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