Merge tag 'iomap-5.4-merge-6' of git://git.kernel.org/pub/scm/fs/xfs/xfs-linux
[platform/kernel/linux-rpi.git] / fs / xfs / xfs_file.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (c) 2000-2005 Silicon Graphics, Inc.
4  * All Rights Reserved.
5  */
6 #include "xfs.h"
7 #include "xfs_fs.h"
8 #include "xfs_shared.h"
9 #include "xfs_format.h"
10 #include "xfs_log_format.h"
11 #include "xfs_trans_resv.h"
12 #include "xfs_mount.h"
13 #include "xfs_inode.h"
14 #include "xfs_trans.h"
15 #include "xfs_inode_item.h"
16 #include "xfs_bmap.h"
17 #include "xfs_bmap_util.h"
18 #include "xfs_dir2.h"
19 #include "xfs_dir2_priv.h"
20 #include "xfs_ioctl.h"
21 #include "xfs_trace.h"
22 #include "xfs_log.h"
23 #include "xfs_icache.h"
24 #include "xfs_pnfs.h"
25 #include "xfs_iomap.h"
26 #include "xfs_reflink.h"
27
28 #include <linux/falloc.h>
29 #include <linux/backing-dev.h>
30 #include <linux/mman.h>
31 #include <linux/fadvise.h>
32
33 static const struct vm_operations_struct xfs_file_vm_ops;
34
35 int
36 xfs_update_prealloc_flags(
37         struct xfs_inode        *ip,
38         enum xfs_prealloc_flags flags)
39 {
40         struct xfs_trans        *tp;
41         int                     error;
42
43         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_writeid,
44                         0, 0, 0, &tp);
45         if (error)
46                 return error;
47
48         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
49         xfs_trans_ijoin(tp, ip, XFS_ILOCK_EXCL);
50
51         if (!(flags & XFS_PREALLOC_INVISIBLE)) {
52                 VFS_I(ip)->i_mode &= ~S_ISUID;
53                 if (VFS_I(ip)->i_mode & S_IXGRP)
54                         VFS_I(ip)->i_mode &= ~S_ISGID;
55                 xfs_trans_ichgtime(tp, ip, XFS_ICHGTIME_MOD | XFS_ICHGTIME_CHG);
56         }
57
58         if (flags & XFS_PREALLOC_SET)
59                 ip->i_d.di_flags |= XFS_DIFLAG_PREALLOC;
60         if (flags & XFS_PREALLOC_CLEAR)
61                 ip->i_d.di_flags &= ~XFS_DIFLAG_PREALLOC;
62
63         xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
64         if (flags & XFS_PREALLOC_SYNC)
65                 xfs_trans_set_sync(tp);
66         return xfs_trans_commit(tp);
67 }
68
69 /*
70  * Fsync operations on directories are much simpler than on regular files,
71  * as there is no file data to flush, and thus also no need for explicit
72  * cache flush operations, and there are no non-transaction metadata updates
73  * on directories either.
74  */
75 STATIC int
76 xfs_dir_fsync(
77         struct file             *file,
78         loff_t                  start,
79         loff_t                  end,
80         int                     datasync)
81 {
82         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(file->f_mapping->host);
83         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
84         xfs_lsn_t               lsn = 0;
85
86         trace_xfs_dir_fsync(ip);
87
88         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
89         if (xfs_ipincount(ip))
90                 lsn = ip->i_itemp->ili_last_lsn;
91         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
92
93         if (!lsn)
94                 return 0;
95         return xfs_log_force_lsn(mp, lsn, XFS_LOG_SYNC, NULL);
96 }
97
98 STATIC int
99 xfs_file_fsync(
100         struct file             *file,
101         loff_t                  start,
102         loff_t                  end,
103         int                     datasync)
104 {
105         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
106         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
107         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
108         int                     error = 0;
109         int                     log_flushed = 0;
110         xfs_lsn_t               lsn = 0;
111
112         trace_xfs_file_fsync(ip);
113
114         error = file_write_and_wait_range(file, start, end);
115         if (error)
116                 return error;
117
118         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
119                 return -EIO;
120
121         xfs_iflags_clear(ip, XFS_ITRUNCATED);
122
123         /*
124          * If we have an RT and/or log subvolume we need to make sure to flush
125          * the write cache the device used for file data first.  This is to
126          * ensure newly written file data make it to disk before logging the new
127          * inode size in case of an extending write.
128          */
129         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(ip))
130                 xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_rtdev_targp);
131         else if (mp->m_logdev_targp != mp->m_ddev_targp)
132                 xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_ddev_targp);
133
134         /*
135          * All metadata updates are logged, which means that we just have to
136          * flush the log up to the latest LSN that touched the inode. If we have
137          * concurrent fsync/fdatasync() calls, we need them to all block on the
138          * log force before we clear the ili_fsync_fields field. This ensures
139          * that we don't get a racing sync operation that does not wait for the
140          * metadata to hit the journal before returning. If we race with
141          * clearing the ili_fsync_fields, then all that will happen is the log
142          * force will do nothing as the lsn will already be on disk. We can't
143          * race with setting ili_fsync_fields because that is done under
144          * XFS_ILOCK_EXCL, and that can't happen because we hold the lock shared
145          * until after the ili_fsync_fields is cleared.
146          */
147         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
148         if (xfs_ipincount(ip)) {
149                 if (!datasync ||
150                     (ip->i_itemp->ili_fsync_fields & ~XFS_ILOG_TIMESTAMP))
151                         lsn = ip->i_itemp->ili_last_lsn;
152         }
153
154         if (lsn) {
155                 error = xfs_log_force_lsn(mp, lsn, XFS_LOG_SYNC, &log_flushed);
156                 ip->i_itemp->ili_fsync_fields = 0;
157         }
158         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
159
160         /*
161          * If we only have a single device, and the log force about was
162          * a no-op we might have to flush the data device cache here.
163          * This can only happen for fdatasync/O_DSYNC if we were overwriting
164          * an already allocated file and thus do not have any metadata to
165          * commit.
166          */
167         if (!log_flushed && !XFS_IS_REALTIME_INODE(ip) &&
168             mp->m_logdev_targp == mp->m_ddev_targp)
169                 xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_ddev_targp);
170
171         return error;
172 }
173
174 STATIC ssize_t
175 xfs_file_dio_aio_read(
176         struct kiocb            *iocb,
177         struct iov_iter         *to)
178 {
179         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(file_inode(iocb->ki_filp));
180         size_t                  count = iov_iter_count(to);
181         ssize_t                 ret;
182
183         trace_xfs_file_direct_read(ip, count, iocb->ki_pos);
184
185         if (!count)
186                 return 0; /* skip atime */
187
188         file_accessed(iocb->ki_filp);
189
190         xfs_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
191         ret = iomap_dio_rw(iocb, to, &xfs_iomap_ops, NULL);
192         xfs_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
193
194         return ret;
195 }
196
197 static noinline ssize_t
198 xfs_file_dax_read(
199         struct kiocb            *iocb,
200         struct iov_iter         *to)
201 {
202         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(iocb->ki_filp->f_mapping->host);
203         size_t                  count = iov_iter_count(to);
204         ssize_t                 ret = 0;
205
206         trace_xfs_file_dax_read(ip, count, iocb->ki_pos);
207
208         if (!count)
209                 return 0; /* skip atime */
210
211         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
212                 if (!xfs_ilock_nowait(ip, XFS_IOLOCK_SHARED))
213                         return -EAGAIN;
214         } else {
215                 xfs_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
216         }
217
218         ret = dax_iomap_rw(iocb, to, &xfs_iomap_ops);
219         xfs_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
220
221         file_accessed(iocb->ki_filp);
222         return ret;
223 }
224
225 STATIC ssize_t
226 xfs_file_buffered_aio_read(
227         struct kiocb            *iocb,
228         struct iov_iter         *to)
229 {
230         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(file_inode(iocb->ki_filp));
231         ssize_t                 ret;
232
233         trace_xfs_file_buffered_read(ip, iov_iter_count(to), iocb->ki_pos);
234
235         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
236                 if (!xfs_ilock_nowait(ip, XFS_IOLOCK_SHARED))
237                         return -EAGAIN;
238         } else {
239                 xfs_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
240         }
241         ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
242         xfs_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
243
244         return ret;
245 }
246
247 STATIC ssize_t
248 xfs_file_read_iter(
249         struct kiocb            *iocb,
250         struct iov_iter         *to)
251 {
252         struct inode            *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
253         struct xfs_mount        *mp = XFS_I(inode)->i_mount;
254         ssize_t                 ret = 0;
255
256         XFS_STATS_INC(mp, xs_read_calls);
257
258         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
259                 return -EIO;
260
261         if (IS_DAX(inode))
262                 ret = xfs_file_dax_read(iocb, to);
263         else if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT)
264                 ret = xfs_file_dio_aio_read(iocb, to);
265         else
266                 ret = xfs_file_buffered_aio_read(iocb, to);
267
268         if (ret > 0)
269                 XFS_STATS_ADD(mp, xs_read_bytes, ret);
270         return ret;
271 }
272
273 /*
274  * Common pre-write limit and setup checks.
275  *
276  * Called with the iolocked held either shared and exclusive according to
277  * @iolock, and returns with it held.  Might upgrade the iolock to exclusive
278  * if called for a direct write beyond i_size.
279  */
280 STATIC ssize_t
281 xfs_file_aio_write_checks(
282         struct kiocb            *iocb,
283         struct iov_iter         *from,
284         int                     *iolock)
285 {
286         struct file             *file = iocb->ki_filp;
287         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
288         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
289         ssize_t                 error = 0;
290         size_t                  count = iov_iter_count(from);
291         bool                    drained_dio = false;
292         loff_t                  isize;
293
294 restart:
295         error = generic_write_checks(iocb, from);
296         if (error <= 0)
297                 return error;
298
299         error = xfs_break_layouts(inode, iolock, BREAK_WRITE);
300         if (error)
301                 return error;
302
303         /*
304          * For changing security info in file_remove_privs() we need i_rwsem
305          * exclusively.
306          */
307         if (*iolock == XFS_IOLOCK_SHARED && !IS_NOSEC(inode)) {
308                 xfs_iunlock(ip, *iolock);
309                 *iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
310                 xfs_ilock(ip, *iolock);
311                 goto restart;
312         }
313         /*
314          * If the offset is beyond the size of the file, we need to zero any
315          * blocks that fall between the existing EOF and the start of this
316          * write.  If zeroing is needed and we are currently holding the
317          * iolock shared, we need to update it to exclusive which implies
318          * having to redo all checks before.
319          *
320          * We need to serialise against EOF updates that occur in IO
321          * completions here. We want to make sure that nobody is changing the
322          * size while we do this check until we have placed an IO barrier (i.e.
323          * hold the XFS_IOLOCK_EXCL) that prevents new IO from being dispatched.
324          * The spinlock effectively forms a memory barrier once we have the
325          * XFS_IOLOCK_EXCL so we are guaranteed to see the latest EOF value
326          * and hence be able to correctly determine if we need to run zeroing.
327          */
328         spin_lock(&ip->i_flags_lock);
329         isize = i_size_read(inode);
330         if (iocb->ki_pos > isize) {
331                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
332                 if (!drained_dio) {
333                         if (*iolock == XFS_IOLOCK_SHARED) {
334                                 xfs_iunlock(ip, *iolock);
335                                 *iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
336                                 xfs_ilock(ip, *iolock);
337                                 iov_iter_reexpand(from, count);
338                         }
339                         /*
340                          * We now have an IO submission barrier in place, but
341                          * AIO can do EOF updates during IO completion and hence
342                          * we now need to wait for all of them to drain. Non-AIO
343                          * DIO will have drained before we are given the
344                          * XFS_IOLOCK_EXCL, and so for most cases this wait is a
345                          * no-op.
346                          */
347                         inode_dio_wait(inode);
348                         drained_dio = true;
349                         goto restart;
350                 }
351         
352                 trace_xfs_zero_eof(ip, isize, iocb->ki_pos - isize);
353                 error = iomap_zero_range(inode, isize, iocb->ki_pos - isize,
354                                 NULL, &xfs_iomap_ops);
355                 if (error)
356                         return error;
357         } else
358                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
359
360         /*
361          * Updating the timestamps will grab the ilock again from
362          * xfs_fs_dirty_inode, so we have to call it after dropping the
363          * lock above.  Eventually we should look into a way to avoid
364          * the pointless lock roundtrip.
365          */
366         return file_modified(file);
367 }
368
369 static int
370 xfs_dio_write_end_io(
371         struct kiocb            *iocb,
372         ssize_t                 size,
373         int                     error,
374         unsigned                flags)
375 {
376         struct inode            *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
377         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
378         loff_t                  offset = iocb->ki_pos;
379         unsigned int            nofs_flag;
380
381         trace_xfs_end_io_direct_write(ip, offset, size);
382
383         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(ip->i_mount))
384                 return -EIO;
385
386         if (error)
387                 return error;
388         if (!size)
389                 return 0;
390
391         /*
392          * Capture amount written on completion as we can't reliably account
393          * for it on submission.
394          */
395         XFS_STATS_ADD(ip->i_mount, xs_write_bytes, size);
396
397         /*
398          * We can allocate memory here while doing writeback on behalf of
399          * memory reclaim.  To avoid memory allocation deadlocks set the
400          * task-wide nofs context for the following operations.
401          */
402         nofs_flag = memalloc_nofs_save();
403
404         if (flags & IOMAP_DIO_COW) {
405                 error = xfs_reflink_end_cow(ip, offset, size);
406                 if (error)
407                         goto out;
408         }
409
410         /*
411          * Unwritten conversion updates the in-core isize after extent
412          * conversion but before updating the on-disk size. Updating isize any
413          * earlier allows a racing dio read to find unwritten extents before
414          * they are converted.
415          */
416         if (flags & IOMAP_DIO_UNWRITTEN) {
417                 error = xfs_iomap_write_unwritten(ip, offset, size, true);
418                 goto out;
419         }
420
421         /*
422          * We need to update the in-core inode size here so that we don't end up
423          * with the on-disk inode size being outside the in-core inode size. We
424          * have no other method of updating EOF for AIO, so always do it here
425          * if necessary.
426          *
427          * We need to lock the test/set EOF update as we can be racing with
428          * other IO completions here to update the EOF. Failing to serialise
429          * here can result in EOF moving backwards and Bad Things Happen when
430          * that occurs.
431          */
432         spin_lock(&ip->i_flags_lock);
433         if (offset + size > i_size_read(inode)) {
434                 i_size_write(inode, offset + size);
435                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
436                 error = xfs_setfilesize(ip, offset, size);
437         } else {
438                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
439         }
440
441 out:
442         memalloc_nofs_restore(nofs_flag);
443         return error;
444 }
445
446 static const struct iomap_dio_ops xfs_dio_write_ops = {
447         .end_io         = xfs_dio_write_end_io,
448 };
449
450 /*
451  * xfs_file_dio_aio_write - handle direct IO writes
452  *
453  * Lock the inode appropriately to prepare for and issue a direct IO write.
454  * By separating it from the buffered write path we remove all the tricky to
455  * follow locking changes and looping.
456  *
457  * If there are cached pages or we're extending the file, we need IOLOCK_EXCL
458  * until we're sure the bytes at the new EOF have been zeroed and/or the cached
459  * pages are flushed out.
460  *
461  * In most cases the direct IO writes will be done holding IOLOCK_SHARED
462  * allowing them to be done in parallel with reads and other direct IO writes.
463  * However, if the IO is not aligned to filesystem blocks, the direct IO layer
464  * needs to do sub-block zeroing and that requires serialisation against other
465  * direct IOs to the same block. In this case we need to serialise the
466  * submission of the unaligned IOs so that we don't get racing block zeroing in
467  * the dio layer.  To avoid the problem with aio, we also need to wait for
468  * outstanding IOs to complete so that unwritten extent conversion is completed
469  * before we try to map the overlapping block. This is currently implemented by
470  * hitting it with a big hammer (i.e. inode_dio_wait()).
471  *
472  * Returns with locks held indicated by @iolock and errors indicated by
473  * negative return values.
474  */
475 STATIC ssize_t
476 xfs_file_dio_aio_write(
477         struct kiocb            *iocb,
478         struct iov_iter         *from)
479 {
480         struct file             *file = iocb->ki_filp;
481         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
482         struct inode            *inode = mapping->host;
483         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
484         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
485         ssize_t                 ret = 0;
486         int                     unaligned_io = 0;
487         int                     iolock;
488         size_t                  count = iov_iter_count(from);
489         struct xfs_buftarg      *target = XFS_IS_REALTIME_INODE(ip) ?
490                                         mp->m_rtdev_targp : mp->m_ddev_targp;
491
492         /* DIO must be aligned to device logical sector size */
493         if ((iocb->ki_pos | count) & target->bt_logical_sectormask)
494                 return -EINVAL;
495
496         /*
497          * Don't take the exclusive iolock here unless the I/O is unaligned to
498          * the file system block size.  We don't need to consider the EOF
499          * extension case here because xfs_file_aio_write_checks() will relock
500          * the inode as necessary for EOF zeroing cases and fill out the new
501          * inode size as appropriate.
502          */
503         if ((iocb->ki_pos & mp->m_blockmask) ||
504             ((iocb->ki_pos + count) & mp->m_blockmask)) {
505                 unaligned_io = 1;
506
507                 /*
508                  * We can't properly handle unaligned direct I/O to reflink
509                  * files yet, as we can't unshare a partial block.
510                  */
511                 if (xfs_is_cow_inode(ip)) {
512                         trace_xfs_reflink_bounce_dio_write(ip, iocb->ki_pos, count);
513                         return -EREMCHG;
514                 }
515                 iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
516         } else {
517                 iolock = XFS_IOLOCK_SHARED;
518         }
519
520         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
521                 /* unaligned dio always waits, bail */
522                 if (unaligned_io)
523                         return -EAGAIN;
524                 if (!xfs_ilock_nowait(ip, iolock))
525                         return -EAGAIN;
526         } else {
527                 xfs_ilock(ip, iolock);
528         }
529
530         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
531         if (ret)
532                 goto out;
533         count = iov_iter_count(from);
534
535         /*
536          * If we are doing unaligned IO, we can't allow any other overlapping IO
537          * in-flight at the same time or we risk data corruption. Wait for all
538          * other IO to drain before we submit. If the IO is aligned, demote the
539          * iolock if we had to take the exclusive lock in
540          * xfs_file_aio_write_checks() for other reasons.
541          */
542         if (unaligned_io) {
543                 inode_dio_wait(inode);
544         } else if (iolock == XFS_IOLOCK_EXCL) {
545                 xfs_ilock_demote(ip, XFS_IOLOCK_EXCL);
546                 iolock = XFS_IOLOCK_SHARED;
547         }
548
549         trace_xfs_file_direct_write(ip, count, iocb->ki_pos);
550         ret = iomap_dio_rw(iocb, from, &xfs_iomap_ops, &xfs_dio_write_ops);
551
552         /*
553          * If unaligned, this is the only IO in-flight. If it has not yet
554          * completed, wait on it before we release the iolock to prevent
555          * subsequent overlapping IO.
556          */
557         if (ret == -EIOCBQUEUED && unaligned_io)
558                 inode_dio_wait(inode);
559 out:
560         xfs_iunlock(ip, iolock);
561
562         /*
563          * No fallback to buffered IO on errors for XFS, direct IO will either
564          * complete fully or fail.
565          */
566         ASSERT(ret < 0 || ret == count);
567         return ret;
568 }
569
570 static noinline ssize_t
571 xfs_file_dax_write(
572         struct kiocb            *iocb,
573         struct iov_iter         *from)
574 {
575         struct inode            *inode = iocb->ki_filp->f_mapping->host;
576         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
577         int                     iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
578         ssize_t                 ret, error = 0;
579         size_t                  count;
580         loff_t                  pos;
581
582         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
583                 if (!xfs_ilock_nowait(ip, iolock))
584                         return -EAGAIN;
585         } else {
586                 xfs_ilock(ip, iolock);
587         }
588
589         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
590         if (ret)
591                 goto out;
592
593         pos = iocb->ki_pos;
594         count = iov_iter_count(from);
595
596         trace_xfs_file_dax_write(ip, count, pos);
597         ret = dax_iomap_rw(iocb, from, &xfs_iomap_ops);
598         if (ret > 0 && iocb->ki_pos > i_size_read(inode)) {
599                 i_size_write(inode, iocb->ki_pos);
600                 error = xfs_setfilesize(ip, pos, ret);
601         }
602 out:
603         xfs_iunlock(ip, iolock);
604         if (error)
605                 return error;
606
607         if (ret > 0) {
608                 XFS_STATS_ADD(ip->i_mount, xs_write_bytes, ret);
609
610                 /* Handle various SYNC-type writes */
611                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
612         }
613         return ret;
614 }
615
616 STATIC ssize_t
617 xfs_file_buffered_aio_write(
618         struct kiocb            *iocb,
619         struct iov_iter         *from)
620 {
621         struct file             *file = iocb->ki_filp;
622         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
623         struct inode            *inode = mapping->host;
624         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
625         ssize_t                 ret;
626         int                     enospc = 0;
627         int                     iolock;
628
629         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
630                 return -EOPNOTSUPP;
631
632 write_retry:
633         iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
634         xfs_ilock(ip, iolock);
635
636         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
637         if (ret)
638                 goto out;
639
640         /* We can write back this queue in page reclaim */
641         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
642
643         trace_xfs_file_buffered_write(ip, iov_iter_count(from), iocb->ki_pos);
644         ret = iomap_file_buffered_write(iocb, from, &xfs_iomap_ops);
645         if (likely(ret >= 0))
646                 iocb->ki_pos += ret;
647
648         /*
649          * If we hit a space limit, try to free up some lingering preallocated
650          * space before returning an error. In the case of ENOSPC, first try to
651          * write back all dirty inodes to free up some of the excess reserved
652          * metadata space. This reduces the chances that the eofblocks scan
653          * waits on dirty mappings. Since xfs_flush_inodes() is serialized, this
654          * also behaves as a filter to prevent too many eofblocks scans from
655          * running at the same time.
656          */
657         if (ret == -EDQUOT && !enospc) {
658                 xfs_iunlock(ip, iolock);
659                 enospc = xfs_inode_free_quota_eofblocks(ip);
660                 if (enospc)
661                         goto write_retry;
662                 enospc = xfs_inode_free_quota_cowblocks(ip);
663                 if (enospc)
664                         goto write_retry;
665                 iolock = 0;
666         } else if (ret == -ENOSPC && !enospc) {
667                 struct xfs_eofblocks eofb = {0};
668
669                 enospc = 1;
670                 xfs_flush_inodes(ip->i_mount);
671
672                 xfs_iunlock(ip, iolock);
673                 eofb.eof_flags = XFS_EOF_FLAGS_SYNC;
674                 xfs_icache_free_eofblocks(ip->i_mount, &eofb);
675                 xfs_icache_free_cowblocks(ip->i_mount, &eofb);
676                 goto write_retry;
677         }
678
679         current->backing_dev_info = NULL;
680 out:
681         if (iolock)
682                 xfs_iunlock(ip, iolock);
683
684         if (ret > 0) {
685                 XFS_STATS_ADD(ip->i_mount, xs_write_bytes, ret);
686                 /* Handle various SYNC-type writes */
687                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
688         }
689         return ret;
690 }
691
692 STATIC ssize_t
693 xfs_file_write_iter(
694         struct kiocb            *iocb,
695         struct iov_iter         *from)
696 {
697         struct file             *file = iocb->ki_filp;
698         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
699         struct inode            *inode = mapping->host;
700         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
701         ssize_t                 ret;
702         size_t                  ocount = iov_iter_count(from);
703
704         XFS_STATS_INC(ip->i_mount, xs_write_calls);
705
706         if (ocount == 0)
707                 return 0;
708
709         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(ip->i_mount))
710                 return -EIO;
711
712         if (IS_DAX(inode))
713                 return xfs_file_dax_write(iocb, from);
714
715         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
716                 /*
717                  * Allow a directio write to fall back to a buffered
718                  * write *only* in the case that we're doing a reflink
719                  * CoW.  In all other directio scenarios we do not
720                  * allow an operation to fall back to buffered mode.
721                  */
722                 ret = xfs_file_dio_aio_write(iocb, from);
723                 if (ret != -EREMCHG)
724                         return ret;
725         }
726
727         return xfs_file_buffered_aio_write(iocb, from);
728 }
729
730 static void
731 xfs_wait_dax_page(
732         struct inode            *inode)
733 {
734         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
735
736         xfs_iunlock(ip, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
737         schedule();
738         xfs_ilock(ip, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
739 }
740
741 static int
742 xfs_break_dax_layouts(
743         struct inode            *inode,
744         bool                    *retry)
745 {
746         struct page             *page;
747
748         ASSERT(xfs_isilocked(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_EXCL));
749
750         page = dax_layout_busy_page(inode->i_mapping);
751         if (!page)
752                 return 0;
753
754         *retry = true;
755         return ___wait_var_event(&page->_refcount,
756                         atomic_read(&page->_refcount) == 1, TASK_INTERRUPTIBLE,
757                         0, 0, xfs_wait_dax_page(inode));
758 }
759
760 int
761 xfs_break_layouts(
762         struct inode            *inode,
763         uint                    *iolock,
764         enum layout_break_reason reason)
765 {
766         bool                    retry;
767         int                     error;
768
769         ASSERT(xfs_isilocked(XFS_I(inode), XFS_IOLOCK_SHARED|XFS_IOLOCK_EXCL));
770
771         do {
772                 retry = false;
773                 switch (reason) {
774                 case BREAK_UNMAP:
775                         error = xfs_break_dax_layouts(inode, &retry);
776                         if (error || retry)
777                                 break;
778                         /* fall through */
779                 case BREAK_WRITE:
780                         error = xfs_break_leased_layouts(inode, iolock, &retry);
781                         break;
782                 default:
783                         WARN_ON_ONCE(1);
784                         error = -EINVAL;
785                 }
786         } while (error == 0 && retry);
787
788         return error;
789 }
790
791 #define XFS_FALLOC_FL_SUPPORTED                                         \
792                 (FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |           \
793                  FALLOC_FL_COLLAPSE_RANGE | FALLOC_FL_ZERO_RANGE |      \
794                  FALLOC_FL_INSERT_RANGE | FALLOC_FL_UNSHARE_RANGE)
795
796 STATIC long
797 xfs_file_fallocate(
798         struct file             *file,
799         int                     mode,
800         loff_t                  offset,
801         loff_t                  len)
802 {
803         struct inode            *inode = file_inode(file);
804         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
805         long                    error;
806         enum xfs_prealloc_flags flags = 0;
807         uint                    iolock = XFS_IOLOCK_EXCL | XFS_MMAPLOCK_EXCL;
808         loff_t                  new_size = 0;
809         bool                    do_file_insert = false;
810
811         if (!S_ISREG(inode->i_mode))
812                 return -EINVAL;
813         if (mode & ~XFS_FALLOC_FL_SUPPORTED)
814                 return -EOPNOTSUPP;
815
816         xfs_ilock(ip, iolock);
817         error = xfs_break_layouts(inode, &iolock, BREAK_UNMAP);
818         if (error)
819                 goto out_unlock;
820
821         if (mode & FALLOC_FL_PUNCH_HOLE) {
822                 error = xfs_free_file_space(ip, offset, len);
823                 if (error)
824                         goto out_unlock;
825         } else if (mode & FALLOC_FL_COLLAPSE_RANGE) {
826                 unsigned int blksize_mask = i_blocksize(inode) - 1;
827
828                 if (offset & blksize_mask || len & blksize_mask) {
829                         error = -EINVAL;
830                         goto out_unlock;
831                 }
832
833                 /*
834                  * There is no need to overlap collapse range with EOF,
835                  * in which case it is effectively a truncate operation
836                  */
837                 if (offset + len >= i_size_read(inode)) {
838                         error = -EINVAL;
839                         goto out_unlock;
840                 }
841
842                 new_size = i_size_read(inode) - len;
843
844                 error = xfs_collapse_file_space(ip, offset, len);
845                 if (error)
846                         goto out_unlock;
847         } else if (mode & FALLOC_FL_INSERT_RANGE) {
848                 unsigned int    blksize_mask = i_blocksize(inode) - 1;
849                 loff_t          isize = i_size_read(inode);
850
851                 if (offset & blksize_mask || len & blksize_mask) {
852                         error = -EINVAL;
853                         goto out_unlock;
854                 }
855
856                 /*
857                  * New inode size must not exceed ->s_maxbytes, accounting for
858                  * possible signed overflow.
859                  */
860                 if (inode->i_sb->s_maxbytes - isize < len) {
861                         error = -EFBIG;
862                         goto out_unlock;
863                 }
864                 new_size = isize + len;
865
866                 /* Offset should be less than i_size */
867                 if (offset >= isize) {
868                         error = -EINVAL;
869                         goto out_unlock;
870                 }
871                 do_file_insert = true;
872         } else {
873                 flags |= XFS_PREALLOC_SET;
874
875                 if (!(mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) &&
876                     offset + len > i_size_read(inode)) {
877                         new_size = offset + len;
878                         error = inode_newsize_ok(inode, new_size);
879                         if (error)
880                                 goto out_unlock;
881                 }
882
883                 if (mode & FALLOC_FL_ZERO_RANGE) {
884                         error = xfs_zero_file_space(ip, offset, len);
885                 } else if (mode & FALLOC_FL_UNSHARE_RANGE) {
886                         error = xfs_reflink_unshare(ip, offset, len);
887                         if (error)
888                                 goto out_unlock;
889
890                         if (!xfs_is_always_cow_inode(ip)) {
891                                 error = xfs_alloc_file_space(ip, offset, len,
892                                                 XFS_BMAPI_PREALLOC);
893                         }
894                 } else {
895                         /*
896                          * If always_cow mode we can't use preallocations and
897                          * thus should not create them.
898                          */
899                         if (xfs_is_always_cow_inode(ip)) {
900                                 error = -EOPNOTSUPP;
901                                 goto out_unlock;
902                         }
903
904                         error = xfs_alloc_file_space(ip, offset, len,
905                                                      XFS_BMAPI_PREALLOC);
906                 }
907                 if (error)
908                         goto out_unlock;
909         }
910
911         if (file->f_flags & O_DSYNC)
912                 flags |= XFS_PREALLOC_SYNC;
913
914         error = xfs_update_prealloc_flags(ip, flags);
915         if (error)
916                 goto out_unlock;
917
918         /* Change file size if needed */
919         if (new_size) {
920                 struct iattr iattr;
921
922                 iattr.ia_valid = ATTR_SIZE;
923                 iattr.ia_size = new_size;
924                 error = xfs_vn_setattr_size(file_dentry(file), &iattr);
925                 if (error)
926                         goto out_unlock;
927         }
928
929         /*
930          * Perform hole insertion now that the file size has been
931          * updated so that if we crash during the operation we don't
932          * leave shifted extents past EOF and hence losing access to
933          * the data that is contained within them.
934          */
935         if (do_file_insert)
936                 error = xfs_insert_file_space(ip, offset, len);
937
938 out_unlock:
939         xfs_iunlock(ip, iolock);
940         return error;
941 }
942
943 STATIC int
944 xfs_file_fadvise(
945         struct file     *file,
946         loff_t          start,
947         loff_t          end,
948         int             advice)
949 {
950         struct xfs_inode *ip = XFS_I(file_inode(file));
951         int ret;
952         int lockflags = 0;
953
954         /*
955          * Operations creating pages in page cache need protection from hole
956          * punching and similar ops
957          */
958         if (advice == POSIX_FADV_WILLNEED) {
959                 lockflags = XFS_IOLOCK_SHARED;
960                 xfs_ilock(ip, lockflags);
961         }
962         ret = generic_fadvise(file, start, end, advice);
963         if (lockflags)
964                 xfs_iunlock(ip, lockflags);
965         return ret;
966 }
967
968 STATIC loff_t
969 xfs_file_remap_range(
970         struct file             *file_in,
971         loff_t                  pos_in,
972         struct file             *file_out,
973         loff_t                  pos_out,
974         loff_t                  len,
975         unsigned int            remap_flags)
976 {
977         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
978         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
979         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
980         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
981         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
982         loff_t                  remapped = 0;
983         xfs_extlen_t            cowextsize;
984         int                     ret;
985
986         if (remap_flags & ~(REMAP_FILE_DEDUP | REMAP_FILE_ADVISORY))
987                 return -EINVAL;
988
989         if (!xfs_sb_version_hasreflink(&mp->m_sb))
990                 return -EOPNOTSUPP;
991
992         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
993                 return -EIO;
994
995         /* Prepare and then clone file data. */
996         ret = xfs_reflink_remap_prep(file_in, pos_in, file_out, pos_out,
997                         &len, remap_flags);
998         if (ret < 0 || len == 0)
999                 return ret;
1000
1001         trace_xfs_reflink_remap_range(src, pos_in, len, dest, pos_out);
1002
1003         ret = xfs_reflink_remap_blocks(src, pos_in, dest, pos_out, len,
1004                         &remapped);
1005         if (ret)
1006                 goto out_unlock;
1007
1008         /*
1009          * Carry the cowextsize hint from src to dest if we're sharing the
1010          * entire source file to the entire destination file, the source file
1011          * has a cowextsize hint, and the destination file does not.
1012          */
1013         cowextsize = 0;
1014         if (pos_in == 0 && len == i_size_read(inode_in) &&
1015             (src->i_d.di_flags2 & XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE) &&
1016             pos_out == 0 && len >= i_size_read(inode_out) &&
1017             !(dest->i_d.di_flags2 & XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE))
1018                 cowextsize = src->i_d.di_cowextsize;
1019
1020         ret = xfs_reflink_update_dest(dest, pos_out + len, cowextsize,
1021                         remap_flags);
1022
1023 out_unlock:
1024         xfs_reflink_remap_unlock(file_in, file_out);
1025         if (ret)
1026                 trace_xfs_reflink_remap_range_error(dest, ret, _RET_IP_);
1027         return remapped > 0 ? remapped : ret;
1028 }
1029
1030 STATIC int
1031 xfs_file_open(
1032         struct inode    *inode,
1033         struct file     *file)
1034 {
1035         if (!(file->f_flags & O_LARGEFILE) && i_size_read(inode) > MAX_NON_LFS)
1036                 return -EFBIG;
1037         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(XFS_M(inode->i_sb)))
1038                 return -EIO;
1039         file->f_mode |= FMODE_NOWAIT;
1040         return 0;
1041 }
1042
1043 STATIC int
1044 xfs_dir_open(
1045         struct inode    *inode,
1046         struct file     *file)
1047 {
1048         struct xfs_inode *ip = XFS_I(inode);
1049         int             mode;
1050         int             error;
1051
1052         error = xfs_file_open(inode, file);
1053         if (error)
1054                 return error;
1055
1056         /*
1057          * If there are any blocks, read-ahead block 0 as we're almost
1058          * certain to have the next operation be a read there.
1059          */
1060         mode = xfs_ilock_data_map_shared(ip);
1061         if (ip->i_d.di_nextents > 0)
1062                 error = xfs_dir3_data_readahead(ip, 0, -1);
1063         xfs_iunlock(ip, mode);
1064         return error;
1065 }
1066
1067 STATIC int
1068 xfs_file_release(
1069         struct inode    *inode,
1070         struct file     *filp)
1071 {
1072         return xfs_release(XFS_I(inode));
1073 }
1074
1075 STATIC int
1076 xfs_file_readdir(
1077         struct file     *file,
1078         struct dir_context *ctx)
1079 {
1080         struct inode    *inode = file_inode(file);
1081         xfs_inode_t     *ip = XFS_I(inode);
1082         size_t          bufsize;
1083
1084         /*
1085          * The Linux API doesn't pass down the total size of the buffer
1086          * we read into down to the filesystem.  With the filldir concept
1087          * it's not needed for correct information, but the XFS dir2 leaf
1088          * code wants an estimate of the buffer size to calculate it's
1089          * readahead window and size the buffers used for mapping to
1090          * physical blocks.
1091          *
1092          * Try to give it an estimate that's good enough, maybe at some
1093          * point we can change the ->readdir prototype to include the
1094          * buffer size.  For now we use the current glibc buffer size.
1095          */
1096         bufsize = (size_t)min_t(loff_t, XFS_READDIR_BUFSIZE, ip->i_d.di_size);
1097
1098         return xfs_readdir(NULL, ip, ctx, bufsize);
1099 }
1100
1101 STATIC loff_t
1102 xfs_file_llseek(
1103         struct file     *file,
1104         loff_t          offset,
1105         int             whence)
1106 {
1107         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
1108
1109         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(XFS_I(inode)->i_mount))
1110                 return -EIO;
1111
1112         switch (whence) {
1113         default:
1114                 return generic_file_llseek(file, offset, whence);
1115         case SEEK_HOLE:
1116                 offset = iomap_seek_hole(inode, offset, &xfs_seek_iomap_ops);
1117                 break;
1118         case SEEK_DATA:
1119                 offset = iomap_seek_data(inode, offset, &xfs_seek_iomap_ops);
1120                 break;
1121         }
1122
1123         if (offset < 0)
1124                 return offset;
1125         return vfs_setpos(file, offset, inode->i_sb->s_maxbytes);
1126 }
1127
1128 /*
1129  * Locking for serialisation of IO during page faults. This results in a lock
1130  * ordering of:
1131  *
1132  * mmap_sem (MM)
1133  *   sb_start_pagefault(vfs, freeze)
1134  *     i_mmaplock (XFS - truncate serialisation)
1135  *       page_lock (MM)
1136  *         i_lock (XFS - extent map serialisation)
1137  */
1138 static vm_fault_t
1139 __xfs_filemap_fault(
1140         struct vm_fault         *vmf,
1141         enum page_entry_size    pe_size,
1142         bool                    write_fault)
1143 {
1144         struct inode            *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
1145         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1146         vm_fault_t              ret;
1147
1148         trace_xfs_filemap_fault(ip, pe_size, write_fault);
1149
1150         if (write_fault) {
1151                 sb_start_pagefault(inode->i_sb);
1152                 file_update_time(vmf->vma->vm_file);
1153         }
1154
1155         xfs_ilock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1156         if (IS_DAX(inode)) {
1157                 pfn_t pfn;
1158
1159                 ret = dax_iomap_fault(vmf, pe_size, &pfn, NULL, &xfs_iomap_ops);
1160                 if (ret & VM_FAULT_NEEDDSYNC)
1161                         ret = dax_finish_sync_fault(vmf, pe_size, pfn);
1162         } else {
1163                 if (write_fault)
1164                         ret = iomap_page_mkwrite(vmf, &xfs_iomap_ops);
1165                 else
1166                         ret = filemap_fault(vmf);
1167         }
1168         xfs_iunlock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1169
1170         if (write_fault)
1171                 sb_end_pagefault(inode->i_sb);
1172         return ret;
1173 }
1174
1175 static vm_fault_t
1176 xfs_filemap_fault(
1177         struct vm_fault         *vmf)
1178 {
1179         /* DAX can shortcut the normal fault path on write faults! */
1180         return __xfs_filemap_fault(vmf, PE_SIZE_PTE,
1181                         IS_DAX(file_inode(vmf->vma->vm_file)) &&
1182                         (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
1183 }
1184
1185 static vm_fault_t
1186 xfs_filemap_huge_fault(
1187         struct vm_fault         *vmf,
1188         enum page_entry_size    pe_size)
1189 {
1190         if (!IS_DAX(file_inode(vmf->vma->vm_file)))
1191                 return VM_FAULT_FALLBACK;
1192
1193         /* DAX can shortcut the normal fault path on write faults! */
1194         return __xfs_filemap_fault(vmf, pe_size,
1195                         (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
1196 }
1197
1198 static vm_fault_t
1199 xfs_filemap_page_mkwrite(
1200         struct vm_fault         *vmf)
1201 {
1202         return __xfs_filemap_fault(vmf, PE_SIZE_PTE, true);
1203 }
1204
1205 /*
1206  * pfn_mkwrite was originally intended to ensure we capture time stamp updates
1207  * on write faults. In reality, it needs to serialise against truncate and
1208  * prepare memory for writing so handle is as standard write fault.
1209  */
1210 static vm_fault_t
1211 xfs_filemap_pfn_mkwrite(
1212         struct vm_fault         *vmf)
1213 {
1214
1215         return __xfs_filemap_fault(vmf, PE_SIZE_PTE, true);
1216 }
1217
1218 static const struct vm_operations_struct xfs_file_vm_ops = {
1219         .fault          = xfs_filemap_fault,
1220         .huge_fault     = xfs_filemap_huge_fault,
1221         .map_pages      = filemap_map_pages,
1222         .page_mkwrite   = xfs_filemap_page_mkwrite,
1223         .pfn_mkwrite    = xfs_filemap_pfn_mkwrite,
1224 };
1225
1226 STATIC int
1227 xfs_file_mmap(
1228         struct file     *filp,
1229         struct vm_area_struct *vma)
1230 {
1231         struct dax_device       *dax_dev;
1232
1233         dax_dev = xfs_find_daxdev_for_inode(file_inode(filp));
1234         /*
1235          * We don't support synchronous mappings for non-DAX files and
1236          * for DAX files if underneath dax_device is not synchronous.
1237          */
1238         if (!daxdev_mapping_supported(vma, dax_dev))
1239                 return -EOPNOTSUPP;
1240
1241         file_accessed(filp);
1242         vma->vm_ops = &xfs_file_vm_ops;
1243         if (IS_DAX(file_inode(filp)))
1244                 vma->vm_flags |= VM_HUGEPAGE;
1245         return 0;
1246 }
1247
1248 const struct file_operations xfs_file_operations = {
1249         .llseek         = xfs_file_llseek,
1250         .read_iter      = xfs_file_read_iter,
1251         .write_iter     = xfs_file_write_iter,
1252         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1253         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1254         .iopoll         = iomap_dio_iopoll,
1255         .unlocked_ioctl = xfs_file_ioctl,
1256 #ifdef CONFIG_COMPAT
1257         .compat_ioctl   = xfs_file_compat_ioctl,
1258 #endif
1259         .mmap           = xfs_file_mmap,
1260         .mmap_supported_flags = MAP_SYNC,
1261         .open           = xfs_file_open,
1262         .release        = xfs_file_release,
1263         .fsync          = xfs_file_fsync,
1264         .get_unmapped_area = thp_get_unmapped_area,
1265         .fallocate      = xfs_file_fallocate,
1266         .fadvise        = xfs_file_fadvise,
1267         .remap_file_range = xfs_file_remap_range,
1268 };
1269
1270 const struct file_operations xfs_dir_file_operations = {
1271         .open           = xfs_dir_open,
1272         .read           = generic_read_dir,
1273         .iterate_shared = xfs_file_readdir,
1274         .llseek         = generic_file_llseek,
1275         .unlocked_ioctl = xfs_file_ioctl,
1276 #ifdef CONFIG_COMPAT
1277         .compat_ioctl   = xfs_file_compat_ioctl,
1278 #endif
1279         .fsync          = xfs_dir_fsync,
1280 };