fs/bio.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  11  * GNU General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
  14  * along with this program; if not, write to the Free Software
  15  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
  16  *
  17  */
  18 #include <linux/mm.h>
  19 #include <linux/swap.h>
  20 #include <linux/bio.h>
  21 #include <linux/blkdev.h>
  22 #include <linux/iocontext.h>
  23 #include <linux/slab.h>
  24 #include <linux/init.h>
  25 #include <linux/kernel.h>
  26 #include <linux/export.h>
  27 #include <linux/mempool.h>
  28 #include <linux/workqueue.h>
  29 #include <linux/cgroup.h>
  30 #include <scsi/sg.h>            /* for struct sg_iovec */
  31
  32 #include <trace/events/block.h>
  33
  34 /*
  35  * Test patch to inline a certain number of bi_io_vec's inside the bio
  36  * itself, to shrink a bio data allocation from two mempool calls to one
  37  */
  38 #define BIO_INLINE_VECS         4
  39
  40 static mempool_t *bio_split_pool __read_mostly;
  41
  42 /*
  43  * if you change this list, also change bvec_alloc or things will
  44  * break badly! cannot be bigger than what you can fit into an
  45  * unsigned short
  46  */
  47 #define BV(x) { .nr_vecs = x, .name = "biovec-"__stringify(x) }
  48 static struct biovec_slab bvec_slabs[BIOVEC_NR_POOLS] __read_mostly = {
  49         BV(1), BV(4), BV(16), BV(64), BV(128), BV(BIO_MAX_PAGES),
  50 };
  51 #undef BV
  52
  53 /*
  54  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
  55  * IO code that does not need private memory pools.
  56  */
  57 struct bio_set *fs_bio_set;
  58
  59 /*
  60  * Our slab pool management
  61  */
  62 struct bio_slab {
  63         struct kmem_cache *slab;
  64         unsigned int slab_ref;
  65         unsigned int slab_size;
  66         char name[8];
  67 };
  68 static DEFINE_MUTEX(bio_slab_lock);
  69 static struct bio_slab *bio_slabs;
  70 static unsigned int bio_slab_nr, bio_slab_max;
  71
  72 static struct kmem_cache *bio_find_or_create_slab(unsigned int extra_size)
  73 {
  74         unsigned int sz = sizeof(struct bio) + extra_size;
  75         struct kmem_cache *slab = NULL;
  76         struct bio_slab *bslab, *new_bio_slabs;
  77         unsigned int i, entry = -1;
  78
  79         mutex_lock(&bio_slab_lock);
  80
  81         i = 0;
  82         while (i < bio_slab_nr) {
  83                 bslab = &bio_slabs[i];
  84
  85                 if (!bslab->slab && entry == -1)
  86                         entry = i;
  87                 else if (bslab->slab_size == sz) {
  88                         slab = bslab->slab;
  89                         bslab->slab_ref++;
  90                         break;
  91                 }
  92                 i++;
  93         }
  94
  95         if (slab)
  96                 goto out_unlock;
  97
  98         if (bio_slab_nr == bio_slab_max && entry == -1) {
  99                 bio_slab_max <<= 1;
 100                 new_bio_slabs = krealloc(bio_slabs,
 101                                          bio_slab_max * sizeof(struct bio_slab),
 102                                          GFP_KERNEL);
 103                 if (!new_bio_slabs)
 104                         goto out_unlock;
 105                 bio_slabs = new_bio_slabs;
 106         }
 107         if (entry == -1)
 108                 entry = bio_slab_nr++;
 109
 110         bslab = &bio_slabs[entry];
 111
 112         snprintf(bslab->name, sizeof(bslab->name), "bio-%d", entry);
 113         slab = kmem_cache_create(bslab->name, sz, 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL);
 114         if (!slab)
 115                 goto out_unlock;
 116
 117         printk(KERN_INFO "bio: create slab <%s> at %d\n", bslab->name, entry);
 118         bslab->slab = slab;
 119         bslab->slab_ref = 1;
 120         bslab->slab_size = sz;
 121 out_unlock:
 122         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
 123         return slab;
 124 }
 125
 126 static void bio_put_slab(struct bio_set *bs)
 127 {
 128         struct bio_slab *bslab = NULL;
 129         unsigned int i;
 130
 131         mutex_lock(&bio_slab_lock);
 132
 133         for (i = 0; i < bio_slab_nr; i++) {
 134                 if (bs->bio_slab == bio_slabs[i].slab) {
 135                         bslab = &bio_slabs[i];
 136                         break;
 137                 }
 138         }
 139
 140         if (WARN(!bslab, KERN_ERR "bio: unable to find slab!\n"))
 141                 goto out;
 142
 143         WARN_ON(!bslab->slab_ref);
 144
 145         if (--bslab->slab_ref)
 146                 goto out;
 147
 148         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
 149         bslab->slab = NULL;
 150
 151 out:
 152         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
 153 }
 154
 155 unsigned int bvec_nr_vecs(unsigned short idx)
 156 {
 157         return bvec_slabs[idx].nr_vecs;
 158 }
 159
 160 void bvec_free_bs(struct bio_set *bs, struct bio_vec *bv, unsigned int idx)
 161 {
 162         BIO_BUG_ON(idx >= BIOVEC_NR_POOLS);
 163
 164         if (idx == BIOVEC_MAX_IDX)
 165                 mempool_free(bv, bs->bvec_pool);
 166         else {
 167                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + idx;
 168
 169                 kmem_cache_free(bvs->slab, bv);
 170         }
 171 }
 172
 173 struct bio_vec *bvec_alloc_bs(gfp_t gfp_mask, int nr, unsigned long *idx,
 174                               struct bio_set *bs)
 175 {
 176         struct bio_vec *bvl;
 177
 178         /*
 179          * see comment near bvec_array define!
 180          */
 181         switch (nr) {
 182         case 1:
 183                 *idx = 0;
 184                 break;
 185         case 2 ... 4:
 186                 *idx = 1;
 187                 break;
 188         case 5 ... 16:
 189                 *idx = 2;
 190                 break;
 191         case 17 ... 64:
 192                 *idx = 3;
 193                 break;
 194         case 65 ... 128:
 195                 *idx = 4;
 196                 break;
 197         case 129 ... BIO_MAX_PAGES:
 198                 *idx = 5;
 199                 break;
 200         default:
 201                 return NULL;
 202         }
 203
 204         /*
 205          * idx now points to the pool we want to allocate from. only the
 206          * 1-vec entry pool is mempool backed.
 207          */
 208         if (*idx == BIOVEC_MAX_IDX) {
 209 fallback:
 210                 bvl = mempool_alloc(bs->bvec_pool, gfp_mask);
 211         } else {
 212                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + *idx;
 213                 gfp_t __gfp_mask = gfp_mask & ~(__GFP_WAIT | __GFP_IO);
 214
 215                 /*
 216                  * Make this allocation restricted and don't dump info on
 217                  * allocation failures, since we'll fallback to the mempool
 218                  * in case of failure.
 219                  */
 220                 __gfp_mask |= __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
 221
 222                 /*
 223                  * Try a slab allocation. If this fails and __GFP_WAIT
 224                  * is set, retry with the 1-entry mempool
 225                  */
 226                 bvl = kmem_cache_alloc(bvs->slab, __gfp_mask);
 227                 if (unlikely(!bvl && (gfp_mask & __GFP_WAIT))) {
 228                         *idx = BIOVEC_MAX_IDX;
 229                         goto fallback;
 230                 }
 231         }
 232
 233         return bvl;
 234 }
 235
 236 void bio_free(struct bio *bio, struct bio_set *bs)
 237 {
 238         void *p;
 239
 240         if (bio_has_allocated_vec(bio))
 241                 bvec_free_bs(bs, bio->bi_io_vec, BIO_POOL_IDX(bio));
 242
 243         if (bio_integrity(bio))
 244                 bio_integrity_free(bio);
 245
 246         /*
 247          * If we have front padding, adjust the bio pointer before freeing
 248          */
 249         p = bio;
 250         if (bs->front_pad)
 251                 p -= bs->front_pad;
 252
 253         mempool_free(p, bs->bio_pool);
 254 }
 255 EXPORT_SYMBOL(bio_free);
 256
 257 void bio_init(struct bio *bio)
 258 {
 259         memset(bio, 0, sizeof(*bio));
 260         bio->bi_flags = 1 << BIO_UPTODATE;
 261         atomic_set(&bio->bi_cnt, 1);
 262 }
 263 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
 264
 265 /**
 266  * bio_reset - reinitialize a bio
 267  * @bio:        bio to reset
 268  *
 269  * Description:
 270  *   After calling bio_reset(), @bio will be in the same state as a freshly
 271  *   allocated bio returned bio bio_alloc_bioset() - the only fields that are
 272  *   preserved are the ones that are initialized by bio_alloc_bioset(). See
 273  *   comment in struct bio.
 274  */
 275 void bio_reset(struct bio *bio)
 276 {
 277         unsigned long flags = bio->bi_flags & (~0UL << BIO_RESET_BITS);
 278
 279         if (bio_integrity(bio))
 280                 bio_integrity_free(bio);
 281
 282         bio_disassociate_task(bio);
 283
 284         memset(bio, 0, BIO_RESET_BYTES);
 285         bio->bi_flags = flags|(1 << BIO_UPTODATE);
 286 }
 287 EXPORT_SYMBOL(bio_reset);
 288
 289 /**
 290  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
 291  * @gfp_mask:   the GFP_ mask given to the slab allocator
 292  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
 293  * @bs:         the bio_set to allocate from.
 294  *
 295  * Description:
 296  *   bio_alloc_bioset will try its own mempool to satisfy the allocation.
 297  *   If %__GFP_WAIT is set then we will block on the internal pool waiting
 298  *   for a &struct bio to become free.
 299  **/
 300 struct bio *bio_alloc_bioset(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs, struct bio_set *bs)
 301 {
 302         unsigned long idx = BIO_POOL_NONE;
 303         struct bio_vec *bvl = NULL;
 304         struct bio *bio;
 305         void *p;
 306
 307         p = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
 308         if (unlikely(!p))
 309                 return NULL;
 310         bio = p + bs->front_pad;
 311
 312         bio_init(bio);
 313         bio->bi_pool = bs;
 314
 315         if (unlikely(!nr_iovecs))
 316                 goto out_set;
 317
 318         if (nr_iovecs <= BIO_INLINE_VECS) {
 319                 bvl = bio->bi_inline_vecs;
 320                 nr_iovecs = BIO_INLINE_VECS;
 321         } else {
 322                 bvl = bvec_alloc_bs(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs);
 323                 if (unlikely(!bvl))
 324                         goto err_free;
 325
 326                 nr_iovecs = bvec_nr_vecs(idx);
 327         }
 328 out_set:
 329         bio->bi_flags |= idx << BIO_POOL_OFFSET;
 330         bio->bi_max_vecs = nr_iovecs;
 331         bio->bi_io_vec = bvl;
 332         return bio;
 333
 334 err_free:
 335         mempool_free(p, bs->bio_pool);
 336         return NULL;
 337 }
 338 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);
 339
 340 /**
 341  *      bio_alloc - allocate a new bio, memory pool backed
 342  *      @gfp_mask: allocation mask to use
 343  *      @nr_iovecs: number of iovecs
 344  *
 345  *      bio_alloc will allocate a bio and associated bio_vec array that can hold
 346  *      at least @nr_iovecs entries. Allocations will be done from the
 347  *      fs_bio_set. Also see @bio_alloc_bioset and @bio_kmalloc.
 348  *
 349  *      If %__GFP_WAIT is set, then bio_alloc will always be able to allocate
 350  *      a bio. This is due to the mempool guarantees. To make this work, callers
 351  *      must never allocate more than 1 bio at a time from this pool. Callers
 352  *      that need to allocate more than 1 bio must always submit the previously
 353  *      allocated bio for IO before attempting to allocate a new one. Failure to
 354  *      do so can cause livelocks under memory pressure.
 355  *
 356  *      RETURNS:
 357  *      Pointer to new bio on success, NULL on failure.
 358  */
 359 struct bio *bio_alloc(gfp_t gfp_mask, unsigned int nr_iovecs)
 360 {
 361         return bio_alloc_bioset(gfp_mask, nr_iovecs, fs_bio_set);
 362 }
 363 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc);
 364
 365 static void bio_kmalloc_destructor(struct bio *bio)
 366 {
 367         if (bio_integrity(bio))
 368                 bio_integrity_free(bio);
 369         kfree(bio);
 370 }
 371
 372 /**
 373  * bio_kmalloc - allocate a bio for I/O using kmalloc()
 374  * @gfp_mask:   the GFP_ mask given to the slab allocator
 375  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
 376  *
 377  * Description:
 378  *   Allocate a new bio with @nr_iovecs bvecs.  If @gfp_mask contains
 379  *   %__GFP_WAIT, the allocation is guaranteed to succeed.
 380  *
 381  **/
 382 struct bio *bio_kmalloc(gfp_t gfp_mask, unsigned int nr_iovecs)
 383 {
 384         struct bio *bio;
 385
 386         if (nr_iovecs > UIO_MAXIOV)
 387                 return NULL;
 388
 389         bio = kmalloc(sizeof(struct bio) + nr_iovecs * sizeof(struct bio_vec),
 390                       gfp_mask);
 391         if (unlikely(!bio))
 392                 return NULL;
 393
 394         bio_init(bio);
 395         bio->bi_flags |= BIO_POOL_NONE << BIO_POOL_OFFSET;
 396         bio->bi_max_vecs = nr_iovecs;
 397         bio->bi_io_vec = bio->bi_inline_vecs;
 398         bio->bi_destructor = bio_kmalloc_destructor;
 399
 400         return bio;
 401 }
 402 EXPORT_SYMBOL(bio_kmalloc);
 403
 404 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
 405 {
 406         unsigned long flags;
 407         struct bio_vec *bv;
 408         int i;
 409
 410         bio_for_each_segment(bv, bio, i) {
 411                 char *data = bvec_kmap_irq(bv, &flags);
 412                 memset(data, 0, bv->bv_len);
 413                 flush_dcache_page(bv->bv_page);
 414                 bvec_kunmap_irq(data, &flags);
 415         }
 416 }
 417 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
 418
 419 /**
 420  * bio_put - release a reference to a bio
 421  * @bio:   bio to release reference to
 422  *
 423  * Description:
 424  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
 425  *   bio_alloc, bio_get or bio_clone. The last put of a bio will free it.
 426  **/
 427 void bio_put(struct bio *bio)
 428 {
 429         BIO_BUG_ON(!atomic_read(&bio->bi_cnt));
 430
 431         /*
 432          * last put frees it
 433          */
 434         if (atomic_dec_and_test(&bio->bi_cnt)) {
 435                 bio_disassociate_task(bio);
 436                 bio->bi_next = NULL;
 437
 438                 /*
 439                  * This if statement is temporary - bi_pool is replacing
 440                  * bi_destructor, but bi_destructor will be taken out in another
 441                  * patch.
 442                  */
 443                 if (bio->bi_pool)
 444                         bio_free(bio, bio->bi_pool);
 445                 else
 446                         bio->bi_destructor(bio);
 447         }
 448 }
 449 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
 450
 451 inline int bio_phys_segments(struct request_queue *q, struct bio *bio)
 452 {
 453         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 454                 blk_recount_segments(q, bio);
 455
 456         return bio->bi_phys_segments;
 457 }
 458 EXPORT_SYMBOL(bio_phys_segments);
 459
 460 /**
 461  *      __bio_clone     -       clone a bio
 462  *      @bio: destination bio
 463  *      @bio_src: bio to clone
 464  *
 465  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
 466  *      the actual data it points to. Reference count of returned
 467  *      bio will be one.
 468  */
 469 void __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
 470 {
 471         memcpy(bio->bi_io_vec, bio_src->bi_io_vec,
 472                 bio_src->bi_max_vecs * sizeof(struct bio_vec));
 473
 474         /*
 475          * most users will be overriding ->bi_bdev with a new target,
 476          * so we don't set nor calculate new physical/hw segment counts here
 477          */
 478         bio->bi_sector = bio_src->bi_sector;
 479         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
 480         bio->bi_flags |= 1 << BIO_CLONED;
 481         bio->bi_rw = bio_src->bi_rw;
 482         bio->bi_vcnt = bio_src->bi_vcnt;
 483         bio->bi_size = bio_src->bi_size;
 484         bio->bi_idx = bio_src->bi_idx;
 485 }
 486 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone);
 487
 488 /**
 489  *      bio_clone       -       clone a bio
 490  *      @bio: bio to clone
 491  *      @gfp_mask: allocation priority
 492  *
 493  *      Like __bio_clone, only also allocates the returned bio
 494  */
 495 struct bio *bio_clone(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask)
 496 {
 497         struct bio *b = bio_alloc(gfp_mask, bio->bi_max_vecs);
 498
 499         if (!b)
 500                 return NULL;
 501
 502         __bio_clone(b, bio);
 503
 504         if (bio_integrity(bio)) {
 505                 int ret;
 506
 507                 ret = bio_integrity_clone(b, bio, gfp_mask);
 508
 509                 if (ret < 0) {
 510                         bio_put(b);
 511                         return NULL;
 512                 }
 513         }
 514
 515         return b;
 516 }
 517 EXPORT_SYMBOL(bio_clone);
 518
 519 /**
 520  *      bio_get_nr_vecs         - return approx number of vecs
 521  *      @bdev:  I/O target
 522  *
 523  *      Return the approximate number of pages we can send to this target.
 524  *      There's no guarantee that you will be able to fit this number of pages
 525  *      into a bio, it does not account for dynamic restrictions that vary
 526  *      on offset.
 527  */
 528 int bio_get_nr_vecs(struct block_device *bdev)
 529 {
 530         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
 531         int nr_pages;
 532
 533         nr_pages = min_t(unsigned,
 534                      queue_max_segments(q),
 535                      queue_max_sectors(q) / (PAGE_SIZE >> 9) + 1);
 536
 537         return min_t(unsigned, nr_pages, BIO_MAX_PAGES);
 538
 539 }
 540 EXPORT_SYMBOL(bio_get_nr_vecs);
 541
 542 static int __bio_add_page(struct request_queue *q, struct bio *bio, struct page
 543                           *page, unsigned int len, unsigned int offset,
 544                           unsigned short max_sectors)
 545 {
 546         int retried_segments = 0;
 547         struct bio_vec *bvec;
 548
 549         /*
 550          * cloned bio must not modify vec list
 551          */
 552         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
 553                 return 0;
 554
 555         if (((bio->bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
 556                 return 0;
 557
 558         /*
 559          * For filesystems with a blocksize smaller than the pagesize
 560          * we will often be called with the same page as last time and
 561          * a consecutive offset.  Optimize this special case.
 562          */
 563         if (bio->bi_vcnt > 0) {
 564                 struct bio_vec *prev = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
 565
 566                 if (page == prev->bv_page &&
 567                     offset == prev->bv_offset + prev->bv_len) {
 568                         unsigned int prev_bv_len = prev->bv_len;
 569                         prev->bv_len += len;
 570
 571                         if (q->merge_bvec_fn) {
 572                                 struct bvec_merge_data bvm = {
 573                                         /* prev_bvec is already charged in
 574                                            bi_size, discharge it in order to
 575                                            simulate merging updated prev_bvec
 576                                            as new bvec. */
 577                                         .bi_bdev = bio->bi_bdev,
 578                                         .bi_sector = bio->bi_sector,
 579                                         .bi_size = bio->bi_size - prev_bv_len,
 580                                         .bi_rw = bio->bi_rw,
 581                                 };
 582
 583                                 if (q->merge_bvec_fn(q, &bvm, prev) < prev->bv_len) {
 584                                         prev->bv_len -= len;
 585                                         return 0;
 586                                 }
 587                         }
 588
 589                         goto done;
 590                 }
 591         }
 592
 593         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
 594                 return 0;
 595
 596         /*
 597          * we might lose a segment or two here, but rather that than
 598          * make this too complex.
 599          */
 600
 601         while (bio->bi_phys_segments >= queue_max_segments(q)) {
 602
 603                 if (retried_segments)
 604                         return 0;
 605
 606                 retried_segments = 1;
 607                 blk_recount_segments(q, bio);
 608         }
 609
 610         /*
 611          * setup the new entry, we might clear it again later if we
 612          * cannot add the page
 613          */
 614         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
 615         bvec->bv_page = page;
 616         bvec->bv_len = len;
 617         bvec->bv_offset = offset;
 618
 619         /*
 620          * if queue has other restrictions (eg varying max sector size
 621          * depending on offset), it can specify a merge_bvec_fn in the
 622          * queue to get further control
 623          */
 624         if (q->merge_bvec_fn) {
 625                 struct bvec_merge_data bvm = {
 626                         .bi_bdev = bio->bi_bdev,
 627                         .bi_sector = bio->bi_sector,
 628                         .bi_size = bio->bi_size,
 629                         .bi_rw = bio->bi_rw,
 630                 };
 631
 632                 /*
 633                  * merge_bvec_fn() returns number of bytes it can accept
 634                  * at this offset
 635                  */
 636                 if (q->merge_bvec_fn(q, &bvm, bvec) < bvec->bv_len) {
 637                         bvec->bv_page = NULL;
 638                         bvec->bv_len = 0;
 639                         bvec->bv_offset = 0;
 640                         return 0;
 641                 }
 642         }
 643
 644         /* If we may be able to merge these biovecs, force a recount */
 645         if (bio->bi_vcnt && (BIOVEC_PHYS_MERGEABLE(bvec-1, bvec)))
 646                 bio->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
 647
 648         bio->bi_vcnt++;
 649         bio->bi_phys_segments++;
 650  done:
 651         bio->bi_size += len;
 652         return len;
 653 }
 654
 655 /**
 656  *      bio_add_pc_page -       attempt to add page to bio
 657  *      @q: the target queue
 658  *      @bio: destination bio
 659  *      @page: page to add
 660  *      @len: vec entry length
 661  *      @offset: vec entry offset
 662  *
 663  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 664  *      number of reasons, such as the bio being full or target block device
 665  *      limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
 666  *      so it is always possible to add a single page to an empty bio.
 667  *
 668  *      This should only be used by REQ_PC bios.
 669  */
 670 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio, struct page *page,
 671                     unsigned int len, unsigned int offset)
 672 {
 673         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset,
 674                               queue_max_hw_sectors(q));
 675 }
 676 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
 677
 678 /**
 679  *      bio_add_page    -       attempt to add page to bio
 680  *      @bio: destination bio
 681  *      @page: page to add
 682  *      @len: vec entry length
 683  *      @offset: vec entry offset
 684  *
 685  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 686  *      number of reasons, such as the bio being full or target block device
 687  *      limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
 688  *      so it is always possible to add a single page to an empty bio.
 689  */
 690 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page, unsigned int len,
 691                  unsigned int offset)
 692 {
 693         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
 694         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, queue_max_sectors(q));
 695 }
 696 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
 697
 698 struct bio_map_data {
 699         struct bio_vec *iovecs;
 700         struct sg_iovec *sgvecs;
 701         int nr_sgvecs;
 702         int is_our_pages;
 703 };
 704
 705 static void bio_set_map_data(struct bio_map_data *bmd, struct bio *bio,
 706                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 707                              int is_our_pages)
 708 {
 709         memcpy(bmd->iovecs, bio->bi_io_vec, sizeof(struct bio_vec) * bio->bi_vcnt);
 710         memcpy(bmd->sgvecs, iov, sizeof(struct sg_iovec) * iov_count);
 711         bmd->nr_sgvecs = iov_count;
 712         bmd->is_our_pages = is_our_pages;
 713         bio->bi_private = bmd;
 714 }
 715
 716 static void bio_free_map_data(struct bio_map_data *bmd)
 717 {
 718         kfree(bmd->iovecs);
 719         kfree(bmd->sgvecs);
 720         kfree(bmd);
 721 }
 722
 723 static struct bio_map_data *bio_alloc_map_data(int nr_segs,
 724                                                unsigned int iov_count,
 725                                                gfp_t gfp_mask)
 726 {
 727         struct bio_map_data *bmd;
 728
 729         if (iov_count > UIO_MAXIOV)
 730                 return NULL;
 731
 732         bmd = kmalloc(sizeof(*bmd), gfp_mask);
 733         if (!bmd)
 734                 return NULL;
 735
 736         bmd->iovecs = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * nr_segs, gfp_mask);
 737         if (!bmd->iovecs) {
 738                 kfree(bmd);
 739                 return NULL;
 740         }
 741
 742         bmd->sgvecs = kmalloc(sizeof(struct sg_iovec) * iov_count, gfp_mask);
 743         if (bmd->sgvecs)
 744                 return bmd;
 745
 746         kfree(bmd->iovecs);
 747         kfree(bmd);
 748         return NULL;
 749 }
 750
 751 static int __bio_copy_iov(struct bio *bio, struct bio_vec *iovecs,
 752                           struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 753                           int to_user, int from_user, int do_free_page)
 754 {
 755         int ret = 0, i;
 756         struct bio_vec *bvec;
 757         int iov_idx = 0;
 758         unsigned int iov_off = 0;
 759
 760         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 761                 char *bv_addr = page_address(bvec->bv_page);
 762                 unsigned int bv_len = iovecs[i].bv_len;
 763
 764                 while (bv_len && iov_idx < iov_count) {
 765                         unsigned int bytes;
 766                         char __user *iov_addr;
 767
 768                         bytes = min_t(unsigned int,
 769                                       iov[iov_idx].iov_len - iov_off, bv_len);
 770                         iov_addr = iov[iov_idx].iov_base + iov_off;
 771
 772                         if (!ret) {
 773                                 if (to_user)
 774                                         ret = copy_to_user(iov_addr, bv_addr,
 775                                                            bytes);
 776
 777                                 if (from_user)
 778                                         ret = copy_from_user(bv_addr, iov_addr,
 779                                                              bytes);
 780
 781                                 if (ret)
 782                                         ret = -EFAULT;
 783                         }
 784
 785                         bv_len -= bytes;
 786                         bv_addr += bytes;
 787                         iov_addr += bytes;
 788                         iov_off += bytes;
 789
 790                         if (iov[iov_idx].iov_len == iov_off) {
 791                                 iov_idx++;
 792                                 iov_off = 0;
 793                         }
 794                 }
 795
 796                 if (do_free_page)
 797                         __free_page(bvec->bv_page);
 798         }
 799
 800         return ret;
 801 }
 802
 803 /**
 804  *      bio_uncopy_user -       finish previously mapped bio
 805  *      @bio: bio being terminated
 806  *
 807  *      Free pages allocated from bio_copy_user() and write back data
 808  *      to user space in case of a read.
 809  */
 810 int bio_uncopy_user(struct bio *bio)
 811 {
 812         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
 813         int ret = 0;
 814
 815         if (!bio_flagged(bio, BIO_NULL_MAPPED))
 816                 ret = __bio_copy_iov(bio, bmd->iovecs, bmd->sgvecs,
 817                                      bmd->nr_sgvecs, bio_data_dir(bio) == READ,
 818                                      0, bmd->is_our_pages);
 819         bio_free_map_data(bmd);
 820         bio_put(bio);
 821         return ret;
 822 }
 823 EXPORT_SYMBOL(bio_uncopy_user);
 824
 825 /**
 826  *      bio_copy_user_iov       -       copy user data to bio
 827  *      @q: destination block queue
 828  *      @map_data: pointer to the rq_map_data holding pages (if necessary)
 829  *      @iov:   the iovec.
 830  *      @iov_count: number of elements in the iovec
 831  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 832  *      @gfp_mask: memory allocation flags
 833  *
 834  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
 835  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
 836  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
 837  */
 838 struct bio *bio_copy_user_iov(struct request_queue *q,
 839                               struct rq_map_data *map_data,
 840                               struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 841                               int write_to_vm, gfp_t gfp_mask)
 842 {
 843         struct bio_map_data *bmd;
 844         struct bio_vec *bvec;
 845         struct page *page;
 846         struct bio *bio;
 847         int i, ret;
 848         int nr_pages = 0;
 849         unsigned int len = 0;
 850         unsigned int offset = map_data ? map_data->offset & ~PAGE_MASK : 0;
 851
 852         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 853                 unsigned long uaddr;
 854                 unsigned long end;
 855                 unsigned long start;
 856
 857                 uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 858                 end = (uaddr + iov[i].iov_len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 859                 start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 860
 861                 /*
 862                  * Overflow, abort
 863                  */
 864                 if (end < start)
 865                         return ERR_PTR(-EINVAL);
 866
 867                 nr_pages += end - start;
 868                 len += iov[i].iov_len;
 869         }
 870
 871         if (offset)
 872                 nr_pages++;
 873
 874         bmd = bio_alloc_map_data(nr_pages, iov_count, gfp_mask);
 875         if (!bmd)
 876                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 877
 878         ret = -ENOMEM;
 879         bio = bio_kmalloc(gfp_mask, nr_pages);
 880         if (!bio)
 881                 goto out_bmd;
 882
 883         if (!write_to_vm)
 884                 bio->bi_rw |= REQ_WRITE;
 885
 886         ret = 0;
 887
 888         if (map_data) {
 889                 nr_pages = 1 << map_data->page_order;
 890                 i = map_data->offset / PAGE_SIZE;
 891         }
 892         while (len) {
 893                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
 894
 895                 bytes -= offset;
 896
 897                 if (bytes > len)
 898                         bytes = len;
 899
 900                 if (map_data) {
 901                         if (i == map_data->nr_entries * nr_pages) {
 902                                 ret = -ENOMEM;
 903                                 break;
 904                         }
 905
 906                         page = map_data->pages[i / nr_pages];
 907                         page += (i % nr_pages);
 908
 909                         i++;
 910                 } else {
 911                         page = alloc_page(q->bounce_gfp | gfp_mask);
 912                         if (!page) {
 913                                 ret = -ENOMEM;
 914                                 break;
 915                         }
 916                 }
 917
 918                 if (bio_add_pc_page(q, bio, page, bytes, offset) < bytes)
 919                         break;
 920
 921                 len -= bytes;
 922                 offset = 0;
 923         }
 924
 925         if (ret)
 926                 goto cleanup;
 927
 928         /*
 929          * success
 930          */
 931         if ((!write_to_vm && (!map_data || !map_data->null_mapped)) ||
 932             (map_data && map_data->from_user)) {
 933                 ret = __bio_copy_iov(bio, bio->bi_io_vec, iov, iov_count, 0, 1, 0);
 934                 if (ret)
 935                         goto cleanup;
 936         }
 937
 938         bio_set_map_data(bmd, bio, iov, iov_count, map_data ? 0 : 1);
 939         return bio;
 940 cleanup:
 941         if (!map_data)
 942                 bio_for_each_segment(bvec, bio, i)
 943                         __free_page(bvec->bv_page);
 944
 945         bio_put(bio);
 946 out_bmd:
 947         bio_free_map_data(bmd);
 948         return ERR_PTR(ret);
 949 }
 950
 951 /**
 952  *      bio_copy_user   -       copy user data to bio
 953  *      @q: destination block queue
 954  *      @map_data: pointer to the rq_map_data holding pages (if necessary)
 955  *      @uaddr: start of user address
 956  *      @len: length in bytes
 957  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 958  *      @gfp_mask: memory allocation flags
 959  *
 960  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
 961  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
 962  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
 963  */
 964 struct bio *bio_copy_user(struct request_queue *q, struct rq_map_data *map_data,
 965                           unsigned long uaddr, unsigned int len,
 966                           int write_to_vm, gfp_t gfp_mask)
 967 {
 968         struct sg_iovec iov;
 969
 970         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
 971         iov.iov_len = len;
 972
 973         return bio_copy_user_iov(q, map_data, &iov, 1, write_to_vm, gfp_mask);
 974 }
 975 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_user);
 976
 977 static struct bio *__bio_map_user_iov(struct request_queue *q,
 978                                       struct block_device *bdev,
 979                                       struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 980                                       int write_to_vm, gfp_t gfp_mask)
 981 {
 982         int i, j;
 983         int nr_pages = 0;
 984         struct page **pages;
 985         struct bio *bio;
 986         int cur_page = 0;
 987         int ret, offset;
 988
 989         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 990                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 991                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 992                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 993                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 994
 995                 /*
 996                  * Overflow, abort
 997                  */
 998                 if (end < start)
 999                         return ERR_PTR(-EINVAL);
1000
1001                 nr_pages += end - start;
1002                 /*
1003                  * buffer must be aligned to at least hardsector size for now
1004                  */
1005                 if (uaddr & queue_dma_alignment(q))
1006                         return ERR_PTR(-EINVAL);
1007         }
1008
1009         if (!nr_pages)
1010                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1011
1012         bio = bio_kmalloc(gfp_mask, nr_pages);
1013         if (!bio)
1014                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1015
1016         ret = -ENOMEM;
1017         pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *), gfp_mask);
1018         if (!pages)
1019                 goto out;
1020
1021         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
1022                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
1023                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
1024                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1025                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
1026                 const int local_nr_pages = end - start;
1027                 const int page_limit = cur_page + local_nr_pages;
1028
1029                 ret = get_user_pages_fast(uaddr, local_nr_pages,
1030                                 write_to_vm, &pages[cur_page]);
1031                 if (ret < local_nr_pages) {
1032                         ret = -EFAULT;
1033                         goto out_unmap;
1034                 }
1035
1036                 offset = uaddr & ~PAGE_MASK;
1037                 for (j = cur_page; j < page_limit; j++) {
1038                         unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
1039
1040                         if (len <= 0)
1041                                 break;
1042
1043                         if (bytes > len)
1044                                 bytes = len;
1045
1046                         /*
1047                          * sorry...
1048                          */
1049                         if (bio_add_pc_page(q, bio, pages[j], bytes, offset) <
1050                                             bytes)
1051                                 break;
1052
1053                         len -= bytes;
1054                         offset = 0;
1055                 }
1056
1057                 cur_page = j;
1058                 /*
1059                  * release the pages we didn't map into the bio, if any
1060                  */
1061                 while (j < page_limit)
1062                         page_cache_release(pages[j++]);
1063         }
1064
1065         kfree(pages);
1066
1067         /*
1068          * set data direction, and check if mapped pages need bouncing
1069          */
1070         if (!write_to_vm)
1071                 bio->bi_rw |= REQ_WRITE;
1072
1073         bio->bi_bdev = bdev;
1074         bio->bi_flags |= (1 << BIO_USER_MAPPED);
1075         return bio;
1076
1077  out_unmap:
1078         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1079                 if(!pages[i])
1080                         break;
1081                 page_cache_release(pages[i]);
1082         }
1083  out:
1084         kfree(pages);
1085         bio_put(bio);
1086         return ERR_PTR(ret);
1087 }
1088
1089 /**
1090  *      bio_map_user    -       map user address into bio
1091  *      @q: the struct request_queue for the bio
1092  *      @bdev: destination block device
1093  *      @uaddr: start of user address
1094  *      @len: length in bytes
1095  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
1096  *      @gfp_mask: memory allocation flags
1097  *
1098  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
1099  *      device. Returns an error pointer in case of error.
1100  */
1101 struct bio *bio_map_user(struct request_queue *q, struct block_device *bdev,
1102                          unsigned long uaddr, unsigned int len, int write_to_vm,
1103                          gfp_t gfp_mask)
1104 {
1105         struct sg_iovec iov;
1106
1107         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
1108         iov.iov_len = len;
1109
1110         return bio_map_user_iov(q, bdev, &iov, 1, write_to_vm, gfp_mask);
1111 }
1112 EXPORT_SYMBOL(bio_map_user);
1113
1114 /**
1115  *      bio_map_user_iov - map user sg_iovec table into bio
1116  *      @q: the struct request_queue for the bio
1117  *      @bdev: destination block device
1118  *      @iov:   the iovec.
1119  *      @iov_count: number of elements in the iovec
1120  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
1121  *      @gfp_mask: memory allocation flags
1122  *
1123  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
1124  *      device. Returns an error pointer in case of error.
1125  */
1126 struct bio *bio_map_user_iov(struct request_queue *q, struct block_device *bdev,
1127                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
1128                              int write_to_vm, gfp_t gfp_mask)
1129 {
1130         struct bio *bio;
1131
1132         bio = __bio_map_user_iov(q, bdev, iov, iov_count, write_to_vm,
1133                                  gfp_mask);
1134         if (IS_ERR(bio))
1135                 return bio;
1136
1137         /*
1138          * subtle -- if __bio_map_user() ended up bouncing a bio,
1139          * it would normally disappear when its bi_end_io is run.
1140          * however, we need it for the unmap, so grab an extra
1141          * reference to it
1142          */
1143         bio_get(bio);
1144
1145         return bio;
1146 }
1147
1148 static void __bio_unmap_user(struct bio *bio)
1149 {
1150         struct bio_vec *bvec;
1151         int i;
1152
1153         /*
1154          * make sure we dirty pages we wrote to
1155          */
1156         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
1157                 if (bio_data_dir(bio) == READ)
1158                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1159
1160                 page_cache_release(bvec->bv_page);
1161         }
1162
1163         bio_put(bio);
1164 }
1165
1166 /**
1167  *      bio_unmap_user  -       unmap a bio
1168  *      @bio:           the bio being unmapped
1169  *
1170  *      Unmap a bio previously mapped by bio_map_user(). Must be called with
1171  *      a process context.
1172  *
1173  *      bio_unmap_user() may sleep.
1174  */
1175 void bio_unmap_user(struct bio *bio)
1176 {
1177         __bio_unmap_user(bio);
1178         bio_put(bio);
1179 }
1180 EXPORT_SYMBOL(bio_unmap_user);
1181
1182 static void bio_map_kern_endio(struct bio *bio, int err)
1183 {
1184         bio_put(bio);
1185 }
1186
1187 static struct bio *__bio_map_kern(struct request_queue *q, void *data,
1188                                   unsigned int len, gfp_t gfp_mask)
1189 {
1190         unsigned long kaddr = (unsigned long)data;
1191         unsigned long end = (kaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1192         unsigned long start = kaddr >> PAGE_SHIFT;
1193         const int nr_pages = end - start;
1194         int offset, i;
1195         struct bio *bio;
1196
1197         bio = bio_kmalloc(gfp_mask, nr_pages);
1198         if (!bio)
1199                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1200
1201         offset = offset_in_page(kaddr);
1202         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1203                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
1204
1205                 if (len <= 0)
1206                         break;
1207
1208                 if (bytes > len)
1209                         bytes = len;
1210
1211                 if (bio_add_pc_page(q, bio, virt_to_page(data), bytes,
1212                                     offset) < bytes)
1213                         break;
1214
1215                 data += bytes;
1216                 len -= bytes;
1217                 offset = 0;
1218         }
1219
1220         bio->bi_end_io = bio_map_kern_endio;
1221         return bio;
1222 }
1223
1224 /**
1225  *      bio_map_kern    -       map kernel address into bio
1226  *      @q: the struct request_queue for the bio
1227  *      @data: pointer to buffer to map
1228  *      @len: length in bytes
1229  *      @gfp_mask: allocation flags for bio allocation
1230  *
1231  *      Map the kernel address into a bio suitable for io to a block
1232  *      device. Returns an error pointer in case of error.
1233  */
1234 struct bio *bio_map_kern(struct request_queue *q, void *data, unsigned int len,
1235                          gfp_t gfp_mask)
1236 {
1237         struct bio *bio;
1238
1239         bio = __bio_map_kern(q, data, len, gfp_mask);
1240         if (IS_ERR(bio))
1241                 return bio;
1242
1243         if (bio->bi_size == len)
1244                 return bio;
1245
1246         /*
1247          * Don't support partial mappings.
1248          */
1249         bio_put(bio);
1250         return ERR_PTR(-EINVAL);
1251 }
1252 EXPORT_SYMBOL(bio_map_kern);
1253
1254 static void bio_copy_kern_endio(struct bio *bio, int err)
1255 {
1256         struct bio_vec *bvec;
1257         const int read = bio_data_dir(bio) == READ;
1258         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
1259         int i;
1260         char *p = bmd->sgvecs[0].iov_base;
1261
1262         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
1263                 char *addr = page_address(bvec->bv_page);
1264                 int len = bmd->iovecs[i].bv_len;
1265
1266                 if (read)
1267                         memcpy(p, addr, len);
1268
1269                 __free_page(bvec->bv_page);
1270                 p += len;
1271         }
1272
1273         bio_free_map_data(bmd);
1274         bio_put(bio);
1275 }
1276
1277 /**
1278  *      bio_copy_kern   -       copy kernel address into bio
1279  *      @q: the struct request_queue for the bio
1280  *      @data: pointer to buffer to copy
1281  *      @len: length in bytes
1282  *      @gfp_mask: allocation flags for bio and page allocation
1283  *      @reading: data direction is READ
1284  *
1285  *      copy the kernel address into a bio suitable for io to a block
1286  *      device. Returns an error pointer in case of error.
1287  */
1288 struct bio *bio_copy_kern(struct request_queue *q, void *data, unsigned int len,
1289                           gfp_t gfp_mask, int reading)
1290 {
1291         struct bio *bio;
1292         struct bio_vec *bvec;
1293         int i;
1294
1295         bio = bio_copy_user(q, NULL, (unsigned long)data, len, 1, gfp_mask);
1296         if (IS_ERR(bio))
1297                 return bio;
1298
1299         if (!reading) {
1300                 void *p = data;
1301
1302                 bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
1303                         char *addr = page_address(bvec->bv_page);
1304
1305                         memcpy(addr, p, bvec->bv_len);
1306                         p += bvec->bv_len;
1307                 }
1308         }
1309
1310         bio->bi_end_io = bio_copy_kern_endio;
1311
1312         return bio;
1313 }
1314 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_kern);
1315
1316 /*
1317  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1318  * for performing direct-IO in BIOs.
1319  *
1320  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
1321  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1322  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1323  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1324  * in process context.
1325  *
1326  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
1327  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
1328  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
1329  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
1330  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
1331  *
1332  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1333  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1334  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1335  * But other code (eg, flusher threads) could clean the pages if they are mapped
1336  * pagecache.
1337  *
1338  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1339  * deferred bio dirtying paths.
1340  */
1341
1342 /*
1343  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1344  */
1345 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1346 {
1347         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
1348         int i;
1349
1350         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
1351                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
1352
1353                 if (page && !PageCompound(page))
1354                         set_page_dirty_lock(page);
1355         }
1356 }
1357
1358 static void bio_release_pages(struct bio *bio)
1359 {
1360         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
1361         int i;
1362
1363         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
1364                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
1365
1366                 if (page)
1367                         put_page(page);
1368         }
1369 }
1370
1371 /*
1372  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1373  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1374  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1375  * the BIO and the offending pages and re-dirty the pages in process context.
1376  *
1377  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1378  * here on.  It will run one page_cache_release() against each page and will
1379  * run one bio_put() against the BIO.
1380  */
1381
1382 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1383
1384 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1385 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1386 static struct bio *bio_dirty_list;
1387
1388 /*
1389  * This runs in process context
1390  */
1391 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1392 {
1393         unsigned long flags;
1394         struct bio *bio;
1395
1396         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1397         bio = bio_dirty_list;
1398         bio_dirty_list = NULL;
1399         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1400
1401         while (bio) {
1402                 struct bio *next = bio->bi_private;
1403
1404                 bio_set_pages_dirty(bio);
1405                 bio_release_pages(bio);
1406                 bio_put(bio);
1407                 bio = next;
1408         }
1409 }
1410
1411 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1412 {
1413         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
1414         int nr_clean_pages = 0;
1415         int i;
1416
1417         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
1418                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
1419
1420                 if (PageDirty(page) || PageCompound(page)) {
1421                         page_cache_release(page);
1422                         bvec[i].bv_page = NULL;
1423                 } else {
1424                         nr_clean_pages++;
1425                 }
1426         }
1427
1428         if (nr_clean_pages) {
1429                 unsigned long flags;
1430
1431                 spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1432                 bio->bi_private = bio_dirty_list;
1433                 bio_dirty_list = bio;
1434                 spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1435                 schedule_work(&bio_dirty_work);
1436         } else {
1437                 bio_put(bio);
1438         }
1439 }
1440
1441 #if ARCH_IMPLEMENTS_FLUSH_DCACHE_PAGE
1442 void bio_flush_dcache_pages(struct bio *bi)
1443 {
1444         int i;
1445         struct bio_vec *bvec;
1446
1447         bio_for_each_segment(bvec, bi, i)
1448                 flush_dcache_page(bvec->bv_page);
1449 }
1450 EXPORT_SYMBOL(bio_flush_dcache_pages);
1451 #endif
1452
1453 /**
1454  * bio_endio - end I/O on a bio
1455  * @bio:        bio
1456  * @error:      error, if any
1457  *
1458  * Description:
1459  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the
1460  *   preferred way to end I/O on a bio, it takes care of clearing
1461  *   BIO_UPTODATE on error. @error is 0 on success, and and one of the
1462  *   established -Exxxx (-EIO, for instance) error values in case
1463  *   something went wrong. No one should call bi_end_io() directly on a
1464  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io
1465  *   function.
1466  **/
1467 void bio_endio(struct bio *bio, int error)
1468 {
1469         if (error)
1470                 clear_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
1471         else if (!test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags))
1472                 error = -EIO;
1473
1474         if (bio->bi_end_io)
1475                 bio->bi_end_io(bio, error);
1476 }
1477 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1478
1479 void bio_pair_release(struct bio_pair *bp)
1480 {
1481         if (atomic_dec_and_test(&bp->cnt)) {
1482                 struct bio *master = bp->bio1.bi_private;
1483
1484                 bio_endio(master, bp->error);
1485                 mempool_free(bp, bp->bio2.bi_private);
1486         }
1487 }
1488 EXPORT_SYMBOL(bio_pair_release);
1489
1490 static void bio_pair_end_1(struct bio *bi, int err)
1491 {
1492         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio1);
1493
1494         if (err)
1495                 bp->error = err;
1496
1497         bio_pair_release(bp);
1498 }
1499
1500 static void bio_pair_end_2(struct bio *bi, int err)
1501 {
1502         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio2);
1503
1504         if (err)
1505                 bp->error = err;
1506
1507         bio_pair_release(bp);
1508 }
1509
1510 /*
1511  * split a bio - only worry about a bio with a single page in its iovec
1512  */
1513 struct bio_pair *bio_split(struct bio *bi, int first_sectors)
1514 {
1515         struct bio_pair *bp = mempool_alloc(bio_split_pool, GFP_NOIO);
1516
1517         if (!bp)
1518                 return bp;
1519
1520         trace_block_split(bdev_get_queue(bi->bi_bdev), bi,
1521                                 bi->bi_sector + first_sectors);
1522
1523         BUG_ON(bi->bi_vcnt != 1);
1524         BUG_ON(bi->bi_idx != 0);
1525         atomic_set(&bp->cnt, 3);
1526         bp->error = 0;
1527         bp->bio1 = *bi;
1528         bp->bio2 = *bi;
1529         bp->bio2.bi_sector += first_sectors;
1530         bp->bio2.bi_size -= first_sectors << 9;
1531         bp->bio1.bi_size = first_sectors << 9;
1532
1533         bp->bv1 = bi->bi_io_vec[0];
1534         bp->bv2 = bi->bi_io_vec[0];
1535         bp->bv2.bv_offset += first_sectors << 9;
1536         bp->bv2.bv_len -= first_sectors << 9;
1537         bp->bv1.bv_len = first_sectors << 9;
1538
1539         bp->bio1.bi_io_vec = &bp->bv1;
1540         bp->bio2.bi_io_vec = &bp->bv2;
1541
1542         bp->bio1.bi_max_vecs = 1;
1543         bp->bio2.bi_max_vecs = 1;
1544
1545         bp->bio1.bi_end_io = bio_pair_end_1;
1546         bp->bio2.bi_end_io = bio_pair_end_2;
1547
1548         bp->bio1.bi_private = bi;
1549         bp->bio2.bi_private = bio_split_pool;
1550
1551         if (bio_integrity(bi))
1552                 bio_integrity_split(bi, bp, first_sectors);
1553
1554         return bp;
1555 }
1556 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1557
1558 /**
1559  *      bio_sector_offset - Find hardware sector offset in bio
1560  *      @bio:           bio to inspect
1561  *      @index:         bio_vec index
1562  *      @offset:        offset in bv_page
1563  *
1564  *      Return the number of hardware sectors between beginning of bio
1565  *      and an end point indicated by a bio_vec index and an offset
1566  *      within that vector's page.
1567  */
1568 sector_t bio_sector_offset(struct bio *bio, unsigned short index,
1569                            unsigned int offset)
1570 {
1571         unsigned int sector_sz;
1572         struct bio_vec *bv;
1573         sector_t sectors;
1574         int i;
1575
1576         sector_sz = queue_logical_block_size(bio->bi_bdev->bd_disk->queue);
1577         sectors = 0;
1578
1579         if (index >= bio->bi_idx)
1580                 index = bio->bi_vcnt - 1;
1581
1582         __bio_for_each_segment(bv, bio, i, 0) {
1583                 if (i == index) {
1584                         if (offset > bv->bv_offset)
1585                                 sectors += (offset - bv->bv_offset) / sector_sz;
1586                         break;
1587                 }
1588
1589                 sectors += bv->bv_len / sector_sz;
1590         }
1591
1592         return sectors;
1593 }
1594 EXPORT_SYMBOL(bio_sector_offset);
1595
1596 /*
1597  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1598  * use the global biovec slabs created for general use.
1599  */
1600 static int biovec_create_pools(struct bio_set *bs, int pool_entries)
1601 {
1602         struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + BIOVEC_MAX_IDX;
1603
1604         bs->bvec_pool = mempool_create_slab_pool(pool_entries, bp->slab);
1605         if (!bs->bvec_pool)
1606                 return -ENOMEM;
1607
1608         return 0;
1609 }
1610
1611 static void biovec_free_pools(struct bio_set *bs)
1612 {
1613         mempool_destroy(bs->bvec_pool);
1614 }
1615
1616 void bioset_free(struct bio_set *bs)
1617 {
1618         if (bs->bio_pool)
1619                 mempool_destroy(bs->bio_pool);
1620
1621         bioset_integrity_free(bs);
1622         biovec_free_pools(bs);
1623         bio_put_slab(bs);
1624
1625         kfree(bs);
1626 }
1627 EXPORT_SYMBOL(bioset_free);
1628
1629 /**
1630  * bioset_create  - Create a bio_set
1631  * @pool_size:  Number of bio and bio_vecs to cache in the mempool
1632  * @front_pad:  Number of bytes to allocate in front of the returned bio
1633  *
1634  * Description:
1635  *    Set up a bio_set to be used with @bio_alloc_bioset. Allows the caller
1636  *    to ask for a number of bytes to be allocated in front of the bio.
1637  *    Front pad allocation is useful for embedding the bio inside
1638  *    another structure, to avoid allocating extra data to go with the bio.
1639  *    Note that the bio must be embedded at the END of that structure always,
1640  *    or things will break badly.
1641  */
1642 struct bio_set *bioset_create(unsigned int pool_size, unsigned int front_pad)
1643 {
1644         unsigned int back_pad = BIO_INLINE_VECS * sizeof(struct bio_vec);
1645         struct bio_set *bs;
1646
1647         bs = kzalloc(sizeof(*bs), GFP_KERNEL);
1648         if (!bs)
1649                 return NULL;
1650
1651         bs->front_pad = front_pad;
1652
1653         bs->bio_slab = bio_find_or_create_slab(front_pad + back_pad);
1654         if (!bs->bio_slab) {
1655                 kfree(bs);
1656                 return NULL;
1657         }
1658
1659         bs->bio_pool = mempool_create_slab_pool(pool_size, bs->bio_slab);
1660         if (!bs->bio_pool)
1661                 goto bad;
1662
1663         if (!biovec_create_pools(bs, pool_size))
1664                 return bs;
1665
1666 bad:
1667         bioset_free(bs);
1668         return NULL;
1669 }
1670 EXPORT_SYMBOL(bioset_create);
1671
1672 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1673 /**
1674  * bio_associate_current - associate a bio with %current
1675  * @bio: target bio
1676  *
1677  * Associate @bio with %current if it hasn't been associated yet.  Block
1678  * layer will treat @bio as if it were issued by %current no matter which
1679  * task actually issues it.
1680  *
1681  * This function takes an extra reference of @task's io_context and blkcg
1682  * which will be put when @bio is released.  The caller must own @bio,
1683  * ensure %current->io_context exists, and is responsible for synchronizing
1684  * calls to this function.
1685  */
1686 int bio_associate_current(struct bio *bio)
1687 {
1688         struct io_context *ioc;
1689         struct cgroup_subsys_state *css;
1690
1691         if (bio->bi_ioc)
1692                 return -EBUSY;
1693
1694         ioc = current->io_context;
1695         if (!ioc)
1696                 return -ENOENT;
1697
1698         /* acquire active ref on @ioc and associate */
1699         get_io_context_active(ioc);
1700         bio->bi_ioc = ioc;
1701
1702         /* associate blkcg if exists */
1703         rcu_read_lock();
1704         css = task_subsys_state(current, blkio_subsys_id);
1705         if (css && css_tryget(css))
1706                 bio->bi_css = css;
1707         rcu_read_unlock();
1708
1709         return 0;
1710 }
1711
1712 /**
1713  * bio_disassociate_task - undo bio_associate_current()
1714  * @bio: target bio
1715  */
1716 void bio_disassociate_task(struct bio *bio)
1717 {
1718         if (bio->bi_ioc) {
1719                 put_io_context(bio->bi_ioc);
1720                 bio->bi_ioc = NULL;
1721         }
1722         if (bio->bi_css) {
1723                 css_put(bio->bi_css);
1724                 bio->bi_css = NULL;
1725         }
1726 }
1727
1728 #endif /* CONFIG_BLK_CGROUP */
1729
1730 static void __init biovec_init_slabs(void)
1731 {
1732         int i;
1733
1734         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1735                 int size;
1736                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1737
1738                 if (bvs->nr_vecs <= BIO_INLINE_VECS) {
1739                         bvs->slab = NULL;
1740                         continue;
1741                 }
1742
1743                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
1744                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
1745                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL);
1746         }
1747 }
1748
1749 static int __init init_bio(void)
1750 {
1751         bio_slab_max = 2;
1752         bio_slab_nr = 0;
1753         bio_slabs = kzalloc(bio_slab_max * sizeof(struct bio_slab), GFP_KERNEL);
1754         if (!bio_slabs)
1755                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1756
1757         bio_integrity_init();
1758         biovec_init_slabs();
1759
1760         fs_bio_set = bioset_create(BIO_POOL_SIZE, 0);
1761         if (!fs_bio_set)
1762                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1763
1764         if (bioset_integrity_create(fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE))
1765                 panic("bio: can't create integrity pool\n");
1766
1767         bio_split_pool = mempool_create_kmalloc_pool(BIO_SPLIT_ENTRIES,
1768                                                      sizeof(struct bio_pair));
1769         if (!bio_split_pool)
1770                 panic("bio: can't create split pool\n");
1771
1772         return 0;
1773 }
1774 subsys_initcall(init_bio);