fs/direct-io.c

   1 /*
   2  * fs/direct-io.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2002, Linus Torvalds.
   5  *
   6  * O_DIRECT
   7  *
   8  * 04Jul2002    Andrew Morton
   9  *              Initial version
  10  * 11Sep2002    janetinc@us.ibm.com
  11  *              added readv/writev support.
  12  * 29Oct2002    Andrew Morton
  13  *              rewrote bio_add_page() support.
  14  * 30Oct2002    pbadari@us.ibm.com
  15  *              added support for non-aligned IO.
  16  * 06Nov2002    pbadari@us.ibm.com
  17  *              added asynchronous IO support.
  18  * 21Jul2003    nathans@sgi.com
  19  *              added IO completion notifier.
  20  */
  21
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/module.h>
  24 #include <linux/types.h>
  25 #include <linux/fs.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/slab.h>
  28 #include <linux/highmem.h>
  29 #include <linux/pagemap.h>
  30 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
  31 #include <linux/bio.h>
  32 #include <linux/wait.h>
  33 #include <linux/err.h>
  34 #include <linux/blkdev.h>
  35 #include <linux/buffer_head.h>
  36 #include <linux/rwsem.h>
  37 #include <linux/uio.h>
  38 #include <linux/atomic.h>
  39 #include <linux/prefetch.h>
  40 #include <linux/aio.h>
  41
  42 /*
  43  * How many user pages to map in one call to get_user_pages().  This determines
  44  * the size of a structure in the slab cache
  45  */
  46 #define DIO_PAGES       64
  47
  48 /*
  49  * This code generally works in units of "dio_blocks".  A dio_block is
  50  * somewhere between the hard sector size and the filesystem block size.  it
  51  * is determined on a per-invocation basis.   When talking to the filesystem
  52  * we need to convert dio_blocks to fs_blocks by scaling the dio_block quantity
  53  * down by dio->blkfactor.  Similarly, fs-blocksize quantities are converted
  54  * to bio_block quantities by shifting left by blkfactor.
  55  *
  56  * If blkfactor is zero then the user's request was aligned to the filesystem's
  57  * blocksize.
  58  */
  59
  60 /* dio_state only used in the submission path */
  61
  62 struct dio_submit {
  63         struct bio *bio;                /* bio under assembly */
  64         unsigned blkbits;               /* doesn't change */
  65         unsigned blkfactor;             /* When we're using an alignment which
  66                                            is finer than the filesystem's soft
  67                                            blocksize, this specifies how much
  68                                            finer.  blkfactor=2 means 1/4-block
  69                                            alignment.  Does not change */
  70         unsigned start_zero_done;       /* flag: sub-blocksize zeroing has
  71                                            been performed at the start of a
  72                                            write */
  73         int pages_in_io;                /* approximate total IO pages */
  74         size_t  size;                   /* total request size (doesn't change)*/
  75         sector_t block_in_file;         /* Current offset into the underlying
  76                                            file in dio_block units. */
  77         unsigned blocks_available;      /* At block_in_file.  changes */
  78         int reap_counter;               /* rate limit reaping */
  79         sector_t final_block_in_request;/* doesn't change */
  80         unsigned first_block_in_page;   /* doesn't change, Used only once */
  81         int boundary;                   /* prev block is at a boundary */
  82         get_block_t *get_block;         /* block mapping function */
  83         dio_submit_t *submit_io;        /* IO submition function */
  84
  85         loff_t logical_offset_in_bio;   /* current first logical block in bio */
  86         sector_t final_block_in_bio;    /* current final block in bio + 1 */
  87         sector_t next_block_for_io;     /* next block to be put under IO,
  88                                            in dio_blocks units */
  89
  90         /*
  91          * Deferred addition of a page to the dio.  These variables are
  92          * private to dio_send_cur_page(), submit_page_section() and
  93          * dio_bio_add_page().
  94          */
  95         struct page *cur_page;          /* The page */
  96         unsigned cur_page_offset;       /* Offset into it, in bytes */
  97         unsigned cur_page_len;          /* Nr of bytes at cur_page_offset */
  98         sector_t cur_page_block;        /* Where it starts */
  99         loff_t cur_page_fs_offset;      /* Offset in file */
 100
 101         /*
 102          * Page fetching state. These variables belong to dio_refill_pages().
 103          */
 104         int curr_page;                  /* changes */
 105         int total_pages;                /* doesn't change */
 106         unsigned long curr_user_address;/* changes */
 107
 108         /*
 109          * Page queue.  These variables belong to dio_refill_pages() and
 110          * dio_get_page().
 111          */
 112         unsigned head;                  /* next page to process */
 113         unsigned tail;                  /* last valid page + 1 */
 114 };
 115
 116 /* dio_state communicated between submission path and end_io */
 117 struct dio {
 118         int flags;                      /* doesn't change */
 119         int rw;
 120         struct inode *inode;
 121         loff_t i_size;                  /* i_size when submitted */
 122         dio_iodone_t *end_io;           /* IO completion function */
 123
 124         void *private;                  /* copy from map_bh.b_private */
 125
 126         /* BIO completion state */
 127         spinlock_t bio_lock;            /* protects BIO fields below */
 128         int page_errors;                /* errno from get_user_pages() */
 129         int is_async;                   /* is IO async ? */
 130         bool defer_completion;          /* defer AIO completion to workqueue? */
 131         int io_error;                   /* IO error in completion path */
 132         unsigned long refcount;         /* direct_io_worker() and bios */
 133         struct bio *bio_list;           /* singly linked via bi_private */
 134         struct task_struct *waiter;     /* waiting task (NULL if none) */
 135
 136         /* AIO related stuff */
 137         struct kiocb *iocb;             /* kiocb */
 138         ssize_t result;                 /* IO result */
 139
 140         /*
 141          * pages[] (and any fields placed after it) are not zeroed out at
 142          * allocation time.  Don't add new fields after pages[] unless you
 143          * wish that they not be zeroed.
 144          */
 145         union {
 146                 struct page *pages[DIO_PAGES];  /* page buffer */
 147                 struct work_struct complete_work;/* deferred AIO completion */
 148         };
 149 } ____cacheline_aligned_in_smp;
 150
 151 static struct kmem_cache *dio_cache __read_mostly;
 152
 153 /*
 154  * How many pages are in the queue?
 155  */
 156 static inline unsigned dio_pages_present(struct dio_submit *sdio)
 157 {
 158         return sdio->tail - sdio->head;
 159 }
 160
 161 /*
 162  * Go grab and pin some userspace pages.   Typically we'll get 64 at a time.
 163  */
 164 static inline int dio_refill_pages(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
 165 {
 166         int ret;
 167         int nr_pages;
 168
 169         nr_pages = min(sdio->total_pages - sdio->curr_page, DIO_PAGES);
 170         ret = get_user_pages_fast(
 171                 sdio->curr_user_address,                /* Where from? */
 172                 nr_pages,                       /* How many pages? */
 173                 dio->rw == READ,                /* Write to memory? */
 174                 &dio->pages[0]);                /* Put results here */
 175
 176         if (ret < 0 && sdio->blocks_available && (dio->rw & WRITE)) {
 177                 struct page *page = ZERO_PAGE(0);
 178                 /*
 179                  * A memory fault, but the filesystem has some outstanding
 180                  * mapped blocks.  We need to use those blocks up to avoid
 181                  * leaking stale data in the file.
 182                  */
 183                 if (dio->page_errors == 0)
 184                         dio->page_errors = ret;
 185                 page_cache_get(page);
 186                 dio->pages[0] = page;
 187                 sdio->head = 0;
 188                 sdio->tail = 1;
 189                 ret = 0;
 190                 goto out;
 191         }
 192
 193         if (ret >= 0) {
 194                 sdio->curr_user_address += ret * PAGE_SIZE;
 195                 sdio->curr_page += ret;
 196                 sdio->head = 0;
 197                 sdio->tail = ret;
 198                 ret = 0;
 199         }
 200 out:
 201         return ret;
 202 }
 203
 204 /*
 205  * Get another userspace page.  Returns an ERR_PTR on error.  Pages are
 206  * buffered inside the dio so that we can call get_user_pages() against a
 207  * decent number of pages, less frequently.  To provide nicer use of the
 208  * L1 cache.
 209  */
 210 static inline struct page *dio_get_page(struct dio *dio,
 211                 struct dio_submit *sdio)
 212 {
 213         if (dio_pages_present(sdio) == 0) {
 214                 int ret;
 215
 216                 ret = dio_refill_pages(dio, sdio);
 217                 if (ret)
 218                         return ERR_PTR(ret);
 219                 BUG_ON(dio_pages_present(sdio) == 0);
 220         }
 221         return dio->pages[sdio->head++];
 222 }
 223
 224 /**
 225  * dio_complete() - called when all DIO BIO I/O has been completed
 226  * @offset: the byte offset in the file of the completed operation
 227  *
 228  * This drops i_dio_count, lets interested parties know that a DIO operation
 229  * has completed, and calculates the resulting return code for the operation.
 230  *
 231  * It lets the filesystem know if it registered an interest earlier via
 232  * get_block.  Pass the private field of the map buffer_head so that
 233  * filesystems can use it to hold additional state between get_block calls and
 234  * dio_complete.
 235  */
 236 static ssize_t dio_complete(struct dio *dio, loff_t offset, ssize_t ret,
 237                 bool is_async)
 238 {
 239         ssize_t transferred = 0;
 240
 241         /*
 242          * AIO submission can race with bio completion to get here while
 243          * expecting to have the last io completed by bio completion.
 244          * In that case -EIOCBQUEUED is in fact not an error we want
 245          * to preserve through this call.
 246          */
 247         if (ret == -EIOCBQUEUED)
 248                 ret = 0;
 249
 250         if (dio->result) {
 251                 transferred = dio->result;
 252
 253                 /* Check for short read case */
 254                 if ((dio->rw == READ) && ((offset + transferred) > dio->i_size))
 255                         transferred = dio->i_size - offset;
 256         }
 257
 258         if (ret == 0)
 259                 ret = dio->page_errors;
 260         if (ret == 0)
 261                 ret = dio->io_error;
 262         if (ret == 0)
 263                 ret = transferred;
 264
 265         if (dio->end_io && dio->result)
 266                 dio->end_io(dio->iocb, offset, transferred, dio->private);
 267
 268         inode_dio_done(dio->inode);
 269         if (is_async) {
 270                 if (dio->rw & WRITE) {
 271                         int err;
 272
 273                         err = generic_write_sync(dio->iocb->ki_filp, offset,
 274                                                  transferred);
 275                         if (err < 0 && ret > 0)
 276                                 ret = err;
 277                 }
 278
 279                 aio_complete(dio->iocb, ret, 0);
 280         }
 281
 282         kmem_cache_free(dio_cache, dio);
 283         return ret;
 284 }
 285
 286 static void dio_aio_complete_work(struct work_struct *work)
 287 {
 288         struct dio *dio = container_of(work, struct dio, complete_work);
 289
 290         dio_complete(dio, dio->iocb->ki_pos, 0, true);
 291 }
 292
 293 static int dio_bio_complete(struct dio *dio, struct bio *bio);
 294
 295 /*
 296  * Asynchronous IO callback.
 297  */
 298 static void dio_bio_end_aio(struct bio *bio, int error)
 299 {
 300         struct dio *dio = bio->bi_private;
 301         unsigned long remaining;
 302         unsigned long flags;
 303
 304         /* cleanup the bio */
 305         dio_bio_complete(dio, bio);
 306
 307         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
 308         remaining = --dio->refcount;
 309         if (remaining == 1 && dio->waiter)
 310                 wake_up_process(dio->waiter);
 311         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
 312
 313         if (remaining == 0) {
 314                 if (dio->result && dio->defer_completion) {
 315                         INIT_WORK(&dio->complete_work, dio_aio_complete_work);
 316                         queue_work(dio->inode->i_sb->s_dio_done_wq,
 317                                    &dio->complete_work);
 318                 } else {
 319                         dio_complete(dio, dio->iocb->ki_pos, 0, true);
 320                 }
 321         }
 322 }
 323
 324 /*
 325  * The BIO completion handler simply queues the BIO up for the process-context
 326  * handler.
 327  *
 328  * During I/O bi_private points at the dio.  After I/O, bi_private is used to
 329  * implement a singly-linked list of completed BIOs, at dio->bio_list.
 330  */
 331 static void dio_bio_end_io(struct bio *bio, int error)
 332 {
 333         struct dio *dio = bio->bi_private;
 334         unsigned long flags;
 335
 336         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
 337         bio->bi_private = dio->bio_list;
 338         dio->bio_list = bio;
 339         if (--dio->refcount == 1 && dio->waiter)
 340                 wake_up_process(dio->waiter);
 341         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
 342 }
 343
 344 /**
 345  * dio_end_io - handle the end io action for the given bio
 346  * @bio: The direct io bio thats being completed
 347  * @error: Error if there was one
 348  *
 349  * This is meant to be called by any filesystem that uses their own dio_submit_t
 350  * so that the DIO specific endio actions are dealt with after the filesystem
 351  * has done it's completion work.
 352  */
 353 void dio_end_io(struct bio *bio, int error)
 354 {
 355         struct dio *dio = bio->bi_private;
 356
 357         if (dio->is_async)
 358                 dio_bio_end_aio(bio, error);
 359         else
 360                 dio_bio_end_io(bio, error);
 361 }
 362 EXPORT_SYMBOL_GPL(dio_end_io);
 363
 364 static inline void
 365 dio_bio_alloc(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
 366               struct block_device *bdev,
 367               sector_t first_sector, int nr_vecs)
 368 {
 369         struct bio *bio;
 370
 371         /*
 372          * bio_alloc() is guaranteed to return a bio when called with
 373          * __GFP_WAIT and we request a valid number of vectors.
 374          */
 375         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_vecs);
 376
 377         bio->bi_bdev = bdev;
 378         bio->bi_sector = first_sector;
 379         if (dio->is_async)
 380                 bio->bi_end_io = dio_bio_end_aio;
 381         else
 382                 bio->bi_end_io = dio_bio_end_io;
 383
 384         sdio->bio = bio;
 385         sdio->logical_offset_in_bio = sdio->cur_page_fs_offset;
 386 }
 387
 388 /*
 389  * In the AIO read case we speculatively dirty the pages before starting IO.
 390  * During IO completion, any of these pages which happen to have been written
 391  * back will be redirtied by bio_check_pages_dirty().
 392  *
 393  * bios hold a dio reference between submit_bio and ->end_io.
 394  */
 395 static inline void dio_bio_submit(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
 396 {
 397         struct bio *bio = sdio->bio;
 398         unsigned long flags;
 399
 400         bio->bi_private = dio;
 401
 402         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
 403         dio->refcount++;
 404         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
 405
 406         if (dio->is_async && dio->rw == READ)
 407                 bio_set_pages_dirty(bio);
 408
 409         if (sdio->submit_io)
 410                 sdio->submit_io(dio->rw, bio, dio->inode,
 411                                sdio->logical_offset_in_bio);
 412         else
 413                 submit_bio(dio->rw, bio);
 414
 415         sdio->bio = NULL;
 416         sdio->boundary = 0;
 417         sdio->logical_offset_in_bio = 0;
 418 }
 419
 420 /*
 421  * Release any resources in case of a failure
 422  */
 423 static inline void dio_cleanup(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
 424 {
 425         while (dio_pages_present(sdio))
 426                 page_cache_release(dio_get_page(dio, sdio));
 427 }
 428
 429 /*
 430  * Wait for the next BIO to complete.  Remove it and return it.  NULL is
 431  * returned once all BIOs have been completed.  This must only be called once
 432  * all bios have been issued so that dio->refcount can only decrease.  This
 433  * requires that that the caller hold a reference on the dio.
 434  */
 435 static struct bio *dio_await_one(struct dio *dio)
 436 {
 437         unsigned long flags;
 438         struct bio *bio = NULL;
 439
 440         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
 441
 442         /*
 443          * Wait as long as the list is empty and there are bios in flight.  bio
 444          * completion drops the count, maybe adds to the list, and wakes while
 445          * holding the bio_lock so we don't need set_current_state()'s barrier
 446          * and can call it after testing our condition.
 447          */
 448         while (dio->refcount > 1 && dio->bio_list == NULL) {
 449                 __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 450                 dio->waiter = current;
 451                 spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
 452                 io_schedule();
 453                 /* wake up sets us TASK_RUNNING */
 454                 spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
 455                 dio->waiter = NULL;
 456         }
 457         if (dio->bio_list) {
 458                 bio = dio->bio_list;
 459                 dio->bio_list = bio->bi_private;
 460         }
 461         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
 462         return bio;
 463 }
 464
 465 /*
 466  * Process one completed BIO.  No locks are held.
 467  */
 468 static int dio_bio_complete(struct dio *dio, struct bio *bio)
 469 {
 470         const int uptodate = test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
 471         struct bio_vec *bvec;
 472         unsigned i;
 473
 474         if (!uptodate)
 475                 dio->io_error = -EIO;
 476
 477         if (dio->is_async && dio->rw == READ) {
 478                 bio_check_pages_dirty(bio);     /* transfers ownership */
 479         } else {
 480                 bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
 481                         struct page *page = bvec->bv_page;
 482
 483                         if (dio->rw == READ && !PageCompound(page))
 484                                 set_page_dirty_lock(page);
 485                         page_cache_release(page);
 486                 }
 487                 bio_put(bio);
 488         }
 489         return uptodate ? 0 : -EIO;
 490 }
 491
 492 /*
 493  * Wait on and process all in-flight BIOs.  This must only be called once
 494  * all bios have been issued so that the refcount can only decrease.
 495  * This just waits for all bios to make it through dio_bio_complete.  IO
 496  * errors are propagated through dio->io_error and should be propagated via
 497  * dio_complete().
 498  */
 499 static void dio_await_completion(struct dio *dio)
 500 {
 501         struct bio *bio;
 502         do {
 503                 bio = dio_await_one(dio);
 504                 if (bio)
 505                         dio_bio_complete(dio, bio);
 506         } while (bio);
 507 }
 508
 509 /*
 510  * A really large O_DIRECT read or write can generate a lot of BIOs.  So
 511  * to keep the memory consumption sane we periodically reap any completed BIOs
 512  * during the BIO generation phase.
 513  *
 514  * This also helps to limit the peak amount of pinned userspace memory.
 515  */
 516 static inline int dio_bio_reap(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio)
 517 {
 518         int ret = 0;
 519
 520         if (sdio->reap_counter++ >= 64) {
 521                 while (dio->bio_list) {
 522                         unsigned long flags;
 523                         struct bio *bio;
 524                         int ret2;
 525
 526                         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
 527                         bio = dio->bio_list;
 528                         dio->bio_list = bio->bi_private;
 529                         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
 530                         ret2 = dio_bio_complete(dio, bio);
 531                         if (ret == 0)
 532                                 ret = ret2;
 533                 }
 534                 sdio->reap_counter = 0;
 535         }
 536         return ret;
 537 }
 538
 539 /*
 540  * Create workqueue for deferred direct IO completions. We allocate the
 541  * workqueue when it's first needed. This avoids creating workqueue for
 542  * filesystems that don't need it and also allows us to create the workqueue
 543  * late enough so the we can include s_id in the name of the workqueue.
 544  */
 545 static int sb_init_dio_done_wq(struct super_block *sb)
 546 {
 547         struct workqueue_struct *wq = alloc_workqueue("dio/%s",
 548                                                       WQ_MEM_RECLAIM, 0,
 549                                                       sb->s_id);
 550         if (!wq)
 551                 return -ENOMEM;
 552         /*
 553          * This has to be atomic as more DIOs can race to create the workqueue
 554          */
 555         cmpxchg(&sb->s_dio_done_wq, NULL, wq);
 556         /* Someone created workqueue before us? Free ours... */
 557         if (wq != sb->s_dio_done_wq)
 558                 destroy_workqueue(wq);
 559         return 0;
 560 }
 561
 562 static int dio_set_defer_completion(struct dio *dio)
 563 {
 564         struct super_block *sb = dio->inode->i_sb;
 565
 566         if (dio->defer_completion)
 567                 return 0;
 568         dio->defer_completion = true;
 569         if (!sb->s_dio_done_wq)
 570                 return sb_init_dio_done_wq(sb);
 571         return 0;
 572 }
 573
 574 /*
 575  * Call into the fs to map some more disk blocks.  We record the current number
 576  * of available blocks at sdio->blocks_available.  These are in units of the
 577  * fs blocksize, (1 << inode->i_blkbits).
 578  *
 579  * The fs is allowed to map lots of blocks at once.  If it wants to do that,
 580  * it uses the passed inode-relative block number as the file offset, as usual.
 581  *
 582  * get_block() is passed the number of i_blkbits-sized blocks which direct_io
 583  * has remaining to do.  The fs should not map more than this number of blocks.
 584  *
 585  * If the fs has mapped a lot of blocks, it should populate bh->b_size to
 586  * indicate how much contiguous disk space has been made available at
 587  * bh->b_blocknr.
 588  *
 589  * If *any* of the mapped blocks are new, then the fs must set buffer_new().
 590  * This isn't very efficient...
 591  *
 592  * In the case of filesystem holes: the fs may return an arbitrarily-large
 593  * hole by returning an appropriate value in b_size and by clearing
 594  * buffer_mapped().  However the direct-io code will only process holes one
 595  * block at a time - it will repeatedly call get_block() as it walks the hole.
 596  */
 597 static int get_more_blocks(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
 598                            struct buffer_head *map_bh)
 599 {
 600         int ret;
 601         sector_t fs_startblk;   /* Into file, in filesystem-sized blocks */
 602         sector_t fs_endblk;     /* Into file, in filesystem-sized blocks */
 603         unsigned long fs_count; /* Number of filesystem-sized blocks */
 604         int create;
 605         unsigned int i_blkbits = sdio->blkbits + sdio->blkfactor;
 606
 607         /*
 608          * If there was a memory error and we've overwritten all the
 609          * mapped blocks then we can now return that memory error
 610          */
 611         ret = dio->page_errors;
 612         if (ret == 0) {
 613                 BUG_ON(sdio->block_in_file >= sdio->final_block_in_request);
 614                 fs_startblk = sdio->block_in_file >> sdio->blkfactor;
 615                 fs_endblk = (sdio->final_block_in_request - 1) >>
 616                                         sdio->blkfactor;
 617                 fs_count = fs_endblk - fs_startblk + 1;
 618
 619                 map_bh->b_state = 0;
 620                 map_bh->b_size = fs_count << i_blkbits;
 621
 622                 /*
 623                  * For writes inside i_size on a DIO_SKIP_HOLES filesystem we
 624                  * forbid block creations: only overwrites are permitted.
 625                  * We will return early to the caller once we see an
 626                  * unmapped buffer head returned, and the caller will fall
 627                  * back to buffered I/O.
 628                  *
 629                  * Otherwise the decision is left to the get_blocks method,
 630                  * which may decide to handle it or also return an unmapped
 631                  * buffer head.
 632                  */
 633                 create = dio->rw & WRITE;
 634                 if (dio->flags & DIO_SKIP_HOLES) {
 635                         if (sdio->block_in_file < (i_size_read(dio->inode) >>
 636                                                         sdio->blkbits))
 637                                 create = 0;
 638                 }
 639
 640                 ret = (*sdio->get_block)(dio->inode, fs_startblk,
 641                                                 map_bh, create);
 642
 643                 /* Store for completion */
 644                 dio->private = map_bh->b_private;
 645
 646                 if (ret == 0 && buffer_defer_completion(map_bh))
 647                         ret = dio_set_defer_completion(dio);
 648         }
 649         return ret;
 650 }
 651
 652 /*
 653  * There is no bio.  Make one now.
 654  */
 655 static inline int dio_new_bio(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
 656                 sector_t start_sector, struct buffer_head *map_bh)
 657 {
 658         sector_t sector;
 659         int ret, nr_pages;
 660
 661         ret = dio_bio_reap(dio, sdio);
 662         if (ret)
 663                 goto out;
 664         sector = start_sector << (sdio->blkbits - 9);
 665         nr_pages = min(sdio->pages_in_io, bio_get_nr_vecs(map_bh->b_bdev));
 666         nr_pages = min(nr_pages, BIO_MAX_PAGES);
 667         BUG_ON(nr_pages <= 0);
 668         dio_bio_alloc(dio, sdio, map_bh->b_bdev, sector, nr_pages);
 669         sdio->boundary = 0;
 670 out:
 671         return ret;
 672 }
 673
 674 /*
 675  * Attempt to put the current chunk of 'cur_page' into the current BIO.  If
 676  * that was successful then update final_block_in_bio and take a ref against
 677  * the just-added page.
 678  *
 679  * Return zero on success.  Non-zero means the caller needs to start a new BIO.
 680  */
 681 static inline int dio_bio_add_page(struct dio_submit *sdio)
 682 {
 683         int ret;
 684
 685         ret = bio_add_page(sdio->bio, sdio->cur_page,
 686                         sdio->cur_page_len, sdio->cur_page_offset);
 687         if (ret == sdio->cur_page_len) {
 688                 /*
 689                  * Decrement count only, if we are done with this page
 690                  */
 691                 if ((sdio->cur_page_len + sdio->cur_page_offset) == PAGE_SIZE)
 692                         sdio->pages_in_io--;
 693                 page_cache_get(sdio->cur_page);
 694                 sdio->final_block_in_bio = sdio->cur_page_block +
 695                         (sdio->cur_page_len >> sdio->blkbits);
 696                 ret = 0;
 697         } else {
 698                 ret = 1;
 699         }
 700         return ret;
 701 }
 702
 703 /*
 704  * Put cur_page under IO.  The section of cur_page which is described by
 705  * cur_page_offset,cur_page_len is put into a BIO.  The section of cur_page
 706  * starts on-disk at cur_page_block.
 707  *
 708  * We take a ref against the page here (on behalf of its presence in the bio).
 709  *
 710  * The caller of this function is responsible for removing cur_page from the
 711  * dio, and for dropping the refcount which came from that presence.
 712  */
 713 static inline int dio_send_cur_page(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
 714                 struct buffer_head *map_bh)
 715 {
 716         int ret = 0;
 717
 718         if (sdio->bio) {
 719                 loff_t cur_offset = sdio->cur_page_fs_offset;
 720                 loff_t bio_next_offset = sdio->logical_offset_in_bio +
 721                         sdio->bio->bi_size;
 722
 723                 /*
 724                  * See whether this new request is contiguous with the old.
 725                  *
 726                  * Btrfs cannot handle having logically non-contiguous requests
 727                  * submitted.  For example if you have
 728                  *
 729                  * Logical:  [0-4095][HOLE][8192-12287]
 730                  * Physical: [0-4095]      [4096-8191]
 731                  *
 732                  * We cannot submit those pages together as one BIO.  So if our
 733                  * current logical offset in the file does not equal what would
 734                  * be the next logical offset in the bio, submit the bio we
 735                  * have.
 736                  */
 737                 if (sdio->final_block_in_bio != sdio->cur_page_block ||
 738                     cur_offset != bio_next_offset)
 739                         dio_bio_submit(dio, sdio);
 740         }
 741
 742         if (sdio->bio == NULL) {
 743                 ret = dio_new_bio(dio, sdio, sdio->cur_page_block, map_bh);
 744                 if (ret)
 745                         goto out;
 746         }
 747
 748         if (dio_bio_add_page(sdio) != 0) {
 749                 dio_bio_submit(dio, sdio);
 750                 ret = dio_new_bio(dio, sdio, sdio->cur_page_block, map_bh);
 751                 if (ret == 0) {
 752                         ret = dio_bio_add_page(sdio);
 753                         BUG_ON(ret != 0);
 754                 }
 755         }
 756 out:
 757         return ret;
 758 }
 759
 760 /*
 761  * An autonomous function to put a chunk of a page under deferred IO.
 762  *
 763  * The caller doesn't actually know (or care) whether this piece of page is in
 764  * a BIO, or is under IO or whatever.  We just take care of all possible
 765  * situations here.  The separation between the logic of do_direct_IO() and
 766  * that of submit_page_section() is important for clarity.  Please don't break.
 767  *
 768  * The chunk of page starts on-disk at blocknr.
 769  *
 770  * We perform deferred IO, by recording the last-submitted page inside our
 771  * private part of the dio structure.  If possible, we just expand the IO
 772  * across that page here.
 773  *
 774  * If that doesn't work out then we put the old page into the bio and add this
 775  * page to the dio instead.
 776  */
 777 static inline int
 778 submit_page_section(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio, struct page *page,
 779                     unsigned offset, unsigned len, sector_t blocknr,
 780                     struct buffer_head *map_bh)
 781 {
 782         int ret = 0;
 783
 784         if (dio->rw & WRITE) {
 785                 /*
 786                  * Read accounting is performed in submit_bio()
 787                  */
 788                 task_io_account_write(len);
 789         }
 790
 791         /*
 792          * Can we just grow the current page's presence in the dio?
 793          */
 794         if (sdio->cur_page == page &&
 795             sdio->cur_page_offset + sdio->cur_page_len == offset &&
 796             sdio->cur_page_block +
 797             (sdio->cur_page_len >> sdio->blkbits) == blocknr) {
 798                 sdio->cur_page_len += len;
 799                 goto out;
 800         }
 801
 802         /*
 803          * If there's a deferred page already there then send it.
 804          */
 805         if (sdio->cur_page) {
 806                 ret = dio_send_cur_page(dio, sdio, map_bh);
 807                 page_cache_release(sdio->cur_page);
 808                 sdio->cur_page = NULL;
 809                 if (ret)
 810                         return ret;
 811         }
 812
 813         page_cache_get(page);           /* It is in dio */
 814         sdio->cur_page = page;
 815         sdio->cur_page_offset = offset;
 816         sdio->cur_page_len = len;
 817         sdio->cur_page_block = blocknr;
 818         sdio->cur_page_fs_offset = sdio->block_in_file << sdio->blkbits;
 819 out:
 820         /*
 821          * If sdio->boundary then we want to schedule the IO now to
 822          * avoid metadata seeks.
 823          */
 824         if (sdio->boundary) {
 825                 ret = dio_send_cur_page(dio, sdio, map_bh);
 826                 dio_bio_submit(dio, sdio);
 827                 page_cache_release(sdio->cur_page);
 828                 sdio->cur_page = NULL;
 829         }
 830         return ret;
 831 }
 832
 833 /*
 834  * Clean any dirty buffers in the blockdev mapping which alias newly-created
 835  * file blocks.  Only called for S_ISREG files - blockdevs do not set
 836  * buffer_new
 837  */
 838 static void clean_blockdev_aliases(struct dio *dio, struct buffer_head *map_bh)
 839 {
 840         unsigned i;
 841         unsigned nblocks;
 842
 843         nblocks = map_bh->b_size >> dio->inode->i_blkbits;
 844
 845         for (i = 0; i < nblocks; i++) {
 846                 unmap_underlying_metadata(map_bh->b_bdev,
 847                                           map_bh->b_blocknr + i);
 848         }
 849 }
 850
 851 /*
 852  * If we are not writing the entire block and get_block() allocated
 853  * the block for us, we need to fill-in the unused portion of the
 854  * block with zeros. This happens only if user-buffer, fileoffset or
 855  * io length is not filesystem block-size multiple.
 856  *
 857  * `end' is zero if we're doing the start of the IO, 1 at the end of the
 858  * IO.
 859  */
 860 static inline void dio_zero_block(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
 861                 int end, struct buffer_head *map_bh)
 862 {
 863         unsigned dio_blocks_per_fs_block;
 864         unsigned this_chunk_blocks;     /* In dio_blocks */
 865         unsigned this_chunk_bytes;
 866         struct page *page;
 867
 868         sdio->start_zero_done = 1;
 869         if (!sdio->blkfactor || !buffer_new(map_bh))
 870                 return;
 871
 872         dio_blocks_per_fs_block = 1 << sdio->blkfactor;
 873         this_chunk_blocks = sdio->block_in_file & (dio_blocks_per_fs_block - 1);
 874
 875         if (!this_chunk_blocks)
 876                 return;
 877
 878         /*
 879          * We need to zero out part of an fs block.  It is either at the
 880          * beginning or the end of the fs block.
 881          */
 882         if (end)
 883                 this_chunk_blocks = dio_blocks_per_fs_block - this_chunk_blocks;
 884
 885         this_chunk_bytes = this_chunk_blocks << sdio->blkbits;
 886
 887         page = ZERO_PAGE(0);
 888         if (submit_page_section(dio, sdio, page, 0, this_chunk_bytes,
 889                                 sdio->next_block_for_io, map_bh))
 890                 return;
 891
 892         sdio->next_block_for_io += this_chunk_blocks;
 893 }
 894
 895 /*
 896  * Walk the user pages, and the file, mapping blocks to disk and generating
 897  * a sequence of (page,offset,len,block) mappings.  These mappings are injected
 898  * into submit_page_section(), which takes care of the next stage of submission
 899  *
 900  * Direct IO against a blockdev is different from a file.  Because we can
 901  * happily perform page-sized but 512-byte aligned IOs.  It is important that
 902  * blockdev IO be able to have fine alignment and large sizes.
 903  *
 904  * So what we do is to permit the ->get_block function to populate bh.b_size
 905  * with the size of IO which is permitted at this offset and this i_blkbits.
 906  *
 907  * For best results, the blockdev should be set up with 512-byte i_blkbits and
 908  * it should set b_size to PAGE_SIZE or more inside get_block().  This gives
 909  * fine alignment but still allows this function to work in PAGE_SIZE units.
 910  */
 911 static int do_direct_IO(struct dio *dio, struct dio_submit *sdio,
 912                         struct buffer_head *map_bh)
 913 {
 914         const unsigned blkbits = sdio->blkbits;
 915         const unsigned blocks_per_page = PAGE_SIZE >> blkbits;
 916         struct page *page;
 917         unsigned block_in_page;
 918         int ret = 0;
 919
 920         /* The I/O can start at any block offset within the first page */
 921         block_in_page = sdio->first_block_in_page;
 922
 923         while (sdio->block_in_file < sdio->final_block_in_request) {
 924                 page = dio_get_page(dio, sdio);
 925                 if (IS_ERR(page)) {
 926                         ret = PTR_ERR(page);
 927                         goto out;
 928                 }
 929
 930                 while (block_in_page < blocks_per_page) {
 931                         unsigned offset_in_page = block_in_page << blkbits;
 932                         unsigned this_chunk_bytes;      /* # of bytes mapped */
 933                         unsigned this_chunk_blocks;     /* # of blocks */
 934                         unsigned u;
 935
 936                         if (sdio->blocks_available == 0) {
 937                                 /*
 938                                  * Need to go and map some more disk
 939                                  */
 940                                 unsigned long blkmask;
 941                                 unsigned long dio_remainder;
 942
 943                                 ret = get_more_blocks(dio, sdio, map_bh);
 944                                 if (ret) {
 945                                         page_cache_release(page);
 946                                         goto out;
 947                                 }
 948                                 if (!buffer_mapped(map_bh))
 949                                         goto do_holes;
 950
 951                                 sdio->blocks_available =
 952                                                 map_bh->b_size >> sdio->blkbits;
 953                                 sdio->next_block_for_io =
 954                                         map_bh->b_blocknr << sdio->blkfactor;
 955                                 if (buffer_new(map_bh))
 956                                         clean_blockdev_aliases(dio, map_bh);
 957
 958                                 if (!sdio->blkfactor)
 959                                         goto do_holes;
 960
 961                                 blkmask = (1 << sdio->blkfactor) - 1;
 962                                 dio_remainder = (sdio->block_in_file & blkmask);
 963
 964                                 /*
 965                                  * If we are at the start of IO and that IO
 966                                  * starts partway into a fs-block,
 967                                  * dio_remainder will be non-zero.  If the IO
 968                                  * is a read then we can simply advance the IO
 969                                  * cursor to the first block which is to be
 970                                  * read.  But if the IO is a write and the
 971                                  * block was newly allocated we cannot do that;
 972                                  * the start of the fs block must be zeroed out
 973                                  * on-disk
 974                                  */
 975                                 if (!buffer_new(map_bh))
 976                                         sdio->next_block_for_io += dio_remainder;
 977                                 sdio->blocks_available -= dio_remainder;
 978                         }
 979 do_holes:
 980                         /* Handle holes */
 981                         if (!buffer_mapped(map_bh)) {
 982                                 loff_t i_size_aligned;
 983
 984                                 /* AKPM: eargh, -ENOTBLK is a hack */
 985                                 if (dio->rw & WRITE) {
 986                                         page_cache_release(page);
 987                                         return -ENOTBLK;
 988                                 }
 989
 990                                 /*
 991                                  * Be sure to account for a partial block as the
 992                                  * last block in the file
 993                                  */
 994                                 i_size_aligned = ALIGN(i_size_read(dio->inode),
 995                                                         1 << blkbits);
 996                                 if (sdio->block_in_file >=
 997                                                 i_size_aligned >> blkbits) {
 998                                         /* We hit eof */
 999                                         page_cache_release(page);
1000                                         goto out;
1001                                 }
1002                                 zero_user(page, block_in_page << blkbits,
1003                                                 1 << blkbits);
1004                                 sdio->block_in_file++;
1005                                 block_in_page++;
1006                                 goto next_block;
1007                         }
1008
1009                         /*
1010                          * If we're performing IO which has an alignment which
1011                          * is finer than the underlying fs, go check to see if
1012                          * we must zero out the start of this block.
1013                          */
1014                         if (unlikely(sdio->blkfactor && !sdio->start_zero_done))
1015                                 dio_zero_block(dio, sdio, 0, map_bh);
1016
1017                         /*
1018                          * Work out, in this_chunk_blocks, how much disk we
1019                          * can add to this page
1020                          */
1021                         this_chunk_blocks = sdio->blocks_available;
1022                         u = (PAGE_SIZE - offset_in_page) >> blkbits;
1023                         if (this_chunk_blocks > u)
1024                                 this_chunk_blocks = u;
1025                         u = sdio->final_block_in_request - sdio->block_in_file;
1026                         if (this_chunk_blocks > u)
1027                                 this_chunk_blocks = u;
1028                         this_chunk_bytes = this_chunk_blocks << blkbits;
1029                         BUG_ON(this_chunk_bytes == 0);
1030
1031                         if (this_chunk_blocks == sdio->blocks_available)
1032                                 sdio->boundary = buffer_boundary(map_bh);
1033                         ret = submit_page_section(dio, sdio, page,
1034                                                   offset_in_page,
1035                                                   this_chunk_bytes,
1036                                                   sdio->next_block_for_io,
1037                                                   map_bh);
1038                         if (ret) {
1039                                 page_cache_release(page);
1040                                 goto out;
1041                         }
1042                         sdio->next_block_for_io += this_chunk_blocks;
1043
1044                         sdio->block_in_file += this_chunk_blocks;
1045                         block_in_page += this_chunk_blocks;
1046                         sdio->blocks_available -= this_chunk_blocks;
1047 next_block:
1048                         BUG_ON(sdio->block_in_file > sdio->final_block_in_request);
1049                         if (sdio->block_in_file == sdio->final_block_in_request)
1050                                 break;
1051                 }
1052
1053                 /* Drop the ref which was taken in get_user_pages() */
1054                 page_cache_release(page);
1055                 block_in_page = 0;
1056         }
1057 out:
1058         return ret;
1059 }
1060
1061 static inline int drop_refcount(struct dio *dio)
1062 {
1063         int ret2;
1064         unsigned long flags;
1065
1066         /*
1067          * Sync will always be dropping the final ref and completing the
1068          * operation.  AIO can if it was a broken operation described above or
1069          * in fact if all the bios race to complete before we get here.  In
1070          * that case dio_complete() translates the EIOCBQUEUED into the proper
1071          * return code that the caller will hand to aio_complete().
1072          *
1073          * This is managed by the bio_lock instead of being an atomic_t so that
1074          * completion paths can drop their ref and use the remaining count to
1075          * decide to wake the submission path atomically.
1076          */
1077         spin_lock_irqsave(&dio->bio_lock, flags);
1078         ret2 = --dio->refcount;
1079         spin_unlock_irqrestore(&dio->bio_lock, flags);
1080         return ret2;
1081 }
1082
1083 /*
1084  * This is a library function for use by filesystem drivers.
1085  *
1086  * The locking rules are governed by the flags parameter:
1087  *  - if the flags value contains DIO_LOCKING we use a fancy locking
1088  *    scheme for dumb filesystems.
1089  *    For writes this function is called under i_mutex and returns with
1090  *    i_mutex held, for reads, i_mutex is not held on entry, but it is
1091  *    taken and dropped again before returning.
1092  *  - if the flags value does NOT contain DIO_LOCKING we don't use any
1093  *    internal locking but rather rely on the filesystem to synchronize
1094  *    direct I/O reads/writes versus each other and truncate.
1095  *
1096  * To help with locking against truncate we incremented the i_dio_count
1097  * counter before starting direct I/O, and decrement it once we are done.
1098  * Truncate can wait for it to reach zero to provide exclusion.  It is
1099  * expected that filesystem provide exclusion between new direct I/O
1100  * and truncates.  For DIO_LOCKING filesystems this is done by i_mutex,
1101  * but other filesystems need to take care of this on their own.
1102  *
1103  * NOTE: if you pass "sdio" to anything by pointer make sure that function
1104  * is always inlined. Otherwise gcc is unable to split the structure into
1105  * individual fields and will generate much worse code. This is important
1106  * for the whole file.
1107  */
1108 static inline ssize_t
1109 do_blockdev_direct_IO(int rw, struct kiocb *iocb, struct inode *inode,
1110         struct block_device *bdev, const struct iovec *iov, loff_t offset,
1111         unsigned long nr_segs, get_block_t get_block, dio_iodone_t end_io,
1112         dio_submit_t submit_io, int flags)
1113 {
1114         int seg;
1115         size_t size;
1116         unsigned long addr;
1117         unsigned i_blkbits = ACCESS_ONCE(inode->i_blkbits);
1118         unsigned blkbits = i_blkbits;
1119         unsigned blocksize_mask = (1 << blkbits) - 1;
1120         ssize_t retval = -EINVAL;
1121         loff_t end = offset;
1122         struct dio *dio;
1123         struct dio_submit sdio = { 0, };
1124         unsigned long user_addr;
1125         size_t bytes;
1126         struct buffer_head map_bh = { 0, };
1127         struct blk_plug plug;
1128
1129         if (rw & WRITE)
1130                 rw = WRITE_ODIRECT;
1131
1132         /*
1133          * Avoid references to bdev if not absolutely needed to give
1134          * the early prefetch in the caller enough time.
1135          */
1136
1137         if (offset & blocksize_mask) {
1138                 if (bdev)
1139                         blkbits = blksize_bits(bdev_logical_block_size(bdev));
1140                 blocksize_mask = (1 << blkbits) - 1;
1141                 if (offset & blocksize_mask)
1142                         goto out;
1143         }
1144
1145         /* Check the memory alignment.  Blocks cannot straddle pages */
1146         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
1147                 addr = (unsigned long)iov[seg].iov_base;
1148                 size = iov[seg].iov_len;
1149                 end += size;
1150                 if (unlikely((addr & blocksize_mask) ||
1151                              (size & blocksize_mask))) {
1152                         if (bdev)
1153                                 blkbits = blksize_bits(
1154                                          bdev_logical_block_size(bdev));
1155                         blocksize_mask = (1 << blkbits) - 1;
1156                         if ((addr & blocksize_mask) || (size & blocksize_mask))
1157                                 goto out;
1158                 }
1159         }
1160
1161         /* watch out for a 0 len io from a tricksy fs */
1162         if (rw == READ && end == offset)
1163                 return 0;
1164
1165         dio = kmem_cache_alloc(dio_cache, GFP_KERNEL);
1166         retval = -ENOMEM;
1167         if (!dio)
1168                 goto out;
1169         /*
1170          * Believe it or not, zeroing out the page array caused a .5%
1171          * performance regression in a database benchmark.  So, we take
1172          * care to only zero out what's needed.
1173          */
1174         memset(dio, 0, offsetof(struct dio, pages));
1175
1176         dio->flags = flags;
1177         if (dio->flags & DIO_LOCKING) {
1178                 if (rw == READ) {
1179                         struct address_space *mapping =
1180                                         iocb->ki_filp->f_mapping;
1181
1182                         /* will be released by direct_io_worker */
1183                         mutex_lock(&inode->i_mutex);
1184
1185                         retval = filemap_write_and_wait_range(mapping, offset,
1186                                                               end - 1);
1187                         if (retval) {
1188                                 mutex_unlock(&inode->i_mutex);
1189                                 kmem_cache_free(dio_cache, dio);
1190                                 goto out;
1191                         }
1192                 }
1193         }
1194
1195         /*
1196          * For file extending writes updating i_size before data
1197          * writeouts complete can expose uninitialized blocks. So
1198          * even for AIO, we need to wait for i/o to complete before
1199          * returning in this case.
1200          */
1201         dio->is_async = !is_sync_kiocb(iocb) && !((rw & WRITE) &&
1202                 (end > i_size_read(inode)));
1203         dio->inode = inode;
1204         dio->rw = rw;
1205
1206         /*
1207          * For AIO O_(D)SYNC writes we need to defer completions to a workqueue
1208          * so that we can call ->fsync.
1209          */
1210         if (dio->is_async && (rw & WRITE) &&
1211             ((iocb->ki_filp->f_flags & O_DSYNC) ||
1212              IS_SYNC(iocb->ki_filp->f_mapping->host))) {
1213                 retval = dio_set_defer_completion(dio);
1214                 if (retval) {
1215                         /*
1216                          * We grab i_mutex only for reads so we don't have
1217                          * to release it here
1218                          */
1219                         kmem_cache_free(dio_cache, dio);
1220                         goto out;
1221                 }
1222         }
1223
1224         /*
1225          * Will be decremented at I/O completion time.
1226          */
1227         atomic_inc(&inode->i_dio_count);
1228
1229         retval = 0;
1230         sdio.blkbits = blkbits;
1231         sdio.blkfactor = i_blkbits - blkbits;
1232         sdio.block_in_file = offset >> blkbits;
1233
1234         sdio.get_block = get_block;
1235         dio->end_io = end_io;
1236         sdio.submit_io = submit_io;
1237         sdio.final_block_in_bio = -1;
1238         sdio.next_block_for_io = -1;
1239
1240         dio->iocb = iocb;
1241         dio->i_size = i_size_read(inode);
1242
1243         spin_lock_init(&dio->bio_lock);
1244         dio->refcount = 1;
1245
1246         /*
1247          * In case of non-aligned buffers, we may need 2 more
1248          * pages since we need to zero out first and last block.
1249          */
1250         if (unlikely(sdio.blkfactor))
1251                 sdio.pages_in_io = 2;
1252
1253         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
1254                 user_addr = (unsigned long)iov[seg].iov_base;
1255                 sdio.pages_in_io +=
1256                         ((user_addr + iov[seg].iov_len + PAGE_SIZE-1) /
1257                                 PAGE_SIZE - user_addr / PAGE_SIZE);
1258         }
1259
1260         blk_start_plug(&plug);
1261
1262         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
1263                 user_addr = (unsigned long)iov[seg].iov_base;
1264                 sdio.size += bytes = iov[seg].iov_len;
1265
1266                 /* Index into the first page of the first block */
1267                 sdio.first_block_in_page = (user_addr & ~PAGE_MASK) >> blkbits;
1268                 sdio.final_block_in_request = sdio.block_in_file +
1269                                                 (bytes >> blkbits);
1270                 /* Page fetching state */
1271                 sdio.head = 0;
1272                 sdio.tail = 0;
1273                 sdio.curr_page = 0;
1274
1275                 sdio.total_pages = 0;
1276                 if (user_addr & (PAGE_SIZE-1)) {
1277                         sdio.total_pages++;
1278                         bytes -= PAGE_SIZE - (user_addr & (PAGE_SIZE - 1));
1279                 }
1280                 sdio.total_pages += (bytes + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
1281                 sdio.curr_user_address = user_addr;
1282
1283                 retval = do_direct_IO(dio, &sdio, &map_bh);
1284
1285                 dio->result += iov[seg].iov_len -
1286                         ((sdio.final_block_in_request - sdio.block_in_file) <<
1287                                         blkbits);
1288
1289                 if (retval) {
1290                         dio_cleanup(dio, &sdio);
1291                         break;
1292                 }
1293         } /* end iovec loop */
1294
1295         if (retval == -ENOTBLK) {
1296                 /*
1297                  * The remaining part of the request will be
1298                  * be handled by buffered I/O when we return
1299                  */
1300                 retval = 0;
1301         }
1302         /*
1303          * There may be some unwritten disk at the end of a part-written
1304          * fs-block-sized block.  Go zero that now.
1305          */
1306         dio_zero_block(dio, &sdio, 1, &map_bh);
1307
1308         if (sdio.cur_page) {
1309                 ssize_t ret2;
1310
1311                 ret2 = dio_send_cur_page(dio, &sdio, &map_bh);
1312                 if (retval == 0)
1313                         retval = ret2;
1314                 page_cache_release(sdio.cur_page);
1315                 sdio.cur_page = NULL;
1316         }
1317         if (sdio.bio)
1318                 dio_bio_submit(dio, &sdio);
1319
1320         blk_finish_plug(&plug);
1321
1322         /*
1323          * It is possible that, we return short IO due to end of file.
1324          * In that case, we need to release all the pages we got hold on.
1325          */
1326         dio_cleanup(dio, &sdio);
1327
1328         /*
1329          * All block lookups have been performed. For READ requests
1330          * we can let i_mutex go now that its achieved its purpose
1331          * of protecting us from looking up uninitialized blocks.
1332          */
1333         if (rw == READ && (dio->flags & DIO_LOCKING))
1334                 mutex_unlock(&dio->inode->i_mutex);
1335
1336         /*
1337          * The only time we want to leave bios in flight is when a successful
1338          * partial aio read or full aio write have been setup.  In that case
1339          * bio completion will call aio_complete.  The only time it's safe to
1340          * call aio_complete is when we return -EIOCBQUEUED, so we key on that.
1341          * This had *better* be the only place that raises -EIOCBQUEUED.
1342          */
1343         BUG_ON(retval == -EIOCBQUEUED);
1344         if (dio->is_async && retval == 0 && dio->result &&
1345             ((rw == READ) || (dio->result == sdio.size)))
1346                 retval = -EIOCBQUEUED;
1347
1348         if (retval != -EIOCBQUEUED)
1349                 dio_await_completion(dio);
1350
1351         if (drop_refcount(dio) == 0) {
1352                 retval = dio_complete(dio, offset, retval, false);
1353         } else
1354                 BUG_ON(retval != -EIOCBQUEUED);
1355
1356 out:
1357         return retval;
1358 }
1359
1360 ssize_t
1361 __blockdev_direct_IO(int rw, struct kiocb *iocb, struct inode *inode,
1362         struct block_device *bdev, const struct iovec *iov, loff_t offset,
1363         unsigned long nr_segs, get_block_t get_block, dio_iodone_t end_io,
1364         dio_submit_t submit_io, int flags)
1365 {
1366         /*
1367          * The block device state is needed in the end to finally
1368          * submit everything.  Since it's likely to be cache cold
1369          * prefetch it here as first thing to hide some of the
1370          * latency.
1371          *
1372          * Attempt to prefetch the pieces we likely need later.
1373          */
1374         prefetch(&bdev->bd_disk->part_tbl);
1375         prefetch(bdev->bd_queue);
1376         prefetch((char *)bdev->bd_queue + SMP_CACHE_BYTES);
1377
1378         return do_blockdev_direct_IO(rw, iocb, inode, bdev, iov, offset,
1379                                      nr_segs, get_block, end_io,
1380                                      submit_io, flags);
1381 }
1382
1383 EXPORT_SYMBOL(__blockdev_direct_IO);
1384
1385 static __init int dio_init(void)
1386 {
1387         dio_cache = KMEM_CACHE(dio, SLAB_PANIC);
1388         return 0;
1389 }
1390 module_init(dio_init)