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