SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - fs/btrfs/compression.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2008 Oracle.  All rights reserved.
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU General Public
   6  * License v2 as published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public
  14  * License along with this program; if not, write to the
  15  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
  16  * Boston, MA 021110-1307, USA.
  17  */
  18
  19 #include <linux/kernel.h>
  20 #include <linux/bio.h>
  21 #include <linux/buffer_head.h>
  22 #include <linux/file.h>
  23 #include <linux/fs.h>
  24 #include <linux/pagemap.h>
  25 #include <linux/highmem.h>
  26 #include <linux/time.h>
  27 #include <linux/init.h>
  28 #include <linux/string.h>
  29 #include <linux/smp_lock.h>
  30 #include <linux/backing-dev.h>
  31 #include <linux/mpage.h>
  32 #include <linux/swap.h>
  33 #include <linux/writeback.h>
  34 #include <linux/bit_spinlock.h>
  35 #include <linux/version.h>
  36 #include <linux/pagevec.h>
  37 #include "ctree.h"
  38 #include "disk-io.h"
  39 #include "transaction.h"
  40 #include "btrfs_inode.h"
  41 #include "volumes.h"
  42 #include "ordered-data.h"
  43 #include "compat.h"
  44 #include "compression.h"
  45 #include "extent_io.h"
  46 #include "extent_map.h"
  47
  48 struct compressed_bio {
  49         /* number of bios pending for this compressed extent */
  50         atomic_t pending_bios;
  51
  52         /* the pages with the compressed data on them */
  53         struct page **compressed_pages;
  54
  55         /* inode that owns this data */
  56         struct inode *inode;
  57
  58         /* starting offset in the inode for our pages */
  59         u64 start;
  60
  61         /* number of bytes in the inode we're working on */
  62         unsigned long len;
  63
  64         /* number of bytes on disk */
  65         unsigned long compressed_len;
  66
  67         /* number of compressed pages in the array */
  68         unsigned long nr_pages;
  69
  70         /* IO errors */
  71         int errors;
  72
  73         /* for reads, this is the bio we are copying the data into */
  74         struct bio *orig_bio;
  75 };
  76
  77 static struct bio *compressed_bio_alloc(struct block_device *bdev,
  78                                         u64 first_byte, gfp_t gfp_flags)
  79 {
  80         struct bio *bio;
  81         int nr_vecs;
  82
  83         nr_vecs = bio_get_nr_vecs(bdev);
  84         bio = bio_alloc(gfp_flags, nr_vecs);
  85
  86         if (bio == NULL && (current->flags & PF_MEMALLOC)) {
  87                 while (!bio && (nr_vecs /= 2))
  88                         bio = bio_alloc(gfp_flags, nr_vecs);
  89         }
  90
  91         if (bio) {
  92                 bio->bi_size = 0;
  93                 bio->bi_bdev = bdev;
  94                 bio->bi_sector = first_byte >> 9;
  95         }
  96         return bio;
  97 }
  98
  99 /* when we finish reading compressed pages from the disk, we
 100  * decompress them and then run the bio end_io routines on the
 101  * decompressed pages (in the inode address space).
 102  *
 103  * This allows the checksumming and other IO error handling routines
 104  * to work normally
 105  *
 106  * The compressed pages are freed here, and it must be run
 107  * in process context
 108  */
 109 static void end_compressed_bio_read(struct bio *bio, int err)
 110 {
 111         struct extent_io_tree *tree;
 112         struct compressed_bio *cb = bio->bi_private;
 113         struct inode *inode;
 114         struct page *page;
 115         unsigned long index;
 116         int ret;
 117
 118         if (err)
 119                 cb->errors = 1;
 120
 121         /* if there are more bios still pending for this compressed
 122          * extent, just exit
 123          */
 124         if (!atomic_dec_and_test(&cb->pending_bios))
 125                 goto out;
 126
 127         /* ok, we're the last bio for this extent, lets start
 128          * the decompression.
 129          */
 130         inode = cb->inode;
 131         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
 132         ret = btrfs_zlib_decompress_biovec(cb->compressed_pages,
 133                                         cb->start,
 134                                         cb->orig_bio->bi_io_vec,
 135                                         cb->orig_bio->bi_vcnt,
 136                                         cb->compressed_len);
 137         if (ret)
 138                 cb->errors = 1;
 139
 140         /* release the compressed pages */
 141         index = 0;
 142         for (index = 0; index < cb->nr_pages; index++) {
 143                 page = cb->compressed_pages[index];
 144                 page->mapping = NULL;
 145                 page_cache_release(page);
 146         }
 147
 148         /* do io completion on the original bio */
 149         if (cb->errors) {
 150                 bio_io_error(cb->orig_bio);
 151         } else
 152                 bio_endio(cb->orig_bio, 0);
 153
 154         /* finally free the cb struct */
 155         kfree(cb->compressed_pages);
 156         kfree(cb);
 157 out:
 158         bio_put(bio);
 159 }
 160
 161 /*
 162  * Clear the writeback bits on all of the file
 163  * pages for a compressed write
 164  */
 165 static noinline int end_compressed_writeback(struct inode *inode, u64 start,
 166                                              unsigned long ram_size)
 167 {
 168         unsigned long index = start >> PAGE_CACHE_SHIFT;
 169         unsigned long end_index = (start + ram_size - 1) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
 170         struct page *pages[16];
 171         unsigned long nr_pages = end_index - index + 1;
 172         int i;
 173         int ret;
 174
 175         while(nr_pages > 0) {
 176                 ret = find_get_pages_contig(inode->i_mapping, index,
 177                                      min_t(unsigned long,
 178                                      nr_pages, ARRAY_SIZE(pages)), pages);
 179                 if (ret == 0) {
 180                         nr_pages -= 1;
 181                         index += 1;
 182                         continue;
 183                 }
 184                 for (i = 0; i < ret; i++) {
 185                         end_page_writeback(pages[i]);
 186                         page_cache_release(pages[i]);
 187                 }
 188                 nr_pages -= ret;
 189                 index += ret;
 190         }
 191         /* the inode may be gone now */
 192         return 0;
 193 }
 194
 195 /*
 196  * do the cleanup once all the compressed pages hit the disk.
 197  * This will clear writeback on the file pages and free the compressed
 198  * pages.
 199  *
 200  * This also calls the writeback end hooks for the file pages so that
 201  * metadata and checksums can be updated in the file.
 202  */
 203 static void end_compressed_bio_write(struct bio *bio, int err)
 204 {
 205         struct extent_io_tree *tree;
 206         struct compressed_bio *cb = bio->bi_private;
 207         struct inode *inode;
 208         struct page *page;
 209         unsigned long index;
 210
 211         if (err)
 212                 cb->errors = 1;
 213
 214         /* if there are more bios still pending for this compressed
 215          * extent, just exit
 216          */
 217         if (!atomic_dec_and_test(&cb->pending_bios))
 218                 goto out;
 219
 220         /* ok, we're the last bio for this extent, step one is to
 221          * call back into the FS and do all the end_io operations
 222          */
 223         inode = cb->inode;
 224         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
 225         cb->compressed_pages[0]->mapping = cb->inode->i_mapping;
 226         tree->ops->writepage_end_io_hook(cb->compressed_pages[0],
 227                                          cb->start,
 228                                          cb->start + cb->len - 1,
 229                                          NULL, 1);
 230         cb->compressed_pages[0]->mapping = NULL;
 231
 232         end_compressed_writeback(inode, cb->start, cb->len);
 233         /* note, our inode could be gone now */
 234
 235         /*
 236          * release the compressed pages, these came from alloc_page and
 237          * are not attached to the inode at all
 238          */
 239         index = 0;
 240         for (index = 0; index < cb->nr_pages; index++) {
 241                 page = cb->compressed_pages[index];
 242                 page->mapping = NULL;
 243                 page_cache_release(page);
 244         }
 245
 246         /* finally free the cb struct */
 247         kfree(cb->compressed_pages);
 248         kfree(cb);
 249 out:
 250         bio_put(bio);
 251 }
 252
 253 /*
 254  * worker function to build and submit bios for previously compressed pages.
 255  * The corresponding pages in the inode should be marked for writeback
 256  * and the compressed pages should have a reference on them for dropping
 257  * when the IO is complete.
 258  *
 259  * This also checksums the file bytes and gets things ready for
 260  * the end io hooks.
 261  */
 262 int btrfs_submit_compressed_write(struct inode *inode, u64 start,
 263                                  unsigned long len, u64 disk_start,
 264                                  unsigned long compressed_len,
 265                                  struct page **compressed_pages,
 266                                  unsigned long nr_pages)
 267 {
 268         struct bio *bio = NULL;
 269         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
 270         struct compressed_bio *cb;
 271         unsigned long bytes_left;
 272         struct extent_io_tree *io_tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
 273         int page_index = 0;
 274         struct page *page;
 275         u64 first_byte = disk_start;
 276         struct block_device *bdev;
 277         int ret;
 278
 279         WARN_ON(start & ((u64)PAGE_CACHE_SIZE - 1));
 280         cb = kmalloc(sizeof(*cb), GFP_NOFS);
 281         atomic_set(&cb->pending_bios, 0);
 282         cb->errors = 0;
 283         cb->inode = inode;
 284         cb->start = start;
 285         cb->len = len;
 286         cb->compressed_pages = compressed_pages;
 287         cb->compressed_len = compressed_len;
 288         cb->orig_bio = NULL;
 289         cb->nr_pages = nr_pages;
 290
 291         bdev = BTRFS_I(inode)->root->fs_info->fs_devices->latest_bdev;
 292
 293         ret = btrfs_csum_file_bytes(root, inode, start, len);
 294         BUG_ON(ret);
 295
 296         bio = compressed_bio_alloc(bdev, first_byte, GFP_NOFS);
 297         bio->bi_private = cb;
 298         bio->bi_end_io = end_compressed_bio_write;
 299         atomic_inc(&cb->pending_bios);
 300
 301         /* create and submit bios for the compressed pages */
 302         bytes_left = compressed_len;
 303         for (page_index = 0; page_index < cb->nr_pages; page_index++) {
 304                 page = compressed_pages[page_index];
 305                 page->mapping = inode->i_mapping;
 306                 if (bio->bi_size)
 307                         ret = io_tree->ops->merge_bio_hook(page, 0,
 308                                                            PAGE_CACHE_SIZE,
 309                                                            bio, 0);
 310                 else
 311                         ret = 0;
 312
 313                 page->mapping = NULL;
 314                 if (ret || bio_add_page(bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0) <
 315                     PAGE_CACHE_SIZE) {
 316                         bio_get(bio);
 317
 318                         /*
 319                          * inc the count before we submit the bio so
 320                          * we know the end IO handler won't happen before
 321                          * we inc the count.  Otherwise, the cb might get
 322                          * freed before we're done setting it up
 323                          */
 324                         atomic_inc(&cb->pending_bios);
 325                         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, bio, 0);
 326                         BUG_ON(ret);
 327
 328                         ret = btrfs_map_bio(root, WRITE, bio, 0, 1);
 329                         BUG_ON(ret);
 330
 331                         bio_put(bio);
 332
 333                         bio = compressed_bio_alloc(bdev, first_byte, GFP_NOFS);
 334                         bio->bi_private = cb;
 335                         bio->bi_end_io = end_compressed_bio_write;
 336                         bio_add_page(bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
 337                 }
 338                 if (bytes_left < PAGE_CACHE_SIZE) {
 339                         printk("bytes left %lu compress len %lu nr %lu\n",
 340                                bytes_left, cb->compressed_len, cb->nr_pages);
 341                 }
 342                 bytes_left -= PAGE_CACHE_SIZE;
 343                 first_byte += PAGE_CACHE_SIZE;
 344                 cond_resched();
 345         }
 346         bio_get(bio);
 347
 348         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, bio, 0);
 349         BUG_ON(ret);
 350
 351         ret = btrfs_map_bio(root, WRITE, bio, 0, 1);
 352         BUG_ON(ret);
 353
 354         bio_put(bio);
 355         return 0;
 356 }
 357
 358 static noinline int add_ra_bio_pages(struct inode *inode,
 359                                      u64 compressed_end,
 360                                      struct compressed_bio *cb)
 361 {
 362         unsigned long end_index;
 363         unsigned long page_index;
 364         u64 last_offset;
 365         u64 isize = i_size_read(inode);
 366         int ret;
 367         struct page *page;
 368         unsigned long nr_pages = 0;
 369         struct extent_map *em;
 370         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
 371         struct pagevec pvec;
 372         struct extent_map_tree *em_tree;
 373         struct extent_io_tree *tree;
 374         u64 end;
 375         int misses = 0;
 376
 377         page = cb->orig_bio->bi_io_vec[cb->orig_bio->bi_vcnt - 1].bv_page;
 378         last_offset = (page_offset(page) + PAGE_CACHE_SIZE);
 379         em_tree = &BTRFS_I(inode)->extent_tree;
 380         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
 381
 382         if (isize == 0)
 383                 return 0;
 384
 385         end_index = (i_size_read(inode) - 1) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
 386
 387         pagevec_init(&pvec, 0);
 388         while(last_offset < compressed_end) {
 389                 page_index = last_offset >> PAGE_CACHE_SHIFT;
 390
 391                 if (page_index > end_index)
 392                         break;
 393
 394                 rcu_read_lock();
 395                 page = radix_tree_lookup(&mapping->page_tree, page_index);
 396                 rcu_read_unlock();
 397                 if (page) {
 398                         misses++;
 399                         if (misses > 4)
 400                                 break;
 401                         goto next;
 402                 }
 403
 404                 page = alloc_page(mapping_gfp_mask(mapping) | GFP_NOFS);
 405                 if (!page)
 406                         break;
 407
 408                 page->index = page_index;
 409                 /*
 410                  * what we want to do here is call add_to_page_cache_lru,
 411                  * but that isn't exported, so we reproduce it here
 412                  */
 413                 if (add_to_page_cache(page, mapping,
 414                                       page->index, GFP_NOFS)) {
 415                         page_cache_release(page);
 416                         goto next;
 417                 }
 418
 419                 /* open coding of lru_cache_add, also not exported */
 420                 page_cache_get(page);
 421                 if (!pagevec_add(&pvec, page))
 422                         __pagevec_lru_add(&pvec);
 423
 424                 end = last_offset + PAGE_CACHE_SIZE - 1;
 425                 /*
 426                  * at this point, we have a locked page in the page cache
 427                  * for these bytes in the file.  But, we have to make
 428                  * sure they map to this compressed extent on disk.
 429                  */
 430                 set_page_extent_mapped(page);
 431                 lock_extent(tree, last_offset, end, GFP_NOFS);
 432                 spin_lock(&em_tree->lock);
 433                 em = lookup_extent_mapping(em_tree, last_offset,
 434                                            PAGE_CACHE_SIZE);
 435                 spin_unlock(&em_tree->lock);
 436
 437                 if (!em || last_offset < em->start ||
 438                     (last_offset + PAGE_CACHE_SIZE > extent_map_end(em)) ||
 439                     (em->block_start >> 9) != cb->orig_bio->bi_sector) {
 440                         free_extent_map(em);
 441                         unlock_extent(tree, last_offset, end, GFP_NOFS);
 442                         unlock_page(page);
 443                         page_cache_release(page);
 444                         break;
 445                 }
 446                 free_extent_map(em);
 447
 448                 if (page->index == end_index) {
 449                         char *userpage;
 450                         size_t zero_offset = isize & (PAGE_CACHE_SIZE - 1);
 451
 452                         if (zero_offset) {
 453                                 int zeros;
 454                                 zeros = PAGE_CACHE_SIZE - zero_offset;
 455                                 userpage = kmap_atomic(page, KM_USER0);
 456                                 memset(userpage + zero_offset, 0, zeros);
 457                                 flush_dcache_page(page);
 458                                 kunmap_atomic(userpage, KM_USER0);
 459                         }
 460                 }
 461
 462                 ret = bio_add_page(cb->orig_bio, page,
 463                                    PAGE_CACHE_SIZE, 0);
 464
 465                 if (ret == PAGE_CACHE_SIZE) {
 466                         nr_pages++;
 467                         page_cache_release(page);
 468                 } else {
 469                         unlock_extent(tree, last_offset, end, GFP_NOFS);
 470                         unlock_page(page);
 471                         page_cache_release(page);
 472                         break;
 473                 }
 474 next:
 475                 last_offset += PAGE_CACHE_SIZE;
 476         }
 477         if (pagevec_count(&pvec))
 478                 __pagevec_lru_add(&pvec);
 479         return 0;
 480 }
 481
 482 /*
 483  * for a compressed read, the bio we get passed has all the inode pages
 484  * in it.  We don't actually do IO on those pages but allocate new ones
 485  * to hold the compressed pages on disk.
 486  *
 487  * bio->bi_sector points to the compressed extent on disk
 488  * bio->bi_io_vec points to all of the inode pages
 489  * bio->bi_vcnt is a count of pages
 490  *
 491  * After the compressed pages are read, we copy the bytes into the
 492  * bio we were passed and then call the bio end_io calls
 493  */
 494 int btrfs_submit_compressed_read(struct inode *inode, struct bio *bio,
 495                                  int mirror_num, unsigned long bio_flags)
 496 {
 497         struct extent_io_tree *tree;
 498         struct extent_map_tree *em_tree;
 499         struct compressed_bio *cb;
 500         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
 501         unsigned long uncompressed_len = bio->bi_vcnt * PAGE_CACHE_SIZE;
 502         unsigned long compressed_len;
 503         unsigned long nr_pages;
 504         unsigned long page_index;
 505         struct page *page;
 506         struct block_device *bdev;
 507         struct bio *comp_bio;
 508         u64 cur_disk_byte = (u64)bio->bi_sector << 9;
 509         u64 em_len;
 510         u64 em_start;
 511         struct extent_map *em;
 512         int ret;
 513
 514         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
 515         em_tree = &BTRFS_I(inode)->extent_tree;
 516
 517         /* we need the actual starting offset of this extent in the file */
 518         spin_lock(&em_tree->lock);
 519         em = lookup_extent_mapping(em_tree,
 520                                    page_offset(bio->bi_io_vec->bv_page),
 521                                    PAGE_CACHE_SIZE);
 522         spin_unlock(&em_tree->lock);
 523
 524         cb = kmalloc(sizeof(*cb), GFP_NOFS);
 525         atomic_set(&cb->pending_bios, 0);
 526         cb->errors = 0;
 527         cb->inode = inode;
 528
 529         cb->start = em->orig_start;
 530         compressed_len = em->block_len;
 531         em_len = em->len;
 532         em_start = em->start;
 533         free_extent_map(em);
 534         em = NULL;
 535
 536         cb->len = uncompressed_len;
 537         cb->compressed_len = compressed_len;
 538         cb->orig_bio = bio;
 539
 540         nr_pages = (compressed_len + PAGE_CACHE_SIZE - 1) /
 541                                  PAGE_CACHE_SIZE;
 542         cb->compressed_pages = kmalloc(sizeof(struct page *) * nr_pages,
 543                                        GFP_NOFS);
 544         bdev = BTRFS_I(inode)->root->fs_info->fs_devices->latest_bdev;
 545
 546         for (page_index = 0; page_index < nr_pages; page_index++) {
 547                 cb->compressed_pages[page_index] = alloc_page(GFP_NOFS |
 548                                                               __GFP_HIGHMEM);
 549         }
 550         cb->nr_pages = nr_pages;
 551
 552         add_ra_bio_pages(inode, em_start + em_len, cb);
 553
 554         if (!btrfs_test_opt(root, NODATASUM) &&
 555             !btrfs_test_flag(inode, NODATASUM)) {
 556                 btrfs_lookup_bio_sums(root, inode, cb->orig_bio);
 557         }
 558
 559         /* include any pages we added in add_ra-bio_pages */
 560         uncompressed_len = bio->bi_vcnt * PAGE_CACHE_SIZE;
 561         cb->len = uncompressed_len;
 562
 563         comp_bio = compressed_bio_alloc(bdev, cur_disk_byte, GFP_NOFS);
 564         comp_bio->bi_private = cb;
 565         comp_bio->bi_end_io = end_compressed_bio_read;
 566         atomic_inc(&cb->pending_bios);
 567
 568         for (page_index = 0; page_index < nr_pages; page_index++) {
 569                 page = cb->compressed_pages[page_index];
 570                 page->mapping = inode->i_mapping;
 571                 if (comp_bio->bi_size)
 572                         ret = tree->ops->merge_bio_hook(page, 0,
 573                                                         PAGE_CACHE_SIZE,
 574                                                         comp_bio, 0);
 575                 else
 576                         ret = 0;
 577
 578                 page->mapping = NULL;
 579                 if (ret || bio_add_page(comp_bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0) <
 580                     PAGE_CACHE_SIZE) {
 581                         bio_get(comp_bio);
 582
 583                         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, comp_bio, 0);
 584                         BUG_ON(ret);
 585
 586                         /*
 587                          * inc the count before we submit the bio so
 588                          * we know the end IO handler won't happen before
 589                          * we inc the count.  Otherwise, the cb might get
 590                          * freed before we're done setting it up
 591                          */
 592                         atomic_inc(&cb->pending_bios);
 593
 594                         ret = btrfs_map_bio(root, READ, comp_bio, 0, 0);
 595                         BUG_ON(ret);
 596
 597                         bio_put(comp_bio);
 598
 599                         comp_bio = compressed_bio_alloc(bdev, cur_disk_byte,
 600                                                         GFP_NOFS);
 601                         comp_bio->bi_private = cb;
 602                         comp_bio->bi_end_io = end_compressed_bio_read;
 603
 604                         bio_add_page(comp_bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
 605                 }
 606                 cur_disk_byte += PAGE_CACHE_SIZE;
 607         }
 608         bio_get(comp_bio);
 609
 610         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, comp_bio, 0);
 611         BUG_ON(ret);
 612
 613         ret = btrfs_map_bio(root, READ, comp_bio, 0, 0);
 614         BUG_ON(ret);
 615
 616         bio_put(comp_bio);
 617         return 0;
 618 }