Kobject: rename kobject_init_ng() to kobject_init()
[safe/jmp/linux-2.6] / drivers / md / dm-snap.c
1 /*
2  * dm-snapshot.c
3  *
4  * Copyright (C) 2001-2002 Sistina Software (UK) Limited.
5  *
6  * This file is released under the GPL.
7  */
8
9 #include <linux/blkdev.h>
10 #include <linux/ctype.h>
11 #include <linux/device-mapper.h>
12 #include <linux/fs.h>
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/kdev_t.h>
15 #include <linux/list.h>
16 #include <linux/mempool.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include <linux/vmalloc.h>
20 #include <linux/log2.h>
21
22 #include "dm-snap.h"
23 #include "dm-bio-list.h"
24 #include "kcopyd.h"
25
26 #define DM_MSG_PREFIX "snapshots"
27
28 /*
29  * The percentage increment we will wake up users at
30  */
31 #define WAKE_UP_PERCENT 5
32
33 /*
34  * kcopyd priority of snapshot operations
35  */
36 #define SNAPSHOT_COPY_PRIORITY 2
37
38 /*
39  * Each snapshot reserves this many pages for io
40  */
41 #define SNAPSHOT_PAGES 256
42
43 static struct workqueue_struct *ksnapd;
44 static void flush_queued_bios(struct work_struct *work);
45
46 struct dm_snap_pending_exception {
47         struct dm_snap_exception e;
48
49         /*
50          * Origin buffers waiting for this to complete are held
51          * in a bio list
52          */
53         struct bio_list origin_bios;
54         struct bio_list snapshot_bios;
55
56         /*
57          * Short-term queue of pending exceptions prior to submission.
58          */
59         struct list_head list;
60
61         /*
62          * The primary pending_exception is the one that holds
63          * the ref_count and the list of origin_bios for a
64          * group of pending_exceptions.  It is always last to get freed.
65          * These fields get set up when writing to the origin.
66          */
67         struct dm_snap_pending_exception *primary_pe;
68
69         /*
70          * Number of pending_exceptions processing this chunk.
71          * When this drops to zero we must complete the origin bios.
72          * If incrementing or decrementing this, hold pe->snap->lock for
73          * the sibling concerned and not pe->primary_pe->snap->lock unless
74          * they are the same.
75          */
76         atomic_t ref_count;
77
78         /* Pointer back to snapshot context */
79         struct dm_snapshot *snap;
80
81         /*
82          * 1 indicates the exception has already been sent to
83          * kcopyd.
84          */
85         int started;
86 };
87
88 /*
89  * Hash table mapping origin volumes to lists of snapshots and
90  * a lock to protect it
91  */
92 static struct kmem_cache *exception_cache;
93 static struct kmem_cache *pending_cache;
94 static mempool_t *pending_pool;
95
96 /*
97  * One of these per registered origin, held in the snapshot_origins hash
98  */
99 struct origin {
100         /* The origin device */
101         struct block_device *bdev;
102
103         struct list_head hash_list;
104
105         /* List of snapshots for this origin */
106         struct list_head snapshots;
107 };
108
109 /*
110  * Size of the hash table for origin volumes. If we make this
111  * the size of the minors list then it should be nearly perfect
112  */
113 #define ORIGIN_HASH_SIZE 256
114 #define ORIGIN_MASK      0xFF
115 static struct list_head *_origins;
116 static struct rw_semaphore _origins_lock;
117
118 static int init_origin_hash(void)
119 {
120         int i;
121
122         _origins = kmalloc(ORIGIN_HASH_SIZE * sizeof(struct list_head),
123                            GFP_KERNEL);
124         if (!_origins) {
125                 DMERR("unable to allocate memory");
126                 return -ENOMEM;
127         }
128
129         for (i = 0; i < ORIGIN_HASH_SIZE; i++)
130                 INIT_LIST_HEAD(_origins + i);
131         init_rwsem(&_origins_lock);
132
133         return 0;
134 }
135
136 static void exit_origin_hash(void)
137 {
138         kfree(_origins);
139 }
140
141 static unsigned origin_hash(struct block_device *bdev)
142 {
143         return bdev->bd_dev & ORIGIN_MASK;
144 }
145
146 static struct origin *__lookup_origin(struct block_device *origin)
147 {
148         struct list_head *ol;
149         struct origin *o;
150
151         ol = &_origins[origin_hash(origin)];
152         list_for_each_entry (o, ol, hash_list)
153                 if (bdev_equal(o->bdev, origin))
154                         return o;
155
156         return NULL;
157 }
158
159 static void __insert_origin(struct origin *o)
160 {
161         struct list_head *sl = &_origins[origin_hash(o->bdev)];
162         list_add_tail(&o->hash_list, sl);
163 }
164
165 /*
166  * Make a note of the snapshot and its origin so we can look it
167  * up when the origin has a write on it.
168  */
169 static int register_snapshot(struct dm_snapshot *snap)
170 {
171         struct origin *o;
172         struct block_device *bdev = snap->origin->bdev;
173
174         down_write(&_origins_lock);
175         o = __lookup_origin(bdev);
176
177         if (!o) {
178                 /* New origin */
179                 o = kmalloc(sizeof(*o), GFP_KERNEL);
180                 if (!o) {
181                         up_write(&_origins_lock);
182                         return -ENOMEM;
183                 }
184
185                 /* Initialise the struct */
186                 INIT_LIST_HEAD(&o->snapshots);
187                 o->bdev = bdev;
188
189                 __insert_origin(o);
190         }
191
192         list_add_tail(&snap->list, &o->snapshots);
193
194         up_write(&_origins_lock);
195         return 0;
196 }
197
198 static void unregister_snapshot(struct dm_snapshot *s)
199 {
200         struct origin *o;
201
202         down_write(&_origins_lock);
203         o = __lookup_origin(s->origin->bdev);
204
205         list_del(&s->list);
206         if (list_empty(&o->snapshots)) {
207                 list_del(&o->hash_list);
208                 kfree(o);
209         }
210
211         up_write(&_origins_lock);
212 }
213
214 /*
215  * Implementation of the exception hash tables.
216  */
217 static int init_exception_table(struct exception_table *et, uint32_t size)
218 {
219         unsigned int i;
220
221         et->hash_mask = size - 1;
222         et->table = dm_vcalloc(size, sizeof(struct list_head));
223         if (!et->table)
224                 return -ENOMEM;
225
226         for (i = 0; i < size; i++)
227                 INIT_LIST_HEAD(et->table + i);
228
229         return 0;
230 }
231
232 static void exit_exception_table(struct exception_table *et, struct kmem_cache *mem)
233 {
234         struct list_head *slot;
235         struct dm_snap_exception *ex, *next;
236         int i, size;
237
238         size = et->hash_mask + 1;
239         for (i = 0; i < size; i++) {
240                 slot = et->table + i;
241
242                 list_for_each_entry_safe (ex, next, slot, hash_list)
243                         kmem_cache_free(mem, ex);
244         }
245
246         vfree(et->table);
247 }
248
249 static uint32_t exception_hash(struct exception_table *et, chunk_t chunk)
250 {
251         return chunk & et->hash_mask;
252 }
253
254 static void insert_exception(struct exception_table *eh,
255                              struct dm_snap_exception *e)
256 {
257         struct list_head *l = &eh->table[exception_hash(eh, e->old_chunk)];
258         list_add(&e->hash_list, l);
259 }
260
261 static void remove_exception(struct dm_snap_exception *e)
262 {
263         list_del(&e->hash_list);
264 }
265
266 /*
267  * Return the exception data for a sector, or NULL if not
268  * remapped.
269  */
270 static struct dm_snap_exception *lookup_exception(struct exception_table *et,
271                                                   chunk_t chunk)
272 {
273         struct list_head *slot;
274         struct dm_snap_exception *e;
275
276         slot = &et->table[exception_hash(et, chunk)];
277         list_for_each_entry (e, slot, hash_list)
278                 if (e->old_chunk == chunk)
279                         return e;
280
281         return NULL;
282 }
283
284 static struct dm_snap_exception *alloc_exception(void)
285 {
286         struct dm_snap_exception *e;
287
288         e = kmem_cache_alloc(exception_cache, GFP_NOIO);
289         if (!e)
290                 e = kmem_cache_alloc(exception_cache, GFP_ATOMIC);
291
292         return e;
293 }
294
295 static void free_exception(struct dm_snap_exception *e)
296 {
297         kmem_cache_free(exception_cache, e);
298 }
299
300 static struct dm_snap_pending_exception *alloc_pending_exception(void)
301 {
302         return mempool_alloc(pending_pool, GFP_NOIO);
303 }
304
305 static void free_pending_exception(struct dm_snap_pending_exception *pe)
306 {
307         mempool_free(pe, pending_pool);
308 }
309
310 int dm_add_exception(struct dm_snapshot *s, chunk_t old, chunk_t new)
311 {
312         struct dm_snap_exception *e;
313
314         e = alloc_exception();
315         if (!e)
316                 return -ENOMEM;
317
318         e->old_chunk = old;
319         e->new_chunk = new;
320         insert_exception(&s->complete, e);
321         return 0;
322 }
323
324 /*
325  * Hard coded magic.
326  */
327 static int calc_max_buckets(void)
328 {
329         /* use a fixed size of 2MB */
330         unsigned long mem = 2 * 1024 * 1024;
331         mem /= sizeof(struct list_head);
332
333         return mem;
334 }
335
336 /*
337  * Rounds a number down to a power of 2.
338  */
339 static uint32_t round_down(uint32_t n)
340 {
341         while (n & (n - 1))
342                 n &= (n - 1);
343         return n;
344 }
345
346 /*
347  * Allocate room for a suitable hash table.
348  */
349 static int init_hash_tables(struct dm_snapshot *s)
350 {
351         sector_t hash_size, cow_dev_size, origin_dev_size, max_buckets;
352
353         /*
354          * Calculate based on the size of the original volume or
355          * the COW volume...
356          */
357         cow_dev_size = get_dev_size(s->cow->bdev);
358         origin_dev_size = get_dev_size(s->origin->bdev);
359         max_buckets = calc_max_buckets();
360
361         hash_size = min(origin_dev_size, cow_dev_size) >> s->chunk_shift;
362         hash_size = min(hash_size, max_buckets);
363
364         /* Round it down to a power of 2 */
365         hash_size = round_down(hash_size);
366         if (init_exception_table(&s->complete, hash_size))
367                 return -ENOMEM;
368
369         /*
370          * Allocate hash table for in-flight exceptions
371          * Make this smaller than the real hash table
372          */
373         hash_size >>= 3;
374         if (hash_size < 64)
375                 hash_size = 64;
376
377         if (init_exception_table(&s->pending, hash_size)) {
378                 exit_exception_table(&s->complete, exception_cache);
379                 return -ENOMEM;
380         }
381
382         return 0;
383 }
384
385 /*
386  * Round a number up to the nearest 'size' boundary.  size must
387  * be a power of 2.
388  */
389 static ulong round_up(ulong n, ulong size)
390 {
391         size--;
392         return (n + size) & ~size;
393 }
394
395 static int set_chunk_size(struct dm_snapshot *s, const char *chunk_size_arg,
396                           char **error)
397 {
398         unsigned long chunk_size;
399         char *value;
400
401         chunk_size = simple_strtoul(chunk_size_arg, &value, 10);
402         if (*chunk_size_arg == '\0' || *value != '\0') {
403                 *error = "Invalid chunk size";
404                 return -EINVAL;
405         }
406
407         if (!chunk_size) {
408                 s->chunk_size = s->chunk_mask = s->chunk_shift = 0;
409                 return 0;
410         }
411
412         /*
413          * Chunk size must be multiple of page size.  Silently
414          * round up if it's not.
415          */
416         chunk_size = round_up(chunk_size, PAGE_SIZE >> 9);
417
418         /* Check chunk_size is a power of 2 */
419         if (!is_power_of_2(chunk_size)) {
420                 *error = "Chunk size is not a power of 2";
421                 return -EINVAL;
422         }
423
424         /* Validate the chunk size against the device block size */
425         if (chunk_size % (bdev_hardsect_size(s->cow->bdev) >> 9)) {
426                 *error = "Chunk size is not a multiple of device blocksize";
427                 return -EINVAL;
428         }
429
430         s->chunk_size = chunk_size;
431         s->chunk_mask = chunk_size - 1;
432         s->chunk_shift = ffs(chunk_size) - 1;
433
434         return 0;
435 }
436
437 /*
438  * Construct a snapshot mapping: <origin_dev> <COW-dev> <p/n> <chunk-size>
439  */
440 static int snapshot_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
441 {
442         struct dm_snapshot *s;
443         int r = -EINVAL;
444         char persistent;
445         char *origin_path;
446         char *cow_path;
447
448         if (argc != 4) {
449                 ti->error = "requires exactly 4 arguments";
450                 r = -EINVAL;
451                 goto bad1;
452         }
453
454         origin_path = argv[0];
455         cow_path = argv[1];
456         persistent = toupper(*argv[2]);
457
458         if (persistent != 'P' && persistent != 'N') {
459                 ti->error = "Persistent flag is not P or N";
460                 r = -EINVAL;
461                 goto bad1;
462         }
463
464         s = kmalloc(sizeof(*s), GFP_KERNEL);
465         if (s == NULL) {
466                 ti->error = "Cannot allocate snapshot context private "
467                     "structure";
468                 r = -ENOMEM;
469                 goto bad1;
470         }
471
472         r = dm_get_device(ti, origin_path, 0, ti->len, FMODE_READ, &s->origin);
473         if (r) {
474                 ti->error = "Cannot get origin device";
475                 goto bad2;
476         }
477
478         r = dm_get_device(ti, cow_path, 0, 0,
479                           FMODE_READ | FMODE_WRITE, &s->cow);
480         if (r) {
481                 dm_put_device(ti, s->origin);
482                 ti->error = "Cannot get COW device";
483                 goto bad2;
484         }
485
486         r = set_chunk_size(s, argv[3], &ti->error);
487         if (r)
488                 goto bad3;
489
490         s->type = persistent;
491
492         s->valid = 1;
493         s->active = 0;
494         s->last_percent = 0;
495         init_rwsem(&s->lock);
496         spin_lock_init(&s->pe_lock);
497         s->table = ti->table;
498
499         /* Allocate hash table for COW data */
500         if (init_hash_tables(s)) {
501                 ti->error = "Unable to allocate hash table space";
502                 r = -ENOMEM;
503                 goto bad3;
504         }
505
506         s->store.snap = s;
507
508         if (persistent == 'P')
509                 r = dm_create_persistent(&s->store);
510         else
511                 r = dm_create_transient(&s->store);
512
513         if (r) {
514                 ti->error = "Couldn't create exception store";
515                 r = -EINVAL;
516                 goto bad4;
517         }
518
519         r = kcopyd_client_create(SNAPSHOT_PAGES, &s->kcopyd_client);
520         if (r) {
521                 ti->error = "Could not create kcopyd client";
522                 goto bad5;
523         }
524
525         /* Metadata must only be loaded into one table at once */
526         r = s->store.read_metadata(&s->store);
527         if (r < 0) {
528                 ti->error = "Failed to read snapshot metadata";
529                 goto bad6;
530         } else if (r > 0) {
531                 s->valid = 0;
532                 DMWARN("Snapshot is marked invalid.");
533         }
534
535         bio_list_init(&s->queued_bios);
536         INIT_WORK(&s->queued_bios_work, flush_queued_bios);
537
538         /* Add snapshot to the list of snapshots for this origin */
539         /* Exceptions aren't triggered till snapshot_resume() is called */
540         if (register_snapshot(s)) {
541                 r = -EINVAL;
542                 ti->error = "Cannot register snapshot origin";
543                 goto bad6;
544         }
545
546         ti->private = s;
547         ti->split_io = s->chunk_size;
548
549         return 0;
550
551  bad6:
552         kcopyd_client_destroy(s->kcopyd_client);
553
554  bad5:
555         s->store.destroy(&s->store);
556
557  bad4:
558         exit_exception_table(&s->pending, pending_cache);
559         exit_exception_table(&s->complete, exception_cache);
560
561  bad3:
562         dm_put_device(ti, s->cow);
563         dm_put_device(ti, s->origin);
564
565  bad2:
566         kfree(s);
567
568  bad1:
569         return r;
570 }
571
572 static void __free_exceptions(struct dm_snapshot *s)
573 {
574         kcopyd_client_destroy(s->kcopyd_client);
575         s->kcopyd_client = NULL;
576
577         exit_exception_table(&s->pending, pending_cache);
578         exit_exception_table(&s->complete, exception_cache);
579
580         s->store.destroy(&s->store);
581 }
582
583 static void snapshot_dtr(struct dm_target *ti)
584 {
585         struct dm_snapshot *s = ti->private;
586
587         flush_workqueue(ksnapd);
588
589         /* Prevent further origin writes from using this snapshot. */
590         /* After this returns there can be no new kcopyd jobs. */
591         unregister_snapshot(s);
592
593         __free_exceptions(s);
594
595         dm_put_device(ti, s->origin);
596         dm_put_device(ti, s->cow);
597
598         kfree(s);
599 }
600
601 /*
602  * Flush a list of buffers.
603  */
604 static void flush_bios(struct bio *bio)
605 {
606         struct bio *n;
607
608         while (bio) {
609                 n = bio->bi_next;
610                 bio->bi_next = NULL;
611                 generic_make_request(bio);
612                 bio = n;
613         }
614 }
615
616 static void flush_queued_bios(struct work_struct *work)
617 {
618         struct dm_snapshot *s =
619                 container_of(work, struct dm_snapshot, queued_bios_work);
620         struct bio *queued_bios;
621         unsigned long flags;
622
623         spin_lock_irqsave(&s->pe_lock, flags);
624         queued_bios = bio_list_get(&s->queued_bios);
625         spin_unlock_irqrestore(&s->pe_lock, flags);
626
627         flush_bios(queued_bios);
628 }
629
630 /*
631  * Error a list of buffers.
632  */
633 static void error_bios(struct bio *bio)
634 {
635         struct bio *n;
636
637         while (bio) {
638                 n = bio->bi_next;
639                 bio->bi_next = NULL;
640                 bio_io_error(bio);
641                 bio = n;
642         }
643 }
644
645 static void __invalidate_snapshot(struct dm_snapshot *s, int err)
646 {
647         if (!s->valid)
648                 return;
649
650         if (err == -EIO)
651                 DMERR("Invalidating snapshot: Error reading/writing.");
652         else if (err == -ENOMEM)
653                 DMERR("Invalidating snapshot: Unable to allocate exception.");
654
655         if (s->store.drop_snapshot)
656                 s->store.drop_snapshot(&s->store);
657
658         s->valid = 0;
659
660         dm_table_event(s->table);
661 }
662
663 static void get_pending_exception(struct dm_snap_pending_exception *pe)
664 {
665         atomic_inc(&pe->ref_count);
666 }
667
668 static struct bio *put_pending_exception(struct dm_snap_pending_exception *pe)
669 {
670         struct dm_snap_pending_exception *primary_pe;
671         struct bio *origin_bios = NULL;
672
673         primary_pe = pe->primary_pe;
674
675         /*
676          * If this pe is involved in a write to the origin and
677          * it is the last sibling to complete then release
678          * the bios for the original write to the origin.
679          */
680         if (primary_pe &&
681             atomic_dec_and_test(&primary_pe->ref_count))
682                 origin_bios = bio_list_get(&primary_pe->origin_bios);
683
684         /*
685          * Free the pe if it's not linked to an origin write or if
686          * it's not itself a primary pe.
687          */
688         if (!primary_pe || primary_pe != pe)
689                 free_pending_exception(pe);
690
691         /*
692          * Free the primary pe if nothing references it.
693          */
694         if (primary_pe && !atomic_read(&primary_pe->ref_count))
695                 free_pending_exception(primary_pe);
696
697         return origin_bios;
698 }
699
700 static void pending_complete(struct dm_snap_pending_exception *pe, int success)
701 {
702         struct dm_snap_exception *e;
703         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
704         struct bio *origin_bios = NULL;
705         struct bio *snapshot_bios = NULL;
706         int error = 0;
707
708         if (!success) {
709                 /* Read/write error - snapshot is unusable */
710                 down_write(&s->lock);
711                 __invalidate_snapshot(s, -EIO);
712                 error = 1;
713                 goto out;
714         }
715
716         e = alloc_exception();
717         if (!e) {
718                 down_write(&s->lock);
719                 __invalidate_snapshot(s, -ENOMEM);
720                 error = 1;
721                 goto out;
722         }
723         *e = pe->e;
724
725         down_write(&s->lock);
726         if (!s->valid) {
727                 free_exception(e);
728                 error = 1;
729                 goto out;
730         }
731
732         /*
733          * Add a proper exception, and remove the
734          * in-flight exception from the list.
735          */
736         insert_exception(&s->complete, e);
737
738  out:
739         remove_exception(&pe->e);
740         snapshot_bios = bio_list_get(&pe->snapshot_bios);
741         origin_bios = put_pending_exception(pe);
742
743         up_write(&s->lock);
744
745         /* Submit any pending write bios */
746         if (error)
747                 error_bios(snapshot_bios);
748         else
749                 flush_bios(snapshot_bios);
750
751         flush_bios(origin_bios);
752 }
753
754 static void commit_callback(void *context, int success)
755 {
756         struct dm_snap_pending_exception *pe = context;
757
758         pending_complete(pe, success);
759 }
760
761 /*
762  * Called when the copy I/O has finished.  kcopyd actually runs
763  * this code so don't block.
764  */
765 static void copy_callback(int read_err, unsigned int write_err, void *context)
766 {
767         struct dm_snap_pending_exception *pe = context;
768         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
769
770         if (read_err || write_err)
771                 pending_complete(pe, 0);
772
773         else
774                 /* Update the metadata if we are persistent */
775                 s->store.commit_exception(&s->store, &pe->e, commit_callback,
776                                           pe);
777 }
778
779 /*
780  * Dispatches the copy operation to kcopyd.
781  */
782 static void start_copy(struct dm_snap_pending_exception *pe)
783 {
784         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
785         struct io_region src, dest;
786         struct block_device *bdev = s->origin->bdev;
787         sector_t dev_size;
788
789         dev_size = get_dev_size(bdev);
790
791         src.bdev = bdev;
792         src.sector = chunk_to_sector(s, pe->e.old_chunk);
793         src.count = min(s->chunk_size, dev_size - src.sector);
794
795         dest.bdev = s->cow->bdev;
796         dest.sector = chunk_to_sector(s, pe->e.new_chunk);
797         dest.count = src.count;
798
799         /* Hand over to kcopyd */
800         kcopyd_copy(s->kcopyd_client,
801                     &src, 1, &dest, 0, copy_callback, pe);
802 }
803
804 /*
805  * Looks to see if this snapshot already has a pending exception
806  * for this chunk, otherwise it allocates a new one and inserts
807  * it into the pending table.
808  *
809  * NOTE: a write lock must be held on snap->lock before calling
810  * this.
811  */
812 static struct dm_snap_pending_exception *
813 __find_pending_exception(struct dm_snapshot *s, struct bio *bio)
814 {
815         struct dm_snap_exception *e;
816         struct dm_snap_pending_exception *pe;
817         chunk_t chunk = sector_to_chunk(s, bio->bi_sector);
818
819         /*
820          * Is there a pending exception for this already ?
821          */
822         e = lookup_exception(&s->pending, chunk);
823         if (e) {
824                 /* cast the exception to a pending exception */
825                 pe = container_of(e, struct dm_snap_pending_exception, e);
826                 goto out;
827         }
828
829         /*
830          * Create a new pending exception, we don't want
831          * to hold the lock while we do this.
832          */
833         up_write(&s->lock);
834         pe = alloc_pending_exception();
835         down_write(&s->lock);
836
837         if (!s->valid) {
838                 free_pending_exception(pe);
839                 return NULL;
840         }
841
842         e = lookup_exception(&s->pending, chunk);
843         if (e) {
844                 free_pending_exception(pe);
845                 pe = container_of(e, struct dm_snap_pending_exception, e);
846                 goto out;
847         }
848
849         pe->e.old_chunk = chunk;
850         bio_list_init(&pe->origin_bios);
851         bio_list_init(&pe->snapshot_bios);
852         pe->primary_pe = NULL;
853         atomic_set(&pe->ref_count, 0);
854         pe->snap = s;
855         pe->started = 0;
856
857         if (s->store.prepare_exception(&s->store, &pe->e)) {
858                 free_pending_exception(pe);
859                 return NULL;
860         }
861
862         get_pending_exception(pe);
863         insert_exception(&s->pending, &pe->e);
864
865  out:
866         return pe;
867 }
868
869 static void remap_exception(struct dm_snapshot *s, struct dm_snap_exception *e,
870                             struct bio *bio)
871 {
872         bio->bi_bdev = s->cow->bdev;
873         bio->bi_sector = chunk_to_sector(s, e->new_chunk) +
874                 (bio->bi_sector & s->chunk_mask);
875 }
876
877 static int snapshot_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio,
878                         union map_info *map_context)
879 {
880         struct dm_snap_exception *e;
881         struct dm_snapshot *s = ti->private;
882         int r = DM_MAPIO_REMAPPED;
883         chunk_t chunk;
884         struct dm_snap_pending_exception *pe = NULL;
885
886         chunk = sector_to_chunk(s, bio->bi_sector);
887
888         /* Full snapshots are not usable */
889         /* To get here the table must be live so s->active is always set. */
890         if (!s->valid)
891                 return -EIO;
892
893         /* FIXME: should only take write lock if we need
894          * to copy an exception */
895         down_write(&s->lock);
896
897         if (!s->valid) {
898                 r = -EIO;
899                 goto out_unlock;
900         }
901
902         /* If the block is already remapped - use that, else remap it */
903         e = lookup_exception(&s->complete, chunk);
904         if (e) {
905                 remap_exception(s, e, bio);
906                 goto out_unlock;
907         }
908
909         /*
910          * Write to snapshot - higher level takes care of RW/RO
911          * flags so we should only get this if we are
912          * writeable.
913          */
914         if (bio_rw(bio) == WRITE) {
915                 pe = __find_pending_exception(s, bio);
916                 if (!pe) {
917                         __invalidate_snapshot(s, -ENOMEM);
918                         r = -EIO;
919                         goto out_unlock;
920                 }
921
922                 remap_exception(s, &pe->e, bio);
923                 bio_list_add(&pe->snapshot_bios, bio);
924
925                 r = DM_MAPIO_SUBMITTED;
926
927                 if (!pe->started) {
928                         /* this is protected by snap->lock */
929                         pe->started = 1;
930                         up_write(&s->lock);
931                         start_copy(pe);
932                         goto out;
933                 }
934         } else
935                 /*
936                  * FIXME: this read path scares me because we
937                  * always use the origin when we have a pending
938                  * exception.  However I can't think of a
939                  * situation where this is wrong - ejt.
940                  */
941                 bio->bi_bdev = s->origin->bdev;
942
943  out_unlock:
944         up_write(&s->lock);
945  out:
946         return r;
947 }
948
949 static void snapshot_resume(struct dm_target *ti)
950 {
951         struct dm_snapshot *s = ti->private;
952
953         down_write(&s->lock);
954         s->active = 1;
955         up_write(&s->lock);
956 }
957
958 static int snapshot_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
959                            char *result, unsigned int maxlen)
960 {
961         struct dm_snapshot *snap = ti->private;
962
963         switch (type) {
964         case STATUSTYPE_INFO:
965                 if (!snap->valid)
966                         snprintf(result, maxlen, "Invalid");
967                 else {
968                         if (snap->store.fraction_full) {
969                                 sector_t numerator, denominator;
970                                 snap->store.fraction_full(&snap->store,
971                                                           &numerator,
972                                                           &denominator);
973                                 snprintf(result, maxlen, "%llu/%llu",
974                                         (unsigned long long)numerator,
975                                         (unsigned long long)denominator);
976                         }
977                         else
978                                 snprintf(result, maxlen, "Unknown");
979                 }
980                 break;
981
982         case STATUSTYPE_TABLE:
983                 /*
984                  * kdevname returns a static pointer so we need
985                  * to make private copies if the output is to
986                  * make sense.
987                  */
988                 snprintf(result, maxlen, "%s %s %c %llu",
989                          snap->origin->name, snap->cow->name,
990                          snap->type,
991                          (unsigned long long)snap->chunk_size);
992                 break;
993         }
994
995         return 0;
996 }
997
998 /*-----------------------------------------------------------------
999  * Origin methods
1000  *---------------------------------------------------------------*/
1001 static int __origin_write(struct list_head *snapshots, struct bio *bio)
1002 {
1003         int r = DM_MAPIO_REMAPPED, first = 0;
1004         struct dm_snapshot *snap;
1005         struct dm_snap_exception *e;
1006         struct dm_snap_pending_exception *pe, *next_pe, *primary_pe = NULL;
1007         chunk_t chunk;
1008         LIST_HEAD(pe_queue);
1009
1010         /* Do all the snapshots on this origin */
1011         list_for_each_entry (snap, snapshots, list) {
1012
1013                 down_write(&snap->lock);
1014
1015                 /* Only deal with valid and active snapshots */
1016                 if (!snap->valid || !snap->active)
1017                         goto next_snapshot;
1018
1019                 /* Nothing to do if writing beyond end of snapshot */
1020                 if (bio->bi_sector >= dm_table_get_size(snap->table))
1021                         goto next_snapshot;
1022
1023                 /*
1024                  * Remember, different snapshots can have
1025                  * different chunk sizes.
1026                  */
1027                 chunk = sector_to_chunk(snap, bio->bi_sector);
1028
1029                 /*
1030                  * Check exception table to see if block
1031                  * is already remapped in this snapshot
1032                  * and trigger an exception if not.
1033                  *
1034                  * ref_count is initialised to 1 so pending_complete()
1035                  * won't destroy the primary_pe while we're inside this loop.
1036                  */
1037                 e = lookup_exception(&snap->complete, chunk);
1038                 if (e)
1039                         goto next_snapshot;
1040
1041                 pe = __find_pending_exception(snap, bio);
1042                 if (!pe) {
1043                         __invalidate_snapshot(snap, -ENOMEM);
1044                         goto next_snapshot;
1045                 }
1046
1047                 if (!primary_pe) {
1048                         /*
1049                          * Either every pe here has same
1050                          * primary_pe or none has one yet.
1051                          */
1052                         if (pe->primary_pe)
1053                                 primary_pe = pe->primary_pe;
1054                         else {
1055                                 primary_pe = pe;
1056                                 first = 1;
1057                         }
1058
1059                         bio_list_add(&primary_pe->origin_bios, bio);
1060
1061                         r = DM_MAPIO_SUBMITTED;
1062                 }
1063
1064                 if (!pe->primary_pe) {
1065                         pe->primary_pe = primary_pe;
1066                         get_pending_exception(primary_pe);
1067                 }
1068
1069                 if (!pe->started) {
1070                         pe->started = 1;
1071                         list_add_tail(&pe->list, &pe_queue);
1072                 }
1073
1074  next_snapshot:
1075                 up_write(&snap->lock);
1076         }
1077
1078         if (!primary_pe)
1079                 return r;
1080
1081         /*
1082          * If this is the first time we're processing this chunk and
1083          * ref_count is now 1 it means all the pending exceptions
1084          * got completed while we were in the loop above, so it falls to
1085          * us here to remove the primary_pe and submit any origin_bios.
1086          */
1087
1088         if (first && atomic_dec_and_test(&primary_pe->ref_count)) {
1089                 flush_bios(bio_list_get(&primary_pe->origin_bios));
1090                 free_pending_exception(primary_pe);
1091                 /* If we got here, pe_queue is necessarily empty. */
1092                 return r;
1093         }
1094
1095         /*
1096          * Now that we have a complete pe list we can start the copying.
1097          */
1098         list_for_each_entry_safe(pe, next_pe, &pe_queue, list)
1099                 start_copy(pe);
1100
1101         return r;
1102 }
1103
1104 /*
1105  * Called on a write from the origin driver.
1106  */
1107 static int do_origin(struct dm_dev *origin, struct bio *bio)
1108 {
1109         struct origin *o;
1110         int r = DM_MAPIO_REMAPPED;
1111
1112         down_read(&_origins_lock);
1113         o = __lookup_origin(origin->bdev);
1114         if (o)
1115                 r = __origin_write(&o->snapshots, bio);
1116         up_read(&_origins_lock);
1117
1118         return r;
1119 }
1120
1121 /*
1122  * Origin: maps a linear range of a device, with hooks for snapshotting.
1123  */
1124
1125 /*
1126  * Construct an origin mapping: <dev_path>
1127  * The context for an origin is merely a 'struct dm_dev *'
1128  * pointing to the real device.
1129  */
1130 static int origin_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
1131 {
1132         int r;
1133         struct dm_dev *dev;
1134
1135         if (argc != 1) {
1136                 ti->error = "origin: incorrect number of arguments";
1137                 return -EINVAL;
1138         }
1139
1140         r = dm_get_device(ti, argv[0], 0, ti->len,
1141                           dm_table_get_mode(ti->table), &dev);
1142         if (r) {
1143                 ti->error = "Cannot get target device";
1144                 return r;
1145         }
1146
1147         ti->private = dev;
1148         return 0;
1149 }
1150
1151 static void origin_dtr(struct dm_target *ti)
1152 {
1153         struct dm_dev *dev = ti->private;
1154         dm_put_device(ti, dev);
1155 }
1156
1157 static int origin_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio,
1158                       union map_info *map_context)
1159 {
1160         struct dm_dev *dev = ti->private;
1161         bio->bi_bdev = dev->bdev;
1162
1163         /* Only tell snapshots if this is a write */
1164         return (bio_rw(bio) == WRITE) ? do_origin(dev, bio) : DM_MAPIO_REMAPPED;
1165 }
1166
1167 #define min_not_zero(l, r) (l == 0) ? r : ((r == 0) ? l : min(l, r))
1168
1169 /*
1170  * Set the target "split_io" field to the minimum of all the snapshots'
1171  * chunk sizes.
1172  */
1173 static void origin_resume(struct dm_target *ti)
1174 {
1175         struct dm_dev *dev = ti->private;
1176         struct dm_snapshot *snap;
1177         struct origin *o;
1178         chunk_t chunk_size = 0;
1179
1180         down_read(&_origins_lock);
1181         o = __lookup_origin(dev->bdev);
1182         if (o)
1183                 list_for_each_entry (snap, &o->snapshots, list)
1184                         chunk_size = min_not_zero(chunk_size, snap->chunk_size);
1185         up_read(&_origins_lock);
1186
1187         ti->split_io = chunk_size;
1188 }
1189
1190 static int origin_status(struct dm_target *ti, status_type_t type, char *result,
1191                          unsigned int maxlen)
1192 {
1193         struct dm_dev *dev = ti->private;
1194
1195         switch (type) {
1196         case STATUSTYPE_INFO:
1197                 result[0] = '\0';
1198                 break;
1199
1200         case STATUSTYPE_TABLE:
1201                 snprintf(result, maxlen, "%s", dev->name);
1202                 break;
1203         }
1204
1205         return 0;
1206 }
1207
1208 static struct target_type origin_target = {
1209         .name    = "snapshot-origin",
1210         .version = {1, 5, 0},
1211         .module  = THIS_MODULE,
1212         .ctr     = origin_ctr,
1213         .dtr     = origin_dtr,
1214         .map     = origin_map,
1215         .resume  = origin_resume,
1216         .status  = origin_status,
1217 };
1218
1219 static struct target_type snapshot_target = {
1220         .name    = "snapshot",
1221         .version = {1, 5, 0},
1222         .module  = THIS_MODULE,
1223         .ctr     = snapshot_ctr,
1224         .dtr     = snapshot_dtr,
1225         .map     = snapshot_map,
1226         .resume  = snapshot_resume,
1227         .status  = snapshot_status,
1228 };
1229
1230 static int __init dm_snapshot_init(void)
1231 {
1232         int r;
1233
1234         r = dm_register_target(&snapshot_target);
1235         if (r) {
1236                 DMERR("snapshot target register failed %d", r);
1237                 return r;
1238         }
1239
1240         r = dm_register_target(&origin_target);
1241         if (r < 0) {
1242                 DMERR("Origin target register failed %d", r);
1243                 goto bad1;
1244         }
1245
1246         r = init_origin_hash();
1247         if (r) {
1248                 DMERR("init_origin_hash failed.");
1249                 goto bad2;
1250         }
1251
1252         exception_cache = KMEM_CACHE(dm_snap_exception, 0);
1253         if (!exception_cache) {
1254                 DMERR("Couldn't create exception cache.");
1255                 r = -ENOMEM;
1256                 goto bad3;
1257         }
1258
1259         pending_cache = KMEM_CACHE(dm_snap_pending_exception, 0);
1260         if (!pending_cache) {
1261                 DMERR("Couldn't create pending cache.");
1262                 r = -ENOMEM;
1263                 goto bad4;
1264         }
1265
1266         pending_pool = mempool_create_slab_pool(128, pending_cache);
1267         if (!pending_pool) {
1268                 DMERR("Couldn't create pending pool.");
1269                 r = -ENOMEM;
1270                 goto bad5;
1271         }
1272
1273         ksnapd = create_singlethread_workqueue("ksnapd");
1274         if (!ksnapd) {
1275                 DMERR("Failed to create ksnapd workqueue.");
1276                 r = -ENOMEM;
1277                 goto bad6;
1278         }
1279
1280         return 0;
1281
1282       bad6:
1283         mempool_destroy(pending_pool);
1284       bad5:
1285         kmem_cache_destroy(pending_cache);
1286       bad4:
1287         kmem_cache_destroy(exception_cache);
1288       bad3:
1289         exit_origin_hash();
1290       bad2:
1291         dm_unregister_target(&origin_target);
1292       bad1:
1293         dm_unregister_target(&snapshot_target);
1294         return r;
1295 }
1296
1297 static void __exit dm_snapshot_exit(void)
1298 {
1299         int r;
1300
1301         destroy_workqueue(ksnapd);
1302
1303         r = dm_unregister_target(&snapshot_target);
1304         if (r)
1305                 DMERR("snapshot unregister failed %d", r);
1306
1307         r = dm_unregister_target(&origin_target);
1308         if (r)
1309                 DMERR("origin unregister failed %d", r);
1310
1311         exit_origin_hash();
1312         mempool_destroy(pending_pool);
1313         kmem_cache_destroy(pending_cache);
1314         kmem_cache_destroy(exception_cache);
1315 }
1316
1317 /* Module hooks */
1318 module_init(dm_snapshot_init);
1319 module_exit(dm_snapshot_exit);
1320
1321 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " snapshot target");
1322 MODULE_AUTHOR("Joe Thornber");
1323 MODULE_LICENSE("GPL");