list_mode]--;
426         hlist_del(&b->hash_list);
427         list_del(&b->lru_list);
428 }
429
430 /*
431  * Place the buffer to the head of dirty or clean LRU queue.
432  */
433 static void __relink_lru(struct dm_buffer *b, int dirty)
434 {
435         struct dm_bufio_client *c = b->c;
436
437         BUG_ON(!c->n_buffers[b->list_mode]);
438
439         c->n_buffers[b->list_mode]--;
440         c->n_buffers[dirty]++;
441         b->list_mode = dirty;
442         list_move(&b->lru_list, &c->lru[dirty]);
443 }
444
445 /*----------------------------------------------------------------
446  * Submit I/O on the buffer.
447  *
448  * Bio interface is faster but it has some problems:
449  *      the vector list is limited (increasing this limit increases
450  *      memory-consumption per buffer, so it is not viable);
451  *
452  *      the memory must be direct-mapped, not vmalloced;
453  *
454  *      the I/O driver can reject requests spuriously if it thinks that
455  *      the requests are too big for the device or if they cross a
456  *      controller-defined memory boundary.
457  *
458  * If the buffer is small enough (up to DM_BUFIO_INLINE_VECS pages) and
459  * it is not vmalloced, try using the bio interface.
460  *
461  * If the buffer is big, if it is vmalloced or if the underlying device
462  * rejects the bio because it is too large, use dm-io layer to do the I/O.
463  * The dm-io layer splits the I/O into multiple requests, avoiding the above
464  * shortcomings.
465  *--------------------------------------------------------------*/
466
467 /*
468  * dm-io completion routine. It just calls b->bio.bi_end_io, pretending
469  * that the request was handled directly with bio interface.
470  */
471 static void dmio_complete(unsigned long error, void *context)
472 {
473         struct dm_buffer *b = context;
474
475         b->bio.bi_end_io(&b->bio, error ? -EIO : 0);
476 }
477
478 static void use_dmio(struct dm_buffer *b, int rw, sector_t block,
479                      bio_end_io_t *end_io)
480 {
481         int r;
482         struct dm_io_request io_req = {
483                 .bi_rw = rw,
484                 .notify.fn = dmio_complete,
485                 .notify.context = b,
486                 .client = b->c->dm_io,
487         };
488         struct dm_io_region region = {
489                 .bdev = b->c->bdev,
490                 .sector = block << b->c->sectors_per_block_bits,
491                 .count = b->c->block_size >> SECTOR_SHIFT,
492         };
493
494         if (b->data_mode != DATA_MODE_VMALLOC) {
495                 io_req.mem.type = DM_IO_KMEM;
496                 io_req.mem.ptr.addr = b->data;
497         } else {
498                 io_req.mem.type = DM_IO_VMA;
499                 io_req.mem.ptr.vma = b->data;
500         }
501
502         b->bio.bi_end_io = end_io;
503
504         r = dm_io(&io_req, 1, &region, NULL);
505         if (r)
506                 end_io(&b->bio, r);
507 }
508
509 static void use_inline_bio(struct dm_buffer *b, int rw, sector_t block,
510                            bio_end_io_t *end_io)
511 {
512         char *ptr;
513         int len;
514
515         bio_init(&b->bio);
516         b->bio.bi_io_vec = b->bio_vec;
517         b->bio.bi_max_vecs = DM_BUFIO_INLINE_VECS;
518         b->bio.bi_sector = block << b->c->sectors_per_block_bits;
519         b->bio.bi_bdev = b->c->bdev;
520         b->bio.bi_end_io = end_io;
521
522         /*
523          * We assume that if len >= PAGE_SIZE ptr is page-aligned.
524          * If len < PAGE_SIZE the buffer doesn't cross page boundary.
525          */
526         ptr = b->data;
527         len = b->c->block_size;
528
529         if (len >= PAGE_SIZE)
530                 BUG_ON((unsigned long)ptr & (PAGE_SIZE - 1));
531         else
532                 BUG_ON((unsigned long)ptr & (len - 1));
533
534         do {
535                 if (!bio_add_page(&b->bio, virt_to_page(ptr),
536                                   len < PAGE_SIZE ? len : PAGE_SIZE,
537                                   virt_to_phys(ptr) & (PAGE_SIZE - 1))) {
538                         BUG_ON(b->c->block_size <= PAGE_SIZE);
539                         use_dmio(b, rw, block, end_io);
540                         return;
541                 }
542
543                 len -= PAGE_SIZE;
544                 ptr += PAGE_SIZE;
545         } while (len > 0);
546
547         submit_bio(rw, &b->bio);
548 }
549
550 static void submit_io(struct dm_buffer *b, int rw, sector_t block,
551                       bio_end_io_t *end_io)
552 {
553         if (rw == WRITE && b->c->write_callback)
554                 b->c->write_callback(b);
555
556         if (b->c->block_size <= DM_BUFIO_INLINE_VECS * PAGE_SIZE &&
557             b->data_mode != DATA_MODE_VMALLOC)
558                 use_inline_bio(b, rw, block, end_io);
559         else
560                 use_dmio(b, rw, block, end_io);
561 }
562
563 /*----------------------------------------------------------------
564  * Writing dirty buffers
565  *--------------------------------------------------------------*/
566
567 /*
568  * The endio routine for write.
569  *
570  * Set the error, clear B_WRITING bit and wake anyone who was waiting on
571  * it.
572  */
573 static void write_endio(struct bio *bio, int error)
574 {
575         struct dm_buffer *b = container_of(bio, struct dm_buffer, bio);
576
577         b->write_error = error;
578         if (unlikely(error)) {
579                 struct dm_bufio_client *c = b->c;
580                 (void)cmpxchg(&c->async_write_error, 0, error);
581         }
582
583         BUG_ON(!test_bit(B_WRITING, &b->state));
584
585         smp_mb__before_clear_bit();
586         clear_bit(B_WRITING, &b->state);
587         smp_mb__after_clear_bit();
588
589         wake_up_bit(&b->state, B_WRITING);
590 }
591
592 /*
593  * This function is called when wait_on_bit is actually waiting.
594  */
595 static int do_io_schedule(void *word)
596 {
597         io_schedule();
598
599         return 0;
600 }
601
602 /*
603  * Initiate a write on a dirty buffer, but don't wait for it.
604  *
605  * - If the buffer is not dirty, exit.
606  * - If there some previous write going on, wait for it to finish (we can't
607  *   have two writes on the same buffer simultaneously).
608  * - Submit our write and don't wait on it. We set B_WRITING indicating
609  *   that there is a write in progress.
610  */
611 static void __write_dirty_buffer(struct dm_buffer *b)
612 {
613         if (!test_bit(B_DIRTY, &b->state))
614                 return;
615
616         clear_bit(B_DIRTY, &b->state);
617         wait_on_bit_lock(&b->state, B_WRITING,
618                          do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
619
620         submit_io(b, WRITE, b->block, write_endio);
621 }
622
623 /*
624  * Wait until any activity on the buffer finishes.  Possibly write the
625  * buffer if it is dirty.  When this function finishes, there is no I/O
626  * running on the buffer and the buffer is not dirty.
627  */
628 static void __make_buffer_clean(struct dm_buffer *b)
629 {
630         BUG_ON(b->hold_count);
631
632         if (!b->state)  /* fast case */
633                 return;
634
635         wait_on_bit(&b->state, B_READING, do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
636         __write_dirty_buffer(b);
637         wait_on_bit(&b->state, B_WRITING, do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
638 }
639
640 /*
641  * Find some buffer that is not held by anybody, clean it, unlink it and
642  * return it.
643  */
644 static struct dm_buffer *__get_unclaimed_buffer(struct dm_bufio_client *c)
645 {
646         struct dm_buffer *b;
647
648         list_for_each_entry_reverse(b, &c->lru[LIST_CLEAN], lru_list) {
649                 BUG_ON(test_bit(B_WRITING, &b->state));
650                 BUG_ON(test_bit(B_DIRTY, &b->state));
651
652                 if (!b->hold_count) {
653                         __make_buffer_clean(b);
654                         __unlink_buffer(b);
655                         return b;
656                 }
657                 dm_bufio_cond_resched();
658         }
659
660         list_for_each_entry_reverse(b, &c->lru[LIST_DIRTY], lru_list) {
661                 BUG_ON(test_bit(B_READING, &b->state));
662
663                 if (!b->hold_count) {
664                         __make_buffer_clean(b);
665                         __unlink_buffer(b);
666                         return b;
667                 }
668                 dm_bufio_cond_resched();
669         }
670
671         return NULL;
672 }
673
674 /*
675  * Wait until some other threads free some buffer or release hold count on
676  * some buffer.
677  *
678  * This function is entered with c->lock held, drops it and regains it
679  * before exiting.
680  */
681 static void __wait_for_free_buffer(struct dm_bufio_client *c)
682 {
683         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
684
685         add_wait_queue(&c->free_buffer_wait, &wait);
686         set_task_state(current, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
687         dm_bufio_unlock(c);
688
689         io_schedule();
690
691         set_task_state(current, TASK_RUNNING);
692         remove_wait_queue(&c->free_buffer_wait, &wait);
693
694         dm_bufio_lock(c);
695 }
696
697 enum new_flag {
698         NF_FRESH = 0,
699         NF_READ = 1,
700         NF_GET = 2,
701         NF_PREFETCH = 3
702 };
703
704 /*
705  * Allocate a new buffer. If the allocation is not possible, wait until
706  * some other thread frees a buffer.
707  *
708  * May drop the lock and regain it.
709  */
710 static struct dm_buffer *__alloc_buffer_wait_no_callback(struct dm_bufio_client *c, enum new_flag nf)
711 {
712         struct dm_buffer *b;
713
714         /*
715          * dm-bufio is resistant to allocation failures (it just keeps
716          * one buffer reserved in cases all the allocations fail).
717          * So set flags to not try too hard:
718          *      GFP_NOIO: don't recurse into the I/O layer
719          *      __GFP_NORETRY: don't retry and rather return failure
720          *      __GFP_NOMEMALLOC: don't use emergency reserves
721          *      __GFP_NOWARN: don't print a warning in case of failure
722          *
723          * For debugging, if we set the cache size to 1, no new buffers will
724          * be allocated.
725          */
726         while (1) {
727                 if (dm_bufio_cache_size_latch != 1) {
728                         b = alloc_buffer(c, GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
729                         if (b)
730                                 return b;
731                 }
732
733                 if (nf == NF_PREFETCH)
734                         return NULL;
735
736                 if (!list_empty(&c->reserved_buffers)) {
737                         b = list_entry(c->reserved_buffers.next,
738                                        struct dm_buffer, lru_list);
739                         list_del(&b->lru_list);
740                         c->need_reserved_buffers++;
741
742                         return b;
743                 }
744
745                 b = __get_unclaimed_buffer(c);
746                 if (b)
747                         return b;
748
749                 __wait_for_free_buffer(c);
750         }
751 }
752
753 static struct dm_buffer *__alloc_buffer_wait(struct dm_bufio_client *c, enum new_flag nf)
754 {
755         struct dm_buffer *b = __alloc_buffer_wait_no_callback(c, nf);
756
757         if (!b)
758                 return NULL;
759
760         if (c->alloc_callback)
761                 c->alloc_callback(b);
762
763         return b;
764 }
765
766 /*
767  * Free a buffer and wake other threads waiting for free buffers.
768  */
769 static void __free_buffer_wake(struct dm_buffer *b)
770 {
771         struct dm_bufio_client *c = b->c;
772
773         if (!c->need_reserved_buffers)
774                 free_buffer(b);
775         else {
776                 list_add(&b->lru_list, &c->reserved_buffers);
777                 c->need_reserved_buffers--;
778         }
779
780         wake_up(&c->free_buffer_wait);
781 }
782
783 static void __write_dirty_buffers_async(struct dm_bufio_client *c, int no_wait)
784 {
785         struct dm_buffer *b, *tmp;
786
787         list_for_each_entry_safe_reverse(b, tmp, &c->lru[LIST_DIRTY], lru_list) {
788                 BUG_ON(test_bit(B_READING, &b->state));
789
790                 if (!test_bit(B_DIRTY, &b->state) &&
791                     !test_bit(B_WRITING, &b->state)) {
792                         __relink_lru(b, LIST_CLEAN);
793                         continue;
794                 }
795
796                 if (no_wait && test_bit(B_WRITING, &b->state))
797                         return;
798
799                 __write_dirty_buffer(b);
800                 dm_bufio_cond_resched();
801         }
802 }
803
804 /*
805  * Get writeback threshold and buffer limit for a given client.
806  */
807 static void __get_memory_limit(struct dm_bufio_client *c,
808                                unsigned long *threshold_buffers,
809                                unsigned long *limit_buffers)
810 {
811         unsigned long buffers;
812
813         if (ACCESS_ONCE(dm_bufio_cache_size) != dm_bufio_cache_size_latch) {
814                 mutex_lock(&dm_bufio_clients_lock);
815                 __cache_size_refresh();
816                 mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
817         }
818
819         buffers = dm_bufio_cache_size_per_client >>
820                   (c->sectors_per_block_bits + SECTOR_SHIFT);
821
822         if (buffers < DM_BUFIO_MIN_BUFFERS)
823                 buffers = DM_BUFIO_MIN_BUFFERS;
824
825         *limit_buffers = buffers;
826         *threshold_buffers = buffers * DM_BUFIO_WRITEBACK_PERCENT / 100;
827 }
828
829 /*
830  * Check if we're over watermark.
831  * If we are over threshold_buffers, start freeing buffers.
832  * If we're over "limit_buffers", block until we get under the limit.
833  */
834 static void __check_watermark(struct dm_bufio_client *c)
835 {
836         unsigned long threshold_buffers, limit_buffers;
837
838         __get_memory_limit(c, &threshold_buffers, &limit_buffers);
839
840         while (c->n_buffers[LIST_CLEAN] + c->n_buffers[LIST_DIRTY] >
841                limit_buffers) {
842
843                 struct dm_buffer *b = __get_unclaimed_buffer(c);
844
845                 if (!b)
846                         return;
847
848                 __free_buffer_wake(b);
849                 dm_bufio_cond_resched();
850         }
851
852         if (c->n_buffers[LIST_DIRTY] > threshold_buffers)
853                 __write_dirty_buffers_async(c, 1);
854 }
855
856 /*
857  * Find a buffer in the hash.
858  */
859 static struct dm_buffer *__find(struct dm_bufio_client *c, sector_t block)
860 {
861         struct dm_buffer *b;
862
863         hlist_for_each_entry(b, &c->cache_hash[DM_BUFIO_HASH(block)],
864                              hash_list) {
865                 dm_bufio_cond_resched();
866                 if (b->block == block)
867                         return b;
868         }
869
870         return NULL;
871 }
872
873 /*----------------------------------------------------------------
874  * Getting a buffer
875  *--------------------------------------------------------------*/
876
877 static struct dm_buffer *__bufio_new(struct dm_bufio_client *c, sector_t block,
878                                      enum new_flag nf, int *need_submit)
879 {
880         struct dm_buffer *b, *new_b = NULL;
881
882         *need_submit = 0;
883
884         b = __find(c, block);
885         if (b)
886                 goto found_buffer;
887
888         if (nf == NF_GET)
889                 return NULL;
890
891         new_b = __alloc_buffer_wait(c, nf);
892         if (!new_b)
893                 return NULL;
894
895         /*
896          * We've had a period where the mutex was unlocked, so need to
897          * recheck the hash table.
898          */
899         b = __find(c, block);
900         if (b) {
901                 __free_buffer_wake(new_b);
902                 goto found_buffer;
903         }
904
905         __check_watermark(c);
906
907         b = new_b;
908         b->hold_count = 1;
909         b->read_error = 0;
910         b->write_error = 0;
911         __link_buffer(b, block, LIST_CLEAN);
912
913         if (nf == NF_FRESH) {
914                 b->state = 0;
915                 return b;
916         }
917
918         b->state = 1 << B_READING;
919         *need_submit = 1;
920
921         return b;
922
923 found_buffer:
924         if (nf == NF_PREFETCH)
925                 return NULL;
926         /*
927          * Note: it is essential that we don't wait for the buffer to be
928          * read if dm_bufio_get function is used. Both dm_bufio_get and
929          * dm_bufio_prefetch can be used in the driver request routine.
930          * If the user called both dm_bufio_prefetch and dm_bufio_get on
931          * the same buffer, it would deadlock if we waited.
932          */
933         if (nf == NF_GET && unlikely(test_bit(B_READING, &b->state)))
934                 return NULL;
935
936         b->hold_count++;
937         __relink_lru(b, test_bit(B_DIRTY, &b->state) ||
938                      test_bit(B_WRITING, &b->state));
939         return b;
940 }
941
942 /*
943  * The endio routine for reading: set the error, clear the bit and wake up
944  * anyone waiting on the buffer.
945  */
946 static void read_endio(struct bio *bio, int error)
947 {
948         struct dm_buffer *b = container_of(bio, struct dm_buffer, bio);
949
950         b->read_error = error;
951
952         BUG_ON(!test_bit(B_READING, &b->state));
953
954         smp_mb__before_clear_bit();
955         clear_bit(B_READING, &b->state);
956         smp_mb__after_clear_bit();
957
958         wake_up_bit(&b->state, B_READING);
959 }
960
961 /*
962  * A common routine for dm_bufio_new and dm_bufio_read.  Operation of these
963  * functions is similar except that dm_bufio_new doesn't read the
964  * buffer from the disk (assuming that the caller overwrites all the data
965  * and uses dm_bufio_mark_buffer_dirty to write new data back).
966  */
967 static void *new_read(struct dm_bufio_client *c, sector_t block,
968                       enum new_flag nf, struct dm_buffer **bp)
969 {
970         int need_submit;
971         struct dm_buffer *b;
972
973         dm_bufio_lock(c);
974         b = __bufio_new(c, block, nf, &need_submit);
975         dm_bufio_unlock(c);
976
977         if (!b)
978                 return b;
979
980         if (need_submit)
981                 submit_io(b, READ, b->block, read_endio);
982
983         wait_on_bit(&b->state, B_READING, do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
984
985         if (b->read_error) {
986                 int error = b->read_error;
987
988                 dm_bufio_release(b);
989
990                 return ERR_PTR(error);
991         }
992
993         *bp = b;
994
995         return b->data;
996 }
997
998 void *dm_bufio_get(struct dm_bufio_client *c, sector_t block,
999                    struct dm_buffer **bp)
1000 {
1001         return new_read(c, block, NF_GET, bp);
1002 }
1003 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get);
1004
1005 void *dm_bufio_read(struct dm_bufio_client *c, sector_t block,
1006                     struct dm_buffer **bp)
1007 {
1008         BUG_ON(dm_bufio_in_request());
1009
1010         return new_read(c, block, NF_READ, bp);
1011 }
1012 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_read);
1013
1014 void *dm_bufio_new(struct dm_bufio_client *c, sector_t block,
1015                    struct dm_buffer **bp)
1016 {
1017         BUG_ON(dm_bufio_in_request());
1018
1019         return new_read(c, block, NF_FRESH, bp);
1020 }
1021 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_new);
1022
1023 void dm_bufio_prefetch(struct dm_bufio_client *c,
1024                        sector_t block, unsigned n_blocks)
1025 {
1026         struct blk_plug plug;
1027
1028         blk_start_plug(&plug);
1029         dm_bufio_lock(c);
1030
1031         for (; n_blocks--; block++) {
1032                 int need_submit;
1033                 struct dm_buffer *b;
1034                 b = __bufio_new(c, block, NF_PREFETCH, &need_submit);
1035                 if (unlikely(b != NULL)) {
1036                         dm_bufio_unlock(c);
1037
1038                         if (need_submit)
1039                                 submit_io(b, READ, b->block, read_endio);
1040                         dm_bufio_release(b);
1041
1042                         dm_bufio_cond_resched();
1043
1044                         if (!n_blocks)
1045                                 goto flush_plug;
1046                         dm_bufio_lock(c);
1047                 }
1048
1049         }
1050
1051         dm_bufio_unlock(c);
1052
1053 flush_plug:
1054         blk_finish_plug(&plug);
1055 }
1056 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_prefetch);
1057
1058 void dm_bufio_release(struct dm_buffer *b)
1059 {
1060         struct dm_bufio_client *c = b->c;
1061
1062         dm_bufio_lock(c);
1063
1064         BUG_ON(!b->hold_count);
1065
1066         b->hold_count--;
1067         if (!b->hold_count) {
1068                 wake_up(&c->free_buffer_wait);
1069
1070                 /*
1071                  * If there were errors on the buffer, and the buffer is not
1072                  * to be written, free the buffer. There is no point in caching
1073                  * invalid buffer.
1074                  */
1075                 if ((b->read_error || b->write_error) &&
1076                     !test_bit(B_READING, &b->state) &&
1077                     !test_bit(B_WRITING, &b->state) &&
1078                     !test_bit(B_DIRTY, &b->state)) {
1079                         __unlink_buffer(b);
1080                         __free_buffer_wake(b);
1081                 }
1082         }
1083
1084         dm_bufio_unlock(c);
1085 }
1086 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_release);
1087
1088 void dm_bufio_mark_buffer_dirty(struct dm_buffer *b)
1089 {
1090         struct dm_bufio_client *c = b->c;
1091
1092         dm_bufio_lock(c);
1093
1094         BUG_ON(test_bit(B_READING, &b->state));
1095
1096         if (!test_and_set_bit(B_DIRTY, &b->state))
1097                 __relink_lru(b, LIST_DIRTY);
1098
1099         dm_bufio_unlock(c);
1100 }
1101 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_mark_buffer_dirty);
1102
1103 void dm_bufio_write_dirty_buffers_async(struct dm_bufio_client *c)
1104 {
1105         BUG_ON(dm_bufio_in_request());
1106
1107         dm_bufio_lock(c);
1108         __write_dirty_buffers_async(c, 0);
1109         dm_bufio_unlock(c);
1110 }
1111 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_write_dirty_buffers_async);
1112
1113 /*
1114  * For performance, it is essential that the buffers are written asynchronously
1115  * and simultaneously (so that the block layer can merge the writes) and then
1116  * waited upon.
1117  *
1118  * Finally, we flush hardware disk cache.
1119  */
1120 int dm_bufio_write_dirty_buffers(struct dm_bufio_client *c)
1121 {
1122         int a, f;
1123         unsigned long buffers_processed = 0;
1124         struct dm_buffer *b, *tmp;
1125
1126         dm_bufio_lock(c);
1127         __write_dirty_buffers_async(c, 0);
1128
1129 again:
1130         list_for_each_entry_safe_reverse(b, tmp, &c->lru[LIST_DIRTY], lru_list) {
1131                 int dropped_lock = 0;
1132
1133                 if (buffers_processed < c->n_buffers[LIST_DIRTY])
1134                         buffers_processed++;
1135
1136                 BUG_ON(test_bit(B_READING, &b->state));
1137
1138                 if (test_bit(B_WRITING, &b->state)) {
1139                         if (buffers_processed < c->n_buffers[LIST_DIRTY]) {
1140                                 dropped_lock = 1;
1141                                 b->hold_count++;
1142                                 dm_bufio_unlock(c);
1143                                 wait_on_bit(&b->state, B_WRITING,
1144                                             do_io_schedule,
1145                                             TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1146                                 dm_bufio_lock(c);
1147                                 b->hold_count--;
1148                         } else
1149                                 wait_on_bit(&b->state, B_WRITING,
1150                                             do_io_schedule,
1151                                             TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1152                 }
1153
1154                 if (!test_bit(B_DIRTY, &b->state) &&
1155                     !test_bit(B_WRITING, &b->state))
1156                         __relink_lru(b, LIST_CLEAN);
1157
1158                 dm_bufio_cond_resched();
1159
1160                 /*
1161                  * If we dropped the lock, the list is no longer consistent,
1162                  * so we must restart the search.
1163                  *
1164                  * In the most common case, the buffer just processed is
1165                  * relinked to the clean list, so we won't loop scanning the
1166                  * same buffer again and again.
1167                  *
1168                  * This may livelock if there is another thread simultaneously
1169                  * dirtying buffers, so we count the number of buffers walked
1170                  * and if it exceeds the total number of buffers, it means that
1171                  * someone is doing some writes simultaneously with us.  In
1172                  * this case, stop, dropping the lock.
1173                  */
1174                 if (dropped_lock)
1175                         goto again;
1176         }
1177         wake_up(&c->free_buffer_wait);
1178         dm_bufio_unlock(c);
1179
1180         a = xchg(&c->async_write_error, 0);
1181         f = dm_bufio_issue_flush(c);
1182         if (a)
1183                 return a;
1184
1185         return f;
1186 }
1187 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_write_dirty_buffers);
1188
1189 /*
1190  * Use dm-io to send and empty barrier flush the device.
1191  */
1192 int dm_bufio_issue_flush(struct dm_bufio_client *c)
1193 {
1194         struct dm_io_request io_req = {
1195                 .bi_rw = WRITE_FLUSH,
1196                 .mem.type = DM_IO_KMEM,
1197                 .mem.ptr.addr = NULL,
1198                 .client = c->dm_io,
1199         };
1200         struct dm_io_region io_reg = {
1201                 .bdev = c->bdev,
1202                 .sector = 0,
1203                 .count = 0,
1204         };
1205
1206         BUG_ON(dm_bufio_in_request());
1207
1208         return dm_io(&io_req, 1, &io_reg, NULL);
1209 }
1210 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_issue_flush);
1211
1212 /*
1213  * We first delete any other buffer that may be at that new location.
1214  *
1215  * Then, we write the buffer to the original location if it was dirty.
1216  *
1217  * Then, if we are the only one who is holding the buffer, relink the buffer
1218  * in the hash queue for the new location.
1219  *
1220  * If there was someone else holding the buffer, we write it to the new
1221  * location but not relink it, because that other user needs to have the buffer
1222  * at the same place.
1223  */
1224 void dm_bufio_release_move(struct dm_buffer *b, sector_t new_block)
1225 {
1226         struct dm_bufio_client *c = b->c;
1227         struct dm_buffer *new;
1228
1229         BUG_ON(dm_bufio_in_request());
1230
1231         dm_bufio_lock(c);
1232
1233 retry:
1234         new = __find(c, new_block);
1235         if (new) {
1236                 if (new->hold_count) {
1237                         __wait_for_free_buffer(c);
1238                         goto retry;
1239                 }
1240
1241                 /*
1242                  * FIXME: Is there any point waiting for a write that's going
1243                  * to be overwritten in a bit?
1244                  */
1245                 __make_buffer_clean(new);
1246                 __unlink_buffer(new);
1247                 __free_buffer_wake(new);
1248         }
1249
1250         BUG_ON(!b->hold_count);
1251         BUG_ON(test_bit(B_READING, &b->state));
1252
1253         __write_dirty_buffer(b);
1254         if (b->hold_count == 1) {
1255                 wait_on_bit(&b->state, B_WRITING,
1256                             do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1257                 set_bit(B_DIRTY, &b->state);
1258                 __unlink_buffer(b);
1259                 __link_buffer(b, new_block, LIST_DIRTY);
1260         } else {
1261                 sector_t old_block;
1262                 wait_on_bit_lock(&b->state, B_WRITING,
1263                                  do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1264                 /*
1265                  * Relink buffer to "new_block" so that write_callback
1266                  * sees "new_block" as a block number.
1267                  * After the write, link the buffer back to old_block.
1268                  * All this must be done in bufio lock, so that block number
1269                  * change isn't visible to other threads.
1270                  */
1271                 old_block = b->block;
1272                 __unlink_buffer(b);
1273                 __link_buffer(b, new_block, b->list_mode);
1274                 submit_io(b, WRITE, new_block, write_endio);
1275                 wait_on_bit(&b->state, B_WRITING,
1276                             do_io_schedule, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1277                 __unlink_buffer(b);
1278                 __link_buffer(b, old_block, b->list_mode);
1279         }
1280
1281         dm_bufio_unlock(c);
1282         dm_bufio_release(b);
1283 }
1284 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_release_move);
1285
1286 unsigned dm_bufio_get_block_size(struct dm_bufio_client *c)
1287 {
1288         return c->block_size;
1289 }
1290 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get_block_size);
1291
1292 sector_t dm_bufio_get_device_size(struct dm_bufio_client *c)
1293 {
1294         return i_size_read(c->bdev->bd_inode) >>
1295                            (SECTOR_SHIFT + c->sectors_per_block_bits);
1296 }
1297 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get_device_size);
1298
1299 sector_t dm_bufio_get_block_number(struct dm_buffer *b)
1300 {
1301         return b->block;
1302 }
1303 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get_block_number);
1304
1305 void *dm_bufio_get_block_data(struct dm_buffer *b)
1306 {
1307         return b->data;
1308 }
1309 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get_block_data);
1310
1311 void *dm_bufio_get_aux_data(struct dm_buffer *b)
1312 {
1313         return b + 1;
1314 }
1315 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get_aux_data);
1316
1317 struct dm_bufio_client *dm_bufio_get_client(struct dm_buffer *b)
1318 {
1319         return b->c;
1320 }
1321 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_get_client);
1322
1323 static void drop_buffers(struct dm_bufio_client *c)
1324 {
1325         struct dm_buffer *b;
1326         int i;
1327
1328         BUG_ON(dm_bufio_in_request());
1329
1330         /*
1331          * An optimization so that the buffers are not written one-by-one.
1332          */
1333         dm_bufio_write_dirty_buffers_async(c);
1334
1335         dm_bufio_lock(c);
1336
1337         while ((b = __get_unclaimed_buffer(c)))
1338                 __free_buffer_wake(b);
1339
1340         for (i = 0; i < LIST_SIZE; i++)
1341                 list_for_each_entry(b, &c->lru[i], lru_list)
1342                         DMERR("leaked buffer %llx, hold count %u, list %d",
1343                               (unsigned long long)b->block, b->hold_count, i);
1344
1345         for (i = 0; i < LIST_SIZE; i++)
1346                 BUG_ON(!list_empty(&c->lru[i]));
1347
1348         dm_bufio_unlock(c);
1349 }
1350
1351 /*
1352  * Test if the buffer is unused and too old, and commit it.
1353  * At if noio is set, we must not do any I/O because we hold
1354  * dm_bufio_clients_lock and we would risk deadlock if the I/O gets rerouted to
1355  * different bufio client.
1356  */
1357 static int __cleanup_old_buffer(struct dm_buffer *b, gfp_t gfp,
1358                                 unsigned long max_jiffies)
1359 {
1360         if (jiffies - b->last_accessed < max_jiffies)
1361                 return 1;
1362
1363         if (!(gfp & __GFP_IO)) {
1364                 if (test_bit(B_READING, &b->state) ||
1365                     test_bit(B_WRITING, &b->state) ||
1366                     test_bit(B_DIRTY, &b->state))
1367                         return 1;
1368         }
1369
1370         if (b->hold_count)
1371                 return 1;
1372
1373         __make_buffer_clean(b);
1374         __unlink_buffer(b);
1375         __free_buffer_wake(b);
1376
1377         return 0;
1378 }
1379
1380 static void __scan(struct dm_bufio_client *c, unsigned long nr_to_scan,
1381                    struct shrink_control *sc)
1382 {
1383         int l;
1384         struct dm_buffer *b, *tmp;
1385
1386         for (l = 0; l < LIST_SIZE; l++) {
1387                 list_for_each_entry_safe_reverse(b, tmp, &c->lru[l], lru_list)
1388                         if (!__cleanup_old_buffer(b, sc->gfp_mask, 0) &&
1389                             !--nr_to_scan)
1390                                 return;
1391                 dm_bufio_cond_resched();
1392         }
1393 }
1394
1395 static int shrink(struct shrinker *shrinker, struct shrink_control *sc)
1396 {
1397         struct dm_bufio_client *c =
1398             container_of(shrinker, struct dm_bufio_client, shrinker);
1399         unsigned long r;
1400         unsigned long nr_to_scan = sc->nr_to_scan;
1401
1402         if (sc->gfp_mask & __GFP_IO)
1403                 dm_bufio_lock(c);
1404         else if (!dm_bufio_trylock(c))
1405                 return !nr_to_scan ? 0 : -1;
1406
1407         if (nr_to_scan)
1408                 __scan(c, nr_to_scan, sc);
1409
1410         r = c->n_buffers[LIST_CLEAN] + c->n_buffers[LIST_DIRTY];
1411         if (r > INT_MAX)
1412                 r = INT_MAX;
1413
1414         dm_bufio_unlock(c);
1415
1416         return r;
1417 }
1418
1419 /*
1420  * Create the buffering interface
1421  */
1422 struct dm_bufio_client *dm_bufio_client_create(struct block_device *bdev, unsigned block_size,
1423                                                unsigned reserved_buffers, unsigned aux_size,
1424                                                void (*alloc_callback)(struct dm_buffer *),
1425                                                void (*write_callback)(struct dm_buffer *))
1426 {
1427         int r;
1428         struct dm_bufio_client *c;
1429         unsigned i;
1430
1431         BUG_ON(block_size < 1 << SECTOR_SHIFT ||
1432                (block_size & (block_size - 1)));
1433
1434         c = kmalloc(sizeof(*c), GFP_KERNEL);
1435         if (!c) {
1436                 r = -ENOMEM;
1437                 goto bad_client;
1438         }
1439         c->cache_hash = vmalloc(sizeof(struct hlist_head) << DM_BUFIO_HASH_BITS);
1440         if (!c->cache_hash) {
1441                 r = -ENOMEM;
1442                 goto bad_hash;
1443         }
1444
1445         c->bdev = bdev;
1446         c->block_size = block_size;
1447         c->sectors_per_block_bits = ffs(block_size) - 1 - SECTOR_SHIFT;
1448         c->pages_per_block_bits = (ffs(block_size) - 1 >= PAGE_SHIFT) ?
1449                                   ffs(block_size) - 1 - PAGE_SHIFT : 0;
1450         c->blocks_per_page_bits = (ffs(block_size) - 1 < PAGE_SHIFT ?
1451                                   PAGE_SHIFT - (ffs(block_size) - 1) : 0);
1452
1453         c->aux_size = aux_size;
1454         c->alloc_callback = alloc_callback;
1455         c->write_callback = write_callback;
1456
1457         for (i = 0; i < LIST_SIZE; i++) {
1458                 INIT_LIST_HEAD(&c->lru[i]);
1459                 c->n_buffers[i] = 0;
1460         }
1461
1462         for (i = 0; i < 1 << DM_BUFIO_HASH_BITS; i++)
1463                 INIT_HLIST_HEAD(&c->cache_hash[i]);
1464
1465         mutex_init(&c->lock);
1466         INIT_LIST_HEAD(&c->reserved_buffers);
1467         c->need_reserved_buffers = reserved_buffers;
1468
1469         init_waitqueue_head(&c->free_buffer_wait);
1470         c->async_write_error = 0;
1471
1472         c->dm_io = dm_io_client_create();
1473         if (IS_ERR(c->dm_io)) {
1474                 r = PTR_ERR(c->dm_io);
1475                 goto bad_dm_io;
1476         }
1477
1478         mutex_lock(&dm_bufio_clients_lock);
1479         if (c->blocks_per_page_bits) {
1480                 if (!DM_BUFIO_CACHE_NAME(c)) {
1481                         DM_BUFIO_CACHE_NAME(c) = kasprintf(GFP_KERNEL, "dm_bufio_cache-%u", c->block_size);
1482                         if (!DM_BUFIO_CACHE_NAME(c)) {
1483                                 r = -ENOMEM;
1484                                 mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1485                                 goto bad_cache;
1486                         }
1487                 }
1488
1489                 if (!DM_BUFIO_CACHE(c)) {
1490                         DM_BUFIO_CACHE(c) = kmem_cache_create(DM_BUFIO_CACHE_NAME(c),
1491                                                               c->block_size,
1492                                                               c->block_size, 0, NULL);
1493                         if (!DM_BUFIO_CACHE(c)) {
1494                                 r = -ENOMEM;
1495                                 mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1496                                 goto bad_cache;
1497                         }
1498                 }
1499         }
1500         mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1501
1502         while (c->need_reserved_buffers) {
1503                 struct dm_buffer *b = alloc_buffer(c, GFP_KERNEL);
1504
1505                 if (!b) {
1506                         r = -ENOMEM;
1507                         goto bad_buffer;
1508                 }
1509                 __free_buffer_wake(b);
1510         }
1511
1512         mutex_lock(&dm_bufio_clients_lock);
1513         dm_bufio_client_count++;
1514         list_add(&c->client_list, &dm_bufio_all_clients);
1515         __cache_size_refresh();
1516         mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1517
1518         c->shrinker.shrink = shrink;
1519         c->shrinker.seeks = 1;
1520         c->shrinker.batch = 0;
1521         register_shrinker(&c->shrinker);
1522
1523         return c;
1524
1525 bad_buffer:
1526 bad_cache:
1527         while (!list_empty(&c->reserved_buffers)) {
1528                 struct dm_buffer *b = list_entry(c->reserved_buffers.next,
1529                                                  struct dm_buffer, lru_list);
1530                 list_del(&b->lru_list);
1531                 free_buffer(b);
1532         }
1533         dm_io_client_destroy(c->dm_io);
1534 bad_dm_io:
1535         vfree(c->cache_hash);
1536 bad_hash:
1537         kfree(c);
1538 bad_client:
1539         return ERR_PTR(r);
1540 }
1541 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_client_create);
1542
1543 /*
1544  * Free the buffering interface.
1545  * It is required that there are no references on any buffers.
1546  */
1547 void dm_bufio_client_destroy(struct dm_bufio_client *c)
1548 {
1549         unsigned i;
1550
1551         drop_buffers(c);
1552
1553         unregister_shrinker(&c->shrinker);
1554
1555         mutex_lock(&dm_bufio_clients_lock);
1556
1557         list_del(&c->client_list);
1558         dm_bufio_client_count--;
1559         __cache_size_refresh();
1560
1561         mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1562
1563         for (i = 0; i < 1 << DM_BUFIO_HASH_BITS; i++)
1564                 BUG_ON(!hlist_empty(&c->cache_hash[i]));
1565
1566         BUG_ON(c->need_reserved_buffers);
1567
1568         while (!list_empty(&c->reserved_buffers)) {
1569                 struct dm_buffer *b = list_entry(c->reserved_buffers.next,
1570                                                  struct dm_buffer, lru_list);
1571                 list_del(&b->lru_list);
1572                 free_buffer(b);
1573         }
1574
1575         for (i = 0; i < LIST_SIZE; i++)
1576                 if (c->n_buffers[i])
1577                         DMERR("leaked buffer count %d: %ld", i, c->n_buffers[i]);
1578
1579         for (i = 0; i < LIST_SIZE; i++)
1580                 BUG_ON(c->n_buffers[i]);
1581
1582         dm_io_client_destroy(c->dm_io);
1583         vfree(c->cache_hash);
1584         kfree(c);
1585 }
1586 EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_bufio_client_destroy);
1587
1588 static void cleanup_old_buffers(void)
1589 {
1590         unsigned long max_age = ACCESS_ONCE(dm_bufio_max_age);
1591         struct dm_bufio_client *c;
1592
1593         if (max_age > ULONG_MAX / HZ)
1594                 max_age = ULONG_MAX / HZ;
1595
1596         mutex_lock(&dm_bufio_clients_lock);
1597         list_for_each_entry(c, &dm_bufio_all_clients, client_list) {
1598                 if (!dm_bufio_trylock(c))
1599                         continue;
1600
1601                 while (!list_empty(&c->lru[LIST_CLEAN])) {
1602                         struct dm_buffer *b;
1603                         b = list_entry(c->lru[LIST_CLEAN].prev,
1604                                        struct dm_buffer, lru_list);
1605                         if (__cleanup_old_buffer(b, 0, max_age * HZ))
1606                                 break;
1607                         dm_bufio_cond_resched();
1608                 }
1609
1610                 dm_bufio_unlock(c);
1611                 dm_bufio_cond_resched();
1612         }
1613         mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1614 }
1615
1616 static struct workqueue_struct *dm_bufio_wq;
1617 static struct delayed_work dm_bufio_work;
1618
1619 static void work_fn(struct work_struct *w)
1620 {
1621         cleanup_old_buffers();
1622
1623         queue_delayed_work(dm_bufio_wq, &dm_bufio_work,
1624                            DM_BUFIO_WORK_TIMER_SECS * HZ);
1625 }
1626
1627 /*----------------------------------------------------------------
1628  * Module setup
1629  *--------------------------------------------------------------*/
1630
1631 /*
1632  * This is called only once for the whole dm_bufio module.
1633  * It initializes memory limit.
1634  */
1635 static int __init dm_bufio_init(void)
1636 {
1637         __u64 mem;
1638
1639         memset(&dm_bufio_caches, 0, sizeof dm_bufio_caches);
1640         memset(&dm_bufio_cache_names, 0, sizeof dm_bufio_cache_names);
1641
1642         mem = (__u64)((totalram_pages - totalhigh_pages) *
1643                       DM_BUFIO_MEMORY_PERCENT / 100) << PAGE_SHIFT;
1644
1645         if (mem > ULONG_MAX)
1646                 mem = ULONG_MAX;
1647
1648 #ifdef CONFIG_MMU
1649         /*
1650          * Get the size of vmalloc space the same way as VMALLOC_TOTAL
1651          * in fs/proc/internal.h
1652          */
1653         if (mem > (VMALLOC_END - VMALLOC_START) * DM_BUFIO_VMALLOC_PERCENT / 100)
1654                 mem = (VMALLOC_END - VMALLOC_START) * DM_BUFIO_VMALLOC_PERCENT / 100;
1655 #endif
1656
1657         dm_bufio_default_cache_size = mem;
1658
1659         mutex_lock(&dm_bufio_clients_lock);
1660         __cache_size_refresh();
1661         mutex_unlock(&dm_bufio_clients_lock);
1662
1663         dm_bufio_wq = create_singlethread_workqueue("dm_bufio_cache");
1664         if (!dm_bufio_wq)
1665                 return -ENOMEM;
1666
1667         INIT_DELAYED_WORK(&dm_bufio_work, work_fn);
1668         queue_delayed_work(dm_bufio_wq, &dm_bufio_work,
1669                            DM_BUFIO_WORK_TIMER_SECS * HZ);
1670
1671         return 0;
1672 }
1673
1674 /*
1675  * This is called once when unloading the dm_bufio module.
1676  */
1677 static void __exit dm_bufio_exit(void)
1678 {
1679         int bug = 0;
1680         int i;
1681
1682         cancel_delayed_work_sync(&dm_bufio_work);
1683         destroy_workqueue(dm_bufio_wq);
1684
1685         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(dm_bufio_caches); i++) {
1686                 struct kmem_cache *kc = dm_bufio_caches[i];
1687
1688                 if (kc)
1689                         kmem_cache_destroy(kc);
1690         }
1691
1692         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(dm_bufio_cache_names); i++)
1693                 kfree(dm_bufio_cache_names[i]);
1694
1695         if (dm_bufio_client_count) {
1696                 DMCRIT("%s: dm_bufio_client_count leaked: %d",
1697                         __func__, dm_bufio_client_count);
1698                 bug = 1;
1699         }
1700
1701         if (dm_bufio_current_allocated) {
1702                 DMCRIT("%s: dm_bufio_current_allocated leaked: %lu",
1703                         __func__, dm_bufio_current_allocated);
1704                 bug = 1;
1705         }
1706
1707         if (dm_bufio_allocated_get_free_pages) {
1708                 DMCRIT("%s: dm_bufio_allocated_get_free_pages leaked: %lu",
1709                        __func__, dm_bufio_allocated_get_free_pages);
1710                 bug = 1;
1711         }
1712
1713         if (dm_bufio_allocated_vmalloc) {
1714                 DMCRIT("%s: dm_bufio_vmalloc leaked: %lu",
1715                        __func__, dm_bufio_allocated_vmalloc);
1716                 bug = 1;
1717         }
1718
1719         if (bug)
1720                 BUG();
1721 }
1722
1723 module_init(dm_bufio_init)
1724 module_exit(dm_bufio_exit)
1725
1726 module_param_named(max_cache_size_bytes, dm_bufio_cache_size, ulong, S_IRUGO | S_IWUSR);
1727 MODULE_PARM_DESC(max_cache_size_bytes, "Size of metadata cache");
1728
1729 module_param_named(max_age_seconds, dm_bufio_max_age, uint, S_IRUGO | S_IWUSR);
1730 MODULE_PARM_DESC(max_age_seconds, "Max age of a buffer in seconds");
1731
1732 module_param_named(peak_allocated_bytes, dm_bufio_peak_allocated, ulong, S_IRUGO | S_IWUSR);
1733 MODULE_PARM_DESC(peak_allocated_bytes, "Tracks the maximum allocated memory");
1734
1735 module_param_named(allocated_kmem_cache_bytes, dm_bufio_allocated_kmem_cache, ulong, S_IRUGO);
1736 MODULE_PARM_DESC(allocated_kmem_cache_bytes, "Memory allocated with kmem_cache_alloc");
1737
1738 module_param_named(allocated_get_free_pages_bytes, dm_bufio_allocated_get_free_pages, ulong, S_IRUGO);
1739 MODULE_PARM_DESC(allocated_get_free_pages_bytes, "Memory allocated with get_free_pages");
1740
1741 module_param_named(allocated_vmalloc_bytes, dm_bufio_allocated_vmalloc, ulong, S_IRUGO);
1742 MODULE_PARM_DESC(allocated_vmalloc_bytes, "Memory allocated with vmalloc");
1743
1744 module_param_named(current_allocated_bytes, dm_bufio_current_allocated, ulong, S_IRUGO);
1745 MODULE_PARM_DESC(current_allocated_bytes, "Memory currently used by the cache");
1746
1747 MODULE_AUTHOR("Mikulas Patocka <dm-devel@redhat.com>");
1748 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " buffered I/O library");
1749 MODULE_LICENSE("GPL");