fs/ext4/page-io.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * linux/fs/ext4/page-io.c
   4  *
   5  * This contains the new page_io functions for ext4
   6  *
   7  * Written by Theodore Ts'o, 2010.
   8  */
   9
  10 #include <linux/fs.h>
  11 #include <linux/time.h>
  12 #include <linux/highuid.h>
  13 #include <linux/pagemap.h>
  14 #include <linux/quotaops.h>
  15 #include <linux/string.h>
  16 #include <linux/buffer_head.h>
  17 #include <linux/writeback.h>
  18 #include <linux/pagevec.h>
  19 #include <linux/mpage.h>
  20 #include <linux/namei.h>
  21 #include <linux/uio.h>
  22 #include <linux/bio.h>
  23 #include <linux/workqueue.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/backing-dev.h>
  28
  29 #include "ext4_jbd2.h"
  30 #include "xattr.h"
  31 #include "acl.h"
  32
  33 static struct kmem_cache *io_end_cachep;
  34
  35 int __init ext4_init_pageio(void)
  36 {
  37         io_end_cachep = KMEM_CACHE(ext4_io_end, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
  38         if (io_end_cachep == NULL)
  39                 return -ENOMEM;
  40         return 0;
  41 }
  42
  43 void ext4_exit_pageio(void)
  44 {
  45         kmem_cache_destroy(io_end_cachep);
  46 }
  47
  48 /*
  49  * Print an buffer I/O error compatible with the fs/buffer.c.  This
  50  * provides compatibility with dmesg scrapers that look for a specific
  51  * buffer I/O error message.  We really need a unified error reporting
  52  * structure to userspace ala Digital Unix's uerf system, but it's
  53  * probably not going to happen in my lifetime, due to LKML politics...
  54  */
  55 static void buffer_io_error(struct buffer_head *bh)
  56 {
  57         printk_ratelimited(KERN_ERR "Buffer I/O error on device %pg, logical block %llu\n",
  58                        bh->b_bdev,
  59                         (unsigned long long)bh->b_blocknr);
  60 }
  61
  62 static void ext4_finish_bio(struct bio *bio)
  63 {
  64         int i;
  65         struct bio_vec *bvec;
  66
  67         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
  68                 struct page *page = bvec->bv_page;
  69 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
  70                 struct page *data_page = NULL;
  71 #endif
  72                 struct buffer_head *bh, *head;
  73                 unsigned bio_start = bvec->bv_offset;
  74                 unsigned bio_end = bio_start + bvec->bv_len;
  75                 unsigned under_io = 0;
  76                 unsigned long flags;
  77
  78                 if (!page)
  79                         continue;
  80
  81 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
  82                 if (!page->mapping) {
  83                         /* The bounce data pages are unmapped. */
  84                         data_page = page;
  85                         fscrypt_pullback_bio_page(&page, false);
  86                 }
  87 #endif
  88
  89                 if (bio->bi_status) {
  90                         SetPageError(page);
  91                         mapping_set_error(page->mapping, -EIO);
  92                 }
  93                 bh = head = page_buffers(page);
  94                 /*
  95                  * We check all buffers in the page under BH_Uptodate_Lock
  96                  * to avoid races with other end io clearing async_write flags
  97                  */
  98                 local_irq_save(flags);
  99                 bit_spin_lock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 100                 do {
 101                         if (bh_offset(bh) < bio_start ||
 102                             bh_offset(bh) + bh->b_size > bio_end) {
 103                                 if (buffer_async_write(bh))
 104                                         under_io++;
 105                                 continue;
 106                         }
 107                         clear_buffer_async_write(bh);
 108                         if (bio->bi_status) {
 109                                 set_buffer_write_io_error(bh);
 110                                 buffer_io_error(bh);
 111                         }
 112                 } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 113                 bit_spin_unlock(BH_Uptodate_Lock, &head->b_state);
 114                 local_irq_restore(flags);
 115                 if (!under_io) {
 116 #ifdef CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION
 117                         if (data_page)
 118                                 fscrypt_restore_control_page(data_page);
 119 #endif
 120                         end_page_writeback(page);
 121                 }
 122         }
 123 }
 124
 125 static void ext4_release_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 126 {
 127         struct bio *bio, *next_bio;
 128
 129         BUG_ON(!list_empty(&io_end->list));
 130         BUG_ON(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN);
 131         WARN_ON(io_end->handle);
 132
 133         for (bio = io_end->bio; bio; bio = next_bio) {
 134                 next_bio = bio->bi_private;
 135                 ext4_finish_bio(bio);
 136                 bio_put(bio);
 137         }
 138         kmem_cache_free(io_end_cachep, io_end);
 139 }
 140
 141 /*
 142  * Check a range of space and convert unwritten extents to written. Note that
 143  * we are protected from truncate touching same part of extent tree by the
 144  * fact that truncate code waits for all DIO to finish (thus exclusion from
 145  * direct IO is achieved) and also waits for PageWriteback bits. Thus we
 146  * cannot get to ext4_ext_truncate() before all IOs overlapping that range are
 147  * completed (happens from ext4_free_ioend()).
 148  */
 149 static int ext4_end_io(ext4_io_end_t *io)
 150 {
 151         struct inode *inode = io->inode;
 152         loff_t offset = io->offset;
 153         ssize_t size = io->size;
 154         handle_t *handle = io->handle;
 155         int ret = 0;
 156
 157         ext4_debug("ext4_end_io_nolock: io 0x%p from inode %lu,list->next 0x%p,"
 158                    "list->prev 0x%p\n",
 159                    io, inode->i_ino, io->list.next, io->list.prev);
 160
 161         io->handle = NULL;      /* Following call will use up the handle */
 162         ret = ext4_convert_unwritten_extents(handle, inode, offset, size);
 163         if (ret < 0 && !ext4_forced_shutdown(EXT4_SB(inode->i_sb))) {
 164                 ext4_msg(inode->i_sb, KERN_EMERG,
 165                          "failed to convert unwritten extents to written "
 166                          "extents -- potential data loss!  "
 167                          "(inode %lu, offset %llu, size %zd, error %d)",
 168                          inode->i_ino, offset, size, ret);
 169         }
 170         ext4_clear_io_unwritten_flag(io);
 171         ext4_release_io_end(io);
 172         return ret;
 173 }
 174
 175 static void dump_completed_IO(struct inode *inode, struct list_head *head)
 176 {
 177 #ifdef  EXT4FS_DEBUG
 178         struct list_head *cur, *before, *after;
 179         ext4_io_end_t *io, *io0, *io1;
 180
 181         if (list_empty(head))
 182                 return;
 183
 184         ext4_debug("Dump inode %lu completed io list\n", inode->i_ino);
 185         list_for_each_entry(io, head, list) {
 186                 cur = &io->list;
 187                 before = cur->prev;
 188                 io0 = container_of(before, ext4_io_end_t, list);
 189                 after = cur->next;
 190                 io1 = container_of(after, ext4_io_end_t, list);
 191
 192                 ext4_debug("io 0x%p from inode %lu,prev 0x%p,next 0x%p\n",
 193                             io, inode->i_ino, io0, io1);
 194         }
 195 #endif
 196 }
 197
 198 /* Add the io_end to per-inode completed end_io list. */
 199 static void ext4_add_complete_io(ext4_io_end_t *io_end)
 200 {
 201         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(io_end->inode);
 202         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(io_end->inode->i_sb);
 203         struct workqueue_struct *wq;
 204         unsigned long flags;
 205
 206         /* Only reserved conversions from writeback should enter here */
 207         WARN_ON(!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 208         WARN_ON(!io_end->handle && sbi->s_journal);
 209         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 210         wq = sbi->rsv_conversion_wq;
 211         if (list_empty(&ei->i_rsv_conversion_list))
 212                 queue_work(wq, &ei->i_rsv_conversion_work);
 213         list_add_tail(&io_end->list, &ei->i_rsv_conversion_list);
 214         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 215 }
 216
 217 static int ext4_do_flush_completed_IO(struct inode *inode,
 218                                       struct list_head *head)
 219 {
 220         ext4_io_end_t *io;
 221         struct list_head unwritten;
 222         unsigned long flags;
 223         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 224         int err, ret = 0;
 225
 226         spin_lock_irqsave(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 227         dump_completed_IO(inode, head);
 228         list_replace_init(head, &unwritten);
 229         spin_unlock_irqrestore(&ei->i_completed_io_lock, flags);
 230
 231         while (!list_empty(&unwritten)) {
 232                 io = list_entry(unwritten.next, ext4_io_end_t, list);
 233                 BUG_ON(!(io->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN));
 234                 list_del_init(&io->list);
 235
 236                 err = ext4_end_io(io);
 237                 if (unlikely(!ret && err))
 238                         ret = err;
 239         }
 240         return ret;
 241 }
 242
 243 /*
 244  * work on completed IO, to convert unwritten extents to extents
 245  */
 246 void ext4_end_io_rsv_work(struct work_struct *work)
 247 {
 248         struct ext4_inode_info *ei = container_of(work, struct ext4_inode_info,
 249                                                   i_rsv_conversion_work);
 250         ext4_do_flush_completed_IO(&ei->vfs_inode, &ei->i_rsv_conversion_list);
 251 }
 252
 253 ext4_io_end_t *ext4_init_io_end(struct inode *inode, gfp_t flags)
 254 {
 255         ext4_io_end_t *io = kmem_cache_zalloc(io_end_cachep, flags);
 256         if (io) {
 257                 io->inode = inode;
 258                 INIT_LIST_HEAD(&io->list);
 259                 atomic_set(&io->count, 1);
 260         }
 261         return io;
 262 }
 263
 264 void ext4_put_io_end_defer(ext4_io_end_t *io_end)
 265 {
 266         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 267                 if (!(io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) || !io_end->size) {
 268                         ext4_release_io_end(io_end);
 269                         return;
 270                 }
 271                 ext4_add_complete_io(io_end);
 272         }
 273 }
 274
 275 int ext4_put_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 276 {
 277         int err = 0;
 278
 279         if (atomic_dec_and_test(&io_end->count)) {
 280                 if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 281                         err = ext4_convert_unwritten_extents(io_end->handle,
 282                                                 io_end->inode, io_end->offset,
 283                                                 io_end->size);
 284                         io_end->handle = NULL;
 285                         ext4_clear_io_unwritten_flag(io_end);
 286                 }
 287                 ext4_release_io_end(io_end);
 288         }
 289         return err;
 290 }
 291
 292 ext4_io_end_t *ext4_get_io_end(ext4_io_end_t *io_end)
 293 {
 294         atomic_inc(&io_end->count);
 295         return io_end;
 296 }
 297
 298 /* BIO completion function for page writeback */
 299 static void ext4_end_bio(struct bio *bio)
 300 {
 301         ext4_io_end_t *io_end = bio->bi_private;
 302         sector_t bi_sector = bio->bi_iter.bi_sector;
 303         char b[BDEVNAME_SIZE];
 304
 305         if (WARN_ONCE(!io_end, "io_end is NULL: %s: sector %Lu len %u err %d\n",
 306                       bio_devname(bio, b),
 307                       (long long) bio->bi_iter.bi_sector,
 308                       (unsigned) bio_sectors(bio),
 309                       bio->bi_status)) {
 310                 ext4_finish_bio(bio);
 311                 bio_put(bio);
 312                 return;
 313         }
 314         bio->bi_end_io = NULL;
 315
 316         if (bio->bi_status) {
 317                 struct inode *inode = io_end->inode;
 318
 319                 ext4_warning(inode->i_sb, "I/O error %d writing to inode %lu "
 320                              "(offset %llu size %ld starting block %llu)",
 321                              bio->bi_status, inode->i_ino,
 322                              (unsigned long long) io_end->offset,
 323                              (long) io_end->size,
 324                              (unsigned long long)
 325                              bi_sector >> (inode->i_blkbits - 9));
 326                 mapping_set_error(inode->i_mapping,
 327                                 blk_status_to_errno(bio->bi_status));
 328         }
 329
 330         if (io_end->flag & EXT4_IO_END_UNWRITTEN) {
 331                 /*
 332                  * Link bio into list hanging from io_end. We have to do it
 333                  * atomically as bio completions can be racing against each
 334                  * other.
 335                  */
 336                 bio->bi_private = xchg(&io_end->bio, bio);
 337                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 338         } else {
 339                 /*
 340                  * Drop io_end reference early. Inode can get freed once
 341                  * we finish the bio.
 342                  */
 343                 ext4_put_io_end_defer(io_end);
 344                 ext4_finish_bio(bio);
 345                 bio_put(bio);
 346         }
 347 }
 348
 349 void ext4_io_submit(struct ext4_io_submit *io)
 350 {
 351         struct bio *bio = io->io_bio;
 352
 353         if (bio) {
 354                 int io_op_flags = io->io_wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL ?
 355                                   REQ_SYNC : 0;
 356                 io->io_bio->bi_write_hint = io->io_end->inode->i_write_hint;
 357                 bio_set_op_attrs(io->io_bio, REQ_OP_WRITE, io_op_flags);
 358                 submit_bio(io->io_bio);
 359         }
 360         io->io_bio = NULL;
 361 }
 362
 363 void ext4_io_submit_init(struct ext4_io_submit *io,
 364                          struct writeback_control *wbc)
 365 {
 366         io->io_wbc = wbc;
 367         io->io_bio = NULL;
 368         io->io_end = NULL;
 369 }
 370
 371 static int io_submit_init_bio(struct ext4_io_submit *io,
 372                               struct buffer_head *bh)
 373 {
 374         struct bio *bio;
 375
 376         bio = bio_alloc(GFP_NOIO, BIO_MAX_PAGES);
 377         if (!bio)
 378                 return -ENOMEM;
 379         wbc_init_bio(io->io_wbc, bio);
 380         bio->bi_iter.bi_sector = bh->b_blocknr * (bh->b_size >> 9);
 381         bio_set_dev(bio, bh->b_bdev);
 382         bio->bi_end_io = ext4_end_bio;
 383         bio->bi_private = ext4_get_io_end(io->io_end);
 384         io->io_bio = bio;
 385         io->io_next_block = bh->b_blocknr;
 386         return 0;
 387 }
 388
 389 static int io_submit_add_bh(struct ext4_io_submit *io,
 390                             struct inode *inode,
 391                             struct page *pagecache_page,
 392                             struct page *bounce_page,
 393                             struct buffer_head *bh)
 394 {
 395         int ret;
 396
 397         if (io->io_bio && bh->b_blocknr != io->io_next_block) {
 398 submit_and_retry:
 399                 ext4_io_submit(io);
 400         }
 401         if (io->io_bio == NULL) {
 402                 ret = io_submit_init_bio(io, bh);
 403                 if (ret)
 404                         return ret;
 405                 io->io_bio->bi_write_hint = inode->i_write_hint;
 406         }
 407         ret = bio_add_page(io->io_bio, bounce_page ?: pagecache_page,
 408                            bh->b_size, bh_offset(bh));
 409         if (ret != bh->b_size)
 410                 goto submit_and_retry;
 411         wbc_account_io(io->io_wbc, pagecache_page, bh->b_size);
 412         io->io_next_block++;
 413         return 0;
 414 }
 415
 416 int ext4_bio_write_page(struct ext4_io_submit *io,
 417                         struct page *page,
 418                         int len,
 419                         struct writeback_control *wbc,
 420                         bool keep_towrite)
 421 {
 422         struct page *data_page = NULL;
 423         struct inode *inode = page->mapping->host;
 424         unsigned block_start;
 425         struct buffer_head *bh, *head;
 426         int ret = 0;
 427         int nr_submitted = 0;
 428         int nr_to_submit = 0;
 429
 430         BUG_ON(!PageLocked(page));
 431         BUG_ON(PageWriteback(page));
 432
 433         if (keep_towrite)
 434                 set_page_writeback_keepwrite(page);
 435         else
 436                 set_page_writeback(page);
 437         ClearPageError(page);
 438
 439         /*
 440          * Comments copied from block_write_full_page:
 441          *
 442          * The page straddles i_size.  It must be zeroed out on each and every
 443          * writepage invocation because it may be mmapped.  "A file is mapped
 444          * in multiples of the page size.  For a file that is not a multiple of
 445          * the page size, the remaining memory is zeroed when mapped, and
 446          * writes to that region are not written out to the file."
 447          */
 448         if (len < PAGE_SIZE)
 449                 zero_user_segment(page, len, PAGE_SIZE);
 450         /*
 451          * In the first loop we prepare and mark buffers to submit. We have to
 452          * mark all buffers in the page before submitting so that
 453          * end_page_writeback() cannot be called from ext4_bio_end_io() when IO
 454          * on the first buffer finishes and we are still working on submitting
 455          * the second buffer.
 456          */
 457         bh = head = page_buffers(page);
 458         do {
 459                 block_start = bh_offset(bh);
 460                 if (block_start >= len) {
 461                         clear_buffer_dirty(bh);
 462                         set_buffer_uptodate(bh);
 463                         continue;
 464                 }
 465                 if (!buffer_dirty(bh) || buffer_delay(bh) ||
 466                     !buffer_mapped(bh) || buffer_unwritten(bh)) {
 467                         /* A hole? We can safely clear the dirty bit */
 468                         if (!buffer_mapped(bh))
 469                                 clear_buffer_dirty(bh);
 470                         if (io->io_bio)
 471                                 ext4_io_submit(io);
 472                         continue;
 473                 }
 474                 if (buffer_new(bh)) {
 475                         clear_buffer_new(bh);
 476                         clean_bdev_bh_alias(bh);
 477                 }
 478                 set_buffer_async_write(bh);
 479                 nr_to_submit++;
 480         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 481
 482         bh = head = page_buffers(page);
 483
 484         if (ext4_encrypted_inode(inode) && S_ISREG(inode->i_mode) &&
 485             nr_to_submit) {
 486                 gfp_t gfp_flags = GFP_NOFS;
 487
 488                 /*
 489                  * Since bounce page allocation uses a mempool, we can only use
 490                  * a waiting mask (i.e. request guaranteed allocation) on the
 491                  * first page of the bio.  Otherwise it can deadlock.
 492                  */
 493                 if (io->io_bio)
 494                         gfp_flags = GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN;
 495         retry_encrypt:
 496                 data_page = fscrypt_encrypt_page(inode, page, PAGE_SIZE, 0,
 497                                                 page->index, gfp_flags);
 498                 if (IS_ERR(data_page)) {
 499                         ret = PTR_ERR(data_page);
 500                         if (ret == -ENOMEM &&
 501                             (io->io_bio || wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL)) {
 502                                 gfp_flags = GFP_NOFS;
 503                                 if (io->io_bio)
 504                                         ext4_io_submit(io);
 505                                 else
 506                                         gfp_flags |= __GFP_NOFAIL;
 507                                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
 508                                 goto retry_encrypt;
 509                         }
 510                         data_page = NULL;
 511                         goto out;
 512                 }
 513         }
 514
 515         /* Now submit buffers to write */
 516         do {
 517                 if (!buffer_async_write(bh))
 518                         continue;
 519                 ret = io_submit_add_bh(io, inode, page, data_page, bh);
 520                 if (ret) {
 521                         /*
 522                          * We only get here on ENOMEM.  Not much else
 523                          * we can do but mark the page as dirty, and
 524                          * better luck next time.
 525                          */
 526                         break;
 527                 }
 528                 nr_submitted++;
 529                 clear_buffer_dirty(bh);
 530         } while ((bh = bh->b_this_page) != head);
 531
 532         /* Error stopped previous loop? Clean up buffers... */
 533         if (ret) {
 534         out:
 535                 if (data_page)
 536                         fscrypt_restore_control_page(data_page);
 537                 printk_ratelimited(KERN_ERR "%s: ret = %d\n", __func__, ret);
 538                 redirty_page_for_writepage(wbc, page);
 539                 do {
 540                         clear_buffer_async_write(bh);
 541                         bh = bh->b_this_page;
 542                 } while (bh != head);
 543         }
 544         unlock_page(page);
 545         /* Nothing submitted - we have to end page writeback */
 546         if (!nr_submitted)
 547                 end_page_writeback(page);
 548         return ret;
 549 }