fs/netfs/read_helper.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /* Network filesystem high-level read support.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2021 Red Hat, Inc. All Rights Reserved.
   5  * Written by David Howells (dhowells@redhat.com)
   6  */
   7
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/export.h>
  10 #include <linux/fs.h>
  11 #include <linux/mm.h>
  12 #include <linux/pagemap.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/uio.h>
  15 #include <linux/sched/mm.h>
  16 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
  17 #include <linux/netfs.h>
  18 #include "internal.h"
  19 #define CREATE_TRACE_POINTS
  20 #include <trace/events/netfs.h>
  21
  22 MODULE_DESCRIPTION("Network fs support");
  23 MODULE_AUTHOR("Red Hat, Inc.");
  24 MODULE_LICENSE("GPL");
  25
  26 unsigned netfs_debug;
  27 module_param_named(debug, netfs_debug, uint, S_IWUSR | S_IRUGO);
  28 MODULE_PARM_DESC(netfs_debug, "Netfs support debugging mask");
  29
  30 static void netfs_rreq_work(struct work_struct *);
  31 static void __netfs_put_subrequest(struct netfs_io_subrequest *, bool);
  32
  33 static void netfs_put_subrequest(struct netfs_io_subrequest *subreq,
  34                                  bool was_async)
  35 {
  36         if (refcount_dec_and_test(&subreq->usage))
  37                 __netfs_put_subrequest(subreq, was_async);
  38 }
  39
  40 static struct netfs_io_request *netfs_alloc_request(
  41         const struct netfs_request_ops *ops, void *netfs_priv,
  42         struct file *file)
  43 {
  44         static atomic_t debug_ids;
  45         struct netfs_io_request *rreq;
  46
  47         rreq = kzalloc(sizeof(struct netfs_io_request), GFP_KERNEL);
  48         if (rreq) {
  49                 rreq->netfs_ops = ops;
  50                 rreq->netfs_priv = netfs_priv;
  51                 rreq->inode     = file_inode(file);
  52                 rreq->i_size    = i_size_read(rreq->inode);
  53                 rreq->debug_id  = atomic_inc_return(&debug_ids);
  54                 INIT_LIST_HEAD(&rreq->subrequests);
  55                 INIT_WORK(&rreq->work, netfs_rreq_work);
  56                 refcount_set(&rreq->usage, 1);
  57                 __set_bit(NETFS_RREQ_IN_PROGRESS, &rreq->flags);
  58                 if (ops->init_request)
  59                         ops->init_request(rreq, file);
  60                 netfs_stat(&netfs_n_rh_rreq);
  61         }
  62
  63         return rreq;
  64 }
  65
  66 static void netfs_get_request(struct netfs_io_request *rreq)
  67 {
  68         refcount_inc(&rreq->usage);
  69 }
  70
  71 static void netfs_clear_subrequests(struct netfs_io_request *rreq, bool was_async)
  72 {
  73         struct netfs_io_subrequest *subreq;
  74
  75         while (!list_empty(&rreq->subrequests)) {
  76                 subreq = list_first_entry(&rreq->subrequests,
  77                                           struct netfs_io_subrequest, rreq_link);
  78                 list_del(&subreq->rreq_link);
  79                 netfs_put_subrequest(subreq, was_async);
  80         }
  81 }
  82
  83 static void netfs_free_request(struct work_struct *work)
  84 {
  85         struct netfs_io_request *rreq =
  86                 container_of(work, struct netfs_io_request, work);
  87         netfs_clear_subrequests(rreq, false);
  88         if (rreq->netfs_priv)
  89                 rreq->netfs_ops->cleanup(rreq->mapping, rreq->netfs_priv);
  90         trace_netfs_rreq(rreq, netfs_rreq_trace_free);
  91         if (rreq->cache_resources.ops)
  92                 rreq->cache_resources.ops->end_operation(&rreq->cache_resources);
  93         kfree(rreq);
  94         netfs_stat_d(&netfs_n_rh_rreq);
  95 }
  96
  97 static void netfs_put_request(struct netfs_io_request *rreq, bool was_async)
  98 {
  99         if (refcount_dec_and_test(&rreq->usage)) {
 100                 if (was_async) {
 101                         rreq->work.func = netfs_free_request;
 102                         if (!queue_work(system_unbound_wq, &rreq->work))
 103                                 BUG();
 104                 } else {
 105                         netfs_free_request(&rreq->work);
 106                 }
 107         }
 108 }
 109
 110 /*
 111  * Allocate and partially initialise an I/O request structure.
 112  */
 113 static struct netfs_io_subrequest *netfs_alloc_subrequest(
 114         struct netfs_io_request *rreq)
 115 {
 116         struct netfs_io_subrequest *subreq;
 117
 118         subreq = kzalloc(sizeof(struct netfs_io_subrequest), GFP_KERNEL);
 119         if (subreq) {
 120                 INIT_LIST_HEAD(&subreq->rreq_link);
 121                 refcount_set(&subreq->usage, 2);
 122                 subreq->rreq = rreq;
 123                 netfs_get_request(rreq);
 124                 netfs_stat(&netfs_n_rh_sreq);
 125         }
 126
 127         return subreq;
 128 }
 129
 130 static void netfs_get_subrequest(struct netfs_io_subrequest *subreq)
 131 {
 132         refcount_inc(&subreq->usage);
 133 }
 134
 135 static void __netfs_put_subrequest(struct netfs_io_subrequest *subreq,
 136                                    bool was_async)
 137 {
 138         struct netfs_io_request *rreq = subreq->rreq;
 139
 140         trace_netfs_sreq(subreq, netfs_sreq_trace_free);
 141         kfree(subreq);
 142         netfs_stat_d(&netfs_n_rh_sreq);
 143         netfs_put_request(rreq, was_async);
 144 }
 145
 146 /*
 147  * Clear the unread part of an I/O request.
 148  */
 149 static void netfs_clear_unread(struct netfs_io_subrequest *subreq)
 150 {
 151         struct iov_iter iter;
 152
 153         iov_iter_xarray(&iter, READ, &subreq->rreq->mapping->i_pages,
 154                         subreq->start + subreq->transferred,
 155                         subreq->len   - subreq->transferred);
 156         iov_iter_zero(iov_iter_count(&iter), &iter);
 157 }
 158
 159 static void netfs_cache_read_terminated(void *priv, ssize_t transferred_or_error,
 160                                         bool was_async)
 161 {
 162         struct netfs_io_subrequest *subreq = priv;
 163
 164         netfs_subreq_terminated(subreq, transferred_or_error, was_async);
 165 }
 166
 167 /*
 168  * Issue a read against the cache.
 169  * - Eats the caller's ref on subreq.
 170  */
 171 static void netfs_read_from_cache(struct netfs_io_request *rreq,
 172                                   struct netfs_io_subrequest *subreq,
 173                                   enum netfs_read_from_hole read_hole)
 174 {
 175         struct netfs_cache_resources *cres = &rreq->cache_resources;
 176         struct iov_iter iter;
 177
 178         netfs_stat(&netfs_n_rh_read);
 179         iov_iter_xarray(&iter, READ, &rreq->mapping->i_pages,
 180                         subreq->start + subreq->transferred,
 181                         subreq->len   - subreq->transferred);
 182
 183         cres->ops->read(cres, subreq->start, &iter, read_hole,
 184                         netfs_cache_read_terminated, subreq);
 185 }
 186
 187 /*
 188  * Fill a subrequest region with zeroes.
 189  */
 190 static void netfs_fill_with_zeroes(struct netfs_io_request *rreq,
 191                                    struct netfs_io_subrequest *subreq)
 192 {
 193         netfs_stat(&netfs_n_rh_zero);
 194         __set_bit(NETFS_SREQ_CLEAR_TAIL, &subreq->flags);
 195         netfs_subreq_terminated(subreq, 0, false);
 196 }
 197
 198 /*
 199  * Ask the netfs to issue a read request to the server for us.
 200  *
 201  * The netfs is expected to read from subreq->pos + subreq->transferred to
 202  * subreq->pos + subreq->len - 1.  It may not backtrack and write data into the
 203  * buffer prior to the transferred point as it might clobber dirty data
 204  * obtained from the cache.
 205  *
 206  * Alternatively, the netfs is allowed to indicate one of two things:
 207  *
 208  * - NETFS_SREQ_SHORT_READ: A short read - it will get called again to try and
 209  *   make progress.
 210  *
 211  * - NETFS_SREQ_CLEAR_TAIL: A short read - the rest of the buffer will be
 212  *   cleared.
 213  */
 214 static void netfs_read_from_server(struct netfs_io_request *rreq,
 215                                    struct netfs_io_subrequest *subreq)
 216 {
 217         netfs_stat(&netfs_n_rh_download);
 218         rreq->netfs_ops->issue_read(subreq);
 219 }
 220
 221 /*
 222  * Release those waiting.
 223  */
 224 static void netfs_rreq_completed(struct netfs_io_request *rreq, bool was_async)
 225 {
 226         trace_netfs_rreq(rreq, netfs_rreq_trace_done);
 227         netfs_clear_subrequests(rreq, was_async);
 228         netfs_put_request(rreq, was_async);
 229 }
 230
 231 /*
 232  * Deal with the completion of writing the data to the cache.  We have to clear
 233  * the PG_fscache bits on the folios involved and release the caller's ref.
 234  *
 235  * May be called in softirq mode and we inherit a ref from the caller.
 236  */
 237 static void netfs_rreq_unmark_after_write(struct netfs_io_request *rreq,
 238                                           bool was_async)
 239 {
 240         struct netfs_io_subrequest *subreq;
 241         struct folio *folio;
 242         pgoff_t unlocked = 0;
 243         bool have_unlocked = false;
 244
 245         rcu_read_lock();
 246
 247         list_for_each_entry(subreq, &rreq->subrequests, rreq_link) {
 248                 XA_STATE(xas, &rreq->mapping->i_pages, subreq->start / PAGE_SIZE);
 249
 250                 xas_for_each(&xas, folio, (subreq->start + subreq->len - 1) / PAGE_SIZE) {
 251                         /* We might have multiple writes from the same huge
 252                          * folio, but we mustn't unlock a folio more than once.
 253                          */
 254                         if (have_unlocked && folio_index(folio) <= unlocked)
 255                                 continue;
 256                         unlocked = folio_index(folio);
 257                         folio_end_fscache(folio);
 258                         have_unlocked = true;
 259                 }
 260         }
 261
 262         rcu_read_unlock();
 263         netfs_rreq_completed(rreq, was_async);
 264 }
 265
 266 static void netfs_rreq_copy_terminated(void *priv, ssize_t transferred_or_error,
 267                                        bool was_async)
 268 {
 269         struct netfs_io_subrequest *subreq = priv;
 270         struct netfs_io_request *rreq = subreq->rreq;
 271
 272         if (IS_ERR_VALUE(transferred_or_error)) {
 273                 netfs_stat(&netfs_n_rh_write_failed);
 274                 trace_netfs_failure(rreq, subreq, transferred_or_error,
 275                                     netfs_fail_copy_to_cache);
 276         } else {
 277                 netfs_stat(&netfs_n_rh_write_done);
 278         }
 279
 280         trace_netfs_sreq(subreq, netfs_sreq_trace_write_term);
 281
 282         /* If we decrement nr_copy_ops to 0, the ref belongs to us. */
 283         if (atomic_dec_and_test(&rreq->nr_copy_ops))
 284                 netfs_rreq_unmark_after_write(rreq, was_async);
 285
 286         netfs_put_subrequest(subreq, was_async);
 287 }
 288
 289 /*
 290  * Perform any outstanding writes to the cache.  We inherit a ref from the
 291  * caller.
 292  */
 293 static void netfs_rreq_do_write_to_cache(struct netfs_io_request *rreq)
 294 {
 295         struct netfs_cache_resources *cres = &rreq->cache_resources;
 296         struct netfs_io_subrequest *subreq, *next, *p;
 297         struct iov_iter iter;
 298         int ret;
 299
 300         trace_netfs_rreq(rreq, netfs_rreq_trace_write);
 301
 302         /* We don't want terminating writes trying to wake us up whilst we're
 303          * still going through the list.
 304          */
 305         atomic_inc(&rreq->nr_copy_ops);
 306
 307         list_for_each_entry_safe(subreq, p, &rreq->subrequests, rreq_link) {
 308                 if (!test_bit(NETFS_SREQ_COPY_TO_CACHE, &subreq->flags)) {
 309                         list_del_init(&subreq->rreq_link);
 310                         netfs_put_subrequest(subreq, false);
 311                 }
 312         }
 313
 314         list_for_each_entry(subreq, &rreq->subrequests, rreq_link) {
 315                 /* Amalgamate adjacent writes */
 316                 while (!list_is_last(&subreq->rreq_link, &rreq->subrequests)) {
 317                         next = list_next_entry(subreq, rreq_link);
 318                         if (next->start != subreq->start + subreq->len)
 319                                 break;
 320                         subreq->len += next->len;
 321                         list_del_init(&next->rreq_link);
 322                         netfs_put_subrequest(next, false);
 323                 }
 324
 325                 ret = cres->ops->prepare_write(cres, &subreq->start, &subreq->len,
 326                                                rreq->i_size, true);
 327                 if (ret < 0) {
 328                         trace_netfs_failure(rreq, subreq, ret, netfs_fail_prepare_write);
 329                         trace_netfs_sreq(subreq, netfs_sreq_trace_write_skip);
 330                         continue;
 331                 }
 332
 333                 iov_iter_xarray(&iter, WRITE, &rreq->mapping->i_pages,
 334                                 subreq->start, subreq->len);
 335
 336                 atomic_inc(&rreq->nr_copy_ops);
 337                 netfs_stat(&netfs_n_rh_write);
 338                 netfs_get_subrequest(subreq);
 339                 trace_netfs_sreq(subreq, netfs_sreq_trace_write);
 340                 cres->ops->write(cres, subreq->start, &iter,
 341                                  netfs_rreq_copy_terminated, subreq);
 342         }
 343
 344         /* If we decrement nr_copy_ops to 0, the usage ref belongs to us. */
 345         if (atomic_dec_and_test(&rreq->nr_copy_ops))
 346                 netfs_rreq_unmark_after_write(rreq, false);
 347 }
 348
 349 static void netfs_rreq_write_to_cache_work(struct work_struct *work)
 350 {
 351         struct netfs_io_request *rreq =
 352                 container_of(work, struct netfs_io_request, work);
 353
 354         netfs_rreq_do_write_to_cache(rreq);
 355 }
 356
 357 static void netfs_rreq_write_to_cache(struct netfs_io_request *rreq)
 358 {
 359         rreq->work.func = netfs_rreq_write_to_cache_work;
 360         if (!queue_work(system_unbound_wq, &rreq->work))
 361                 BUG();
 362 }
 363
 364 /*
 365  * Unlock the folios in a read operation.  We need to set PG_fscache on any
 366  * folios we're going to write back before we unlock them.
 367  */
 368 static void netfs_rreq_unlock(struct netfs_io_request *rreq)
 369 {
 370         struct netfs_io_subrequest *subreq;
 371         struct folio *folio;
 372         unsigned int iopos, account = 0;
 373         pgoff_t start_page = rreq->start / PAGE_SIZE;
 374         pgoff_t last_page = ((rreq->start + rreq->len) / PAGE_SIZE) - 1;
 375         bool subreq_failed = false;
 376
 377         XA_STATE(xas, &rreq->mapping->i_pages, start_page);
 378
 379         if (test_bit(NETFS_RREQ_FAILED, &rreq->flags)) {
 380                 __clear_bit(NETFS_RREQ_COPY_TO_CACHE, &rreq->flags);
 381                 list_for_each_entry(subreq, &rreq->subrequests, rreq_link) {
 382                         __clear_bit(NETFS_SREQ_COPY_TO_CACHE, &subreq->flags);
 383                 }
 384         }
 385
 386         /* Walk through the pagecache and the I/O request lists simultaneously.
 387          * We may have a mixture of cached and uncached sections and we only
 388          * really want to write out the uncached sections.  This is slightly
 389          * complicated by the possibility that we might have huge pages with a
 390          * mixture inside.
 391          */
 392         subreq = list_first_entry(&rreq->subrequests,
 393                                   struct netfs_io_subrequest, rreq_link);
 394         iopos = 0;
 395         subreq_failed = (subreq->error < 0);
 396
 397         trace_netfs_rreq(rreq, netfs_rreq_trace_unlock);
 398
 399         rcu_read_lock();
 400         xas_for_each(&xas, folio, last_page) {
 401                 unsigned int pgpos = (folio_index(folio) - start_page) * PAGE_SIZE;
 402                 unsigned int pgend = pgpos + folio_size(folio);
 403                 bool pg_failed = false;
 404
 405                 for (;;) {
 406                         if (!subreq) {
 407                                 pg_failed = true;
 408                                 break;
 409                         }
 410                         if (test_bit(NETFS_SREQ_COPY_TO_CACHE, &subreq->flags))
 411                                 folio_start_fscache(folio);
 412                         pg_failed |= subreq_failed;
 413                         if (pgend < iopos + subreq->len)
 414                                 break;
 415
 416                         account += subreq->transferred;
 417                         iopos += subreq->len;
 418                         if (!list_is_last(&subreq->rreq_link, &rreq->subrequests)) {
 419                                 subreq = list_next_entry(subreq, rreq_link);
 420                                 subreq_failed = (subreq->error < 0);
 421                         } else {
 422                                 subreq = NULL;
 423                                 subreq_failed = false;
 424                         }
 425                         if (pgend == iopos)
 426                                 break;
 427                 }
 428
 429                 if (!pg_failed) {
 430                         flush_dcache_folio(folio);
 431                         folio_mark_uptodate(folio);
 432                 }
 433
 434                 if (!test_bit(NETFS_RREQ_DONT_UNLOCK_FOLIOS, &rreq->flags)) {
 435                         if (folio_index(folio) == rreq->no_unlock_folio &&
 436                             test_bit(NETFS_RREQ_NO_UNLOCK_FOLIO, &rreq->flags))
 437                                 _debug("no unlock");
 438                         else
 439                                 folio_unlock(folio);
 440                 }
 441         }
 442         rcu_read_unlock();
 443
 444         task_io_account_read(account);
 445         if (rreq->netfs_ops->done)
 446                 rreq->netfs_ops->done(rreq);
 447 }
 448
 449 /*
 450  * Handle a short read.
 451  */
 452 static void netfs_rreq_short_read(struct netfs_io_request *rreq,
 453                                   struct netfs_io_subrequest *subreq)
 454 {
 455         __clear_bit(NETFS_SREQ_SHORT_IO, &subreq->flags);
 456         __set_bit(NETFS_SREQ_SEEK_DATA_READ, &subreq->flags);
 457
 458         netfs_stat(&netfs_n_rh_short_read);
 459         trace_netfs_sreq(subreq, netfs_sreq_trace_resubmit_short);
 460
 461         netfs_get_subrequest(subreq);
 462         atomic_inc(&rreq->nr_outstanding);
 463         if (subreq->source == NETFS_READ_FROM_CACHE)
 464                 netfs_read_from_cache(rreq, subreq, NETFS_READ_HOLE_CLEAR);
 465         else
 466                 netfs_read_from_server(rreq, subreq);
 467 }
 468
 469 /*
 470  * Resubmit any short or failed operations.  Returns true if we got the rreq
 471  * ref back.
 472  */
 473 static bool netfs_rreq_perform_resubmissions(struct netfs_io_request *rreq)
 474 {
 475         struct netfs_io_subrequest *subreq;
 476
 477         WARN_ON(in_interrupt());
 478
 479         trace_netfs_rreq(rreq, netfs_rreq_trace_resubmit);
 480
 481         /* We don't want terminating submissions trying to wake us up whilst
 482          * we're still going through the list.
 483          */
 484         atomic_inc(&rreq->nr_outstanding);
 485
 486         __clear_bit(NETFS_RREQ_INCOMPLETE_IO, &rreq->flags);
 487         list_for_each_entry(subreq, &rreq->subrequests, rreq_link) {
 488                 if (subreq->error) {
 489                         if (subreq->source != NETFS_READ_FROM_CACHE)
 490                                 break;
 491                         subreq->source = NETFS_DOWNLOAD_FROM_SERVER;
 492                         subreq->error = 0;
 493                         netfs_stat(&netfs_n_rh_download_instead);
 494                         trace_netfs_sreq(subreq, netfs_sreq_trace_download_instead);
 495                         netfs_get_subrequest(subreq);
 496                         atomic_inc(&rreq->nr_outstanding);
 497                         netfs_read_from_server(rreq, subreq);
 498                 } else if (test_bit(NETFS_SREQ_SHORT_IO, &subreq->flags)) {
 499                         netfs_rreq_short_read(rreq, subreq);
 500                 }
 501         }
 502
 503         /* If we decrement nr_outstanding to 0, the usage ref belongs to us. */
 504         if (atomic_dec_and_test(&rreq->nr_outstanding))
 505                 return true;
 506
 507         wake_up_var(&rreq->nr_outstanding);
 508         return false;
 509 }
 510
 511 /*
 512  * Check to see if the data read is still valid.
 513  */
 514 static void netfs_rreq_is_still_valid(struct netfs_io_request *rreq)
 515 {
 516         struct netfs_io_subrequest *subreq;
 517
 518         if (!rreq->netfs_ops->is_still_valid ||
 519             rreq->netfs_ops->is_still_valid(rreq))
 520                 return;
 521
 522         list_for_each_entry(subreq, &rreq->subrequests, rreq_link) {
 523                 if (subreq->source == NETFS_READ_FROM_CACHE) {
 524                         subreq->error = -ESTALE;
 525                         __set_bit(NETFS_RREQ_INCOMPLETE_IO, &rreq->flags);
 526                 }
 527         }
 528 }
 529
 530 /*
 531  * Assess the state of a read request and decide what to do next.
 532  *
 533  * Note that we could be in an ordinary kernel thread, on a workqueue or in
 534  * softirq context at this point.  We inherit a ref from the caller.
 535  */
 536 static void netfs_rreq_assess(struct netfs_io_request *rreq, bool was_async)
 537 {
 538         trace_netfs_rreq(rreq, netfs_rreq_trace_assess);
 539
 540 again:
 541         netfs_rreq_is_still_valid(rreq);
 542
 543         if (!test_bit(NETFS_RREQ_FAILED, &rreq->flags) &&
 544             test_bit(NETFS_RREQ_INCOMPLETE_IO, &rreq->flags)) {
 545                 if (netfs_rreq_perform_resubmissions(rreq))
 546                         goto again;
 547                 return;
 548         }
 549
 550         netfs_rreq_unlock(rreq);
 551
 552         clear_bit_unlock(NETFS_RREQ_IN_PROGRESS, &rreq->flags);
 553         wake_up_bit(&rreq->flags, NETFS_RREQ_IN_PROGRESS);
 554
 555         if (test_bit(NETFS_RREQ_COPY_TO_CACHE, &rreq->flags))
 556                 return netfs_rreq_write_to_cache(rreq);
 557
 558         netfs_rreq_completed(rreq, was_async);
 559 }
 560
 561 static void netfs_rreq_work(struct work_struct *work)
 562 {
 563         struct netfs_io_request *rreq =
 564                 container_of(work, struct netfs_io_request, work);
 565         netfs_rreq_assess(rreq, false);
 566 }
 567
 568 /*
 569  * Handle the completion of all outstanding I/O operations on a read request.
 570  * We inherit a ref from the caller.
 571  */
 572 static void netfs_rreq_terminated(struct netfs_io_request *rreq,
 573                                   bool was_async)
 574 {
 575         if (test_bit(NETFS_RREQ_INCOMPLETE_IO, &rreq->flags) &&
 576             was_async) {
 577                 if (!queue_work(system_unbound_wq, &rreq->work))
 578                         BUG();
 579         } else {
 580                 netfs_rreq_assess(rreq, was_async);
 581         }
 582 }
 583
 584 /**
 585  * netfs_subreq_terminated - Note the termination of an I/O operation.
 586  * @subreq: The I/O request that has terminated.
 587  * @transferred_or_error: The amount of data transferred or an error code.
 588  * @was_async: The termination was asynchronous
 589  *
 590  * This tells the read helper that a contributory I/O operation has terminated,
 591  * one way or another, and that it should integrate the results.
 592  *
 593  * The caller indicates in @transferred_or_error the outcome of the operation,
 594  * supplying a positive value to indicate the number of bytes transferred, 0 to
 595  * indicate a failure to transfer anything that should be retried or a negative
 596  * error code.  The helper will look after reissuing I/O operations as
 597  * appropriate and writing downloaded data to the cache.
 598  *
 599  * If @was_async is true, the caller might be running in softirq or interrupt
 600  * context and we can't sleep.
 601  */
 602 void netfs_subreq_terminated(struct netfs_io_subrequest *subreq,
 603                              ssize_t transferred_or_error,
 604                              bool was_async)
 605 {
 606         struct netfs_io_request *rreq = subreq->rreq;
 607         int u;
 608
 609         _enter("[%u]{%llx,%lx},%zd",
 610                subreq->debug_index, subreq->start, subreq->flags,
 611                transferred_or_error);
 612
 613         switch (subreq->source) {
 614         case NETFS_READ_FROM_CACHE:
 615                 netfs_stat(&netfs_n_rh_read_done);
 616                 break;
 617         case NETFS_DOWNLOAD_FROM_SERVER:
 618                 netfs_stat(&netfs_n_rh_download_done);
 619                 break;
 620         default:
 621                 break;
 622         }
 623
 624         if (IS_ERR_VALUE(transferred_or_error)) {
 625                 subreq->error = transferred_or_error;
 626                 trace_netfs_failure(rreq, subreq, transferred_or_error,
 627                                     netfs_fail_read);
 628                 goto failed;
 629         }
 630
 631         if (WARN(transferred_or_error > subreq->len - subreq->transferred,
 632                  "Subreq overread: R%x[%x] %zd > %zu - %zu",
 633                  rreq->debug_id, subreq->debug_index,
 634                  transferred_or_error, subreq->len, subreq->transferred))
 635                 transferred_or_error = subreq->len - subreq->transferred;
 636
 637         subreq->error = 0;
 638         subreq->transferred += transferred_or_error;
 639         if (subreq->transferred < subreq->len)
 640                 goto incomplete;
 641
 642 complete:
 643         __clear_bit(NETFS_SREQ_NO_PROGRESS, &subreq->flags);
 644         if (test_bit(NETFS_SREQ_COPY_TO_CACHE, &subreq->flags))
 645                 set_bit(NETFS_RREQ_COPY_TO_CACHE, &rreq->flags);
 646
 647 out:
 648         trace_netfs_sreq(subreq, netfs_sreq_trace_terminated);
 649
 650         /* If we decrement nr_outstanding to 0, the ref belongs to us. */
 651         u = atomic_dec_return(&rreq->nr_outstanding);
 652         if (u == 0)
 653                 netfs_rreq_terminated(rreq, was_async);
 654         else if (u == 1)
 655                 wake_up_var(&rreq->nr_outstanding);
 656
 657         netfs_put_subrequest(subreq, was_async);
 658         return;
 659
 660 incomplete:
 661         if (test_bit(NETFS_SREQ_CLEAR_TAIL, &subreq->flags)) {
 662                 netfs_clear_unread(subreq);
 663                 subreq->transferred = subreq->len;
 664                 goto complete;
 665         }
 666
 667         if (transferred_or_error == 0) {
 668                 if (__test_and_set_bit(NETFS_SREQ_NO_PROGRESS, &subreq->flags)) {
 669                         subreq->error = -ENODATA;
 670                         goto failed;
 671                 }
 672         } else {
 673                 __clear_bit(NETFS_SREQ_NO_PROGRESS, &subreq->flags);
 674         }
 675
 676         __set_bit(NETFS_SREQ_SHORT_IO, &subreq->flags);
 677         set_bit(NETFS_RREQ_INCOMPLETE_IO, &rreq->flags);
 678         goto out;
 679
 680 failed:
 681         if (subreq->source == NETFS_READ_FROM_CACHE) {
 682                 netfs_stat(&netfs_n_rh_read_failed);
 683                 set_bit(NETFS_RREQ_INCOMPLETE_IO, &rreq->flags);
 684         } else {
 685                 netfs_stat(&netfs_n_rh_download_failed);
 686                 set_bit(NETFS_RREQ_FAILED, &rreq->flags);
 687                 rreq->error = subreq->error;
 688         }
 689         goto out;
 690 }
 691 EXPORT_SYMBOL(netfs_subreq_terminated);
 692
 693 static enum netfs_io_source netfs_cache_prepare_read(struct netfs_io_subrequest *subreq,
 694                                                        loff_t i_size)
 695 {
 696         struct netfs_io_request *rreq = subreq->rreq;
 697         struct netfs_cache_resources *cres = &rreq->cache_resources;
 698
 699         if (cres->ops)
 700                 return cres->ops->prepare_read(subreq, i_size);
 701         if (subreq->start >= rreq->i_size)
 702                 return NETFS_FILL_WITH_ZEROES;
 703         return NETFS_DOWNLOAD_FROM_SERVER;
 704 }
 705
 706 /*
 707  * Work out what sort of subrequest the next one will be.
 708  */
 709 static enum netfs_io_source
 710 netfs_rreq_prepare_read(struct netfs_io_request *rreq,
 711                         struct netfs_io_subrequest *subreq)
 712 {
 713         enum netfs_io_source source;
 714
 715         _enter("%llx-%llx,%llx", subreq->start, subreq->start + subreq->len, rreq->i_size);
 716
 717         source = netfs_cache_prepare_read(subreq, rreq->i_size);
 718         if (source == NETFS_INVALID_READ)
 719                 goto out;
 720
 721         if (source == NETFS_DOWNLOAD_FROM_SERVER) {
 722                 /* Call out to the netfs to let it shrink the request to fit
 723                  * its own I/O sizes and boundaries.  If it shinks it here, it
 724                  * will be called again to make simultaneous calls; if it wants
 725                  * to make serial calls, it can indicate a short read and then
 726                  * we will call it again.
 727                  */
 728                 if (subreq->len > rreq->i_size - subreq->start)
 729                         subreq->len = rreq->i_size - subreq->start;
 730
 731                 if (rreq->netfs_ops->clamp_length &&
 732                     !rreq->netfs_ops->clamp_length(subreq)) {
 733                         source = NETFS_INVALID_READ;
 734                         goto out;
 735                 }
 736         }
 737
 738         if (WARN_ON(subreq->len == 0))
 739                 source = NETFS_INVALID_READ;
 740
 741 out:
 742         subreq->source = source;
 743         trace_netfs_sreq(subreq, netfs_sreq_trace_prepare);
 744         return source;
 745 }
 746
 747 /*
 748  * Slice off a piece of a read request and submit an I/O request for it.
 749  */
 750 static bool netfs_rreq_submit_slice(struct netfs_io_request *rreq,
 751                                     unsigned int *_debug_index)
 752 {
 753         struct netfs_io_subrequest *subreq;
 754         enum netfs_io_source source;
 755
 756         subreq = netfs_alloc_subrequest(rreq);
 757         if (!subreq)
 758                 return false;
 759
 760         subreq->debug_index     = (*_debug_index)++;
 761         subreq->start           = rreq->start + rreq->submitted;
 762         subreq->len             = rreq->len   - rreq->submitted;
 763
 764         _debug("slice %llx,%zx,%zx", subreq->start, subreq->len, rreq->submitted);
 765         list_add_tail(&subreq->rreq_link, &rreq->subrequests);
 766
 767         /* Call out to the cache to find out what it can do with the remaining
 768          * subset.  It tells us in subreq->flags what it decided should be done
 769          * and adjusts subreq->len down if the subset crosses a cache boundary.
 770          *
 771          * Then when we hand the subset, it can choose to take a subset of that
 772          * (the starts must coincide), in which case, we go around the loop
 773          * again and ask it to download the next piece.
 774          */
 775         source = netfs_rreq_prepare_read(rreq, subreq);
 776         if (source == NETFS_INVALID_READ)
 777                 goto subreq_failed;
 778
 779         atomic_inc(&rreq->nr_outstanding);
 780
 781         rreq->submitted += subreq->len;
 782
 783         trace_netfs_sreq(subreq, netfs_sreq_trace_submit);
 784         switch (source) {
 785         case NETFS_FILL_WITH_ZEROES:
 786                 netfs_fill_with_zeroes(rreq, subreq);
 787                 break;
 788         case NETFS_DOWNLOAD_FROM_SERVER:
 789                 netfs_read_from_server(rreq, subreq);
 790                 break;
 791         case NETFS_READ_FROM_CACHE:
 792                 netfs_read_from_cache(rreq, subreq, NETFS_READ_HOLE_IGNORE);
 793                 break;
 794         default:
 795                 BUG();
 796         }
 797
 798         return true;
 799
 800 subreq_failed:
 801         rreq->error = subreq->error;
 802         netfs_put_subrequest(subreq, false);
 803         return false;
 804 }
 805
 806 static void netfs_cache_expand_readahead(struct netfs_io_request *rreq,
 807                                          loff_t *_start, size_t *_len, loff_t i_size)
 808 {
 809         struct netfs_cache_resources *cres = &rreq->cache_resources;
 810
 811         if (cres->ops && cres->ops->expand_readahead)
 812                 cres->ops->expand_readahead(cres, _start, _len, i_size);
 813 }
 814
 815 static void netfs_rreq_expand(struct netfs_io_request *rreq,
 816                               struct readahead_control *ractl)
 817 {
 818         /* Give the cache a chance to change the request parameters.  The
 819          * resultant request must contain the original region.
 820          */
 821         netfs_cache_expand_readahead(rreq, &rreq->start, &rreq->len, rreq->i_size);
 822
 823         /* Give the netfs a chance to change the request parameters.  The
 824          * resultant request must contain the original region.
 825          */
 826         if (rreq->netfs_ops->expand_readahead)
 827                 rreq->netfs_ops->expand_readahead(rreq);
 828
 829         /* Expand the request if the cache wants it to start earlier.  Note
 830          * that the expansion may get further extended if the VM wishes to
 831          * insert THPs and the preferred start and/or end wind up in the middle
 832          * of THPs.
 833          *
 834          * If this is the case, however, the THP size should be an integer
 835          * multiple of the cache granule size, so we get a whole number of
 836          * granules to deal with.
 837          */
 838         if (rreq->start  != readahead_pos(ractl) ||
 839             rreq->len != readahead_length(ractl)) {
 840                 readahead_expand(ractl, rreq->start, rreq->len);
 841                 rreq->start  = readahead_pos(ractl);
 842                 rreq->len = readahead_length(ractl);
 843
 844                 trace_netfs_read(rreq, readahead_pos(ractl), readahead_length(ractl),
 845                                  netfs_read_trace_expanded);
 846         }
 847 }
 848
 849 /**
 850  * netfs_readahead - Helper to manage a read request
 851  * @ractl: The description of the readahead request
 852  * @ops: The network filesystem's operations for the helper to use
 853  * @netfs_priv: Private netfs data to be retained in the request
 854  *
 855  * Fulfil a readahead request by drawing data from the cache if possible, or
 856  * the netfs if not.  Space beyond the EOF is zero-filled.  Multiple I/O
 857  * requests from different sources will get munged together.  If necessary, the
 858  * readahead window can be expanded in either direction to a more convenient
 859  * alighment for RPC efficiency or to make storage in the cache feasible.
 860  *
 861  * The calling netfs must provide a table of operations, only one of which,
 862  * issue_op, is mandatory.  It may also be passed a private token, which will
 863  * be retained in rreq->netfs_priv and will be cleaned up by ops->cleanup().
 864  *
 865  * This is usable whether or not caching is enabled.
 866  */
 867 void netfs_readahead(struct readahead_control *ractl,
 868                      const struct netfs_request_ops *ops,
 869                      void *netfs_priv)
 870 {
 871         struct netfs_io_request *rreq;
 872         unsigned int debug_index = 0;
 873         int ret;
 874
 875         _enter("%lx,%x", readahead_index(ractl), readahead_count(ractl));
 876
 877         if (readahead_count(ractl) == 0)
 878                 goto cleanup;
 879
 880         rreq = netfs_alloc_request(ops, netfs_priv, ractl->file);
 881         if (!rreq)
 882                 goto cleanup;
 883         rreq->mapping   = ractl->mapping;
 884         rreq->start     = readahead_pos(ractl);
 885         rreq->len       = readahead_length(ractl);
 886
 887         if (ops->begin_cache_operation) {
 888                 ret = ops->begin_cache_operation(rreq);
 889                 if (ret == -ENOMEM || ret == -EINTR || ret == -ERESTARTSYS)
 890                         goto cleanup_free;
 891         }
 892
 893         netfs_stat(&netfs_n_rh_readahead);
 894         trace_netfs_read(rreq, readahead_pos(ractl), readahead_length(ractl),
 895                          netfs_read_trace_readahead);
 896
 897         netfs_rreq_expand(rreq, ractl);
 898
 899         atomic_set(&rreq->nr_outstanding, 1);
 900         do {
 901                 if (!netfs_rreq_submit_slice(rreq, &debug_index))
 902                         break;
 903
 904         } while (rreq->submitted < rreq->len);
 905
 906         /* Drop the refs on the folios here rather than in the cache or
 907          * filesystem.  The locks will be dropped in netfs_rreq_unlock().
 908          */
 909         while (readahead_folio(ractl))
 910                 ;
 911
 912         /* If we decrement nr_outstanding to 0, the ref belongs to us. */
 913         if (atomic_dec_and_test(&rreq->nr_outstanding))
 914                 netfs_rreq_assess(rreq, false);
 915         return;
 916
 917 cleanup_free:
 918         netfs_put_request(rreq, false);
 919         return;
 920 cleanup:
 921         if (netfs_priv)
 922                 ops->cleanup(ractl->mapping, netfs_priv);
 923         return;
 924 }
 925 EXPORT_SYMBOL(netfs_readahead);
 926
 927 /**
 928  * netfs_readpage - Helper to manage a readpage request
 929  * @file: The file to read from
 930  * @folio: The folio to read
 931  * @ops: The network filesystem's operations for the helper to use
 932  * @netfs_priv: Private netfs data to be retained in the request
 933  *
 934  * Fulfil a readpage request by drawing data from the cache if possible, or the
 935  * netfs if not.  Space beyond the EOF is zero-filled.  Multiple I/O requests
 936  * from different sources will get munged together.
 937  *
 938  * The calling netfs must provide a table of operations, only one of which,
 939  * issue_op, is mandatory.  It may also be passed a private token, which will
 940  * be retained in rreq->netfs_priv and will be cleaned up by ops->cleanup().
 941  *
 942  * This is usable whether or not caching is enabled.
 943  */
 944 int netfs_readpage(struct file *file,
 945                    struct folio *folio,
 946                    const struct netfs_request_ops *ops,
 947                    void *netfs_priv)
 948 {
 949         struct netfs_io_request *rreq;
 950         unsigned int debug_index = 0;
 951         int ret;
 952
 953         _enter("%lx", folio_index(folio));
 954
 955         rreq = netfs_alloc_request(ops, netfs_priv, file);
 956         if (!rreq) {
 957                 if (netfs_priv)
 958                         ops->cleanup(folio_file_mapping(folio), netfs_priv);
 959                 folio_unlock(folio);
 960                 return -ENOMEM;
 961         }
 962         rreq->mapping   = folio_file_mapping(folio);
 963         rreq->start     = folio_file_pos(folio);
 964         rreq->len       = folio_size(folio);
 965
 966         if (ops->begin_cache_operation) {
 967                 ret = ops->begin_cache_operation(rreq);
 968                 if (ret == -ENOMEM || ret == -EINTR || ret == -ERESTARTSYS) {
 969                         folio_unlock(folio);
 970                         goto out;
 971                 }
 972         }
 973
 974         netfs_stat(&netfs_n_rh_readpage);
 975         trace_netfs_read(rreq, rreq->start, rreq->len, netfs_read_trace_readpage);
 976
 977         netfs_get_request(rreq);
 978
 979         atomic_set(&rreq->nr_outstanding, 1);
 980         do {
 981                 if (!netfs_rreq_submit_slice(rreq, &debug_index))
 982                         break;
 983
 984         } while (rreq->submitted < rreq->len);
 985
 986         /* Keep nr_outstanding incremented so that the ref always belongs to us, and
 987          * the service code isn't punted off to a random thread pool to
 988          * process.
 989          */
 990         do {
 991                 wait_var_event(&rreq->nr_outstanding,
 992                                atomic_read(&rreq->nr_outstanding) == 1);
 993                 netfs_rreq_assess(rreq, false);
 994         } while (test_bit(NETFS_RREQ_IN_PROGRESS, &rreq->flags));
 995
 996         ret = rreq->error;
 997         if (ret == 0 && rreq->submitted < rreq->len) {
 998                 trace_netfs_failure(rreq, NULL, ret, netfs_fail_short_readpage);
 999                 ret = -EIO;
1000         }
1001 out:
1002         netfs_put_request(rreq, false);
1003         return ret;
1004 }
1005 EXPORT_SYMBOL(netfs_readpage);
1006
1007 /*
1008  * Prepare a folio for writing without reading first
1009  * @folio: The folio being prepared
1010  * @pos: starting position for the write
1011  * @len: length of write
1012  *
1013  * In some cases, write_begin doesn't need to read at all:
1014  * - full folio write
1015  * - write that lies in a folio that is completely beyond EOF
1016  * - write that covers the folio from start to EOF or beyond it
1017  *
1018  * If any of these criteria are met, then zero out the unwritten parts
1019  * of the folio and return true. Otherwise, return false.
1020  */
1021 static bool netfs_skip_folio_read(struct folio *folio, loff_t pos, size_t len)
1022 {
1023         struct inode *inode = folio_inode(folio);
1024         loff_t i_size = i_size_read(inode);
1025         size_t offset = offset_in_folio(folio, pos);
1026
1027         /* Full folio write */
1028         if (offset == 0 && len >= folio_size(folio))
1029                 return true;
1030
1031         /* pos beyond last folio in the file */
1032         if (pos - offset >= i_size)
1033                 goto zero_out;
1034
1035         /* Write that covers from the start of the folio to EOF or beyond */
1036         if (offset == 0 && (pos + len) >= i_size)
1037                 goto zero_out;
1038
1039         return false;
1040 zero_out:
1041         zero_user_segments(&folio->page, 0, offset, offset + len, folio_size(folio));
1042         return true;
1043 }
1044
1045 /**
1046  * netfs_write_begin - Helper to prepare for writing
1047  * @file: The file to read from
1048  * @mapping: The mapping to read from
1049  * @pos: File position at which the write will begin
1050  * @len: The length of the write (may extend beyond the end of the folio chosen)
1051  * @aop_flags: AOP_* flags
1052  * @_folio: Where to put the resultant folio
1053  * @_fsdata: Place for the netfs to store a cookie
1054  * @ops: The network filesystem's operations for the helper to use
1055  * @netfs_priv: Private netfs data to be retained in the request
1056  *
1057  * Pre-read data for a write-begin request by drawing data from the cache if
1058  * possible, or the netfs if not.  Space beyond the EOF is zero-filled.
1059  * Multiple I/O requests from different sources will get munged together.  If
1060  * necessary, the readahead window can be expanded in either direction to a
1061  * more convenient alighment for RPC efficiency or to make storage in the cache
1062  * feasible.
1063  *
1064  * The calling netfs must provide a table of operations, only one of which,
1065  * issue_op, is mandatory.
1066  *
1067  * The check_write_begin() operation can be provided to check for and flush
1068  * conflicting writes once the folio is grabbed and locked.  It is passed a
1069  * pointer to the fsdata cookie that gets returned to the VM to be passed to
1070  * write_end.  It is permitted to sleep.  It should return 0 if the request
1071  * should go ahead; unlock the folio and return -EAGAIN to cause the folio to
1072  * be regot; or return an error.
1073  *
1074  * This is usable whether or not caching is enabled.
1075  */
1076 int netfs_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
1077                       loff_t pos, unsigned int len, unsigned int aop_flags,
1078                       struct folio **_folio, void **_fsdata,
1079                       const struct netfs_request_ops *ops,
1080                       void *netfs_priv)
1081 {
1082         struct netfs_io_request *rreq;
1083         struct folio *folio;
1084         struct inode *inode = file_inode(file);
1085         unsigned int debug_index = 0, fgp_flags;
1086         pgoff_t index = pos >> PAGE_SHIFT;
1087         int ret;
1088
1089         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, NULL, mapping, index);
1090
1091 retry:
1092         fgp_flags = FGP_LOCK | FGP_WRITE | FGP_CREAT | FGP_STABLE;
1093         if (aop_flags & AOP_FLAG_NOFS)
1094                 fgp_flags |= FGP_NOFS;
1095         folio = __filemap_get_folio(mapping, index, fgp_flags,
1096                                     mapping_gfp_mask(mapping));
1097         if (!folio)
1098                 return -ENOMEM;
1099
1100         if (ops->check_write_begin) {
1101                 /* Allow the netfs (eg. ceph) to flush conflicts. */
1102                 ret = ops->check_write_begin(file, pos, len, folio, _fsdata);
1103                 if (ret < 0) {
1104                         trace_netfs_failure(NULL, NULL, ret, netfs_fail_check_write_begin);
1105                         if (ret == -EAGAIN)
1106                                 goto retry;
1107                         goto error;
1108                 }
1109         }
1110
1111         if (folio_test_uptodate(folio))
1112                 goto have_folio;
1113
1114         /* If the page is beyond the EOF, we want to clear it - unless it's
1115          * within the cache granule containing the EOF, in which case we need
1116          * to preload the granule.
1117          */
1118         if (!ops->is_cache_enabled(inode) &&
1119             netfs_skip_folio_read(folio, pos, len)) {
1120                 netfs_stat(&netfs_n_rh_write_zskip);
1121                 goto have_folio_no_wait;
1122         }
1123
1124         ret = -ENOMEM;
1125         rreq = netfs_alloc_request(ops, netfs_priv, file);
1126         if (!rreq)
1127                 goto error;
1128         rreq->mapping           = folio_file_mapping(folio);
1129         rreq->start             = folio_file_pos(folio);
1130         rreq->len               = folio_size(folio);
1131         rreq->no_unlock_folio   = folio_index(folio);
1132         __set_bit(NETFS_RREQ_NO_UNLOCK_FOLIO, &rreq->flags);
1133         netfs_priv = NULL;
1134
1135         if (ops->begin_cache_operation) {
1136                 ret = ops->begin_cache_operation(rreq);
1137                 if (ret == -ENOMEM || ret == -EINTR || ret == -ERESTARTSYS)
1138                         goto error_put;
1139         }
1140
1141         netfs_stat(&netfs_n_rh_write_begin);
1142         trace_netfs_read(rreq, pos, len, netfs_read_trace_write_begin);
1143
1144         /* Expand the request to meet caching requirements and download
1145          * preferences.
1146          */
1147         ractl._nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1148         netfs_rreq_expand(rreq, &ractl);
1149         netfs_get_request(rreq);
1150
1151         /* We hold the folio locks, so we can drop the references */
1152         folio_get(folio);
1153         while (readahead_folio(&ractl))
1154                 ;
1155
1156         atomic_set(&rreq->nr_outstanding, 1);
1157         do {
1158                 if (!netfs_rreq_submit_slice(rreq, &debug_index))
1159                         break;
1160
1161         } while (rreq->submitted < rreq->len);
1162
1163         /* Keep nr_outstanding incremented so that the ref always belongs to
1164          * us, and the service code isn't punted off to a random thread pool to
1165          * process.
1166          */
1167         for (;;) {
1168                 wait_var_event(&rreq->nr_outstanding,
1169                                atomic_read(&rreq->nr_outstanding) == 1);
1170                 netfs_rreq_assess(rreq, false);
1171                 if (!test_bit(NETFS_RREQ_IN_PROGRESS, &rreq->flags))
1172                         break;
1173                 cond_resched();
1174         }
1175
1176         ret = rreq->error;
1177         if (ret == 0 && rreq->submitted < rreq->len) {
1178                 trace_netfs_failure(rreq, NULL, ret, netfs_fail_short_write_begin);
1179                 ret = -EIO;
1180         }
1181         netfs_put_request(rreq, false);
1182         if (ret < 0)
1183                 goto error;
1184
1185 have_folio:
1186         ret = folio_wait_fscache_killable(folio);
1187         if (ret < 0)
1188                 goto error;
1189 have_folio_no_wait:
1190         if (netfs_priv)
1191                 ops->cleanup(mapping, netfs_priv);
1192         *_folio = folio;
1193         _leave(" = 0");
1194         return 0;
1195
1196 error_put:
1197         netfs_put_request(rreq, false);
1198 error:
1199         folio_unlock(folio);
1200         folio_put(folio);
1201         if (netfs_priv)
1202                 ops->cleanup(mapping, netfs_priv);
1203         _leave(" = %d", ret);
1204         return ret;
1205 }
1206 EXPORT_SYMBOL(netfs_write_begin);