dm snapshot: remove dm_snap header use
[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/delay.h>
13 #include <linux/fs.h>
14 #include <linux/init.h>
15 #include <linux/kdev_t.h>
16 #include <linux/list.h>
17 #include <linux/mempool.h>
18 #include <linux/module.h>
19 #include <linux/slab.h>
20 #include <linux/vmalloc.h>
21 #include <linux/log2.h>
22 #include <linux/dm-kcopyd.h>
23
24 #include "dm-exception-store.h"
25 #include "dm-snap.h"
26 #include "dm-bio-list.h"
27
28 #define DM_MSG_PREFIX "snapshots"
29
30 /*
31  * The percentage increment we will wake up users at
32  */
33 #define WAKE_UP_PERCENT 5
34
35 /*
36  * kcopyd priority of snapshot operations
37  */
38 #define SNAPSHOT_COPY_PRIORITY 2
39
40 /*
41  * Reserve 1MB for each snapshot initially (with minimum of 1 page).
42  */
43 #define SNAPSHOT_PAGES (((1UL << 20) >> PAGE_SHIFT) ? : 1)
44
45 /*
46  * The size of the mempool used to track chunks in use.
47  */
48 #define MIN_IOS 256
49
50 static struct workqueue_struct *ksnapd;
51 static void flush_queued_bios(struct work_struct *work);
52
53 struct dm_snap_pending_exception {
54         struct dm_snap_exception e;
55
56         /*
57          * Origin buffers waiting for this to complete are held
58          * in a bio list
59          */
60         struct bio_list origin_bios;
61         struct bio_list snapshot_bios;
62
63         /*
64          * Short-term queue of pending exceptions prior to submission.
65          */
66         struct list_head list;
67
68         /*
69          * The primary pending_exception is the one that holds
70          * the ref_count and the list of origin_bios for a
71          * group of pending_exceptions.  It is always last to get freed.
72          * These fields get set up when writing to the origin.
73          */
74         struct dm_snap_pending_exception *primary_pe;
75
76         /*
77          * Number of pending_exceptions processing this chunk.
78          * When this drops to zero we must complete the origin bios.
79          * If incrementing or decrementing this, hold pe->snap->lock for
80          * the sibling concerned and not pe->primary_pe->snap->lock unless
81          * they are the same.
82          */
83         atomic_t ref_count;
84
85         /* Pointer back to snapshot context */
86         struct dm_snapshot *snap;
87
88         /*
89          * 1 indicates the exception has already been sent to
90          * kcopyd.
91          */
92         int started;
93 };
94
95 /*
96  * Hash table mapping origin volumes to lists of snapshots and
97  * a lock to protect it
98  */
99 static struct kmem_cache *exception_cache;
100 static struct kmem_cache *pending_cache;
101
102 struct dm_snap_tracked_chunk {
103         struct hlist_node node;
104         chunk_t chunk;
105 };
106
107 static struct kmem_cache *tracked_chunk_cache;
108
109 static struct dm_snap_tracked_chunk *track_chunk(struct dm_snapshot *s,
110                                                  chunk_t chunk)
111 {
112         struct dm_snap_tracked_chunk *c = mempool_alloc(s->tracked_chunk_pool,
113                                                         GFP_NOIO);
114         unsigned long flags;
115
116         c->chunk = chunk;
117
118         spin_lock_irqsave(&s->tracked_chunk_lock, flags);
119         hlist_add_head(&c->node,
120                        &s->tracked_chunk_hash[DM_TRACKED_CHUNK_HASH(chunk)]);
121         spin_unlock_irqrestore(&s->tracked_chunk_lock, flags);
122
123         return c;
124 }
125
126 static void stop_tracking_chunk(struct dm_snapshot *s,
127                                 struct dm_snap_tracked_chunk *c)
128 {
129         unsigned long flags;
130
131         spin_lock_irqsave(&s->tracked_chunk_lock, flags);
132         hlist_del(&c->node);
133         spin_unlock_irqrestore(&s->tracked_chunk_lock, flags);
134
135         mempool_free(c, s->tracked_chunk_pool);
136 }
137
138 static int __chunk_is_tracked(struct dm_snapshot *s, chunk_t chunk)
139 {
140         struct dm_snap_tracked_chunk *c;
141         struct hlist_node *hn;
142         int found = 0;
143
144         spin_lock_irq(&s->tracked_chunk_lock);
145
146         hlist_for_each_entry(c, hn,
147             &s->tracked_chunk_hash[DM_TRACKED_CHUNK_HASH(chunk)], node) {
148                 if (c->chunk == chunk) {
149                         found = 1;
150                         break;
151                 }
152         }
153
154         spin_unlock_irq(&s->tracked_chunk_lock);
155
156         return found;
157 }
158
159 /*
160  * One of these per registered origin, held in the snapshot_origins hash
161  */
162 struct origin {
163         /* The origin device */
164         struct block_device *bdev;
165
166         struct list_head hash_list;
167
168         /* List of snapshots for this origin */
169         struct list_head snapshots;
170 };
171
172 /*
173  * Size of the hash table for origin volumes. If we make this
174  * the size of the minors list then it should be nearly perfect
175  */
176 #define ORIGIN_HASH_SIZE 256
177 #define ORIGIN_MASK      0xFF
178 static struct list_head *_origins;
179 static struct rw_semaphore _origins_lock;
180
181 static int init_origin_hash(void)
182 {
183         int i;
184
185         _origins = kmalloc(ORIGIN_HASH_SIZE * sizeof(struct list_head),
186                            GFP_KERNEL);
187         if (!_origins) {
188                 DMERR("unable to allocate memory");
189                 return -ENOMEM;
190         }
191
192         for (i = 0; i < ORIGIN_HASH_SIZE; i++)
193                 INIT_LIST_HEAD(_origins + i);
194         init_rwsem(&_origins_lock);
195
196         return 0;
197 }
198
199 static void exit_origin_hash(void)
200 {
201         kfree(_origins);
202 }
203
204 static unsigned origin_hash(struct block_device *bdev)
205 {
206         return bdev->bd_dev & ORIGIN_MASK;
207 }
208
209 static struct origin *__lookup_origin(struct block_device *origin)
210 {
211         struct list_head *ol;
212         struct origin *o;
213
214         ol = &_origins[origin_hash(origin)];
215         list_for_each_entry (o, ol, hash_list)
216                 if (bdev_equal(o->bdev, origin))
217                         return o;
218
219         return NULL;
220 }
221
222 static void __insert_origin(struct origin *o)
223 {
224         struct list_head *sl = &_origins[origin_hash(o->bdev)];
225         list_add_tail(&o->hash_list, sl);
226 }
227
228 /*
229  * Make a note of the snapshot and its origin so we can look it
230  * up when the origin has a write on it.
231  */
232 static int register_snapshot(struct dm_snapshot *snap)
233 {
234         struct origin *o, *new_o;
235         struct block_device *bdev = snap->origin->bdev;
236
237         new_o = kmalloc(sizeof(*new_o), GFP_KERNEL);
238         if (!new_o)
239                 return -ENOMEM;
240
241         down_write(&_origins_lock);
242         o = __lookup_origin(bdev);
243
244         if (o)
245                 kfree(new_o);
246         else {
247                 /* New origin */
248                 o = new_o;
249
250                 /* Initialise the struct */
251                 INIT_LIST_HEAD(&o->snapshots);
252                 o->bdev = bdev;
253
254                 __insert_origin(o);
255         }
256
257         list_add_tail(&snap->list, &o->snapshots);
258
259         up_write(&_origins_lock);
260         return 0;
261 }
262
263 static void unregister_snapshot(struct dm_snapshot *s)
264 {
265         struct origin *o;
266
267         down_write(&_origins_lock);
268         o = __lookup_origin(s->origin->bdev);
269
270         list_del(&s->list);
271         if (list_empty(&o->snapshots)) {
272                 list_del(&o->hash_list);
273                 kfree(o);
274         }
275
276         up_write(&_origins_lock);
277 }
278
279 /*
280  * Implementation of the exception hash tables.
281  * The lowest hash_shift bits of the chunk number are ignored, allowing
282  * some consecutive chunks to be grouped together.
283  */
284 static int init_exception_table(struct exception_table *et, uint32_t size,
285                                 unsigned hash_shift)
286 {
287         unsigned int i;
288
289         et->hash_shift = hash_shift;
290         et->hash_mask = size - 1;
291         et->table = dm_vcalloc(size, sizeof(struct list_head));
292         if (!et->table)
293                 return -ENOMEM;
294
295         for (i = 0; i < size; i++)
296                 INIT_LIST_HEAD(et->table + i);
297
298         return 0;
299 }
300
301 static void exit_exception_table(struct exception_table *et, struct kmem_cache *mem)
302 {
303         struct list_head *slot;
304         struct dm_snap_exception *ex, *next;
305         int i, size;
306
307         size = et->hash_mask + 1;
308         for (i = 0; i < size; i++) {
309                 slot = et->table + i;
310
311                 list_for_each_entry_safe (ex, next, slot, hash_list)
312                         kmem_cache_free(mem, ex);
313         }
314
315         vfree(et->table);
316 }
317
318 static uint32_t exception_hash(struct exception_table *et, chunk_t chunk)
319 {
320         return (chunk >> et->hash_shift) & et->hash_mask;
321 }
322
323 static void insert_exception(struct exception_table *eh,
324                              struct dm_snap_exception *e)
325 {
326         struct list_head *l = &eh->table[exception_hash(eh, e->old_chunk)];
327         list_add(&e->hash_list, l);
328 }
329
330 static void remove_exception(struct dm_snap_exception *e)
331 {
332         list_del(&e->hash_list);
333 }
334
335 /*
336  * Return the exception data for a sector, or NULL if not
337  * remapped.
338  */
339 static struct dm_snap_exception *lookup_exception(struct exception_table *et,
340                                                   chunk_t chunk)
341 {
342         struct list_head *slot;
343         struct dm_snap_exception *e;
344
345         slot = &et->table[exception_hash(et, chunk)];
346         list_for_each_entry (e, slot, hash_list)
347                 if (chunk >= e->old_chunk &&
348                     chunk <= e->old_chunk + dm_consecutive_chunk_count(e))
349                         return e;
350
351         return NULL;
352 }
353
354 static struct dm_snap_exception *alloc_exception(void)
355 {
356         struct dm_snap_exception *e;
357
358         e = kmem_cache_alloc(exception_cache, GFP_NOIO);
359         if (!e)
360                 e = kmem_cache_alloc(exception_cache, GFP_ATOMIC);
361
362         return e;
363 }
364
365 static void free_exception(struct dm_snap_exception *e)
366 {
367         kmem_cache_free(exception_cache, e);
368 }
369
370 static struct dm_snap_pending_exception *alloc_pending_exception(struct dm_snapshot *s)
371 {
372         struct dm_snap_pending_exception *pe = mempool_alloc(s->pending_pool,
373                                                              GFP_NOIO);
374
375         atomic_inc(&s->pending_exceptions_count);
376         pe->snap = s;
377
378         return pe;
379 }
380
381 static void free_pending_exception(struct dm_snap_pending_exception *pe)
382 {
383         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
384
385         mempool_free(pe, s->pending_pool);
386         smp_mb__before_atomic_dec();
387         atomic_dec(&s->pending_exceptions_count);
388 }
389
390 static void insert_completed_exception(struct dm_snapshot *s,
391                                        struct dm_snap_exception *new_e)
392 {
393         struct exception_table *eh = &s->complete;
394         struct list_head *l;
395         struct dm_snap_exception *e = NULL;
396
397         l = &eh->table[exception_hash(eh, new_e->old_chunk)];
398
399         /* Add immediately if this table doesn't support consecutive chunks */
400         if (!eh->hash_shift)
401                 goto out;
402
403         /* List is ordered by old_chunk */
404         list_for_each_entry_reverse(e, l, hash_list) {
405                 /* Insert after an existing chunk? */
406                 if (new_e->old_chunk == (e->old_chunk +
407                                          dm_consecutive_chunk_count(e) + 1) &&
408                     new_e->new_chunk == (dm_chunk_number(e->new_chunk) +
409                                          dm_consecutive_chunk_count(e) + 1)) {
410                         dm_consecutive_chunk_count_inc(e);
411                         free_exception(new_e);
412                         return;
413                 }
414
415                 /* Insert before an existing chunk? */
416                 if (new_e->old_chunk == (e->old_chunk - 1) &&
417                     new_e->new_chunk == (dm_chunk_number(e->new_chunk) - 1)) {
418                         dm_consecutive_chunk_count_inc(e);
419                         e->old_chunk--;
420                         e->new_chunk--;
421                         free_exception(new_e);
422                         return;
423                 }
424
425                 if (new_e->old_chunk > e->old_chunk)
426                         break;
427         }
428
429 out:
430         list_add(&new_e->hash_list, e ? &e->hash_list : l);
431 }
432
433 /*
434  * Callback used by the exception stores to load exceptions when
435  * initialising.
436  */
437 static int dm_add_exception(void *context, chunk_t old, chunk_t new)
438 {
439         struct dm_snapshot *s = context;
440         struct dm_snap_exception *e;
441
442         e = alloc_exception();
443         if (!e)
444                 return -ENOMEM;
445
446         e->old_chunk = old;
447
448         /* Consecutive_count is implicitly initialised to zero */
449         e->new_chunk = new;
450
451         insert_completed_exception(s, e);
452
453         return 0;
454 }
455
456 /*
457  * Hard coded magic.
458  */
459 static int calc_max_buckets(void)
460 {
461         /* use a fixed size of 2MB */
462         unsigned long mem = 2 * 1024 * 1024;
463         mem /= sizeof(struct list_head);
464
465         return mem;
466 }
467
468 /*
469  * Allocate room for a suitable hash table.
470  */
471 static int init_hash_tables(struct dm_snapshot *s, chunk_t chunk_shift,
472                             struct dm_dev *cow)
473 {
474         sector_t hash_size, cow_dev_size, origin_dev_size, max_buckets;
475
476         /*
477          * Calculate based on the size of the original volume or
478          * the COW volume...
479          */
480         cow_dev_size = get_dev_size(cow->bdev);
481         origin_dev_size = get_dev_size(s->origin->bdev);
482         max_buckets = calc_max_buckets();
483
484         hash_size = min(origin_dev_size, cow_dev_size) >> chunk_shift;
485         hash_size = min(hash_size, max_buckets);
486
487         hash_size = rounddown_pow_of_two(hash_size);
488         if (init_exception_table(&s->complete, hash_size,
489                                  DM_CHUNK_CONSECUTIVE_BITS))
490                 return -ENOMEM;
491
492         /*
493          * Allocate hash table for in-flight exceptions
494          * Make this smaller than the real hash table
495          */
496         hash_size >>= 3;
497         if (hash_size < 64)
498                 hash_size = 64;
499
500         if (init_exception_table(&s->pending, hash_size, 0)) {
501                 exit_exception_table(&s->complete, exception_cache);
502                 return -ENOMEM;
503         }
504
505         return 0;
506 }
507
508 /*
509  * Round a number up to the nearest 'size' boundary.  size must
510  * be a power of 2.
511  */
512 static ulong round_up(ulong n, ulong size)
513 {
514         size--;
515         return (n + size) & ~size;
516 }
517
518 static int set_chunk_size(struct dm_snapshot *s, const char *chunk_size_arg,
519                           chunk_t *chunk_size, chunk_t *chunk_mask,
520                           chunk_t *chunk_shift, struct dm_dev *cow,
521                           char **error)
522 {
523         unsigned long chunk_size_ulong;
524         char *value;
525
526         chunk_size_ulong = simple_strtoul(chunk_size_arg, &value, 10);
527         if (*chunk_size_arg == '\0' || *value != '\0') {
528                 *error = "Invalid chunk size";
529                 return -EINVAL;
530         }
531
532         if (!chunk_size_ulong) {
533                 *chunk_size = *chunk_mask = *chunk_shift = 0;
534                 return 0;
535         }
536
537         /*
538          * Chunk size must be multiple of page size.  Silently
539          * round up if it's not.
540          */
541         chunk_size_ulong = round_up(chunk_size_ulong, PAGE_SIZE >> 9);
542
543         /* Check chunk_size is a power of 2 */
544         if (!is_power_of_2(chunk_size_ulong)) {
545                 *error = "Chunk size is not a power of 2";
546                 return -EINVAL;
547         }
548
549         /* Validate the chunk size against the device block size */
550         if (chunk_size_ulong % (bdev_hardsect_size(cow->bdev) >> 9)) {
551                 *error = "Chunk size is not a multiple of device blocksize";
552                 return -EINVAL;
553         }
554
555         *chunk_size = chunk_size_ulong;
556         *chunk_mask = chunk_size_ulong - 1;
557         *chunk_shift = ffs(chunk_size_ulong) - 1;
558
559         return 0;
560 }
561
562 /*
563  * Construct a snapshot mapping: <origin_dev> <COW-dev> <p/n> <chunk-size>
564  */
565 static int snapshot_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
566 {
567         struct dm_snapshot *s;
568         int i;
569         int r = -EINVAL;
570         char persistent;
571         char *origin_path;
572         char *cow_path;
573         chunk_t chunk_size, chunk_mask, chunk_shift;
574         struct dm_dev *cow;
575
576         if (argc != 4) {
577                 ti->error = "requires exactly 4 arguments";
578                 r = -EINVAL;
579                 goto bad1;
580         }
581
582         origin_path = argv[0];
583         cow_path = argv[1];
584         persistent = toupper(*argv[2]);
585
586         if (persistent != 'P' && persistent != 'N') {
587                 ti->error = "Persistent flag is not P or N";
588                 r = -EINVAL;
589                 goto bad1;
590         }
591
592         s = kmalloc(sizeof(*s), GFP_KERNEL);
593         if (s == NULL) {
594                 ti->error = "Cannot allocate snapshot context private "
595                     "structure";
596                 r = -ENOMEM;
597                 goto bad1;
598         }
599
600         r = dm_get_device(ti, origin_path, 0, ti->len, FMODE_READ, &s->origin);
601         if (r) {
602                 ti->error = "Cannot get origin device";
603                 goto bad2;
604         }
605
606         r = dm_get_device(ti, cow_path, 0, 0,
607                           FMODE_READ | FMODE_WRITE, &cow);
608         if (r) {
609                 dm_put_device(ti, s->origin);
610                 ti->error = "Cannot get COW device";
611                 goto bad2;
612         }
613
614         r = set_chunk_size(s, argv[3], &chunk_size, &chunk_mask, &chunk_shift,
615                            cow, &ti->error);
616         if (r)
617                 goto bad3;
618
619         s->valid = 1;
620         s->active = 0;
621         atomic_set(&s->pending_exceptions_count, 0);
622         init_rwsem(&s->lock);
623         spin_lock_init(&s->pe_lock);
624
625         /* Allocate hash table for COW data */
626         if (init_hash_tables(s, chunk_shift, cow)) {
627                 ti->error = "Unable to allocate hash table space";
628                 r = -ENOMEM;
629                 goto bad3;
630         }
631
632         r = dm_exception_store_create(argv[2], ti, chunk_size, chunk_mask,
633                                       chunk_shift, cow, &s->store);
634         if (r) {
635                 ti->error = "Couldn't create exception store";
636                 r = -EINVAL;
637                 goto bad4;
638         }
639
640         r = dm_kcopyd_client_create(SNAPSHOT_PAGES, &s->kcopyd_client);
641         if (r) {
642                 ti->error = "Could not create kcopyd client";
643                 goto bad5;
644         }
645
646         s->pending_pool = mempool_create_slab_pool(MIN_IOS, pending_cache);
647         if (!s->pending_pool) {
648                 ti->error = "Could not allocate mempool for pending exceptions";
649                 goto bad6;
650         }
651
652         s->tracked_chunk_pool = mempool_create_slab_pool(MIN_IOS,
653                                                          tracked_chunk_cache);
654         if (!s->tracked_chunk_pool) {
655                 ti->error = "Could not allocate tracked_chunk mempool for "
656                             "tracking reads";
657                 goto bad_tracked_chunk_pool;
658         }
659
660         for (i = 0; i < DM_TRACKED_CHUNK_HASH_SIZE; i++)
661                 INIT_HLIST_HEAD(&s->tracked_chunk_hash[i]);
662
663         spin_lock_init(&s->tracked_chunk_lock);
664
665         /* Metadata must only be loaded into one table at once */
666         r = s->store->type->read_metadata(s->store, dm_add_exception,
667                                           (void *)s);
668         if (r < 0) {
669                 ti->error = "Failed to read snapshot metadata";
670                 goto bad_load_and_register;
671         } else if (r > 0) {
672                 s->valid = 0;
673                 DMWARN("Snapshot is marked invalid.");
674         }
675
676         bio_list_init(&s->queued_bios);
677         INIT_WORK(&s->queued_bios_work, flush_queued_bios);
678
679         /* Add snapshot to the list of snapshots for this origin */
680         /* Exceptions aren't triggered till snapshot_resume() is called */
681         if (register_snapshot(s)) {
682                 r = -EINVAL;
683                 ti->error = "Cannot register snapshot origin";
684                 goto bad_load_and_register;
685         }
686
687         ti->private = s;
688         ti->split_io = s->store->chunk_size;
689
690         return 0;
691
692  bad_load_and_register:
693         mempool_destroy(s->tracked_chunk_pool);
694
695  bad_tracked_chunk_pool:
696         mempool_destroy(s->pending_pool);
697
698  bad6:
699         dm_kcopyd_client_destroy(s->kcopyd_client);
700
701  bad5:
702         s->store->type->dtr(s->store);
703
704  bad4:
705         exit_exception_table(&s->pending, pending_cache);
706         exit_exception_table(&s->complete, exception_cache);
707
708  bad3:
709         dm_put_device(ti, cow);
710         dm_put_device(ti, s->origin);
711
712  bad2:
713         kfree(s);
714
715  bad1:
716         return r;
717 }
718
719 static void __free_exceptions(struct dm_snapshot *s)
720 {
721         dm_kcopyd_client_destroy(s->kcopyd_client);
722         s->kcopyd_client = NULL;
723
724         exit_exception_table(&s->pending, pending_cache);
725         exit_exception_table(&s->complete, exception_cache);
726
727         s->store->type->dtr(s->store);
728 }
729
730 static void snapshot_dtr(struct dm_target *ti)
731 {
732 #ifdef CONFIG_DM_DEBUG
733         int i;
734 #endif
735         struct dm_snapshot *s = ti->private;
736         struct dm_dev *cow = s->store->cow;
737
738         flush_workqueue(ksnapd);
739
740         /* Prevent further origin writes from using this snapshot. */
741         /* After this returns there can be no new kcopyd jobs. */
742         unregister_snapshot(s);
743
744         while (atomic_read(&s->pending_exceptions_count))
745                 msleep(1);
746         /*
747          * Ensure instructions in mempool_destroy aren't reordered
748          * before atomic_read.
749          */
750         smp_mb();
751
752 #ifdef CONFIG_DM_DEBUG
753         for (i = 0; i < DM_TRACKED_CHUNK_HASH_SIZE; i++)
754                 BUG_ON(!hlist_empty(&s->tracked_chunk_hash[i]));
755 #endif
756
757         mempool_destroy(s->tracked_chunk_pool);
758
759         __free_exceptions(s);
760
761         mempool_destroy(s->pending_pool);
762
763         dm_put_device(ti, s->origin);
764         dm_put_device(ti, cow);
765
766         kfree(s);
767 }
768
769 /*
770  * Flush a list of buffers.
771  */
772 static void flush_bios(struct bio *bio)
773 {
774         struct bio *n;
775
776         while (bio) {
777                 n = bio->bi_next;
778                 bio->bi_next = NULL;
779                 generic_make_request(bio);
780                 bio = n;
781         }
782 }
783
784 static void flush_queued_bios(struct work_struct *work)
785 {
786         struct dm_snapshot *s =
787                 container_of(work, struct dm_snapshot, queued_bios_work);
788         struct bio *queued_bios;
789         unsigned long flags;
790
791         spin_lock_irqsave(&s->pe_lock, flags);
792         queued_bios = bio_list_get(&s->queued_bios);
793         spin_unlock_irqrestore(&s->pe_lock, flags);
794
795         flush_bios(queued_bios);
796 }
797
798 /*
799  * Error a list of buffers.
800  */
801 static void error_bios(struct bio *bio)
802 {
803         struct bio *n;
804
805         while (bio) {
806                 n = bio->bi_next;
807                 bio->bi_next = NULL;
808                 bio_io_error(bio);
809                 bio = n;
810         }
811 }
812
813 static void __invalidate_snapshot(struct dm_snapshot *s, int err)
814 {
815         if (!s->valid)
816                 return;
817
818         if (err == -EIO)
819                 DMERR("Invalidating snapshot: Error reading/writing.");
820         else if (err == -ENOMEM)
821                 DMERR("Invalidating snapshot: Unable to allocate exception.");
822
823         if (s->store->type->drop_snapshot)
824                 s->store->type->drop_snapshot(s->store);
825
826         s->valid = 0;
827
828         dm_table_event(s->store->ti->table);
829 }
830
831 static void get_pending_exception(struct dm_snap_pending_exception *pe)
832 {
833         atomic_inc(&pe->ref_count);
834 }
835
836 static struct bio *put_pending_exception(struct dm_snap_pending_exception *pe)
837 {
838         struct dm_snap_pending_exception *primary_pe;
839         struct bio *origin_bios = NULL;
840
841         primary_pe = pe->primary_pe;
842
843         /*
844          * If this pe is involved in a write to the origin and
845          * it is the last sibling to complete then release
846          * the bios for the original write to the origin.
847          */
848         if (primary_pe &&
849             atomic_dec_and_test(&primary_pe->ref_count)) {
850                 origin_bios = bio_list_get(&primary_pe->origin_bios);
851                 free_pending_exception(primary_pe);
852         }
853
854         /*
855          * Free the pe if it's not linked to an origin write or if
856          * it's not itself a primary pe.
857          */
858         if (!primary_pe || primary_pe != pe)
859                 free_pending_exception(pe);
860
861         return origin_bios;
862 }
863
864 static void pending_complete(struct dm_snap_pending_exception *pe, int success)
865 {
866         struct dm_snap_exception *e;
867         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
868         struct bio *origin_bios = NULL;
869         struct bio *snapshot_bios = NULL;
870         int error = 0;
871
872         if (!success) {
873                 /* Read/write error - snapshot is unusable */
874                 down_write(&s->lock);
875                 __invalidate_snapshot(s, -EIO);
876                 error = 1;
877                 goto out;
878         }
879
880         e = alloc_exception();
881         if (!e) {
882                 down_write(&s->lock);
883                 __invalidate_snapshot(s, -ENOMEM);
884                 error = 1;
885                 goto out;
886         }
887         *e = pe->e;
888
889         down_write(&s->lock);
890         if (!s->valid) {
891                 free_exception(e);
892                 error = 1;
893                 goto out;
894         }
895
896         /*
897          * Check for conflicting reads. This is extremely improbable,
898          * so msleep(1) is sufficient and there is no need for a wait queue.
899          */
900         while (__chunk_is_tracked(s, pe->e.old_chunk))
901                 msleep(1);
902
903         /*
904          * Add a proper exception, and remove the
905          * in-flight exception from the list.
906          */
907         insert_completed_exception(s, e);
908
909  out:
910         remove_exception(&pe->e);
911         snapshot_bios = bio_list_get(&pe->snapshot_bios);
912         origin_bios = put_pending_exception(pe);
913
914         up_write(&s->lock);
915
916         /* Submit any pending write bios */
917         if (error)
918                 error_bios(snapshot_bios);
919         else
920                 flush_bios(snapshot_bios);
921
922         flush_bios(origin_bios);
923 }
924
925 static void commit_callback(void *context, int success)
926 {
927         struct dm_snap_pending_exception *pe = context;
928
929         pending_complete(pe, success);
930 }
931
932 /*
933  * Called when the copy I/O has finished.  kcopyd actually runs
934  * this code so don't block.
935  */
936 static void copy_callback(int read_err, unsigned long write_err, void *context)
937 {
938         struct dm_snap_pending_exception *pe = context;
939         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
940
941         if (read_err || write_err)
942                 pending_complete(pe, 0);
943
944         else
945                 /* Update the metadata if we are persistent */
946                 s->store->type->commit_exception(s->store, &pe->e,
947                                                  commit_callback, pe);
948 }
949
950 /*
951  * Dispatches the copy operation to kcopyd.
952  */
953 static void start_copy(struct dm_snap_pending_exception *pe)
954 {
955         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
956         struct dm_io_region src, dest;
957         struct block_device *bdev = s->origin->bdev;
958         sector_t dev_size;
959
960         dev_size = get_dev_size(bdev);
961
962         src.bdev = bdev;
963         src.sector = chunk_to_sector(s->store, pe->e.old_chunk);
964         src.count = min(s->store->chunk_size, dev_size - src.sector);
965
966         dest.bdev = s->store->cow->bdev;
967         dest.sector = chunk_to_sector(s->store, pe->e.new_chunk);
968         dest.count = src.count;
969
970         /* Hand over to kcopyd */
971         dm_kcopyd_copy(s->kcopyd_client,
972                     &src, 1, &dest, 0, copy_callback, pe);
973 }
974
975 static struct dm_snap_pending_exception *
976 __lookup_pending_exception(struct dm_snapshot *s, chunk_t chunk)
977 {
978         struct dm_snap_exception *e = lookup_exception(&s->pending, chunk);
979
980         if (!e)
981                 return NULL;
982
983         return container_of(e, struct dm_snap_pending_exception, e);
984 }
985
986 /*
987  * Looks to see if this snapshot already has a pending exception
988  * for this chunk, otherwise it allocates a new one and inserts
989  * it into the pending table.
990  *
991  * NOTE: a write lock must be held on snap->lock before calling
992  * this.
993  */
994 static struct dm_snap_pending_exception *
995 __find_pending_exception(struct dm_snapshot *s,
996                          struct dm_snap_pending_exception *pe, chunk_t chunk)
997 {
998         struct dm_snap_pending_exception *pe2;
999
1000         pe2 = __lookup_pending_exception(s, chunk);
1001         if (pe2) {
1002                 free_pending_exception(pe);
1003                 return pe2;
1004         }
1005
1006         pe->e.old_chunk = chunk;
1007         bio_list_init(&pe->origin_bios);
1008         bio_list_init(&pe->snapshot_bios);
1009         pe->primary_pe = NULL;
1010         atomic_set(&pe->ref_count, 0);
1011         pe->started = 0;
1012
1013         if (s->store->type->prepare_exception(s->store, &pe->e)) {
1014                 free_pending_exception(pe);
1015                 return NULL;
1016         }
1017
1018         get_pending_exception(pe);
1019         insert_exception(&s->pending, &pe->e);
1020
1021         return pe;
1022 }
1023
1024 static void remap_exception(struct dm_snapshot *s, struct dm_snap_exception *e,
1025                             struct bio *bio, chunk_t chunk)
1026 {
1027         bio->bi_bdev = s->store->cow->bdev;
1028         bio->bi_sector = chunk_to_sector(s->store,
1029                                          dm_chunk_number(e->new_chunk) +
1030                                          (chunk - e->old_chunk)) +
1031                                          (bio->bi_sector &
1032                                           s->store->chunk_mask);
1033 }
1034
1035 static int snapshot_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio,
1036                         union map_info *map_context)
1037 {
1038         struct dm_snap_exception *e;
1039         struct dm_snapshot *s = ti->private;
1040         int r = DM_MAPIO_REMAPPED;
1041         chunk_t chunk;
1042         struct dm_snap_pending_exception *pe = NULL;
1043
1044         chunk = sector_to_chunk(s->store, bio->bi_sector);
1045
1046         /* Full snapshots are not usable */
1047         /* To get here the table must be live so s->active is always set. */
1048         if (!s->valid)
1049                 return -EIO;
1050
1051         /* FIXME: should only take write lock if we need
1052          * to copy an exception */
1053         down_write(&s->lock);
1054
1055         if (!s->valid) {
1056                 r = -EIO;
1057                 goto out_unlock;
1058         }
1059
1060         /* If the block is already remapped - use that, else remap it */
1061         e = lookup_exception(&s->complete, chunk);
1062         if (e) {
1063                 remap_exception(s, e, bio, chunk);
1064                 goto out_unlock;
1065         }
1066
1067         /*
1068          * Write to snapshot - higher level takes care of RW/RO
1069          * flags so we should only get this if we are
1070          * writeable.
1071          */
1072         if (bio_rw(bio) == WRITE) {
1073                 pe = __lookup_pending_exception(s, chunk);
1074                 if (!pe) {
1075                         up_write(&s->lock);
1076                         pe = alloc_pending_exception(s);
1077                         down_write(&s->lock);
1078
1079                         if (!s->valid) {
1080                                 free_pending_exception(pe);
1081                                 r = -EIO;
1082                                 goto out_unlock;
1083                         }
1084
1085                         e = lookup_exception(&s->complete, chunk);
1086                         if (e) {
1087                                 free_pending_exception(pe);
1088                                 remap_exception(s, e, bio, chunk);
1089                                 goto out_unlock;
1090                         }
1091
1092                         pe = __find_pending_exception(s, pe, chunk);
1093                         if (!pe) {
1094                                 __invalidate_snapshot(s, -ENOMEM);
1095                                 r = -EIO;
1096                                 goto out_unlock;
1097                         }
1098                 }
1099
1100                 remap_exception(s, &pe->e, bio, chunk);
1101                 bio_list_add(&pe->snapshot_bios, bio);
1102
1103                 r = DM_MAPIO_SUBMITTED;
1104
1105                 if (!pe->started) {
1106                         /* this is protected by snap->lock */
1107                         pe->started = 1;
1108                         up_write(&s->lock);
1109                         start_copy(pe);
1110                         goto out;
1111                 }
1112         } else {
1113                 bio->bi_bdev = s->origin->bdev;
1114                 map_context->ptr = track_chunk(s, chunk);
1115         }
1116
1117  out_unlock:
1118         up_write(&s->lock);
1119  out:
1120         return r;
1121 }
1122
1123 static int snapshot_end_io(struct dm_target *ti, struct bio *bio,
1124                            int error, union map_info *map_context)
1125 {
1126         struct dm_snapshot *s = ti->private;
1127         struct dm_snap_tracked_chunk *c = map_context->ptr;
1128
1129         if (c)
1130                 stop_tracking_chunk(s, c);
1131
1132         return 0;
1133 }
1134
1135 static void snapshot_resume(struct dm_target *ti)
1136 {
1137         struct dm_snapshot *s = ti->private;
1138
1139         down_write(&s->lock);
1140         s->active = 1;
1141         up_write(&s->lock);
1142 }
1143
1144 static int snapshot_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
1145                            char *result, unsigned int maxlen)
1146 {
1147         struct dm_snapshot *snap = ti->private;
1148
1149         switch (type) {
1150         case STATUSTYPE_INFO:
1151                 if (!snap->valid)
1152                         snprintf(result, maxlen, "Invalid");
1153                 else {
1154                         if (snap->store->type->fraction_full) {
1155                                 sector_t numerator, denominator;
1156                                 snap->store->type->fraction_full(snap->store,
1157                                                                  &numerator,
1158                                                                  &denominator);
1159                                 snprintf(result, maxlen, "%llu/%llu",
1160                                         (unsigned long long)numerator,
1161                                         (unsigned long long)denominator);
1162                         }
1163                         else
1164                                 snprintf(result, maxlen, "Unknown");
1165                 }
1166                 break;
1167
1168         case STATUSTYPE_TABLE:
1169                 /*
1170                  * kdevname returns a static pointer so we need
1171                  * to make private copies if the output is to
1172                  * make sense.
1173                  */
1174                 snprintf(result, maxlen, "%s %s %s %llu",
1175                          snap->origin->name, snap->store->cow->name,
1176                          snap->store->type->name,
1177                          (unsigned long long)snap->store->chunk_size);
1178                 break;
1179         }
1180
1181         return 0;
1182 }
1183
1184 /*-----------------------------------------------------------------
1185  * Origin methods
1186  *---------------------------------------------------------------*/
1187 static int __origin_write(struct list_head *snapshots, struct bio *bio)
1188 {
1189         int r = DM_MAPIO_REMAPPED, first = 0;
1190         struct dm_snapshot *snap;
1191         struct dm_snap_exception *e;
1192         struct dm_snap_pending_exception *pe, *next_pe, *primary_pe = NULL;
1193         chunk_t chunk;
1194         LIST_HEAD(pe_queue);
1195
1196         /* Do all the snapshots on this origin */
1197         list_for_each_entry (snap, snapshots, list) {
1198
1199                 down_write(&snap->lock);
1200
1201                 /* Only deal with valid and active snapshots */
1202                 if (!snap->valid || !snap->active)
1203                         goto next_snapshot;
1204
1205                 /* Nothing to do if writing beyond end of snapshot */
1206                 if (bio->bi_sector >= dm_table_get_size(snap->store->ti->table))
1207                         goto next_snapshot;
1208
1209                 /*
1210                  * Remember, different snapshots can have
1211                  * different chunk sizes.
1212                  */
1213                 chunk = sector_to_chunk(snap->store, bio->bi_sector);
1214
1215                 /*
1216                  * Check exception table to see if block
1217                  * is already remapped in this snapshot
1218                  * and trigger an exception if not.
1219                  *
1220                  * ref_count is initialised to 1 so pending_complete()
1221                  * won't destroy the primary_pe while we're inside this loop.
1222                  */
1223                 e = lookup_exception(&snap->complete, chunk);
1224                 if (e)
1225                         goto next_snapshot;
1226
1227                 pe = __lookup_pending_exception(snap, chunk);
1228                 if (!pe) {
1229                         up_write(&snap->lock);
1230                         pe = alloc_pending_exception(snap);
1231                         down_write(&snap->lock);
1232
1233                         if (!snap->valid) {
1234                                 free_pending_exception(pe);
1235                                 goto next_snapshot;
1236                         }
1237
1238                         e = lookup_exception(&snap->complete, chunk);
1239                         if (e) {
1240                                 free_pending_exception(pe);
1241                                 goto next_snapshot;
1242                         }
1243
1244                         pe = __find_pending_exception(snap, pe, chunk);
1245                         if (!pe) {
1246                                 __invalidate_snapshot(snap, -ENOMEM);
1247                                 goto next_snapshot;
1248                         }
1249                 }
1250
1251                 if (!primary_pe) {
1252                         /*
1253                          * Either every pe here has same
1254                          * primary_pe or none has one yet.
1255                          */
1256                         if (pe->primary_pe)
1257                                 primary_pe = pe->primary_pe;
1258                         else {
1259                                 primary_pe = pe;
1260                                 first = 1;
1261                         }
1262
1263                         bio_list_add(&primary_pe->origin_bios, bio);
1264
1265                         r = DM_MAPIO_SUBMITTED;
1266                 }
1267
1268                 if (!pe->primary_pe) {
1269                         pe->primary_pe = primary_pe;
1270                         get_pending_exception(primary_pe);
1271                 }
1272
1273                 if (!pe->started) {
1274                         pe->started = 1;
1275                         list_add_tail(&pe->list, &pe_queue);
1276                 }
1277
1278  next_snapshot:
1279                 up_write(&snap->lock);
1280         }
1281
1282         if (!primary_pe)
1283                 return r;
1284
1285         /*
1286          * If this is the first time we're processing this chunk and
1287          * ref_count is now 1 it means all the pending exceptions
1288          * got completed while we were in the loop above, so it falls to
1289          * us here to remove the primary_pe and submit any origin_bios.
1290          */
1291
1292         if (first && atomic_dec_and_test(&primary_pe->ref_count)) {
1293                 flush_bios(bio_list_get(&primary_pe->origin_bios));
1294                 free_pending_exception(primary_pe);
1295                 /* If we got here, pe_queue is necessarily empty. */
1296                 return r;
1297         }
1298
1299         /*
1300          * Now that we have a complete pe list we can start the copying.
1301          */
1302         list_for_each_entry_safe(pe, next_pe, &pe_queue, list)
1303                 start_copy(pe);
1304
1305         return r;
1306 }
1307
1308 /*
1309  * Called on a write from the origin driver.
1310  */
1311 static int do_origin(struct dm_dev *origin, struct bio *bio)
1312 {
1313         struct origin *o;
1314         int r = DM_MAPIO_REMAPPED;
1315
1316         down_read(&_origins_lock);
1317         o = __lookup_origin(origin->bdev);
1318         if (o)
1319                 r = __origin_write(&o->snapshots, bio);
1320         up_read(&_origins_lock);
1321
1322         return r;
1323 }
1324
1325 /*
1326  * Origin: maps a linear range of a device, with hooks for snapshotting.
1327  */
1328
1329 /*
1330  * Construct an origin mapping: <dev_path>
1331  * The context for an origin is merely a 'struct dm_dev *'
1332  * pointing to the real device.
1333  */
1334 static int origin_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
1335 {
1336         int r;
1337         struct dm_dev *dev;
1338
1339         if (argc != 1) {
1340                 ti->error = "origin: incorrect number of arguments";
1341                 return -EINVAL;
1342         }
1343
1344         r = dm_get_device(ti, argv[0], 0, ti->len,
1345                           dm_table_get_mode(ti->table), &dev);
1346         if (r) {
1347                 ti->error = "Cannot get target device";
1348                 return r;
1349         }
1350
1351         ti->private = dev;
1352         return 0;
1353 }
1354
1355 static void origin_dtr(struct dm_target *ti)
1356 {
1357         struct dm_dev *dev = ti->private;
1358         dm_put_device(ti, dev);
1359 }
1360
1361 static int origin_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio,
1362                       union map_info *map_context)
1363 {
1364         struct dm_dev *dev = ti->private;
1365         bio->bi_bdev = dev->bdev;
1366
1367         /* Only tell snapshots if this is a write */
1368         return (bio_rw(bio) == WRITE) ? do_origin(dev, bio) : DM_MAPIO_REMAPPED;
1369 }
1370
1371 #define min_not_zero(l, r) (l == 0) ? r : ((r == 0) ? l : min(l, r))
1372
1373 /*
1374  * Set the target "split_io" field to the minimum of all the snapshots'
1375  * chunk sizes.
1376  */
1377 static void origin_resume(struct dm_target *ti)
1378 {
1379         struct dm_dev *dev = ti->private;
1380         struct dm_snapshot *snap;
1381         struct origin *o;
1382         chunk_t chunk_size = 0;
1383
1384         down_read(&_origins_lock);
1385         o = __lookup_origin(dev->bdev);
1386         if (o)
1387                 list_for_each_entry (snap, &o->snapshots, list)
1388                         chunk_size = min_not_zero(chunk_size,
1389                                                   snap->store->chunk_size);
1390         up_read(&_origins_lock);
1391
1392         ti->split_io = chunk_size;
1393 }
1394
1395 static int origin_status(struct dm_target *ti, status_type_t type, char *result,
1396                          unsigned int maxlen)
1397 {
1398         struct dm_dev *dev = ti->private;
1399
1400         switch (type) {
1401         case STATUSTYPE_INFO:
1402                 result[0] = '\0';
1403                 break;
1404
1405         case STATUSTYPE_TABLE:
1406                 snprintf(result, maxlen, "%s", dev->name);
1407                 break;
1408         }
1409
1410         return 0;
1411 }
1412
1413 static struct target_type origin_target = {
1414         .name    = "snapshot-origin",
1415         .version = {1, 6, 0},
1416         .module  = THIS_MODULE,
1417         .ctr     = origin_ctr,
1418         .dtr     = origin_dtr,
1419         .map     = origin_map,
1420         .resume  = origin_resume,
1421         .status  = origin_status,
1422 };
1423
1424 static struct target_type snapshot_target = {
1425         .name    = "snapshot",
1426         .version = {1, 6, 0},
1427         .module  = THIS_MODULE,
1428         .ctr     = snapshot_ctr,
1429         .dtr     = snapshot_dtr,
1430         .map     = snapshot_map,
1431         .end_io  = snapshot_end_io,
1432         .resume  = snapshot_resume,
1433         .status  = snapshot_status,
1434 };
1435
1436 static int __init dm_snapshot_init(void)
1437 {
1438         int r;
1439
1440         r = dm_exception_store_init();
1441         if (r) {
1442                 DMERR("Failed to initialize exception stores");
1443                 return r;
1444         }
1445
1446         r = dm_register_target(&snapshot_target);
1447         if (r) {
1448                 DMERR("snapshot target register failed %d", r);
1449                 return r;
1450         }
1451
1452         r = dm_register_target(&origin_target);
1453         if (r < 0) {
1454                 DMERR("Origin target register failed %d", r);
1455                 goto bad1;
1456         }
1457
1458         r = init_origin_hash();
1459         if (r) {
1460                 DMERR("init_origin_hash failed.");
1461                 goto bad2;
1462         }
1463
1464         exception_cache = KMEM_CACHE(dm_snap_exception, 0);
1465         if (!exception_cache) {
1466                 DMERR("Couldn't create exception cache.");
1467                 r = -ENOMEM;
1468                 goto bad3;
1469         }
1470
1471         pending_cache = KMEM_CACHE(dm_snap_pending_exception, 0);
1472         if (!pending_cache) {
1473                 DMERR("Couldn't create pending cache.");
1474                 r = -ENOMEM;
1475                 goto bad4;
1476         }
1477
1478         tracked_chunk_cache = KMEM_CACHE(dm_snap_tracked_chunk, 0);
1479         if (!tracked_chunk_cache) {
1480                 DMERR("Couldn't create cache to track chunks in use.");
1481                 r = -ENOMEM;
1482                 goto bad5;
1483         }
1484
1485         ksnapd = create_singlethread_workqueue("ksnapd");
1486         if (!ksnapd) {
1487                 DMERR("Failed to create ksnapd workqueue.");
1488                 r = -ENOMEM;
1489                 goto bad_pending_pool;
1490         }
1491
1492         return 0;
1493
1494 bad_pending_pool:
1495         kmem_cache_destroy(tracked_chunk_cache);
1496 bad5:
1497         kmem_cache_destroy(pending_cache);
1498 bad4:
1499         kmem_cache_destroy(exception_cache);
1500 bad3:
1501         exit_origin_hash();
1502 bad2:
1503         dm_unregister_target(&origin_target);
1504 bad1:
1505         dm_unregister_target(&snapshot_target);
1506         return r;
1507 }
1508
1509 static void __exit dm_snapshot_exit(void)
1510 {
1511         destroy_workqueue(ksnapd);
1512
1513         dm_unregister_target(&snapshot_target);
1514         dm_unregister_target(&origin_target);
1515
1516         exit_origin_hash();
1517         kmem_cache_destroy(pending_cache);
1518         kmem_cache_destroy(exception_cache);
1519         kmem_cache_destroy(tracked_chunk_cache);
1520
1521         dm_exception_store_exit();
1522 }
1523
1524 /* Module hooks */
1525 module_init(dm_snapshot_init);
1526 module_exit(dm_snapshot_exit);
1527
1528 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " snapshot target");
1529 MODULE_AUTHOR("Joe Thornber");
1530 MODULE_LICENSE("GPL");