Merge tag 'tty-6.5-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/gregkh/tty
[platform/kernel/linux-starfive.git] / fs / iomap / buffered-io.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2010 Red Hat, Inc.
4  * Copyright (C) 2016-2019 Christoph Hellwig.
5  */
6 #include <linux/module.h>
7 #include <linux/compiler.h>
8 #include <linux/fs.h>
9 #include <linux/iomap.h>
10 #include <linux/pagemap.h>
11 #include <linux/uio.h>
12 #include <linux/buffer_head.h>
13 #include <linux/dax.h>
14 #include <linux/writeback.h>
15 #include <linux/list_sort.h>
16 #include <linux/swap.h>
17 #include <linux/bio.h>
18 #include <linux/sched/signal.h>
19 #include <linux/migrate.h>
20 #include "trace.h"
21
22 #include "../internal.h"
23
24 #define IOEND_BATCH_SIZE        4096
25
26 /*
27  * Structure allocated for each folio when block size < folio size
28  * to track sub-folio uptodate status and I/O completions.
29  */
30 struct iomap_page {
31         atomic_t                read_bytes_pending;
32         atomic_t                write_bytes_pending;
33         spinlock_t              uptodate_lock;
34         unsigned long           uptodate[];
35 };
36
37 static inline struct iomap_page *to_iomap_page(struct folio *folio)
38 {
39         if (folio_test_private(folio))
40                 return folio_get_private(folio);
41         return NULL;
42 }
43
44 static struct bio_set iomap_ioend_bioset;
45
46 static struct iomap_page *
47 iomap_page_create(struct inode *inode, struct folio *folio, unsigned int flags)
48 {
49         struct iomap_page *iop = to_iomap_page(folio);
50         unsigned int nr_blocks = i_blocks_per_folio(inode, folio);
51         gfp_t gfp;
52
53         if (iop || nr_blocks <= 1)
54                 return iop;
55
56         if (flags & IOMAP_NOWAIT)
57                 gfp = GFP_NOWAIT;
58         else
59                 gfp = GFP_NOFS | __GFP_NOFAIL;
60
61         iop = kzalloc(struct_size(iop, uptodate, BITS_TO_LONGS(nr_blocks)),
62                       gfp);
63         if (iop) {
64                 spin_lock_init(&iop->uptodate_lock);
65                 if (folio_test_uptodate(folio))
66                         bitmap_fill(iop->uptodate, nr_blocks);
67                 folio_attach_private(folio, iop);
68         }
69         return iop;
70 }
71
72 static void iomap_page_release(struct folio *folio)
73 {
74         struct iomap_page *iop = folio_detach_private(folio);
75         struct inode *inode = folio->mapping->host;
76         unsigned int nr_blocks = i_blocks_per_folio(inode, folio);
77
78         if (!iop)
79                 return;
80         WARN_ON_ONCE(atomic_read(&iop->read_bytes_pending));
81         WARN_ON_ONCE(atomic_read(&iop->write_bytes_pending));
82         WARN_ON_ONCE(bitmap_full(iop->uptodate, nr_blocks) !=
83                         folio_test_uptodate(folio));
84         kfree(iop);
85 }
86
87 /*
88  * Calculate the range inside the folio that we actually need to read.
89  */
90 static void iomap_adjust_read_range(struct inode *inode, struct folio *folio,
91                 loff_t *pos, loff_t length, size_t *offp, size_t *lenp)
92 {
93         struct iomap_page *iop = to_iomap_page(folio);
94         loff_t orig_pos = *pos;
95         loff_t isize = i_size_read(inode);
96         unsigned block_bits = inode->i_blkbits;
97         unsigned block_size = (1 << block_bits);
98         size_t poff = offset_in_folio(folio, *pos);
99         size_t plen = min_t(loff_t, folio_size(folio) - poff, length);
100         unsigned first = poff >> block_bits;
101         unsigned last = (poff + plen - 1) >> block_bits;
102
103         /*
104          * If the block size is smaller than the page size, we need to check the
105          * per-block uptodate status and adjust the offset and length if needed
106          * to avoid reading in already uptodate ranges.
107          */
108         if (iop) {
109                 unsigned int i;
110
111                 /* move forward for each leading block marked uptodate */
112                 for (i = first; i <= last; i++) {
113                         if (!test_bit(i, iop->uptodate))
114                                 break;
115                         *pos += block_size;
116                         poff += block_size;
117                         plen -= block_size;
118                         first++;
119                 }
120
121                 /* truncate len if we find any trailing uptodate block(s) */
122                 for ( ; i <= last; i++) {
123                         if (test_bit(i, iop->uptodate)) {
124                                 plen -= (last - i + 1) * block_size;
125                                 last = i - 1;
126                                 break;
127                         }
128                 }
129         }
130
131         /*
132          * If the extent spans the block that contains the i_size, we need to
133          * handle both halves separately so that we properly zero data in the
134          * page cache for blocks that are entirely outside of i_size.
135          */
136         if (orig_pos <= isize && orig_pos + length > isize) {
137                 unsigned end = offset_in_folio(folio, isize - 1) >> block_bits;
138
139                 if (first <= end && last > end)
140                         plen -= (last - end) * block_size;
141         }
142
143         *offp = poff;
144         *lenp = plen;
145 }
146
147 static void iomap_iop_set_range_uptodate(struct folio *folio,
148                 struct iomap_page *iop, size_t off, size_t len)
149 {
150         struct inode *inode = folio->mapping->host;
151         unsigned first = off >> inode->i_blkbits;
152         unsigned last = (off + len - 1) >> inode->i_blkbits;
153         unsigned long flags;
154
155         spin_lock_irqsave(&iop->uptodate_lock, flags);
156         bitmap_set(iop->uptodate, first, last - first + 1);
157         if (bitmap_full(iop->uptodate, i_blocks_per_folio(inode, folio)))
158                 folio_mark_uptodate(folio);
159         spin_unlock_irqrestore(&iop->uptodate_lock, flags);
160 }
161
162 static void iomap_set_range_uptodate(struct folio *folio,
163                 struct iomap_page *iop, size_t off, size_t len)
164 {
165         if (iop)
166                 iomap_iop_set_range_uptodate(folio, iop, off, len);
167         else
168                 folio_mark_uptodate(folio);
169 }
170
171 static void iomap_finish_folio_read(struct folio *folio, size_t offset,
172                 size_t len, int error)
173 {
174         struct iomap_page *iop = to_iomap_page(folio);
175
176         if (unlikely(error)) {
177                 folio_clear_uptodate(folio);
178                 folio_set_error(folio);
179         } else {
180                 iomap_set_range_uptodate(folio, iop, offset, len);
181         }
182
183         if (!iop || atomic_sub_and_test(len, &iop->read_bytes_pending))
184                 folio_unlock(folio);
185 }
186
187 static void iomap_read_end_io(struct bio *bio)
188 {
189         int error = blk_status_to_errno(bio->bi_status);
190         struct folio_iter fi;
191
192         bio_for_each_folio_all(fi, bio)
193                 iomap_finish_folio_read(fi.folio, fi.offset, fi.length, error);
194         bio_put(bio);
195 }
196
197 struct iomap_readpage_ctx {
198         struct folio            *cur_folio;
199         bool                    cur_folio_in_bio;
200         struct bio              *bio;
201         struct readahead_control *rac;
202 };
203
204 /**
205  * iomap_read_inline_data - copy inline data into the page cache
206  * @iter: iteration structure
207  * @folio: folio to copy to
208  *
209  * Copy the inline data in @iter into @folio and zero out the rest of the folio.
210  * Only a single IOMAP_INLINE extent is allowed at the end of each file.
211  * Returns zero for success to complete the read, or the usual negative errno.
212  */
213 static int iomap_read_inline_data(const struct iomap_iter *iter,
214                 struct folio *folio)
215 {
216         struct iomap_page *iop;
217         const struct iomap *iomap = iomap_iter_srcmap(iter);
218         size_t size = i_size_read(iter->inode) - iomap->offset;
219         size_t poff = offset_in_page(iomap->offset);
220         size_t offset = offset_in_folio(folio, iomap->offset);
221         void *addr;
222
223         if (folio_test_uptodate(folio))
224                 return 0;
225
226         if (WARN_ON_ONCE(size > PAGE_SIZE - poff))
227                 return -EIO;
228         if (WARN_ON_ONCE(size > PAGE_SIZE -
229                          offset_in_page(iomap->inline_data)))
230                 return -EIO;
231         if (WARN_ON_ONCE(size > iomap->length))
232                 return -EIO;
233         if (offset > 0)
234                 iop = iomap_page_create(iter->inode, folio, iter->flags);
235         else
236                 iop = to_iomap_page(folio);
237
238         addr = kmap_local_folio(folio, offset);
239         memcpy(addr, iomap->inline_data, size);
240         memset(addr + size, 0, PAGE_SIZE - poff - size);
241         kunmap_local(addr);
242         iomap_set_range_uptodate(folio, iop, offset, PAGE_SIZE - poff);
243         return 0;
244 }
245
246 static inline bool iomap_block_needs_zeroing(const struct iomap_iter *iter,
247                 loff_t pos)
248 {
249         const struct iomap *srcmap = iomap_iter_srcmap(iter);
250
251         return srcmap->type != IOMAP_MAPPED ||
252                 (srcmap->flags & IOMAP_F_NEW) ||
253                 pos >= i_size_read(iter->inode);
254 }
255
256 static loff_t iomap_readpage_iter(const struct iomap_iter *iter,
257                 struct iomap_readpage_ctx *ctx, loff_t offset)
258 {
259         const struct iomap *iomap = &iter->iomap;
260         loff_t pos = iter->pos + offset;
261         loff_t length = iomap_length(iter) - offset;
262         struct folio *folio = ctx->cur_folio;
263         struct iomap_page *iop;
264         loff_t orig_pos = pos;
265         size_t poff, plen;
266         sector_t sector;
267
268         if (iomap->type == IOMAP_INLINE)
269                 return iomap_read_inline_data(iter, folio);
270
271         /* zero post-eof blocks as the page may be mapped */
272         iop = iomap_page_create(iter->inode, folio, iter->flags);
273         iomap_adjust_read_range(iter->inode, folio, &pos, length, &poff, &plen);
274         if (plen == 0)
275                 goto done;
276
277         if (iomap_block_needs_zeroing(iter, pos)) {
278                 folio_zero_range(folio, poff, plen);
279                 iomap_set_range_uptodate(folio, iop, poff, plen);
280                 goto done;
281         }
282
283         ctx->cur_folio_in_bio = true;
284         if (iop)
285                 atomic_add(plen, &iop->read_bytes_pending);
286
287         sector = iomap_sector(iomap, pos);
288         if (!ctx->bio ||
289             bio_end_sector(ctx->bio) != sector ||
290             !bio_add_folio(ctx->bio, folio, plen, poff)) {
291                 gfp_t gfp = mapping_gfp_constraint(folio->mapping, GFP_KERNEL);
292                 gfp_t orig_gfp = gfp;
293                 unsigned int nr_vecs = DIV_ROUND_UP(length, PAGE_SIZE);
294
295                 if (ctx->bio)
296                         submit_bio(ctx->bio);
297
298                 if (ctx->rac) /* same as readahead_gfp_mask */
299                         gfp |= __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
300                 ctx->bio = bio_alloc(iomap->bdev, bio_max_segs(nr_vecs),
301                                      REQ_OP_READ, gfp);
302                 /*
303                  * If the bio_alloc fails, try it again for a single page to
304                  * avoid having to deal with partial page reads.  This emulates
305                  * what do_mpage_read_folio does.
306                  */
307                 if (!ctx->bio) {
308                         ctx->bio = bio_alloc(iomap->bdev, 1, REQ_OP_READ,
309                                              orig_gfp);
310                 }
311                 if (ctx->rac)
312                         ctx->bio->bi_opf |= REQ_RAHEAD;
313                 ctx->bio->bi_iter.bi_sector = sector;
314                 ctx->bio->bi_end_io = iomap_read_end_io;
315                 bio_add_folio_nofail(ctx->bio, folio, plen, poff);
316         }
317
318 done:
319         /*
320          * Move the caller beyond our range so that it keeps making progress.
321          * For that, we have to include any leading non-uptodate ranges, but
322          * we can skip trailing ones as they will be handled in the next
323          * iteration.
324          */
325         return pos - orig_pos + plen;
326 }
327
328 int iomap_read_folio(struct folio *folio, const struct iomap_ops *ops)
329 {
330         struct iomap_iter iter = {
331                 .inode          = folio->mapping->host,
332                 .pos            = folio_pos(folio),
333                 .len            = folio_size(folio),
334         };
335         struct iomap_readpage_ctx ctx = {
336                 .cur_folio      = folio,
337         };
338         int ret;
339
340         trace_iomap_readpage(iter.inode, 1);
341
342         while ((ret = iomap_iter(&iter, ops)) > 0)
343                 iter.processed = iomap_readpage_iter(&iter, &ctx, 0);
344
345         if (ret < 0)
346                 folio_set_error(folio);
347
348         if (ctx.bio) {
349                 submit_bio(ctx.bio);
350                 WARN_ON_ONCE(!ctx.cur_folio_in_bio);
351         } else {
352                 WARN_ON_ONCE(ctx.cur_folio_in_bio);
353                 folio_unlock(folio);
354         }
355
356         /*
357          * Just like mpage_readahead and block_read_full_folio, we always
358          * return 0 and just set the folio error flag on errors.  This
359          * should be cleaned up throughout the stack eventually.
360          */
361         return 0;
362 }
363 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_read_folio);
364
365 static loff_t iomap_readahead_iter(const struct iomap_iter *iter,
366                 struct iomap_readpage_ctx *ctx)
367 {
368         loff_t length = iomap_length(iter);
369         loff_t done, ret;
370
371         for (done = 0; done < length; done += ret) {
372                 if (ctx->cur_folio &&
373                     offset_in_folio(ctx->cur_folio, iter->pos + done) == 0) {
374                         if (!ctx->cur_folio_in_bio)
375                                 folio_unlock(ctx->cur_folio);
376                         ctx->cur_folio = NULL;
377                 }
378                 if (!ctx->cur_folio) {
379                         ctx->cur_folio = readahead_folio(ctx->rac);
380                         ctx->cur_folio_in_bio = false;
381                 }
382                 ret = iomap_readpage_iter(iter, ctx, done);
383                 if (ret <= 0)
384                         return ret;
385         }
386
387         return done;
388 }
389
390 /**
391  * iomap_readahead - Attempt to read pages from a file.
392  * @rac: Describes the pages to be read.
393  * @ops: The operations vector for the filesystem.
394  *
395  * This function is for filesystems to call to implement their readahead
396  * address_space operation.
397  *
398  * Context: The @ops callbacks may submit I/O (eg to read the addresses of
399  * blocks from disc), and may wait for it.  The caller may be trying to
400  * access a different page, and so sleeping excessively should be avoided.
401  * It may allocate memory, but should avoid costly allocations.  This
402  * function is called with memalloc_nofs set, so allocations will not cause
403  * the filesystem to be reentered.
404  */
405 void iomap_readahead(struct readahead_control *rac, const struct iomap_ops *ops)
406 {
407         struct iomap_iter iter = {
408                 .inode  = rac->mapping->host,
409                 .pos    = readahead_pos(rac),
410                 .len    = readahead_length(rac),
411         };
412         struct iomap_readpage_ctx ctx = {
413                 .rac    = rac,
414         };
415
416         trace_iomap_readahead(rac->mapping->host, readahead_count(rac));
417
418         while (iomap_iter(&iter, ops) > 0)
419                 iter.processed = iomap_readahead_iter(&iter, &ctx);
420
421         if (ctx.bio)
422                 submit_bio(ctx.bio);
423         if (ctx.cur_folio) {
424                 if (!ctx.cur_folio_in_bio)
425                         folio_unlock(ctx.cur_folio);
426         }
427 }
428 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_readahead);
429
430 /*
431  * iomap_is_partially_uptodate checks whether blocks within a folio are
432  * uptodate or not.
433  *
434  * Returns true if all blocks which correspond to the specified part
435  * of the folio are uptodate.
436  */
437 bool iomap_is_partially_uptodate(struct folio *folio, size_t from, size_t count)
438 {
439         struct iomap_page *iop = to_iomap_page(folio);
440         struct inode *inode = folio->mapping->host;
441         unsigned first, last, i;
442
443         if (!iop)
444                 return false;
445
446         /* Caller's range may extend past the end of this folio */
447         count = min(folio_size(folio) - from, count);
448
449         /* First and last blocks in range within folio */
450         first = from >> inode->i_blkbits;
451         last = (from + count - 1) >> inode->i_blkbits;
452
453         for (i = first; i <= last; i++)
454                 if (!test_bit(i, iop->uptodate))
455                         return false;
456         return true;
457 }
458 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_is_partially_uptodate);
459
460 /**
461  * iomap_get_folio - get a folio reference for writing
462  * @iter: iteration structure
463  * @pos: start offset of write
464  *
465  * Returns a locked reference to the folio at @pos, or an error pointer if the
466  * folio could not be obtained.
467  */
468 struct folio *iomap_get_folio(struct iomap_iter *iter, loff_t pos)
469 {
470         unsigned fgp = FGP_WRITEBEGIN | FGP_NOFS;
471
472         if (iter->flags & IOMAP_NOWAIT)
473                 fgp |= FGP_NOWAIT;
474
475         return __filemap_get_folio(iter->inode->i_mapping, pos >> PAGE_SHIFT,
476                         fgp, mapping_gfp_mask(iter->inode->i_mapping));
477 }
478 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_get_folio);
479
480 bool iomap_release_folio(struct folio *folio, gfp_t gfp_flags)
481 {
482         trace_iomap_release_folio(folio->mapping->host, folio_pos(folio),
483                         folio_size(folio));
484
485         /*
486          * mm accommodates an old ext3 case where clean folios might
487          * not have had the dirty bit cleared.  Thus, it can send actual
488          * dirty folios to ->release_folio() via shrink_active_list();
489          * skip those here.
490          */
491         if (folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio))
492                 return false;
493         iomap_page_release(folio);
494         return true;
495 }
496 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_release_folio);
497
498 void iomap_invalidate_folio(struct folio *folio, size_t offset, size_t len)
499 {
500         trace_iomap_invalidate_folio(folio->mapping->host,
501                                         folio_pos(folio) + offset, len);
502
503         /*
504          * If we're invalidating the entire folio, clear the dirty state
505          * from it and release it to avoid unnecessary buildup of the LRU.
506          */
507         if (offset == 0 && len == folio_size(folio)) {
508                 WARN_ON_ONCE(folio_test_writeback(folio));
509                 folio_cancel_dirty(folio);
510                 iomap_page_release(folio);
511         } else if (folio_test_large(folio)) {
512                 /* Must release the iop so the page can be split */
513                 WARN_ON_ONCE(!folio_test_uptodate(folio) &&
514                              folio_test_dirty(folio));
515                 iomap_page_release(folio);
516         }
517 }
518 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_invalidate_folio);
519
520 static void
521 iomap_write_failed(struct inode *inode, loff_t pos, unsigned len)
522 {
523         loff_t i_size = i_size_read(inode);
524
525         /*
526          * Only truncate newly allocated pages beyoned EOF, even if the
527          * write started inside the existing inode size.
528          */
529         if (pos + len > i_size)
530                 truncate_pagecache_range(inode, max(pos, i_size),
531                                          pos + len - 1);
532 }
533
534 static int iomap_read_folio_sync(loff_t block_start, struct folio *folio,
535                 size_t poff, size_t plen, const struct iomap *iomap)
536 {
537         struct bio_vec bvec;
538         struct bio bio;
539
540         bio_init(&bio, iomap->bdev, &bvec, 1, REQ_OP_READ);
541         bio.bi_iter.bi_sector = iomap_sector(iomap, block_start);
542         bio_add_folio_nofail(&bio, folio, plen, poff);
543         return submit_bio_wait(&bio);
544 }
545
546 static int __iomap_write_begin(const struct iomap_iter *iter, loff_t pos,
547                 size_t len, struct folio *folio)
548 {
549         const struct iomap *srcmap = iomap_iter_srcmap(iter);
550         struct iomap_page *iop;
551         loff_t block_size = i_blocksize(iter->inode);
552         loff_t block_start = round_down(pos, block_size);
553         loff_t block_end = round_up(pos + len, block_size);
554         unsigned int nr_blocks = i_blocks_per_folio(iter->inode, folio);
555         size_t from = offset_in_folio(folio, pos), to = from + len;
556         size_t poff, plen;
557
558         if (folio_test_uptodate(folio))
559                 return 0;
560         folio_clear_error(folio);
561
562         iop = iomap_page_create(iter->inode, folio, iter->flags);
563         if ((iter->flags & IOMAP_NOWAIT) && !iop && nr_blocks > 1)
564                 return -EAGAIN;
565
566         do {
567                 iomap_adjust_read_range(iter->inode, folio, &block_start,
568                                 block_end - block_start, &poff, &plen);
569                 if (plen == 0)
570                         break;
571
572                 if (!(iter->flags & IOMAP_UNSHARE) &&
573                     (from <= poff || from >= poff + plen) &&
574                     (to <= poff || to >= poff + plen))
575                         continue;
576
577                 if (iomap_block_needs_zeroing(iter, block_start)) {
578                         if (WARN_ON_ONCE(iter->flags & IOMAP_UNSHARE))
579                                 return -EIO;
580                         folio_zero_segments(folio, poff, from, to, poff + plen);
581                 } else {
582                         int status;
583
584                         if (iter->flags & IOMAP_NOWAIT)
585                                 return -EAGAIN;
586
587                         status = iomap_read_folio_sync(block_start, folio,
588                                         poff, plen, srcmap);
589                         if (status)
590                                 return status;
591                 }
592                 iomap_set_range_uptodate(folio, iop, poff, plen);
593         } while ((block_start += plen) < block_end);
594
595         return 0;
596 }
597
598 static struct folio *__iomap_get_folio(struct iomap_iter *iter, loff_t pos,
599                 size_t len)
600 {
601         const struct iomap_folio_ops *folio_ops = iter->iomap.folio_ops;
602
603         if (folio_ops && folio_ops->get_folio)
604                 return folio_ops->get_folio(iter, pos, len);
605         else
606                 return iomap_get_folio(iter, pos);
607 }
608
609 static void __iomap_put_folio(struct iomap_iter *iter, loff_t pos, size_t ret,
610                 struct folio *folio)
611 {
612         const struct iomap_folio_ops *folio_ops = iter->iomap.folio_ops;
613
614         if (folio_ops && folio_ops->put_folio) {
615                 folio_ops->put_folio(iter->inode, pos, ret, folio);
616         } else {
617                 folio_unlock(folio);
618                 folio_put(folio);
619         }
620 }
621
622 static int iomap_write_begin_inline(const struct iomap_iter *iter,
623                 struct folio *folio)
624 {
625         /* needs more work for the tailpacking case; disable for now */
626         if (WARN_ON_ONCE(iomap_iter_srcmap(iter)->offset != 0))
627                 return -EIO;
628         return iomap_read_inline_data(iter, folio);
629 }
630
631 static int iomap_write_begin(struct iomap_iter *iter, loff_t pos,
632                 size_t len, struct folio **foliop)
633 {
634         const struct iomap_folio_ops *folio_ops = iter->iomap.folio_ops;
635         const struct iomap *srcmap = iomap_iter_srcmap(iter);
636         struct folio *folio;
637         int status = 0;
638
639         BUG_ON(pos + len > iter->iomap.offset + iter->iomap.length);
640         if (srcmap != &iter->iomap)
641                 BUG_ON(pos + len > srcmap->offset + srcmap->length);
642
643         if (fatal_signal_pending(current))
644                 return -EINTR;
645
646         if (!mapping_large_folio_support(iter->inode->i_mapping))
647                 len = min_t(size_t, len, PAGE_SIZE - offset_in_page(pos));
648
649         folio = __iomap_get_folio(iter, pos, len);
650         if (IS_ERR(folio))
651                 return PTR_ERR(folio);
652
653         /*
654          * Now we have a locked folio, before we do anything with it we need to
655          * check that the iomap we have cached is not stale. The inode extent
656          * mapping can change due to concurrent IO in flight (e.g.
657          * IOMAP_UNWRITTEN state can change and memory reclaim could have
658          * reclaimed a previously partially written page at this index after IO
659          * completion before this write reaches this file offset) and hence we
660          * could do the wrong thing here (zero a page range incorrectly or fail
661          * to zero) and corrupt data.
662          */
663         if (folio_ops && folio_ops->iomap_valid) {
664                 bool iomap_valid = folio_ops->iomap_valid(iter->inode,
665                                                          &iter->iomap);
666                 if (!iomap_valid) {
667                         iter->iomap.flags |= IOMAP_F_STALE;
668                         status = 0;
669                         goto out_unlock;
670                 }
671         }
672
673         if (pos + len > folio_pos(folio) + folio_size(folio))
674                 len = folio_pos(folio) + folio_size(folio) - pos;
675
676         if (srcmap->type == IOMAP_INLINE)
677                 status = iomap_write_begin_inline(iter, folio);
678         else if (srcmap->flags & IOMAP_F_BUFFER_HEAD)
679                 status = __block_write_begin_int(folio, pos, len, NULL, srcmap);
680         else
681                 status = __iomap_write_begin(iter, pos, len, folio);
682
683         if (unlikely(status))
684                 goto out_unlock;
685
686         *foliop = folio;
687         return 0;
688
689 out_unlock:
690         __iomap_put_folio(iter, pos, 0, folio);
691         iomap_write_failed(iter->inode, pos, len);
692
693         return status;
694 }
695
696 static size_t __iomap_write_end(struct inode *inode, loff_t pos, size_t len,
697                 size_t copied, struct folio *folio)
698 {
699         struct iomap_page *iop = to_iomap_page(folio);
700         flush_dcache_folio(folio);
701
702         /*
703          * The blocks that were entirely written will now be uptodate, so we
704          * don't have to worry about a read_folio reading them and overwriting a
705          * partial write.  However, if we've encountered a short write and only
706          * partially written into a block, it will not be marked uptodate, so a
707          * read_folio might come in and destroy our partial write.
708          *
709          * Do the simplest thing and just treat any short write to a
710          * non-uptodate page as a zero-length write, and force the caller to
711          * redo the whole thing.
712          */
713         if (unlikely(copied < len && !folio_test_uptodate(folio)))
714                 return 0;
715         iomap_set_range_uptodate(folio, iop, offset_in_folio(folio, pos), len);
716         filemap_dirty_folio(inode->i_mapping, folio);
717         return copied;
718 }
719
720 static size_t iomap_write_end_inline(const struct iomap_iter *iter,
721                 struct folio *folio, loff_t pos, size_t copied)
722 {
723         const struct iomap *iomap = &iter->iomap;
724         void *addr;
725
726         WARN_ON_ONCE(!folio_test_uptodate(folio));
727         BUG_ON(!iomap_inline_data_valid(iomap));
728
729         flush_dcache_folio(folio);
730         addr = kmap_local_folio(folio, pos);
731         memcpy(iomap_inline_data(iomap, pos), addr, copied);
732         kunmap_local(addr);
733
734         mark_inode_dirty(iter->inode);
735         return copied;
736 }
737
738 /* Returns the number of bytes copied.  May be 0.  Cannot be an errno. */
739 static size_t iomap_write_end(struct iomap_iter *iter, loff_t pos, size_t len,
740                 size_t copied, struct folio *folio)
741 {
742         const struct iomap *srcmap = iomap_iter_srcmap(iter);
743         loff_t old_size = iter->inode->i_size;
744         size_t ret;
745
746         if (srcmap->type == IOMAP_INLINE) {
747                 ret = iomap_write_end_inline(iter, folio, pos, copied);
748         } else if (srcmap->flags & IOMAP_F_BUFFER_HEAD) {
749                 ret = block_write_end(NULL, iter->inode->i_mapping, pos, len,
750                                 copied, &folio->page, NULL);
751         } else {
752                 ret = __iomap_write_end(iter->inode, pos, len, copied, folio);
753         }
754
755         /*
756          * Update the in-memory inode size after copying the data into the page
757          * cache.  It's up to the file system to write the updated size to disk,
758          * preferably after I/O completion so that no stale data is exposed.
759          */
760         if (pos + ret > old_size) {
761                 i_size_write(iter->inode, pos + ret);
762                 iter->iomap.flags |= IOMAP_F_SIZE_CHANGED;
763         }
764         __iomap_put_folio(iter, pos, ret, folio);
765
766         if (old_size < pos)
767                 pagecache_isize_extended(iter->inode, old_size, pos);
768         if (ret < len)
769                 iomap_write_failed(iter->inode, pos + ret, len - ret);
770         return ret;
771 }
772
773 static loff_t iomap_write_iter(struct iomap_iter *iter, struct iov_iter *i)
774 {
775         loff_t length = iomap_length(iter);
776         loff_t pos = iter->pos;
777         ssize_t written = 0;
778         long status = 0;
779         struct address_space *mapping = iter->inode->i_mapping;
780         unsigned int bdp_flags = (iter->flags & IOMAP_NOWAIT) ? BDP_ASYNC : 0;
781
782         do {
783                 struct folio *folio;
784                 struct page *page;
785                 unsigned long offset;   /* Offset into pagecache page */
786                 unsigned long bytes;    /* Bytes to write to page */
787                 size_t copied;          /* Bytes copied from user */
788
789                 offset = offset_in_page(pos);
790                 bytes = min_t(unsigned long, PAGE_SIZE - offset,
791                                                 iov_iter_count(i));
792 again:
793                 status = balance_dirty_pages_ratelimited_flags(mapping,
794                                                                bdp_flags);
795                 if (unlikely(status))
796                         break;
797
798                 if (bytes > length)
799                         bytes = length;
800
801                 /*
802                  * Bring in the user page that we'll copy from _first_.
803                  * Otherwise there's a nasty deadlock on copying from the
804                  * same page as we're writing to, without it being marked
805                  * up-to-date.
806                  *
807                  * For async buffered writes the assumption is that the user
808                  * page has already been faulted in. This can be optimized by
809                  * faulting the user page.
810                  */
811                 if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(i, bytes) == bytes)) {
812                         status = -EFAULT;
813                         break;
814                 }
815
816                 status = iomap_write_begin(iter, pos, bytes, &folio);
817                 if (unlikely(status))
818                         break;
819                 if (iter->iomap.flags & IOMAP_F_STALE)
820                         break;
821
822                 page = folio_file_page(folio, pos >> PAGE_SHIFT);
823                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
824                         flush_dcache_page(page);
825
826                 copied = copy_page_from_iter_atomic(page, offset, bytes, i);
827
828                 status = iomap_write_end(iter, pos, bytes, copied, folio);
829
830                 if (unlikely(copied != status))
831                         iov_iter_revert(i, copied - status);
832
833                 cond_resched();
834                 if (unlikely(status == 0)) {
835                         /*
836                          * A short copy made iomap_write_end() reject the
837                          * thing entirely.  Might be memory poisoning
838                          * halfway through, might be a race with munmap,
839                          * might be severe memory pressure.
840                          */
841                         if (copied)
842                                 bytes = copied;
843                         goto again;
844                 }
845                 pos += status;
846                 written += status;
847                 length -= status;
848         } while (iov_iter_count(i) && length);
849
850         if (status == -EAGAIN) {
851                 iov_iter_revert(i, written);
852                 return -EAGAIN;
853         }
854         return written ? written : status;
855 }
856
857 ssize_t
858 iomap_file_buffered_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *i,
859                 const struct iomap_ops *ops)
860 {
861         struct iomap_iter iter = {
862                 .inode          = iocb->ki_filp->f_mapping->host,
863                 .pos            = iocb->ki_pos,
864                 .len            = iov_iter_count(i),
865                 .flags          = IOMAP_WRITE,
866         };
867         ssize_t ret;
868
869         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
870                 iter.flags |= IOMAP_NOWAIT;
871
872         while ((ret = iomap_iter(&iter, ops)) > 0)
873                 iter.processed = iomap_write_iter(&iter, i);
874
875         if (unlikely(ret < 0))
876                 return ret;
877         ret = iter.pos - iocb->ki_pos;
878         iocb->ki_pos += ret;
879         return ret;
880 }
881 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_file_buffered_write);
882
883 /*
884  * Scan the data range passed to us for dirty page cache folios. If we find a
885  * dirty folio, punch out the preceeding range and update the offset from which
886  * the next punch will start from.
887  *
888  * We can punch out storage reservations under clean pages because they either
889  * contain data that has been written back - in which case the delalloc punch
890  * over that range is a no-op - or they have been read faults in which case they
891  * contain zeroes and we can remove the delalloc backing range and any new
892  * writes to those pages will do the normal hole filling operation...
893  *
894  * This makes the logic simple: we only need to keep the delalloc extents only
895  * over the dirty ranges of the page cache.
896  *
897  * This function uses [start_byte, end_byte) intervals (i.e. open ended) to
898  * simplify range iterations.
899  */
900 static int iomap_write_delalloc_scan(struct inode *inode,
901                 loff_t *punch_start_byte, loff_t start_byte, loff_t end_byte,
902                 int (*punch)(struct inode *inode, loff_t offset, loff_t length))
903 {
904         while (start_byte < end_byte) {
905                 struct folio    *folio;
906
907                 /* grab locked page */
908                 folio = filemap_lock_folio(inode->i_mapping,
909                                 start_byte >> PAGE_SHIFT);
910                 if (IS_ERR(folio)) {
911                         start_byte = ALIGN_DOWN(start_byte, PAGE_SIZE) +
912                                         PAGE_SIZE;
913                         continue;
914                 }
915
916                 /* if dirty, punch up to offset */
917                 if (folio_test_dirty(folio)) {
918                         if (start_byte > *punch_start_byte) {
919                                 int     error;
920
921                                 error = punch(inode, *punch_start_byte,
922                                                 start_byte - *punch_start_byte);
923                                 if (error) {
924                                         folio_unlock(folio);
925                                         folio_put(folio);
926                                         return error;
927                                 }
928                         }
929
930                         /*
931                          * Make sure the next punch start is correctly bound to
932                          * the end of this data range, not the end of the folio.
933                          */
934                         *punch_start_byte = min_t(loff_t, end_byte,
935                                         folio_next_index(folio) << PAGE_SHIFT);
936                 }
937
938                 /* move offset to start of next folio in range */
939                 start_byte = folio_next_index(folio) << PAGE_SHIFT;
940                 folio_unlock(folio);
941                 folio_put(folio);
942         }
943         return 0;
944 }
945
946 /*
947  * Punch out all the delalloc blocks in the range given except for those that
948  * have dirty data still pending in the page cache - those are going to be
949  * written and so must still retain the delalloc backing for writeback.
950  *
951  * As we are scanning the page cache for data, we don't need to reimplement the
952  * wheel - mapping_seek_hole_data() does exactly what we need to identify the
953  * start and end of data ranges correctly even for sub-folio block sizes. This
954  * byte range based iteration is especially convenient because it means we
955  * don't have to care about variable size folios, nor where the start or end of
956  * the data range lies within a folio, if they lie within the same folio or even
957  * if there are multiple discontiguous data ranges within the folio.
958  *
959  * It should be noted that mapping_seek_hole_data() is not aware of EOF, and so
960  * can return data ranges that exist in the cache beyond EOF. e.g. a page fault
961  * spanning EOF will initialise the post-EOF data to zeroes and mark it up to
962  * date. A write page fault can then mark it dirty. If we then fail a write()
963  * beyond EOF into that up to date cached range, we allocate a delalloc block
964  * beyond EOF and then have to punch it out. Because the range is up to date,
965  * mapping_seek_hole_data() will return it, and we will skip the punch because
966  * the folio is dirty. THis is incorrect - we always need to punch out delalloc
967  * beyond EOF in this case as writeback will never write back and covert that
968  * delalloc block beyond EOF. Hence we limit the cached data scan range to EOF,
969  * resulting in always punching out the range from the EOF to the end of the
970  * range the iomap spans.
971  *
972  * Intervals are of the form [start_byte, end_byte) (i.e. open ended) because it
973  * matches the intervals returned by mapping_seek_hole_data(). i.e. SEEK_DATA
974  * returns the start of a data range (start_byte), and SEEK_HOLE(start_byte)
975  * returns the end of the data range (data_end). Using closed intervals would
976  * require sprinkling this code with magic "+ 1" and "- 1" arithmetic and expose
977  * the code to subtle off-by-one bugs....
978  */
979 static int iomap_write_delalloc_release(struct inode *inode,
980                 loff_t start_byte, loff_t end_byte,
981                 int (*punch)(struct inode *inode, loff_t pos, loff_t length))
982 {
983         loff_t punch_start_byte = start_byte;
984         loff_t scan_end_byte = min(i_size_read(inode), end_byte);
985         int error = 0;
986
987         /*
988          * Lock the mapping to avoid races with page faults re-instantiating
989          * folios and dirtying them via ->page_mkwrite whilst we walk the
990          * cache and perform delalloc extent removal. Failing to do this can
991          * leave dirty pages with no space reservation in the cache.
992          */
993         filemap_invalidate_lock(inode->i_mapping);
994         while (start_byte < scan_end_byte) {
995                 loff_t          data_end;
996
997                 start_byte = mapping_seek_hole_data(inode->i_mapping,
998                                 start_byte, scan_end_byte, SEEK_DATA);
999                 /*
1000                  * If there is no more data to scan, all that is left is to
1001                  * punch out the remaining range.
1002                  */
1003                 if (start_byte == -ENXIO || start_byte == scan_end_byte)
1004                         break;
1005                 if (start_byte < 0) {
1006                         error = start_byte;
1007                         goto out_unlock;
1008                 }
1009                 WARN_ON_ONCE(start_byte < punch_start_byte);
1010                 WARN_ON_ONCE(start_byte > scan_end_byte);
1011
1012                 /*
1013                  * We find the end of this contiguous cached data range by
1014                  * seeking from start_byte to the beginning of the next hole.
1015                  */
1016                 data_end = mapping_seek_hole_data(inode->i_mapping, start_byte,
1017                                 scan_end_byte, SEEK_HOLE);
1018                 if (data_end < 0) {
1019                         error = data_end;
1020                         goto out_unlock;
1021                 }
1022                 WARN_ON_ONCE(data_end <= start_byte);
1023                 WARN_ON_ONCE(data_end > scan_end_byte);
1024
1025                 error = iomap_write_delalloc_scan(inode, &punch_start_byte,
1026                                 start_byte, data_end, punch);
1027                 if (error)
1028                         goto out_unlock;
1029
1030                 /* The next data search starts at the end of this one. */
1031                 start_byte = data_end;
1032         }
1033
1034         if (punch_start_byte < end_byte)
1035                 error = punch(inode, punch_start_byte,
1036                                 end_byte - punch_start_byte);
1037 out_unlock:
1038         filemap_invalidate_unlock(inode->i_mapping);
1039         return error;
1040 }
1041
1042 /*
1043  * When a short write occurs, the filesystem may need to remove reserved space
1044  * that was allocated in ->iomap_begin from it's ->iomap_end method. For
1045  * filesystems that use delayed allocation, we need to punch out delalloc
1046  * extents from the range that are not dirty in the page cache. As the write can
1047  * race with page faults, there can be dirty pages over the delalloc extent
1048  * outside the range of a short write but still within the delalloc extent
1049  * allocated for this iomap.
1050  *
1051  * This function uses [start_byte, end_byte) intervals (i.e. open ended) to
1052  * simplify range iterations.
1053  *
1054  * The punch() callback *must* only punch delalloc extents in the range passed
1055  * to it. It must skip over all other types of extents in the range and leave
1056  * them completely unchanged. It must do this punch atomically with respect to
1057  * other extent modifications.
1058  *
1059  * The punch() callback may be called with a folio locked to prevent writeback
1060  * extent allocation racing at the edge of the range we are currently punching.
1061  * The locked folio may or may not cover the range being punched, so it is not
1062  * safe for the punch() callback to lock folios itself.
1063  *
1064  * Lock order is:
1065  *
1066  * inode->i_rwsem (shared or exclusive)
1067  *   inode->i_mapping->invalidate_lock (exclusive)
1068  *     folio_lock()
1069  *       ->punch
1070  *         internal filesystem allocation lock
1071  */
1072 int iomap_file_buffered_write_punch_delalloc(struct inode *inode,
1073                 struct iomap *iomap, loff_t pos, loff_t length,
1074                 ssize_t written,
1075                 int (*punch)(struct inode *inode, loff_t pos, loff_t length))
1076 {
1077         loff_t                  start_byte;
1078         loff_t                  end_byte;
1079         unsigned int            blocksize = i_blocksize(inode);
1080
1081         if (iomap->type != IOMAP_DELALLOC)
1082                 return 0;
1083
1084         /* If we didn't reserve the blocks, we're not allowed to punch them. */
1085         if (!(iomap->flags & IOMAP_F_NEW))
1086                 return 0;
1087
1088         /*
1089          * start_byte refers to the first unused block after a short write. If
1090          * nothing was written, round offset down to point at the first block in
1091          * the range.
1092          */
1093         if (unlikely(!written))
1094                 start_byte = round_down(pos, blocksize);
1095         else
1096                 start_byte = round_up(pos + written, blocksize);
1097         end_byte = round_up(pos + length, blocksize);
1098
1099         /* Nothing to do if we've written the entire delalloc extent */
1100         if (start_byte >= end_byte)
1101                 return 0;
1102
1103         return iomap_write_delalloc_release(inode, start_byte, end_byte,
1104                                         punch);
1105 }
1106 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_file_buffered_write_punch_delalloc);
1107
1108 static loff_t iomap_unshare_iter(struct iomap_iter *iter)
1109 {
1110         struct iomap *iomap = &iter->iomap;
1111         const struct iomap *srcmap = iomap_iter_srcmap(iter);
1112         loff_t pos = iter->pos;
1113         loff_t length = iomap_length(iter);
1114         long status = 0;
1115         loff_t written = 0;
1116
1117         /* don't bother with blocks that are not shared to start with */
1118         if (!(iomap->flags & IOMAP_F_SHARED))
1119                 return length;
1120         /* don't bother with holes or unwritten extents */
1121         if (srcmap->type == IOMAP_HOLE || srcmap->type == IOMAP_UNWRITTEN)
1122                 return length;
1123
1124         do {
1125                 unsigned long offset = offset_in_page(pos);
1126                 unsigned long bytes = min_t(loff_t, PAGE_SIZE - offset, length);
1127                 struct folio *folio;
1128
1129                 status = iomap_write_begin(iter, pos, bytes, &folio);
1130                 if (unlikely(status))
1131                         return status;
1132                 if (iter->iomap.flags & IOMAP_F_STALE)
1133                         break;
1134
1135                 status = iomap_write_end(iter, pos, bytes, bytes, folio);
1136                 if (WARN_ON_ONCE(status == 0))
1137                         return -EIO;
1138
1139                 cond_resched();
1140
1141                 pos += status;
1142                 written += status;
1143                 length -= status;
1144
1145                 balance_dirty_pages_ratelimited(iter->inode->i_mapping);
1146         } while (length);
1147
1148         return written;
1149 }
1150
1151 int
1152 iomap_file_unshare(struct inode *inode, loff_t pos, loff_t len,
1153                 const struct iomap_ops *ops)
1154 {
1155         struct iomap_iter iter = {
1156                 .inode          = inode,
1157                 .pos            = pos,
1158                 .len            = len,
1159                 .flags          = IOMAP_WRITE | IOMAP_UNSHARE,
1160         };
1161         int ret;
1162
1163         while ((ret = iomap_iter(&iter, ops)) > 0)
1164                 iter.processed = iomap_unshare_iter(&iter);
1165         return ret;
1166 }
1167 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_file_unshare);
1168
1169 static loff_t iomap_zero_iter(struct iomap_iter *iter, bool *did_zero)
1170 {
1171         const struct iomap *srcmap = iomap_iter_srcmap(iter);
1172         loff_t pos = iter->pos;
1173         loff_t length = iomap_length(iter);
1174         loff_t written = 0;
1175
1176         /* already zeroed?  we're done. */
1177         if (srcmap->type == IOMAP_HOLE || srcmap->type == IOMAP_UNWRITTEN)
1178                 return length;
1179
1180         do {
1181                 struct folio *folio;
1182                 int status;
1183                 size_t offset;
1184                 size_t bytes = min_t(u64, SIZE_MAX, length);
1185
1186                 status = iomap_write_begin(iter, pos, bytes, &folio);
1187                 if (status)
1188                         return status;
1189                 if (iter->iomap.flags & IOMAP_F_STALE)
1190                         break;
1191
1192                 offset = offset_in_folio(folio, pos);
1193                 if (bytes > folio_size(folio) - offset)
1194                         bytes = folio_size(folio) - offset;
1195
1196                 folio_zero_range(folio, offset, bytes);
1197                 folio_mark_accessed(folio);
1198
1199                 bytes = iomap_write_end(iter, pos, bytes, bytes, folio);
1200                 if (WARN_ON_ONCE(bytes == 0))
1201                         return -EIO;
1202
1203                 pos += bytes;
1204                 length -= bytes;
1205                 written += bytes;
1206         } while (length > 0);
1207
1208         if (did_zero)
1209                 *did_zero = true;
1210         return written;
1211 }
1212
1213 int
1214 iomap_zero_range(struct inode *inode, loff_t pos, loff_t len, bool *did_zero,
1215                 const struct iomap_ops *ops)
1216 {
1217         struct iomap_iter iter = {
1218                 .inode          = inode,
1219                 .pos            = pos,
1220                 .len            = len,
1221                 .flags          = IOMAP_ZERO,
1222         };
1223         int ret;
1224
1225         while ((ret = iomap_iter(&iter, ops)) > 0)
1226                 iter.processed = iomap_zero_iter(&iter, did_zero);
1227         return ret;
1228 }
1229 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_zero_range);
1230
1231 int
1232 iomap_truncate_page(struct inode *inode, loff_t pos, bool *did_zero,
1233                 const struct iomap_ops *ops)
1234 {
1235         unsigned int blocksize = i_blocksize(inode);
1236         unsigned int off = pos & (blocksize - 1);
1237
1238         /* Block boundary? Nothing to do */
1239         if (!off)
1240                 return 0;
1241         return iomap_zero_range(inode, pos, blocksize - off, did_zero, ops);
1242 }
1243 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_truncate_page);
1244
1245 static loff_t iomap_folio_mkwrite_iter(struct iomap_iter *iter,
1246                 struct folio *folio)
1247 {
1248         loff_t length = iomap_length(iter);
1249         int ret;
1250
1251         if (iter->iomap.flags & IOMAP_F_BUFFER_HEAD) {
1252                 ret = __block_write_begin_int(folio, iter->pos, length, NULL,
1253                                               &iter->iomap);
1254                 if (ret)
1255                         return ret;
1256                 block_commit_write(&folio->page, 0, length);
1257         } else {
1258                 WARN_ON_ONCE(!folio_test_uptodate(folio));
1259                 folio_mark_dirty(folio);
1260         }
1261
1262         return length;
1263 }
1264
1265 vm_fault_t iomap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf, const struct iomap_ops *ops)
1266 {
1267         struct iomap_iter iter = {
1268                 .inode          = file_inode(vmf->vma->vm_file),
1269                 .flags          = IOMAP_WRITE | IOMAP_FAULT,
1270         };
1271         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
1272         ssize_t ret;
1273
1274         folio_lock(folio);
1275         ret = folio_mkwrite_check_truncate(folio, iter.inode);
1276         if (ret < 0)
1277                 goto out_unlock;
1278         iter.pos = folio_pos(folio);
1279         iter.len = ret;
1280         while ((ret = iomap_iter(&iter, ops)) > 0)
1281                 iter.processed = iomap_folio_mkwrite_iter(&iter, folio);
1282
1283         if (ret < 0)
1284                 goto out_unlock;
1285         folio_wait_stable(folio);
1286         return VM_FAULT_LOCKED;
1287 out_unlock:
1288         folio_unlock(folio);
1289         return block_page_mkwrite_return(ret);
1290 }
1291 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_page_mkwrite);
1292
1293 static void iomap_finish_folio_write(struct inode *inode, struct folio *folio,
1294                 size_t len, int error)
1295 {
1296         struct iomap_page *iop = to_iomap_page(folio);
1297
1298         if (error) {
1299                 folio_set_error(folio);
1300                 mapping_set_error(inode->i_mapping, error);
1301         }
1302
1303         WARN_ON_ONCE(i_blocks_per_folio(inode, folio) > 1 && !iop);
1304         WARN_ON_ONCE(iop && atomic_read(&iop->write_bytes_pending) <= 0);
1305
1306         if (!iop || atomic_sub_and_test(len, &iop->write_bytes_pending))
1307                 folio_end_writeback(folio);
1308 }
1309
1310 /*
1311  * We're now finished for good with this ioend structure.  Update the page
1312  * state, release holds on bios, and finally free up memory.  Do not use the
1313  * ioend after this.
1314  */
1315 static u32
1316 iomap_finish_ioend(struct iomap_ioend *ioend, int error)
1317 {
1318         struct inode *inode = ioend->io_inode;
1319         struct bio *bio = &ioend->io_inline_bio;
1320         struct bio *last = ioend->io_bio, *next;
1321         u64 start = bio->bi_iter.bi_sector;
1322         loff_t offset = ioend->io_offset;
1323         bool quiet = bio_flagged(bio, BIO_QUIET);
1324         u32 folio_count = 0;
1325
1326         for (bio = &ioend->io_inline_bio; bio; bio = next) {
1327                 struct folio_iter fi;
1328
1329                 /*
1330                  * For the last bio, bi_private points to the ioend, so we
1331                  * need to explicitly end the iteration here.
1332                  */
1333                 if (bio == last)
1334                         next = NULL;
1335                 else
1336                         next = bio->bi_private;
1337
1338                 /* walk all folios in bio, ending page IO on them */
1339                 bio_for_each_folio_all(fi, bio) {
1340                         iomap_finish_folio_write(inode, fi.folio, fi.length,
1341                                         error);
1342                         folio_count++;
1343                 }
1344                 bio_put(bio);
1345         }
1346         /* The ioend has been freed by bio_put() */
1347
1348         if (unlikely(error && !quiet)) {
1349                 printk_ratelimited(KERN_ERR
1350 "%s: writeback error on inode %lu, offset %lld, sector %llu",
1351                         inode->i_sb->s_id, inode->i_ino, offset, start);
1352         }
1353         return folio_count;
1354 }
1355
1356 /*
1357  * Ioend completion routine for merged bios. This can only be called from task
1358  * contexts as merged ioends can be of unbound length. Hence we have to break up
1359  * the writeback completions into manageable chunks to avoid long scheduler
1360  * holdoffs. We aim to keep scheduler holdoffs down below 10ms so that we get
1361  * good batch processing throughput without creating adverse scheduler latency
1362  * conditions.
1363  */
1364 void
1365 iomap_finish_ioends(struct iomap_ioend *ioend, int error)
1366 {
1367         struct list_head tmp;
1368         u32 completions;
1369
1370         might_sleep();
1371
1372         list_replace_init(&ioend->io_list, &tmp);
1373         completions = iomap_finish_ioend(ioend, error);
1374
1375         while (!list_empty(&tmp)) {
1376                 if (completions > IOEND_BATCH_SIZE * 8) {
1377                         cond_resched();
1378                         completions = 0;
1379                 }
1380                 ioend = list_first_entry(&tmp, struct iomap_ioend, io_list);
1381                 list_del_init(&ioend->io_list);
1382                 completions += iomap_finish_ioend(ioend, error);
1383         }
1384 }
1385 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_finish_ioends);
1386
1387 /*
1388  * We can merge two adjacent ioends if they have the same set of work to do.
1389  */
1390 static bool
1391 iomap_ioend_can_merge(struct iomap_ioend *ioend, struct iomap_ioend *next)
1392 {
1393         if (ioend->io_bio->bi_status != next->io_bio->bi_status)
1394                 return false;
1395         if ((ioend->io_flags & IOMAP_F_SHARED) ^
1396             (next->io_flags & IOMAP_F_SHARED))
1397                 return false;
1398         if ((ioend->io_type == IOMAP_UNWRITTEN) ^
1399             (next->io_type == IOMAP_UNWRITTEN))
1400                 return false;
1401         if (ioend->io_offset + ioend->io_size != next->io_offset)
1402                 return false;
1403         /*
1404          * Do not merge physically discontiguous ioends. The filesystem
1405          * completion functions will have to iterate the physical
1406          * discontiguities even if we merge the ioends at a logical level, so
1407          * we don't gain anything by merging physical discontiguities here.
1408          *
1409          * We cannot use bio->bi_iter.bi_sector here as it is modified during
1410          * submission so does not point to the start sector of the bio at
1411          * completion.
1412          */
1413         if (ioend->io_sector + (ioend->io_size >> 9) != next->io_sector)
1414                 return false;
1415         return true;
1416 }
1417
1418 void
1419 iomap_ioend_try_merge(struct iomap_ioend *ioend, struct list_head *more_ioends)
1420 {
1421         struct iomap_ioend *next;
1422
1423         INIT_LIST_HEAD(&ioend->io_list);
1424
1425         while ((next = list_first_entry_or_null(more_ioends, struct iomap_ioend,
1426                         io_list))) {
1427                 if (!iomap_ioend_can_merge(ioend, next))
1428                         break;
1429                 list_move_tail(&next->io_list, &ioend->io_list);
1430                 ioend->io_size += next->io_size;
1431         }
1432 }
1433 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_ioend_try_merge);
1434
1435 static int
1436 iomap_ioend_compare(void *priv, const struct list_head *a,
1437                 const struct list_head *b)
1438 {
1439         struct iomap_ioend *ia = container_of(a, struct iomap_ioend, io_list);
1440         struct iomap_ioend *ib = container_of(b, struct iomap_ioend, io_list);
1441
1442         if (ia->io_offset < ib->io_offset)
1443                 return -1;
1444         if (ia->io_offset > ib->io_offset)
1445                 return 1;
1446         return 0;
1447 }
1448
1449 void
1450 iomap_sort_ioends(struct list_head *ioend_list)
1451 {
1452         list_sort(NULL, ioend_list, iomap_ioend_compare);
1453 }
1454 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_sort_ioends);
1455
1456 static void iomap_writepage_end_bio(struct bio *bio)
1457 {
1458         struct iomap_ioend *ioend = bio->bi_private;
1459
1460         iomap_finish_ioend(ioend, blk_status_to_errno(bio->bi_status));
1461 }
1462
1463 /*
1464  * Submit the final bio for an ioend.
1465  *
1466  * If @error is non-zero, it means that we have a situation where some part of
1467  * the submission process has failed after we've marked pages for writeback
1468  * and unlocked them.  In this situation, we need to fail the bio instead of
1469  * submitting it.  This typically only happens on a filesystem shutdown.
1470  */
1471 static int
1472 iomap_submit_ioend(struct iomap_writepage_ctx *wpc, struct iomap_ioend *ioend,
1473                 int error)
1474 {
1475         ioend->io_bio->bi_private = ioend;
1476         ioend->io_bio->bi_end_io = iomap_writepage_end_bio;
1477
1478         if (wpc->ops->prepare_ioend)
1479                 error = wpc->ops->prepare_ioend(ioend, error);
1480         if (error) {
1481                 /*
1482                  * If we're failing the IO now, just mark the ioend with an
1483                  * error and finish it.  This will run IO completion immediately
1484                  * as there is only one reference to the ioend at this point in
1485                  * time.
1486                  */
1487                 ioend->io_bio->bi_status = errno_to_blk_status(error);
1488                 bio_endio(ioend->io_bio);
1489                 return error;
1490         }
1491
1492         submit_bio(ioend->io_bio);
1493         return 0;
1494 }
1495
1496 static struct iomap_ioend *
1497 iomap_alloc_ioend(struct inode *inode, struct iomap_writepage_ctx *wpc,
1498                 loff_t offset, sector_t sector, struct writeback_control *wbc)
1499 {
1500         struct iomap_ioend *ioend;
1501         struct bio *bio;
1502
1503         bio = bio_alloc_bioset(wpc->iomap.bdev, BIO_MAX_VECS,
1504                                REQ_OP_WRITE | wbc_to_write_flags(wbc),
1505                                GFP_NOFS, &iomap_ioend_bioset);
1506         bio->bi_iter.bi_sector = sector;
1507         wbc_init_bio(wbc, bio);
1508
1509         ioend = container_of(bio, struct iomap_ioend, io_inline_bio);
1510         INIT_LIST_HEAD(&ioend->io_list);
1511         ioend->io_type = wpc->iomap.type;
1512         ioend->io_flags = wpc->iomap.flags;
1513         ioend->io_inode = inode;
1514         ioend->io_size = 0;
1515         ioend->io_folios = 0;
1516         ioend->io_offset = offset;
1517         ioend->io_bio = bio;
1518         ioend->io_sector = sector;
1519         return ioend;
1520 }
1521
1522 /*
1523  * Allocate a new bio, and chain the old bio to the new one.
1524  *
1525  * Note that we have to perform the chaining in this unintuitive order
1526  * so that the bi_private linkage is set up in the right direction for the
1527  * traversal in iomap_finish_ioend().
1528  */
1529 static struct bio *
1530 iomap_chain_bio(struct bio *prev)
1531 {
1532         struct bio *new;
1533
1534         new = bio_alloc(prev->bi_bdev, BIO_MAX_VECS, prev->bi_opf, GFP_NOFS);
1535         bio_clone_blkg_association(new, prev);
1536         new->bi_iter.bi_sector = bio_end_sector(prev);
1537
1538         bio_chain(prev, new);
1539         bio_get(prev);          /* for iomap_finish_ioend */
1540         submit_bio(prev);
1541         return new;
1542 }
1543
1544 static bool
1545 iomap_can_add_to_ioend(struct iomap_writepage_ctx *wpc, loff_t offset,
1546                 sector_t sector)
1547 {
1548         if ((wpc->iomap.flags & IOMAP_F_SHARED) !=
1549             (wpc->ioend->io_flags & IOMAP_F_SHARED))
1550                 return false;
1551         if (wpc->iomap.type != wpc->ioend->io_type)
1552                 return false;
1553         if (offset != wpc->ioend->io_offset + wpc->ioend->io_size)
1554                 return false;
1555         if (sector != bio_end_sector(wpc->ioend->io_bio))
1556                 return false;
1557         /*
1558          * Limit ioend bio chain lengths to minimise IO completion latency. This
1559          * also prevents long tight loops ending page writeback on all the
1560          * folios in the ioend.
1561          */
1562         if (wpc->ioend->io_folios >= IOEND_BATCH_SIZE)
1563                 return false;
1564         return true;
1565 }
1566
1567 /*
1568  * Test to see if we have an existing ioend structure that we could append to
1569  * first; otherwise finish off the current ioend and start another.
1570  */
1571 static void
1572 iomap_add_to_ioend(struct inode *inode, loff_t pos, struct folio *folio,
1573                 struct iomap_page *iop, struct iomap_writepage_ctx *wpc,
1574                 struct writeback_control *wbc, struct list_head *iolist)
1575 {
1576         sector_t sector = iomap_sector(&wpc->iomap, pos);
1577         unsigned len = i_blocksize(inode);
1578         size_t poff = offset_in_folio(folio, pos);
1579
1580         if (!wpc->ioend || !iomap_can_add_to_ioend(wpc, pos, sector)) {
1581                 if (wpc->ioend)
1582                         list_add(&wpc->ioend->io_list, iolist);
1583                 wpc->ioend = iomap_alloc_ioend(inode, wpc, pos, sector, wbc);
1584         }
1585
1586         if (!bio_add_folio(wpc->ioend->io_bio, folio, len, poff)) {
1587                 wpc->ioend->io_bio = iomap_chain_bio(wpc->ioend->io_bio);
1588                 bio_add_folio_nofail(wpc->ioend->io_bio, folio, len, poff);
1589         }
1590
1591         if (iop)
1592                 atomic_add(len, &iop->write_bytes_pending);
1593         wpc->ioend->io_size += len;
1594         wbc_account_cgroup_owner(wbc, &folio->page, len);
1595 }
1596
1597 /*
1598  * We implement an immediate ioend submission policy here to avoid needing to
1599  * chain multiple ioends and hence nest mempool allocations which can violate
1600  * the forward progress guarantees we need to provide. The current ioend we're
1601  * adding blocks to is cached in the writepage context, and if the new block
1602  * doesn't append to the cached ioend, it will create a new ioend and cache that
1603  * instead.
1604  *
1605  * If a new ioend is created and cached, the old ioend is returned and queued
1606  * locally for submission once the entire page is processed or an error has been
1607  * detected.  While ioends are submitted immediately after they are completed,
1608  * batching optimisations are provided by higher level block plugging.
1609  *
1610  * At the end of a writeback pass, there will be a cached ioend remaining on the
1611  * writepage context that the caller will need to submit.
1612  */
1613 static int
1614 iomap_writepage_map(struct iomap_writepage_ctx *wpc,
1615                 struct writeback_control *wbc, struct inode *inode,
1616                 struct folio *folio, u64 end_pos)
1617 {
1618         struct iomap_page *iop = iomap_page_create(inode, folio, 0);
1619         struct iomap_ioend *ioend, *next;
1620         unsigned len = i_blocksize(inode);
1621         unsigned nblocks = i_blocks_per_folio(inode, folio);
1622         u64 pos = folio_pos(folio);
1623         int error = 0, count = 0, i;
1624         LIST_HEAD(submit_list);
1625
1626         WARN_ON_ONCE(iop && atomic_read(&iop->write_bytes_pending) != 0);
1627
1628         /*
1629          * Walk through the folio to find areas to write back. If we
1630          * run off the end of the current map or find the current map
1631          * invalid, grab a new one.
1632          */
1633         for (i = 0; i < nblocks && pos < end_pos; i++, pos += len) {
1634                 if (iop && !test_bit(i, iop->uptodate))
1635                         continue;
1636
1637                 error = wpc->ops->map_blocks(wpc, inode, pos);
1638                 if (error)
1639                         break;
1640                 trace_iomap_writepage_map(inode, &wpc->iomap);
1641                 if (WARN_ON_ONCE(wpc->iomap.type == IOMAP_INLINE))
1642                         continue;
1643                 if (wpc->iomap.type == IOMAP_HOLE)
1644                         continue;
1645                 iomap_add_to_ioend(inode, pos, folio, iop, wpc, wbc,
1646                                  &submit_list);
1647                 count++;
1648         }
1649         if (count)
1650                 wpc->ioend->io_folios++;
1651
1652         WARN_ON_ONCE(!wpc->ioend && !list_empty(&submit_list));
1653         WARN_ON_ONCE(!folio_test_locked(folio));
1654         WARN_ON_ONCE(folio_test_writeback(folio));
1655         WARN_ON_ONCE(folio_test_dirty(folio));
1656
1657         /*
1658          * We cannot cancel the ioend directly here on error.  We may have
1659          * already set other pages under writeback and hence we have to run I/O
1660          * completion to mark the error state of the pages under writeback
1661          * appropriately.
1662          */
1663         if (unlikely(error)) {
1664                 /*
1665                  * Let the filesystem know what portion of the current page
1666                  * failed to map. If the page hasn't been added to ioend, it
1667                  * won't be affected by I/O completion and we must unlock it
1668                  * now.
1669                  */
1670                 if (wpc->ops->discard_folio)
1671                         wpc->ops->discard_folio(folio, pos);
1672                 if (!count) {
1673                         folio_unlock(folio);
1674                         goto done;
1675                 }
1676         }
1677
1678         folio_start_writeback(folio);
1679         folio_unlock(folio);
1680
1681         /*
1682          * Preserve the original error if there was one; catch
1683          * submission errors here and propagate into subsequent ioend
1684          * submissions.
1685          */
1686         list_for_each_entry_safe(ioend, next, &submit_list, io_list) {
1687                 int error2;
1688
1689                 list_del_init(&ioend->io_list);
1690                 error2 = iomap_submit_ioend(wpc, ioend, error);
1691                 if (error2 && !error)
1692                         error = error2;
1693         }
1694
1695         /*
1696          * We can end up here with no error and nothing to write only if we race
1697          * with a partial page truncate on a sub-page block sized filesystem.
1698          */
1699         if (!count)
1700                 folio_end_writeback(folio);
1701 done:
1702         mapping_set_error(inode->i_mapping, error);
1703         return error;
1704 }
1705
1706 /*
1707  * Write out a dirty page.
1708  *
1709  * For delalloc space on the page, we need to allocate space and flush it.
1710  * For unwritten space on the page, we need to start the conversion to
1711  * regular allocated space.
1712  */
1713 static int iomap_do_writepage(struct folio *folio,
1714                 struct writeback_control *wbc, void *data)
1715 {
1716         struct iomap_writepage_ctx *wpc = data;
1717         struct inode *inode = folio->mapping->host;
1718         u64 end_pos, isize;
1719
1720         trace_iomap_writepage(inode, folio_pos(folio), folio_size(folio));
1721
1722         /*
1723          * Refuse to write the folio out if we're called from reclaim context.
1724          *
1725          * This avoids stack overflows when called from deeply used stacks in
1726          * random callers for direct reclaim or memcg reclaim.  We explicitly
1727          * allow reclaim from kswapd as the stack usage there is relatively low.
1728          *
1729          * This should never happen except in the case of a VM regression so
1730          * warn about it.
1731          */
1732         if (WARN_ON_ONCE((current->flags & (PF_MEMALLOC|PF_KSWAPD)) ==
1733                         PF_MEMALLOC))
1734                 goto redirty;
1735
1736         /*
1737          * Is this folio beyond the end of the file?
1738          *
1739          * The folio index is less than the end_index, adjust the end_pos
1740          * to the highest offset that this folio should represent.
1741          * -----------------------------------------------------
1742          * |                    file mapping           | <EOF> |
1743          * -----------------------------------------------------
1744          * | Page ... | Page N-2 | Page N-1 |  Page N  |       |
1745          * ^--------------------------------^----------|--------
1746          * |     desired writeback range    |      see else    |
1747          * ---------------------------------^------------------|
1748          */
1749         isize = i_size_read(inode);
1750         end_pos = folio_pos(folio) + folio_size(folio);
1751         if (end_pos > isize) {
1752                 /*
1753                  * Check whether the page to write out is beyond or straddles
1754                  * i_size or not.
1755                  * -------------------------------------------------------
1756                  * |            file mapping                    | <EOF>  |
1757                  * -------------------------------------------------------
1758                  * | Page ... | Page N-2 | Page N-1 |  Page N   | Beyond |
1759                  * ^--------------------------------^-----------|---------
1760                  * |                                |      Straddles     |
1761                  * ---------------------------------^-----------|--------|
1762                  */
1763                 size_t poff = offset_in_folio(folio, isize);
1764                 pgoff_t end_index = isize >> PAGE_SHIFT;
1765
1766                 /*
1767                  * Skip the page if it's fully outside i_size, e.g.
1768                  * due to a truncate operation that's in progress.  We've
1769                  * cleaned this page and truncate will finish things off for
1770                  * us.
1771                  *
1772                  * Note that the end_index is unsigned long.  If the given
1773                  * offset is greater than 16TB on a 32-bit system then if we
1774                  * checked if the page is fully outside i_size with
1775                  * "if (page->index >= end_index + 1)", "end_index + 1" would
1776                  * overflow and evaluate to 0.  Hence this page would be
1777                  * redirtied and written out repeatedly, which would result in
1778                  * an infinite loop; the user program performing this operation
1779                  * would hang.  Instead, we can detect this situation by
1780                  * checking if the page is totally beyond i_size or if its
1781                  * offset is just equal to the EOF.
1782                  */
1783                 if (folio->index > end_index ||
1784                     (folio->index == end_index && poff == 0))
1785                         goto unlock;
1786
1787                 /*
1788                  * The page straddles i_size.  It must be zeroed out on each
1789                  * and every writepage invocation because it may be mmapped.
1790                  * "A file is mapped in multiples of the page size.  For a file
1791                  * that is not a multiple of the page size, the remaining
1792                  * memory is zeroed when mapped, and writes to that region are
1793                  * not written out to the file."
1794                  */
1795                 folio_zero_segment(folio, poff, folio_size(folio));
1796                 end_pos = isize;
1797         }
1798
1799         return iomap_writepage_map(wpc, wbc, inode, folio, end_pos);
1800
1801 redirty:
1802         folio_redirty_for_writepage(wbc, folio);
1803 unlock:
1804         folio_unlock(folio);
1805         return 0;
1806 }
1807
1808 int
1809 iomap_writepages(struct address_space *mapping, struct writeback_control *wbc,
1810                 struct iomap_writepage_ctx *wpc,
1811                 const struct iomap_writeback_ops *ops)
1812 {
1813         int                     ret;
1814
1815         wpc->ops = ops;
1816         ret = write_cache_pages(mapping, wbc, iomap_do_writepage, wpc);
1817         if (!wpc->ioend)
1818                 return ret;
1819         return iomap_submit_ioend(wpc, wpc->ioend, ret);
1820 }
1821 EXPORT_SYMBOL_GPL(iomap_writepages);
1822
1823 static int __init iomap_init(void)
1824 {
1825         return bioset_init(&iomap_ioend_bioset, 4 * (PAGE_SIZE / SECTOR_SIZE),
1826                            offsetof(struct iomap_ioend, io_inline_bio),
1827                            BIOSET_NEED_BVECS);
1828 }
1829 fs_initcall(iomap_init);