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