fs/bio.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  11  * GNU General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
  14  * along with this program; if not, write to the Free Software
  15  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
  16  *
  17  */
  18 #include <linux/mm.h>
  19 #include <linux/swap.h>
  20 #include <linux/bio.h>
  21 #include <linux/blkdev.h>
  22 #include <linux/slab.h>
  23 #include <linux/init.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/mempool.h>
  27 #include <linux/workqueue.h>
  28 #include <linux/blktrace_api.h>
  29 #include <scsi/sg.h>            /* for struct sg_iovec */
  30
  31 static struct kmem_cache *bio_slab __read_mostly;
  32
  33 mempool_t *bio_split_pool __read_mostly;
  34
  35 /*
  36  * if you change this list, also change bvec_alloc or things will
  37  * break badly! cannot be bigger than what you can fit into an
  38  * unsigned short
  39  */
  40
  41 #define BV(x) { .nr_vecs = x, .name = "biovec-"__stringify(x) }
  42 static struct biovec_slab bvec_slabs[BIOVEC_NR_POOLS] __read_mostly = {
  43         BV(1), BV(4), BV(16), BV(64), BV(128), BV(BIO_MAX_PAGES),
  44 };
  45 #undef BV
  46
  47 /*
  48  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
  49  * IO code that does not need private memory pools.
  50  */
  51 struct bio_set *fs_bio_set;
  52
  53 struct bio_vec *bvec_alloc_bs(gfp_t gfp_mask, int nr, unsigned long *idx, struct bio_set *bs)
  54 {
  55         struct bio_vec *bvl;
  56
  57         /*
  58          * see comment near bvec_array define!
  59          */
  60         switch (nr) {
  61                 case   1        : *idx = 0; break;
  62                 case   2 ...   4: *idx = 1; break;
  63                 case   5 ...  16: *idx = 2; break;
  64                 case  17 ...  64: *idx = 3; break;
  65                 case  65 ... 128: *idx = 4; break;
  66                 case 129 ... BIO_MAX_PAGES: *idx = 5; break;
  67                 default:
  68                         return NULL;
  69         }
  70         /*
  71          * idx now points to the pool we want to allocate from
  72          */
  73
  74         bvl = mempool_alloc(bs->bvec_pools[*idx], gfp_mask);
  75         if (bvl) {
  76                 struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + *idx;
  77
  78                 memset(bvl, 0, bp->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec));
  79         }
  80
  81         return bvl;
  82 }
  83
  84 void bio_free(struct bio *bio, struct bio_set *bio_set)
  85 {
  86         if (bio->bi_io_vec) {
  87                 const int pool_idx = BIO_POOL_IDX(bio);
  88
  89                 BIO_BUG_ON(pool_idx >= BIOVEC_NR_POOLS);
  90
  91                 mempool_free(bio->bi_io_vec, bio_set->bvec_pools[pool_idx]);
  92         }
  93
  94         mempool_free(bio, bio_set->bio_pool);
  95 }
  96
  97 /*
  98  * default destructor for a bio allocated with bio_alloc_bioset()
  99  */
 100 static void bio_fs_destructor(struct bio *bio)
 101 {
 102         bio_free(bio, fs_bio_set);
 103 }
 104
 105 void bio_init(struct bio *bio)
 106 {
 107         memset(bio, 0, sizeof(*bio));
 108         bio->bi_flags = 1 << BIO_UPTODATE;
 109         atomic_set(&bio->bi_cnt, 1);
 110 }
 111
 112 /**
 113  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
 114  * @gfp_mask:   the GFP_ mask given to the slab allocator
 115  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
 116  * @bs:         the bio_set to allocate from
 117  *
 118  * Description:
 119  *   bio_alloc_bioset will first try it's on mempool to satisfy the allocation.
 120  *   If %__GFP_WAIT is set then we will block on the internal pool waiting
 121  *   for a &struct bio to become free.
 122  *
 123  *   allocate bio and iovecs from the memory pools specified by the
 124  *   bio_set structure.
 125  **/
 126 struct bio *bio_alloc_bioset(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs, struct bio_set *bs)
 127 {
 128         struct bio *bio = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
 129
 130         if (likely(bio)) {
 131                 struct bio_vec *bvl = NULL;
 132
 133                 bio_init(bio);
 134                 if (likely(nr_iovecs)) {
 135                         unsigned long uninitialized_var(idx);
 136
 137                         bvl = bvec_alloc_bs(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs);
 138                         if (unlikely(!bvl)) {
 139                                 mempool_free(bio, bs->bio_pool);
 140                                 bio = NULL;
 141                                 goto out;
 142                         }
 143                         bio->bi_flags |= idx << BIO_POOL_OFFSET;
 144                         bio->bi_max_vecs = bvec_slabs[idx].nr_vecs;
 145                 }
 146                 bio->bi_io_vec = bvl;
 147         }
 148 out:
 149         return bio;
 150 }
 151
 152 struct bio *bio_alloc(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs)
 153 {
 154         struct bio *bio = bio_alloc_bioset(gfp_mask, nr_iovecs, fs_bio_set);
 155
 156         if (bio)
 157                 bio->bi_destructor = bio_fs_destructor;
 158
 159         return bio;
 160 }
 161
 162 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
 163 {
 164         unsigned long flags;
 165         struct bio_vec *bv;
 166         int i;
 167
 168         bio_for_each_segment(bv, bio, i) {
 169                 char *data = bvec_kmap_irq(bv, &flags);
 170                 memset(data, 0, bv->bv_len);
 171                 flush_dcache_page(bv->bv_page);
 172                 bvec_kunmap_irq(data, &flags);
 173         }
 174 }
 175 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
 176
 177 /**
 178  * bio_put - release a reference to a bio
 179  * @bio:   bio to release reference to
 180  *
 181  * Description:
 182  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
 183  *   bio_alloc or bio_get. The last put of a bio will free it.
 184  **/
 185 void bio_put(struct bio *bio)
 186 {
 187         BIO_BUG_ON(!atomic_read(&bio->bi_cnt));
 188
 189         /*
 190          * last put frees it
 191          */
 192         if (atomic_dec_and_test(&bio->bi_cnt)) {
 193                 bio->bi_next = NULL;
 194                 bio->bi_destructor(bio);
 195         }
 196 }
 197
 198 inline int bio_phys_segments(struct request_queue *q, struct bio *bio)
 199 {
 200         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 201                 blk_recount_segments(q, bio);
 202
 203         return bio->bi_phys_segments;
 204 }
 205
 206 inline int bio_hw_segments(struct request_queue *q, struct bio *bio)
 207 {
 208         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
 209                 blk_recount_segments(q, bio);
 210
 211         return bio->bi_hw_segments;
 212 }
 213
 214 /**
 215  *      __bio_clone     -       clone a bio
 216  *      @bio: destination bio
 217  *      @bio_src: bio to clone
 218  *
 219  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
 220  *      the actual data it points to. Reference count of returned
 221  *      bio will be one.
 222  */
 223 void __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
 224 {
 225         memcpy(bio->bi_io_vec, bio_src->bi_io_vec,
 226                 bio_src->bi_max_vecs * sizeof(struct bio_vec));
 227
 228         /*
 229          * most users will be overriding ->bi_bdev with a new target,
 230          * so we don't set nor calculate new physical/hw segment counts here
 231          */
 232         bio->bi_sector = bio_src->bi_sector;
 233         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
 234         bio->bi_flags |= 1 << BIO_CLONED;
 235         bio->bi_rw = bio_src->bi_rw;
 236         bio->bi_vcnt = bio_src->bi_vcnt;
 237         bio->bi_size = bio_src->bi_size;
 238         bio->bi_idx = bio_src->bi_idx;
 239 }
 240
 241 /**
 242  *      bio_clone       -       clone a bio
 243  *      @bio: bio to clone
 244  *      @gfp_mask: allocation priority
 245  *
 246  *      Like __bio_clone, only also allocates the returned bio
 247  */
 248 struct bio *bio_clone(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask)
 249 {
 250         struct bio *b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, bio->bi_max_vecs, fs_bio_set);
 251
 252         if (b) {
 253                 b->bi_destructor = bio_fs_destructor;
 254                 __bio_clone(b, bio);
 255         }
 256
 257         return b;
 258 }
 259
 260 /**
 261  *      bio_get_nr_vecs         - return approx number of vecs
 262  *      @bdev:  I/O target
 263  *
 264  *      Return the approximate number of pages we can send to this target.
 265  *      There's no guarantee that you will be able to fit this number of pages
 266  *      into a bio, it does not account for dynamic restrictions that vary
 267  *      on offset.
 268  */
 269 int bio_get_nr_vecs(struct block_device *bdev)
 270 {
 271         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
 272         int nr_pages;
 273
 274         nr_pages = ((q->max_sectors << 9) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 275         if (nr_pages > q->max_phys_segments)
 276                 nr_pages = q->max_phys_segments;
 277         if (nr_pages > q->max_hw_segments)
 278                 nr_pages = q->max_hw_segments;
 279
 280         return nr_pages;
 281 }
 282
 283 static int __bio_add_page(struct request_queue *q, struct bio *bio, struct page
 284                           *page, unsigned int len, unsigned int offset,
 285                           unsigned short max_sectors)
 286 {
 287         int retried_segments = 0;
 288         struct bio_vec *bvec;
 289
 290         /*
 291          * cloned bio must not modify vec list
 292          */
 293         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
 294                 return 0;
 295
 296         if (((bio->bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
 297                 return 0;
 298
 299         /*
 300          * For filesystems with a blocksize smaller than the pagesize
 301          * we will often be called with the same page as last time and
 302          * a consecutive offset.  Optimize this special case.
 303          */
 304         if (bio->bi_vcnt > 0) {
 305                 struct bio_vec *prev = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
 306
 307                 if (page == prev->bv_page &&
 308                     offset == prev->bv_offset + prev->bv_len) {
 309                         prev->bv_len += len;
 310                         if (q->merge_bvec_fn &&
 311                             q->merge_bvec_fn(q, bio, prev) < len) {
 312                                 prev->bv_len -= len;
 313                                 return 0;
 314                         }
 315
 316                         goto done;
 317                 }
 318         }
 319
 320         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
 321                 return 0;
 322
 323         /*
 324          * we might lose a segment or two here, but rather that than
 325          * make this too complex.
 326          */
 327
 328         while (bio->bi_phys_segments >= q->max_phys_segments
 329                || bio->bi_hw_segments >= q->max_hw_segments
 330                || BIOVEC_VIRT_OVERSIZE(bio->bi_size)) {
 331
 332                 if (retried_segments)
 333                         return 0;
 334
 335                 retried_segments = 1;
 336                 blk_recount_segments(q, bio);
 337         }
 338
 339         /*
 340          * setup the new entry, we might clear it again later if we
 341          * cannot add the page
 342          */
 343         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
 344         bvec->bv_page = page;
 345         bvec->bv_len = len;
 346         bvec->bv_offset = offset;
 347
 348         /*
 349          * if queue has other restrictions (eg varying max sector size
 350          * depending on offset), it can specify a merge_bvec_fn in the
 351          * queue to get further control
 352          */
 353         if (q->merge_bvec_fn) {
 354                 /*
 355                  * merge_bvec_fn() returns number of bytes it can accept
 356                  * at this offset
 357                  */
 358                 if (q->merge_bvec_fn(q, bio, bvec) < len) {
 359                         bvec->bv_page = NULL;
 360                         bvec->bv_len = 0;
 361                         bvec->bv_offset = 0;
 362                         return 0;
 363                 }
 364         }
 365
 366         /* If we may be able to merge these biovecs, force a recount */
 367         if (bio->bi_vcnt && (BIOVEC_PHYS_MERGEABLE(bvec-1, bvec) ||
 368             BIOVEC_VIRT_MERGEABLE(bvec-1, bvec)))
 369                 bio->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
 370
 371         bio->bi_vcnt++;
 372         bio->bi_phys_segments++;
 373         bio->bi_hw_segments++;
 374  done:
 375         bio->bi_size += len;
 376         return len;
 377 }
 378
 379 /**
 380  *      bio_add_pc_page -       attempt to add page to bio
 381  *      @q: the target queue
 382  *      @bio: destination bio
 383  *      @page: page to add
 384  *      @len: vec entry length
 385  *      @offset: vec entry offset
 386  *
 387  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 388  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 389  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 390  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 391  *      page to an empty bio. This should only be used by REQ_PC bios.
 392  */
 393 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio, struct page *page,
 394                     unsigned int len, unsigned int offset)
 395 {
 396         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_hw_sectors);
 397 }
 398
 399 /**
 400  *      bio_add_page    -       attempt to add page to bio
 401  *      @bio: destination bio
 402  *      @page: page to add
 403  *      @len: vec entry length
 404  *      @offset: vec entry offset
 405  *
 406  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
 407  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
 408  *      device limitations. The target block device must allow bio's
 409  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
 410  *      page to an empty bio.
 411  */
 412 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page, unsigned int len,
 413                  unsigned int offset)
 414 {
 415         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
 416         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_sectors);
 417 }
 418
 419 struct bio_map_data {
 420         struct bio_vec *iovecs;
 421         int nr_sgvecs;
 422         struct sg_iovec *sgvecs;
 423 };
 424
 425 static void bio_set_map_data(struct bio_map_data *bmd, struct bio *bio,
 426                              struct sg_iovec *iov, int iov_count)
 427 {
 428         memcpy(bmd->iovecs, bio->bi_io_vec, sizeof(struct bio_vec) * bio->bi_vcnt);
 429         memcpy(bmd->sgvecs, iov, sizeof(struct sg_iovec) * iov_count);
 430         bmd->nr_sgvecs = iov_count;
 431         bio->bi_private = bmd;
 432 }
 433
 434 static void bio_free_map_data(struct bio_map_data *bmd)
 435 {
 436         kfree(bmd->iovecs);
 437         kfree(bmd->sgvecs);
 438         kfree(bmd);
 439 }
 440
 441 static struct bio_map_data *bio_alloc_map_data(int nr_segs, int iov_count)
 442 {
 443         struct bio_map_data *bmd = kmalloc(sizeof(*bmd), GFP_KERNEL);
 444
 445         if (!bmd)
 446                 return NULL;
 447
 448         bmd->iovecs = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * nr_segs, GFP_KERNEL);
 449         if (!bmd->iovecs) {
 450                 kfree(bmd);
 451                 return NULL;
 452         }
 453
 454         bmd->sgvecs = kmalloc(sizeof(struct sg_iovec) * iov_count, GFP_KERNEL);
 455         if (bmd->sgvecs)
 456                 return bmd;
 457
 458         kfree(bmd->iovecs);
 459         kfree(bmd);
 460         return NULL;
 461 }
 462
 463 static int __bio_copy_iov(struct bio *bio, struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 464                           int uncopy)
 465 {
 466         int ret = 0, i;
 467         struct bio_vec *bvec;
 468         int iov_idx = 0;
 469         unsigned int iov_off = 0;
 470         int read = bio_data_dir(bio) == READ;
 471
 472         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 473                 char *bv_addr = page_address(bvec->bv_page);
 474                 unsigned int bv_len = bvec->bv_len;
 475
 476                 while (bv_len && iov_idx < iov_count) {
 477                         unsigned int bytes;
 478                         char *iov_addr;
 479
 480                         bytes = min_t(unsigned int,
 481                                       iov[iov_idx].iov_len - iov_off, bv_len);
 482                         iov_addr = iov[iov_idx].iov_base + iov_off;
 483
 484                         if (!ret) {
 485                                 if (!read && !uncopy)
 486                                         ret = copy_from_user(bv_addr, iov_addr,
 487                                                              bytes);
 488                                 if (read && uncopy)
 489                                         ret = copy_to_user(iov_addr, bv_addr,
 490                                                            bytes);
 491
 492                                 if (ret)
 493                                         ret = -EFAULT;
 494                         }
 495
 496                         bv_len -= bytes;
 497                         bv_addr += bytes;
 498                         iov_addr += bytes;
 499                         iov_off += bytes;
 500
 501                         if (iov[iov_idx].iov_len == iov_off) {
 502                                 iov_idx++;
 503                                 iov_off = 0;
 504                         }
 505                 }
 506
 507                 if (uncopy)
 508                         __free_page(bvec->bv_page);
 509         }
 510
 511         return ret;
 512 }
 513
 514 /**
 515  *      bio_uncopy_user -       finish previously mapped bio
 516  *      @bio: bio being terminated
 517  *
 518  *      Free pages allocated from bio_copy_user() and write back data
 519  *      to user space in case of a read.
 520  */
 521 int bio_uncopy_user(struct bio *bio)
 522 {
 523         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
 524         int ret;
 525
 526         ret = __bio_copy_iov(bio, bmd->sgvecs, bmd->nr_sgvecs, 1);
 527
 528         bio_free_map_data(bmd);
 529         bio_put(bio);
 530         return ret;
 531 }
 532
 533 /**
 534  *      bio_copy_user_iov       -       copy user data to bio
 535  *      @q: destination block queue
 536  *      @iov:   the iovec.
 537  *      @iov_count: number of elements in the iovec
 538  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 539  *
 540  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
 541  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
 542  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
 543  */
 544 struct bio *bio_copy_user_iov(struct request_queue *q, struct sg_iovec *iov,
 545                               int iov_count, int write_to_vm)
 546 {
 547         struct bio_map_data *bmd;
 548         struct bio_vec *bvec;
 549         struct page *page;
 550         struct bio *bio;
 551         int i, ret;
 552         int nr_pages = 0;
 553         unsigned int len = 0;
 554
 555         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 556                 unsigned long uaddr;
 557                 unsigned long end;
 558                 unsigned long start;
 559
 560                 uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 561                 end = (uaddr + iov[i].iov_len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 562                 start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 563
 564                 nr_pages += end - start;
 565                 len += iov[i].iov_len;
 566         }
 567
 568         bmd = bio_alloc_map_data(nr_pages, iov_count);
 569         if (!bmd)
 570                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 571
 572         ret = -ENOMEM;
 573         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 574         if (!bio)
 575                 goto out_bmd;
 576
 577         bio->bi_rw |= (!write_to_vm << BIO_RW);
 578
 579         ret = 0;
 580         while (len) {
 581                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
 582
 583                 if (bytes > len)
 584                         bytes = len;
 585
 586                 page = alloc_page(q->bounce_gfp | GFP_KERNEL);
 587                 if (!page) {
 588                         ret = -ENOMEM;
 589                         break;
 590                 }
 591
 592                 if (bio_add_pc_page(q, bio, page, bytes, 0) < bytes)
 593                         break;
 594
 595                 len -= bytes;
 596         }
 597
 598         if (ret)
 599                 goto cleanup;
 600
 601         /*
 602          * success
 603          */
 604         if (!write_to_vm) {
 605                 ret = __bio_copy_iov(bio, iov, iov_count, 0);
 606                 if (ret)
 607                         goto cleanup;
 608         }
 609
 610         bio_set_map_data(bmd, bio, iov, iov_count);
 611         return bio;
 612 cleanup:
 613         bio_for_each_segment(bvec, bio, i)
 614                 __free_page(bvec->bv_page);
 615
 616         bio_put(bio);
 617 out_bmd:
 618         bio_free_map_data(bmd);
 619         return ERR_PTR(ret);
 620 }
 621
 622 /**
 623  *      bio_copy_user   -       copy user data to bio
 624  *      @q: destination block queue
 625  *      @uaddr: start of user address
 626  *      @len: length in bytes
 627  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 628  *
 629  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
 630  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
 631  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
 632  */
 633 struct bio *bio_copy_user(struct request_queue *q, unsigned long uaddr,
 634                           unsigned int len, int write_to_vm)
 635 {
 636         struct sg_iovec iov;
 637
 638         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
 639         iov.iov_len = len;
 640
 641         return bio_copy_user_iov(q, &iov, 1, write_to_vm);
 642 }
 643
 644 static struct bio *__bio_map_user_iov(struct request_queue *q,
 645                                       struct block_device *bdev,
 646                                       struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 647                                       int write_to_vm)
 648 {
 649         int i, j;
 650         int nr_pages = 0;
 651         struct page **pages;
 652         struct bio *bio;
 653         int cur_page = 0;
 654         int ret, offset;
 655
 656         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 657                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 658                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 659                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 660                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 661
 662                 nr_pages += end - start;
 663                 /*
 664                  * buffer must be aligned to at least hardsector size for now
 665                  */
 666                 if (uaddr & queue_dma_alignment(q))
 667                         return ERR_PTR(-EINVAL);
 668         }
 669
 670         if (!nr_pages)
 671                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 672
 673         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 674         if (!bio)
 675                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 676
 677         ret = -ENOMEM;
 678         pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
 679         if (!pages)
 680                 goto out;
 681
 682         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
 683                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
 684                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
 685                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 686                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
 687                 const int local_nr_pages = end - start;
 688                 const int page_limit = cur_page + local_nr_pages;
 689
 690                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 691                 ret = get_user_pages(current, current->mm, uaddr,
 692                                      local_nr_pages,
 693                                      write_to_vm, 0, &pages[cur_page], NULL);
 694                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 695
 696                 if (ret < local_nr_pages) {
 697                         ret = -EFAULT;
 698                         goto out_unmap;
 699                 }
 700
 701                 offset = uaddr & ~PAGE_MASK;
 702                 for (j = cur_page; j < page_limit; j++) {
 703                         unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 704
 705                         if (len <= 0)
 706                                 break;
 707
 708                         if (bytes > len)
 709                                 bytes = len;
 710
 711                         /*
 712                          * sorry...
 713                          */
 714                         if (bio_add_pc_page(q, bio, pages[j], bytes, offset) <
 715                                             bytes)
 716                                 break;
 717
 718                         len -= bytes;
 719                         offset = 0;
 720                 }
 721
 722                 cur_page = j;
 723                 /*
 724                  * release the pages we didn't map into the bio, if any
 725                  */
 726                 while (j < page_limit)
 727                         page_cache_release(pages[j++]);
 728         }
 729
 730         kfree(pages);
 731
 732         /*
 733          * set data direction, and check if mapped pages need bouncing
 734          */
 735         if (!write_to_vm)
 736                 bio->bi_rw |= (1 << BIO_RW);
 737
 738         bio->bi_bdev = bdev;
 739         bio->bi_flags |= (1 << BIO_USER_MAPPED);
 740         return bio;
 741
 742  out_unmap:
 743         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 744                 if(!pages[i])
 745                         break;
 746                 page_cache_release(pages[i]);
 747         }
 748  out:
 749         kfree(pages);
 750         bio_put(bio);
 751         return ERR_PTR(ret);
 752 }
 753
 754 /**
 755  *      bio_map_user    -       map user address into bio
 756  *      @q: the struct request_queue for the bio
 757  *      @bdev: destination block device
 758  *      @uaddr: start of user address
 759  *      @len: length in bytes
 760  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 761  *
 762  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 763  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 764  */
 765 struct bio *bio_map_user(struct request_queue *q, struct block_device *bdev,
 766                          unsigned long uaddr, unsigned int len, int write_to_vm)
 767 {
 768         struct sg_iovec iov;
 769
 770         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
 771         iov.iov_len = len;
 772
 773         return bio_map_user_iov(q, bdev, &iov, 1, write_to_vm);
 774 }
 775
 776 /**
 777  *      bio_map_user_iov - map user sg_iovec table into bio
 778  *      @q: the struct request_queue for the bio
 779  *      @bdev: destination block device
 780  *      @iov:   the iovec.
 781  *      @iov_count: number of elements in the iovec
 782  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
 783  *
 784  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
 785  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 786  */
 787 struct bio *bio_map_user_iov(struct request_queue *q, struct block_device *bdev,
 788                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
 789                              int write_to_vm)
 790 {
 791         struct bio *bio;
 792
 793         bio = __bio_map_user_iov(q, bdev, iov, iov_count, write_to_vm);
 794
 795         if (IS_ERR(bio))
 796                 return bio;
 797
 798         /*
 799          * subtle -- if __bio_map_user() ended up bouncing a bio,
 800          * it would normally disappear when its bi_end_io is run.
 801          * however, we need it for the unmap, so grab an extra
 802          * reference to it
 803          */
 804         bio_get(bio);
 805
 806         return bio;
 807 }
 808
 809 static void __bio_unmap_user(struct bio *bio)
 810 {
 811         struct bio_vec *bvec;
 812         int i;
 813
 814         /*
 815          * make sure we dirty pages we wrote to
 816          */
 817         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 818                 if (bio_data_dir(bio) == READ)
 819                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
 820
 821                 page_cache_release(bvec->bv_page);
 822         }
 823
 824         bio_put(bio);
 825 }
 826
 827 /**
 828  *      bio_unmap_user  -       unmap a bio
 829  *      @bio:           the bio being unmapped
 830  *
 831  *      Unmap a bio previously mapped by bio_map_user(). Must be called with
 832  *      a process context.
 833  *
 834  *      bio_unmap_user() may sleep.
 835  */
 836 void bio_unmap_user(struct bio *bio)
 837 {
 838         __bio_unmap_user(bio);
 839         bio_put(bio);
 840 }
 841
 842 static void bio_map_kern_endio(struct bio *bio, int err)
 843 {
 844         bio_put(bio);
 845 }
 846
 847
 848 static struct bio *__bio_map_kern(struct request_queue *q, void *data,
 849                                   unsigned int len, gfp_t gfp_mask)
 850 {
 851         unsigned long kaddr = (unsigned long)data;
 852         unsigned long end = (kaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 853         unsigned long start = kaddr >> PAGE_SHIFT;
 854         const int nr_pages = end - start;
 855         int offset, i;
 856         struct bio *bio;
 857
 858         bio = bio_alloc(gfp_mask, nr_pages);
 859         if (!bio)
 860                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 861
 862         offset = offset_in_page(kaddr);
 863         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 864                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
 865
 866                 if (len <= 0)
 867                         break;
 868
 869                 if (bytes > len)
 870                         bytes = len;
 871
 872                 if (bio_add_pc_page(q, bio, virt_to_page(data), bytes,
 873                                     offset) < bytes)
 874                         break;
 875
 876                 data += bytes;
 877                 len -= bytes;
 878                 offset = 0;
 879         }
 880
 881         bio->bi_end_io = bio_map_kern_endio;
 882         return bio;
 883 }
 884
 885 /**
 886  *      bio_map_kern    -       map kernel address into bio
 887  *      @q: the struct request_queue for the bio
 888  *      @data: pointer to buffer to map
 889  *      @len: length in bytes
 890  *      @gfp_mask: allocation flags for bio allocation
 891  *
 892  *      Map the kernel address into a bio suitable for io to a block
 893  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 894  */
 895 struct bio *bio_map_kern(struct request_queue *q, void *data, unsigned int len,
 896                          gfp_t gfp_mask)
 897 {
 898         struct bio *bio;
 899
 900         bio = __bio_map_kern(q, data, len, gfp_mask);
 901         if (IS_ERR(bio))
 902                 return bio;
 903
 904         if (bio->bi_size == len)
 905                 return bio;
 906
 907         /*
 908          * Don't support partial mappings.
 909          */
 910         bio_put(bio);
 911         return ERR_PTR(-EINVAL);
 912 }
 913
 914 static void bio_copy_kern_endio(struct bio *bio, int err)
 915 {
 916         struct bio_vec *bvec;
 917         const int read = bio_data_dir(bio) == READ;
 918         char *p = bio->bi_private;
 919         int i;
 920
 921         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
 922                 char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 923
 924                 if (read && !err)
 925                         memcpy(p, addr, bvec->bv_len);
 926
 927                 __free_page(bvec->bv_page);
 928                 p += bvec->bv_len;
 929         }
 930
 931         bio_put(bio);
 932 }
 933
 934 /**
 935  *      bio_copy_kern   -       copy kernel address into bio
 936  *      @q: the struct request_queue for the bio
 937  *      @data: pointer to buffer to copy
 938  *      @len: length in bytes
 939  *      @gfp_mask: allocation flags for bio and page allocation
 940  *      @reading: data direction is READ
 941  *
 942  *      copy the kernel address into a bio suitable for io to a block
 943  *      device. Returns an error pointer in case of error.
 944  */
 945 struct bio *bio_copy_kern(struct request_queue *q, void *data, unsigned int len,
 946                           gfp_t gfp_mask, int reading)
 947 {
 948         unsigned long kaddr = (unsigned long)data;
 949         unsigned long end = (kaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 950         unsigned long start = kaddr >> PAGE_SHIFT;
 951         const int nr_pages = end - start;
 952         struct bio *bio;
 953         struct bio_vec *bvec;
 954         int i, ret;
 955
 956         bio = bio_alloc(gfp_mask, nr_pages);
 957         if (!bio)
 958                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 959
 960         while (len) {
 961                 struct page *page;
 962                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
 963
 964                 if (bytes > len)
 965                         bytes = len;
 966
 967                 page = alloc_page(q->bounce_gfp | gfp_mask);
 968                 if (!page) {
 969                         ret = -ENOMEM;
 970                         goto cleanup;
 971                 }
 972
 973                 if (bio_add_pc_page(q, bio, page, bytes, 0) < bytes) {
 974                         ret = -EINVAL;
 975                         goto cleanup;
 976                 }
 977
 978                 len -= bytes;
 979         }
 980
 981         if (!reading) {
 982                 void *p = data;
 983
 984                 bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
 985                         char *addr = page_address(bvec->bv_page);
 986
 987                         memcpy(addr, p, bvec->bv_len);
 988                         p += bvec->bv_len;
 989                 }
 990         }
 991
 992         bio->bi_private = data;
 993         bio->bi_end_io = bio_copy_kern_endio;
 994         return bio;
 995 cleanup:
 996         bio_for_each_segment(bvec, bio, i)
 997                 __free_page(bvec->bv_page);
 998
 999         bio_put(bio);
1000
1001         return ERR_PTR(ret);
1002 }
1003
1004 /*
1005  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1006  * for performing direct-IO in BIOs.
1007  *
1008  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
1009  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1010  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1011  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1012  * in process context.
1013  *
1014  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
1015  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
1016  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
1017  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
1018  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
1019  *
1020  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1021  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1022  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1023  * But other code (eg, pdflush) could clean the pages if they are mapped
1024  * pagecache.
1025  *
1026  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1027  * deferred bio dirtying paths.
1028  */
1029
1030 /*
1031  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1032  */
1033 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1034 {
1035         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
1036         int i;
1037
1038         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
1039                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
1040
1041                 if (page && !PageCompound(page))
1042                         set_page_dirty_lock(page);
1043         }
1044 }
1045
1046 static void bio_release_pages(struct bio *bio)
1047 {
1048         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
1049         int i;
1050
1051         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
1052                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
1053
1054                 if (page)
1055                         put_page(page);
1056         }
1057 }
1058
1059 /*
1060  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1061  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1062  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1063  * the BIO and the offending pages and re-dirty the pages in process context.
1064  *
1065  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1066  * here on.  It will run one page_cache_release() against each page and will
1067  * run one bio_put() against the BIO.
1068  */
1069
1070 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1071
1072 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1073 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1074 static struct bio *bio_dirty_list;
1075
1076 /*
1077  * This runs in process context
1078  */
1079 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1080 {
1081         unsigned long flags;
1082         struct bio *bio;
1083
1084         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1085         bio = bio_dirty_list;
1086         bio_dirty_list = NULL;
1087         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1088
1089         while (bio) {
1090                 struct bio *next = bio->bi_private;
1091
1092                 bio_set_pages_dirty(bio);
1093                 bio_release_pages(bio);
1094                 bio_put(bio);
1095                 bio = next;
1096         }
1097 }
1098
1099 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1100 {
1101         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
1102         int nr_clean_pages = 0;
1103         int i;
1104
1105         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
1106                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
1107
1108                 if (PageDirty(page) || PageCompound(page)) {
1109                         page_cache_release(page);
1110                         bvec[i].bv_page = NULL;
1111                 } else {
1112                         nr_clean_pages++;
1113                 }
1114         }
1115
1116         if (nr_clean_pages) {
1117                 unsigned long flags;
1118
1119                 spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1120                 bio->bi_private = bio_dirty_list;
1121                 bio_dirty_list = bio;
1122                 spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1123                 schedule_work(&bio_dirty_work);
1124         } else {
1125                 bio_put(bio);
1126         }
1127 }
1128
1129 /**
1130  * bio_endio - end I/O on a bio
1131  * @bio:        bio
1132  * @error:      error, if any
1133  *
1134  * Description:
1135  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the
1136  *   preferred way to end I/O on a bio, it takes care of clearing
1137  *   BIO_UPTODATE on error. @error is 0 on success, and and one of the
1138  *   established -Exxxx (-EIO, for instance) error values in case
1139  *   something went wrong. Noone should call bi_end_io() directly on a
1140  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io
1141  *   function.
1142  **/
1143 void bio_endio(struct bio *bio, int error)
1144 {
1145         if (error)
1146                 clear_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
1147         else if (!test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags))
1148                 error = -EIO;
1149
1150         if (bio->bi_end_io)
1151                 bio->bi_end_io(bio, error);
1152 }
1153
1154 void bio_pair_release(struct bio_pair *bp)
1155 {
1156         if (atomic_dec_and_test(&bp->cnt)) {
1157                 struct bio *master = bp->bio1.bi_private;
1158
1159                 bio_endio(master, bp->error);
1160                 mempool_free(bp, bp->bio2.bi_private);
1161         }
1162 }
1163
1164 static void bio_pair_end_1(struct bio *bi, int err)
1165 {
1166         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio1);
1167
1168         if (err)
1169                 bp->error = err;
1170
1171         bio_pair_release(bp);
1172 }
1173
1174 static void bio_pair_end_2(struct bio *bi, int err)
1175 {
1176         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio2);
1177
1178         if (err)
1179                 bp->error = err;
1180
1181         bio_pair_release(bp);
1182 }
1183
1184 /*
1185  * split a bio - only worry about a bio with a single page
1186  * in it's iovec
1187  */
1188 struct bio_pair *bio_split(struct bio *bi, mempool_t *pool, int first_sectors)
1189 {
1190         struct bio_pair *bp = mempool_alloc(pool, GFP_NOIO);
1191
1192         if (!bp)
1193                 return bp;
1194
1195         blk_add_trace_pdu_int(bdev_get_queue(bi->bi_bdev), BLK_TA_SPLIT, bi,
1196                                 bi->bi_sector + first_sectors);
1197
1198         BUG_ON(bi->bi_vcnt != 1);
1199         BUG_ON(bi->bi_idx != 0);
1200         atomic_set(&bp->cnt, 3);
1201         bp->error = 0;
1202         bp->bio1 = *bi;
1203         bp->bio2 = *bi;
1204         bp->bio2.bi_sector += first_sectors;
1205         bp->bio2.bi_size -= first_sectors << 9;
1206         bp->bio1.bi_size = first_sectors << 9;
1207
1208         bp->bv1 = bi->bi_io_vec[0];
1209         bp->bv2 = bi->bi_io_vec[0];
1210         bp->bv2.bv_offset += first_sectors << 9;
1211         bp->bv2.bv_len -= first_sectors << 9;
1212         bp->bv1.bv_len = first_sectors << 9;
1213
1214         bp->bio1.bi_io_vec = &bp->bv1;
1215         bp->bio2.bi_io_vec = &bp->bv2;
1216
1217         bp->bio1.bi_max_vecs = 1;
1218         bp->bio2.bi_max_vecs = 1;
1219
1220         bp->bio1.bi_end_io = bio_pair_end_1;
1221         bp->bio2.bi_end_io = bio_pair_end_2;
1222
1223         bp->bio1.bi_private = bi;
1224         bp->bio2.bi_private = pool;
1225
1226         return bp;
1227 }
1228
1229
1230 /*
1231  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1232  * use the global biovec slabs created for general use.
1233  */
1234 static int biovec_create_pools(struct bio_set *bs, int pool_entries)
1235 {
1236         int i;
1237
1238         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1239                 struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + i;
1240                 mempool_t **bvp = bs->bvec_pools + i;
1241
1242                 *bvp = mempool_create_slab_pool(pool_entries, bp->slab);
1243                 if (!*bvp)
1244                         return -ENOMEM;
1245         }
1246         return 0;
1247 }
1248
1249 static void biovec_free_pools(struct bio_set *bs)
1250 {
1251         int i;
1252
1253         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1254                 mempool_t *bvp = bs->bvec_pools[i];
1255
1256                 if (bvp)
1257                         mempool_destroy(bvp);
1258         }
1259
1260 }
1261
1262 void bioset_free(struct bio_set *bs)
1263 {
1264         if (bs->bio_pool)
1265                 mempool_destroy(bs->bio_pool);
1266
1267         biovec_free_pools(bs);
1268
1269         kfree(bs);
1270 }
1271
1272 struct bio_set *bioset_create(int bio_pool_size, int bvec_pool_size)
1273 {
1274         struct bio_set *bs = kzalloc(sizeof(*bs), GFP_KERNEL);
1275
1276         if (!bs)
1277                 return NULL;
1278
1279         bs->bio_pool = mempool_create_slab_pool(bio_pool_size, bio_slab);
1280         if (!bs->bio_pool)
1281                 goto bad;
1282
1283         if (!biovec_create_pools(bs, bvec_pool_size))
1284                 return bs;
1285
1286 bad:
1287         bioset_free(bs);
1288         return NULL;
1289 }
1290
1291 static void __init biovec_init_slabs(void)
1292 {
1293         int i;
1294
1295         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1296                 int size;
1297                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1298
1299                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
1300                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
1301                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL);
1302         }
1303 }
1304
1305 static int __init init_bio(void)
1306 {
1307         bio_slab = KMEM_CACHE(bio, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC);
1308
1309         biovec_init_slabs();
1310
1311         fs_bio_set = bioset_create(BIO_POOL_SIZE, 2);
1312         if (!fs_bio_set)
1313                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1314
1315         bio_split_pool = mempool_create_kmalloc_pool(BIO_SPLIT_ENTRIES,
1316                                                      sizeof(struct bio_pair));
1317         if (!bio_split_pool)
1318                 panic("bio: can't create split pool\n");
1319
1320         return 0;
1321 }
1322
1323 subsys_initcall(init_bio);
1324
1325 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc);
1326 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
1327 EXPORT_SYMBOL(bio_free);
1328 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1329 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
1330 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone);
1331 EXPORT_SYMBOL(bio_clone);
1332 EXPORT_SYMBOL(bio_phys_segments);
1333 EXPORT_SYMBOL(bio_hw_segments);
1334 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1335 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
1336 EXPORT_SYMBOL(bio_get_nr_vecs);
1337 EXPORT_SYMBOL(bio_map_user);
1338 EXPORT_SYMBOL(bio_unmap_user);
1339 EXPORT_SYMBOL(bio_map_kern);
1340 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_kern);
1341 EXPORT_SYMBOL(bio_pair_release);
1342 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1343 EXPORT_SYMBOL(bio_split_pool);
1344 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_user);
1345 EXPORT_SYMBOL(bio_uncopy_user);
1346 EXPORT_SYMBOL(bioset_create);
1347 EXPORT_SYMBOL(bioset_free);
1348 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);