[SCSI] seperate max_sectors from max_hw_sectors
[linux-2.6.git] / fs / bio.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@suse.de>
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
6  * published by the Free Software Foundation.
7  *
8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
11  * GNU General Public License for more details.
12  *
13  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
14  * along with this program; if not, write to the Free Software
15  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
16  *
17  */
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/bio.h>
21 #include <linux/blkdev.h>
22 #include <linux/slab.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/mempool.h>
27 #include <linux/workqueue.h>
28 #include <scsi/sg.h>            /* for struct sg_iovec */
29
30 #define BIO_POOL_SIZE 256
31
32 static kmem_cache_t *bio_slab;
33
34 #define BIOVEC_NR_POOLS 6
35
36 /*
37  * a small number of entries is fine, not going to be performance critical.
38  * basically we just need to survive
39  */
40 #define BIO_SPLIT_ENTRIES 8     
41 mempool_t *bio_split_pool;
42
43 struct biovec_slab {
44         int nr_vecs;
45         char *name; 
46         kmem_cache_t *slab;
47 };
48
49 /*
50  * if you change this list, also change bvec_alloc or things will
51  * break badly! cannot be bigger than what you can fit into an
52  * unsigned short
53  */
54
55 #define BV(x) { .nr_vecs = x, .name = "biovec-"__stringify(x) }
56 static struct biovec_slab bvec_slabs[BIOVEC_NR_POOLS] __read_mostly = {
57         BV(1), BV(4), BV(16), BV(64), BV(128), BV(BIO_MAX_PAGES),
58 };
59 #undef BV
60
61 /*
62  * bio_set is used to allow other portions of the IO system to
63  * allocate their own private memory pools for bio and iovec structures.
64  * These memory pools in turn all allocate from the bio_slab
65  * and the bvec_slabs[].
66  */
67 struct bio_set {
68         mempool_t *bio_pool;
69         mempool_t *bvec_pools[BIOVEC_NR_POOLS];
70 };
71
72 /*
73  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
74  * IO code that does not need private memory pools.
75  */
76 static struct bio_set *fs_bio_set;
77
78 static inline struct bio_vec *bvec_alloc_bs(gfp_t gfp_mask, int nr, unsigned long *idx, struct bio_set *bs)
79 {
80         struct bio_vec *bvl;
81         struct biovec_slab *bp;
82
83         /*
84          * see comment near bvec_array define!
85          */
86         switch (nr) {
87                 case   1        : *idx = 0; break;
88                 case   2 ...   4: *idx = 1; break;
89                 case   5 ...  16: *idx = 2; break;
90                 case  17 ...  64: *idx = 3; break;
91                 case  65 ... 128: *idx = 4; break;
92                 case 129 ... BIO_MAX_PAGES: *idx = 5; break;
93                 default:
94                         return NULL;
95         }
96         /*
97          * idx now points to the pool we want to allocate from
98          */
99
100         bp = bvec_slabs + *idx;
101         bvl = mempool_alloc(bs->bvec_pools[*idx], gfp_mask);
102         if (bvl)
103                 memset(bvl, 0, bp->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec));
104
105         return bvl;
106 }
107
108 void bio_free(struct bio *bio, struct bio_set *bio_set)
109 {
110         const int pool_idx = BIO_POOL_IDX(bio);
111
112         BIO_BUG_ON(pool_idx >= BIOVEC_NR_POOLS);
113
114         mempool_free(bio->bi_io_vec, bio_set->bvec_pools[pool_idx]);
115         mempool_free(bio, bio_set->bio_pool);
116 }
117
118 /*
119  * default destructor for a bio allocated with bio_alloc_bioset()
120  */
121 static void bio_fs_destructor(struct bio *bio)
122 {
123         bio_free(bio, fs_bio_set);
124 }
125
126 inline void bio_init(struct bio *bio)
127 {
128         bio->bi_next = NULL;
129         bio->bi_flags = 1 << BIO_UPTODATE;
130         bio->bi_rw = 0;
131         bio->bi_vcnt = 0;
132         bio->bi_idx = 0;
133         bio->bi_phys_segments = 0;
134         bio->bi_hw_segments = 0;
135         bio->bi_hw_front_size = 0;
136         bio->bi_hw_back_size = 0;
137         bio->bi_size = 0;
138         bio->bi_max_vecs = 0;
139         bio->bi_end_io = NULL;
140         atomic_set(&bio->bi_cnt, 1);
141         bio->bi_private = NULL;
142 }
143
144 /**
145  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
146  * @gfp_mask:   the GFP_ mask given to the slab allocator
147  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
148  * @bs:         the bio_set to allocate from
149  *
150  * Description:
151  *   bio_alloc_bioset will first try it's on mempool to satisfy the allocation.
152  *   If %__GFP_WAIT is set then we will block on the internal pool waiting
153  *   for a &struct bio to become free.
154  *
155  *   allocate bio and iovecs from the memory pools specified by the
156  *   bio_set structure.
157  **/
158 struct bio *bio_alloc_bioset(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs, struct bio_set *bs)
159 {
160         struct bio *bio = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
161
162         if (likely(bio)) {
163                 struct bio_vec *bvl = NULL;
164
165                 bio_init(bio);
166                 if (likely(nr_iovecs)) {
167                         unsigned long idx;
168
169                         bvl = bvec_alloc_bs(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs);
170                         if (unlikely(!bvl)) {
171                                 mempool_free(bio, bs->bio_pool);
172                                 bio = NULL;
173                                 goto out;
174                         }
175                         bio->bi_flags |= idx << BIO_POOL_OFFSET;
176                         bio->bi_max_vecs = bvec_slabs[idx].nr_vecs;
177                 }
178                 bio->bi_io_vec = bvl;
179         }
180 out:
181         return bio;
182 }
183
184 struct bio *bio_alloc(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs)
185 {
186         struct bio *bio = bio_alloc_bioset(gfp_mask, nr_iovecs, fs_bio_set);
187
188         if (bio)
189                 bio->bi_destructor = bio_fs_destructor;
190
191         return bio;
192 }
193
194 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
195 {
196         unsigned long flags;
197         struct bio_vec *bv;
198         int i;
199
200         bio_for_each_segment(bv, bio, i) {
201                 char *data = bvec_kmap_irq(bv, &flags);
202                 memset(data, 0, bv->bv_len);
203                 flush_dcache_page(bv->bv_page);
204                 bvec_kunmap_irq(data, &flags);
205         }
206 }
207 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
208
209 /**
210  * bio_put - release a reference to a bio
211  * @bio:   bio to release reference to
212  *
213  * Description:
214  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
215  *   bio_alloc or bio_get. The last put of a bio will free it.
216  **/
217 void bio_put(struct bio *bio)
218 {
219         BIO_BUG_ON(!atomic_read(&bio->bi_cnt));
220
221         /*
222          * last put frees it
223          */
224         if (atomic_dec_and_test(&bio->bi_cnt)) {
225                 bio->bi_next = NULL;
226                 bio->bi_destructor(bio);
227         }
228 }
229
230 inline int bio_phys_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
231 {
232         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
233                 blk_recount_segments(q, bio);
234
235         return bio->bi_phys_segments;
236 }
237
238 inline int bio_hw_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
239 {
240         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
241                 blk_recount_segments(q, bio);
242
243         return bio->bi_hw_segments;
244 }
245
246 /**
247  *      __bio_clone     -       clone a bio
248  *      @bio: destination bio
249  *      @bio_src: bio to clone
250  *
251  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
252  *      the actual data it points to. Reference count of returned
253  *      bio will be one.
254  */
255 inline void __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
256 {
257         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bio_src->bi_bdev);
258
259         memcpy(bio->bi_io_vec, bio_src->bi_io_vec,
260                 bio_src->bi_max_vecs * sizeof(struct bio_vec));
261
262         bio->bi_sector = bio_src->bi_sector;
263         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
264         bio->bi_flags |= 1 << BIO_CLONED;
265         bio->bi_rw = bio_src->bi_rw;
266         bio->bi_vcnt = bio_src->bi_vcnt;
267         bio->bi_size = bio_src->bi_size;
268         bio->bi_idx = bio_src->bi_idx;
269         bio_phys_segments(q, bio);
270         bio_hw_segments(q, bio);
271 }
272
273 /**
274  *      bio_clone       -       clone a bio
275  *      @bio: bio to clone
276  *      @gfp_mask: allocation priority
277  *
278  *      Like __bio_clone, only also allocates the returned bio
279  */
280 struct bio *bio_clone(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask)
281 {
282         struct bio *b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, bio->bi_max_vecs, fs_bio_set);
283
284         if (b) {
285                 b->bi_destructor = bio_fs_destructor;
286                 __bio_clone(b, bio);
287         }
288
289         return b;
290 }
291
292 /**
293  *      bio_get_nr_vecs         - return approx number of vecs
294  *      @bdev:  I/O target
295  *
296  *      Return the approximate number of pages we can send to this target.
297  *      There's no guarantee that you will be able to fit this number of pages
298  *      into a bio, it does not account for dynamic restrictions that vary
299  *      on offset.
300  */
301 int bio_get_nr_vecs(struct block_device *bdev)
302 {
303         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bdev);
304         int nr_pages;
305
306         nr_pages = ((q->max_sectors << 9) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
307         if (nr_pages > q->max_phys_segments)
308                 nr_pages = q->max_phys_segments;
309         if (nr_pages > q->max_hw_segments)
310                 nr_pages = q->max_hw_segments;
311
312         return nr_pages;
313 }
314
315 static int __bio_add_page(request_queue_t *q, struct bio *bio, struct page
316                           *page, unsigned int len, unsigned int offset,
317                           unsigned short max_sectors)
318 {
319         int retried_segments = 0;
320         struct bio_vec *bvec;
321
322         /*
323          * cloned bio must not modify vec list
324          */
325         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
326                 return 0;
327
328         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
329                 return 0;
330
331         if (((bio->bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
332                 return 0;
333
334         /*
335          * we might lose a segment or two here, but rather that than
336          * make this too complex.
337          */
338
339         while (bio->bi_phys_segments >= q->max_phys_segments
340                || bio->bi_hw_segments >= q->max_hw_segments
341                || BIOVEC_VIRT_OVERSIZE(bio->bi_size)) {
342
343                 if (retried_segments)
344                         return 0;
345
346                 retried_segments = 1;
347                 blk_recount_segments(q, bio);
348         }
349
350         /*
351          * setup the new entry, we might clear it again later if we
352          * cannot add the page
353          */
354         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
355         bvec->bv_page = page;
356         bvec->bv_len = len;
357         bvec->bv_offset = offset;
358
359         /*
360          * if queue has other restrictions (eg varying max sector size
361          * depending on offset), it can specify a merge_bvec_fn in the
362          * queue to get further control
363          */
364         if (q->merge_bvec_fn) {
365                 /*
366                  * merge_bvec_fn() returns number of bytes it can accept
367                  * at this offset
368                  */
369                 if (q->merge_bvec_fn(q, bio, bvec) < len) {
370                         bvec->bv_page = NULL;
371                         bvec->bv_len = 0;
372                         bvec->bv_offset = 0;
373                         return 0;
374                 }
375         }
376
377         /* If we may be able to merge these biovecs, force a recount */
378         if (bio->bi_vcnt && (BIOVEC_PHYS_MERGEABLE(bvec-1, bvec) ||
379             BIOVEC_VIRT_MERGEABLE(bvec-1, bvec)))
380                 bio->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
381
382         bio->bi_vcnt++;
383         bio->bi_phys_segments++;
384         bio->bi_hw_segments++;
385         bio->bi_size += len;
386         return len;
387 }
388
389 /**
390  *      bio_add_pc_page -       attempt to add page to bio
391  *      @bio: destination bio
392  *      @page: page to add
393  *      @len: vec entry length
394  *      @offset: vec entry offset
395  *
396  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
397  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
398  *      device limitations. The target block device must allow bio's
399  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
400  *      page to an empty bio. This should only be used by REQ_PC bios.
401  */
402 int bio_add_pc_page(request_queue_t *q, struct bio *bio, struct page *page,
403                     unsigned int len, unsigned int offset)
404 {
405         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_hw_sectors);
406 }
407
408 /**
409  *      bio_add_page    -       attempt to add page to bio
410  *      @bio: destination bio
411  *      @page: page to add
412  *      @len: vec entry length
413  *      @offset: vec entry offset
414  *
415  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
416  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
417  *      device limitations. The target block device must allow bio's
418  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
419  *      page to an empty bio.
420  */
421 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page, unsigned int len,
422                  unsigned int offset)
423 {
424         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
425         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_sectors);
426 }
427
428 struct bio_map_data {
429         struct bio_vec *iovecs;
430         void __user *userptr;
431 };
432
433 static void bio_set_map_data(struct bio_map_data *bmd, struct bio *bio)
434 {
435         memcpy(bmd->iovecs, bio->bi_io_vec, sizeof(struct bio_vec) * bio->bi_vcnt);
436         bio->bi_private = bmd;
437 }
438
439 static void bio_free_map_data(struct bio_map_data *bmd)
440 {
441         kfree(bmd->iovecs);
442         kfree(bmd);
443 }
444
445 static struct bio_map_data *bio_alloc_map_data(int nr_segs)
446 {
447         struct bio_map_data *bmd = kmalloc(sizeof(*bmd), GFP_KERNEL);
448
449         if (!bmd)
450                 return NULL;
451
452         bmd->iovecs = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * nr_segs, GFP_KERNEL);
453         if (bmd->iovecs)
454                 return bmd;
455
456         kfree(bmd);
457         return NULL;
458 }
459
460 /**
461  *      bio_uncopy_user -       finish previously mapped bio
462  *      @bio: bio being terminated
463  *
464  *      Free pages allocated from bio_copy_user() and write back data
465  *      to user space in case of a read.
466  */
467 int bio_uncopy_user(struct bio *bio)
468 {
469         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
470         const int read = bio_data_dir(bio) == READ;
471         struct bio_vec *bvec;
472         int i, ret = 0;
473
474         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
475                 char *addr = page_address(bvec->bv_page);
476                 unsigned int len = bmd->iovecs[i].bv_len;
477
478                 if (read && !ret && copy_to_user(bmd->userptr, addr, len))
479                         ret = -EFAULT;
480
481                 __free_page(bvec->bv_page);
482                 bmd->userptr += len;
483         }
484         bio_free_map_data(bmd);
485         bio_put(bio);
486         return ret;
487 }
488
489 /**
490  *      bio_copy_user   -       copy user data to bio
491  *      @q: destination block queue
492  *      @uaddr: start of user address
493  *      @len: length in bytes
494  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
495  *
496  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
497  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
498  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
499  */
500 struct bio *bio_copy_user(request_queue_t *q, unsigned long uaddr,
501                           unsigned int len, int write_to_vm)
502 {
503         unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
504         unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
505         struct bio_map_data *bmd;
506         struct bio_vec *bvec;
507         struct page *page;
508         struct bio *bio;
509         int i, ret;
510
511         bmd = bio_alloc_map_data(end - start);
512         if (!bmd)
513                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
514
515         bmd->userptr = (void __user *) uaddr;
516
517         ret = -ENOMEM;
518         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, end - start);
519         if (!bio)
520                 goto out_bmd;
521
522         bio->bi_rw |= (!write_to_vm << BIO_RW);
523
524         ret = 0;
525         while (len) {
526                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
527
528                 if (bytes > len)
529                         bytes = len;
530
531                 page = alloc_page(q->bounce_gfp | GFP_KERNEL);
532                 if (!page) {
533                         ret = -ENOMEM;
534                         break;
535                 }
536
537                 if (bio_add_pc_page(q, bio, page, bytes, 0) < bytes) {
538                         ret = -EINVAL;
539                         break;
540                 }
541
542                 len -= bytes;
543         }
544
545         if (ret)
546                 goto cleanup;
547
548         /*
549          * success
550          */
551         if (!write_to_vm) {
552                 char __user *p = (char __user *) uaddr;
553
554                 /*
555                  * for a write, copy in data to kernel pages
556                  */
557                 ret = -EFAULT;
558                 bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
559                         char *addr = page_address(bvec->bv_page);
560
561                         if (copy_from_user(addr, p, bvec->bv_len))
562                                 goto cleanup;
563                         p += bvec->bv_len;
564                 }
565         }
566
567         bio_set_map_data(bmd, bio);
568         return bio;
569 cleanup:
570         bio_for_each_segment(bvec, bio, i)
571                 __free_page(bvec->bv_page);
572
573         bio_put(bio);
574 out_bmd:
575         bio_free_map_data(bmd);
576         return ERR_PTR(ret);
577 }
578
579 static struct bio *__bio_map_user_iov(request_queue_t *q,
580                                       struct block_device *bdev,
581                                       struct sg_iovec *iov, int iov_count,
582                                       int write_to_vm)
583 {
584         int i, j;
585         int nr_pages = 0;
586         struct page **pages;
587         struct bio *bio;
588         int cur_page = 0;
589         int ret, offset;
590
591         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
592                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
593                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
594                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
595                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
596
597                 nr_pages += end - start;
598                 /*
599                  * transfer and buffer must be aligned to at least hardsector
600                  * size for now, in the future we can relax this restriction
601                  */
602                 if ((uaddr & queue_dma_alignment(q)) || (len & queue_dma_alignment(q)))
603                         return ERR_PTR(-EINVAL);
604         }
605
606         if (!nr_pages)
607                 return ERR_PTR(-EINVAL);
608
609         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
610         if (!bio)
611                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
612
613         ret = -ENOMEM;
614         pages = kmalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
615         if (!pages)
616                 goto out;
617
618         memset(pages, 0, nr_pages * sizeof(struct page *));
619
620         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
621                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
622                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
623                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
624                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
625                 const int local_nr_pages = end - start;
626                 const int page_limit = cur_page + local_nr_pages;
627                 
628                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
629                 ret = get_user_pages(current, current->mm, uaddr,
630                                      local_nr_pages,
631                                      write_to_vm, 0, &pages[cur_page], NULL);
632                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
633
634                 if (ret < local_nr_pages)
635                         goto out_unmap;
636
637
638                 offset = uaddr & ~PAGE_MASK;
639                 for (j = cur_page; j < page_limit; j++) {
640                         unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
641
642                         if (len <= 0)
643                                 break;
644                         
645                         if (bytes > len)
646                                 bytes = len;
647
648                         /*
649                          * sorry...
650                          */
651                         if (bio_add_pc_page(q, bio, pages[j], bytes, offset) <
652                                             bytes)
653                                 break;
654
655                         len -= bytes;
656                         offset = 0;
657                 }
658
659                 cur_page = j;
660                 /*
661                  * release the pages we didn't map into the bio, if any
662                  */
663                 while (j < page_limit)
664                         page_cache_release(pages[j++]);
665         }
666
667         kfree(pages);
668
669         /*
670          * set data direction, and check if mapped pages need bouncing
671          */
672         if (!write_to_vm)
673                 bio->bi_rw |= (1 << BIO_RW);
674
675         bio->bi_bdev = bdev;
676         bio->bi_flags |= (1 << BIO_USER_MAPPED);
677         return bio;
678
679  out_unmap:
680         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
681                 if(!pages[i])
682                         break;
683                 page_cache_release(pages[i]);
684         }
685  out:
686         kfree(pages);
687         bio_put(bio);
688         return ERR_PTR(ret);
689 }
690
691 /**
692  *      bio_map_user    -       map user address into bio
693  *      @q: the request_queue_t for the bio
694  *      @bdev: destination block device
695  *      @uaddr: start of user address
696  *      @len: length in bytes
697  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
698  *
699  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
700  *      device. Returns an error pointer in case of error.
701  */
702 struct bio *bio_map_user(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
703                          unsigned long uaddr, unsigned int len, int write_to_vm)
704 {
705         struct sg_iovec iov;
706
707         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
708         iov.iov_len = len;
709
710         return bio_map_user_iov(q, bdev, &iov, 1, write_to_vm);
711 }
712
713 /**
714  *      bio_map_user_iov - map user sg_iovec table into bio
715  *      @q: the request_queue_t for the bio
716  *      @bdev: destination block device
717  *      @iov:   the iovec.
718  *      @iov_count: number of elements in the iovec
719  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
720  *
721  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
722  *      device. Returns an error pointer in case of error.
723  */
724 struct bio *bio_map_user_iov(request_queue_t *q, struct block_device *bdev,
725                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
726                              int write_to_vm)
727 {
728         struct bio *bio;
729         int len = 0, i;
730
731         bio = __bio_map_user_iov(q, bdev, iov, iov_count, write_to_vm);
732
733         if (IS_ERR(bio))
734                 return bio;
735
736         /*
737          * subtle -- if __bio_map_user() ended up bouncing a bio,
738          * it would normally disappear when its bi_end_io is run.
739          * however, we need it for the unmap, so grab an extra
740          * reference to it
741          */
742         bio_get(bio);
743
744         for (i = 0; i < iov_count; i++)
745                 len += iov[i].iov_len;
746
747         if (bio->bi_size == len)
748                 return bio;
749
750         /*
751          * don't support partial mappings
752          */
753         bio_endio(bio, bio->bi_size, 0);
754         bio_unmap_user(bio);
755         return ERR_PTR(-EINVAL);
756 }
757
758 static void __bio_unmap_user(struct bio *bio)
759 {
760         struct bio_vec *bvec;
761         int i;
762
763         /*
764          * make sure we dirty pages we wrote to
765          */
766         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
767                 if (bio_data_dir(bio) == READ)
768                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
769
770                 page_cache_release(bvec->bv_page);
771         }
772
773         bio_put(bio);
774 }
775
776 /**
777  *      bio_unmap_user  -       unmap a bio
778  *      @bio:           the bio being unmapped
779  *
780  *      Unmap a bio previously mapped by bio_map_user(). Must be called with
781  *      a process context.
782  *
783  *      bio_unmap_user() may sleep.
784  */
785 void bio_unmap_user(struct bio *bio)
786 {
787         __bio_unmap_user(bio);
788         bio_put(bio);
789 }
790
791 static int bio_map_kern_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int err)
792 {
793         if (bio->bi_size)
794                 return 1;
795
796         bio_put(bio);
797         return 0;
798 }
799
800
801 static struct bio *__bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data,
802                                   unsigned int len, gfp_t gfp_mask)
803 {
804         unsigned long kaddr = (unsigned long)data;
805         unsigned long end = (kaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
806         unsigned long start = kaddr >> PAGE_SHIFT;
807         const int nr_pages = end - start;
808         int offset, i;
809         struct bio *bio;
810
811         bio = bio_alloc(gfp_mask, nr_pages);
812         if (!bio)
813                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
814
815         offset = offset_in_page(kaddr);
816         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
817                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
818
819                 if (len <= 0)
820                         break;
821
822                 if (bytes > len)
823                         bytes = len;
824
825                 if (bio_add_pc_page(q, bio, virt_to_page(data), bytes,
826                                     offset) < bytes)
827                         break;
828
829                 data += bytes;
830                 len -= bytes;
831                 offset = 0;
832         }
833
834         bio->bi_end_io = bio_map_kern_endio;
835         return bio;
836 }
837
838 /**
839  *      bio_map_kern    -       map kernel address into bio
840  *      @q: the request_queue_t for the bio
841  *      @data: pointer to buffer to map
842  *      @len: length in bytes
843  *      @gfp_mask: allocation flags for bio allocation
844  *
845  *      Map the kernel address into a bio suitable for io to a block
846  *      device. Returns an error pointer in case of error.
847  */
848 struct bio *bio_map_kern(request_queue_t *q, void *data, unsigned int len,
849                          gfp_t gfp_mask)
850 {
851         struct bio *bio;
852
853         bio = __bio_map_kern(q, data, len, gfp_mask);
854         if (IS_ERR(bio))
855                 return bio;
856
857         if (bio->bi_size == len)
858                 return bio;
859
860         /*
861          * Don't support partial mappings.
862          */
863         bio_put(bio);
864         return ERR_PTR(-EINVAL);
865 }
866
867 /*
868  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
869  * for performing direct-IO in BIOs.
870  *
871  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
872  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
873  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
874  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
875  * in process context.
876  *
877  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
878  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
879  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
880  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
881  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
882  *
883  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
884  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
885  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
886  * But other code (eg, pdflush) could clean the pages if they are mapped
887  * pagecache.
888  *
889  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
890  * deferred bio dirtying paths.
891  */
892
893 /*
894  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
895  */
896 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
897 {
898         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
899         int i;
900
901         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
902                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
903
904                 if (page && !PageCompound(page))
905                         set_page_dirty_lock(page);
906         }
907 }
908
909 static void bio_release_pages(struct bio *bio)
910 {
911         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
912         int i;
913
914         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
915                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
916
917                 if (page)
918                         put_page(page);
919         }
920 }
921
922 /*
923  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
924  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
925  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
926  * the BIO and the offending pages and re-dirty the pages in process context.
927  *
928  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
929  * here on.  It will run one page_cache_release() against each page and will
930  * run one bio_put() against the BIO.
931  */
932
933 static void bio_dirty_fn(void *data);
934
935 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn, NULL);
936 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
937 static struct bio *bio_dirty_list;
938
939 /*
940  * This runs in process context
941  */
942 static void bio_dirty_fn(void *data)
943 {
944         unsigned long flags;
945         struct bio *bio;
946
947         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
948         bio = bio_dirty_list;
949         bio_dirty_list = NULL;
950         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
951
952         while (bio) {
953                 struct bio *next = bio->bi_private;
954
955                 bio_set_pages_dirty(bio);
956                 bio_release_pages(bio);
957                 bio_put(bio);
958                 bio = next;
959         }
960 }
961
962 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
963 {
964         struct bio_vec *bvec = bio->bi_io_vec;
965         int nr_clean_pages = 0;
966         int i;
967
968         for (i = 0; i < bio->bi_vcnt; i++) {
969                 struct page *page = bvec[i].bv_page;
970
971                 if (PageDirty(page) || PageCompound(page)) {
972                         page_cache_release(page);
973                         bvec[i].bv_page = NULL;
974                 } else {
975                         nr_clean_pages++;
976                 }
977         }
978
979         if (nr_clean_pages) {
980                 unsigned long flags;
981
982                 spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
983                 bio->bi_private = bio_dirty_list;
984                 bio_dirty_list = bio;
985                 spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
986                 schedule_work(&bio_dirty_work);
987         } else {
988                 bio_put(bio);
989         }
990 }
991
992 /**
993  * bio_endio - end I/O on a bio
994  * @bio:        bio
995  * @bytes_done: number of bytes completed
996  * @error:      error, if any
997  *
998  * Description:
999  *   bio_endio() will end I/O on @bytes_done number of bytes. This may be
1000  *   just a partial part of the bio, or it may be the whole bio. bio_endio()
1001  *   is the preferred way to end I/O on a bio, it takes care of decrementing
1002  *   bi_size and clearing BIO_UPTODATE on error. @error is 0 on success, and
1003  *   and one of the established -Exxxx (-EIO, for instance) error values in
1004  *   case something went wrong. Noone should call bi_end_io() directly on
1005  *   a bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1006  **/
1007 void bio_endio(struct bio *bio, unsigned int bytes_done, int error)
1008 {
1009         if (error)
1010                 clear_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
1011
1012         if (unlikely(bytes_done > bio->bi_size)) {
1013                 printk("%s: want %u bytes done, only %u left\n", __FUNCTION__,
1014                                                 bytes_done, bio->bi_size);
1015                 bytes_done = bio->bi_size;
1016         }
1017
1018         bio->bi_size -= bytes_done;
1019         bio->bi_sector += (bytes_done >> 9);
1020
1021         if (bio->bi_end_io)
1022                 bio->bi_end_io(bio, bytes_done, error);
1023 }
1024
1025 void bio_pair_release(struct bio_pair *bp)
1026 {
1027         if (atomic_dec_and_test(&bp->cnt)) {
1028                 struct bio *master = bp->bio1.bi_private;
1029
1030                 bio_endio(master, master->bi_size, bp->error);
1031                 mempool_free(bp, bp->bio2.bi_private);
1032         }
1033 }
1034
1035 static int bio_pair_end_1(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1036 {
1037         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio1);
1038
1039         if (err)
1040                 bp->error = err;
1041
1042         if (bi->bi_size)
1043                 return 1;
1044
1045         bio_pair_release(bp);
1046         return 0;
1047 }
1048
1049 static int bio_pair_end_2(struct bio * bi, unsigned int done, int err)
1050 {
1051         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio2);
1052
1053         if (err)
1054                 bp->error = err;
1055
1056         if (bi->bi_size)
1057                 return 1;
1058
1059         bio_pair_release(bp);
1060         return 0;
1061 }
1062
1063 /*
1064  * split a bio - only worry about a bio with a single page
1065  * in it's iovec
1066  */
1067 struct bio_pair *bio_split(struct bio *bi, mempool_t *pool, int first_sectors)
1068 {
1069         struct bio_pair *bp = mempool_alloc(pool, GFP_NOIO);
1070
1071         if (!bp)
1072                 return bp;
1073
1074         BUG_ON(bi->bi_vcnt != 1);
1075         BUG_ON(bi->bi_idx != 0);
1076         atomic_set(&bp->cnt, 3);
1077         bp->error = 0;
1078         bp->bio1 = *bi;
1079         bp->bio2 = *bi;
1080         bp->bio2.bi_sector += first_sectors;
1081         bp->bio2.bi_size -= first_sectors << 9;
1082         bp->bio1.bi_size = first_sectors << 9;
1083
1084         bp->bv1 = bi->bi_io_vec[0];
1085         bp->bv2 = bi->bi_io_vec[0];
1086         bp->bv2.bv_offset += first_sectors << 9;
1087         bp->bv2.bv_len -= first_sectors << 9;
1088         bp->bv1.bv_len = first_sectors << 9;
1089
1090         bp->bio1.bi_io_vec = &bp->bv1;
1091         bp->bio2.bi_io_vec = &bp->bv2;
1092
1093         bp->bio1.bi_end_io = bio_pair_end_1;
1094         bp->bio2.bi_end_io = bio_pair_end_2;
1095
1096         bp->bio1.bi_private = bi;
1097         bp->bio2.bi_private = pool;
1098
1099         return bp;
1100 }
1101
1102 static void *bio_pair_alloc(gfp_t gfp_flags, void *data)
1103 {
1104         return kmalloc(sizeof(struct bio_pair), gfp_flags);
1105 }
1106
1107 static void bio_pair_free(void *bp, void *data)
1108 {
1109         kfree(bp);
1110 }
1111
1112
1113 /*
1114  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1115  * use the global biovec slabs created for general use.
1116  */
1117 static int biovec_create_pools(struct bio_set *bs, int pool_entries, int scale)
1118 {
1119         int i;
1120
1121         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1122                 struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + i;
1123                 mempool_t **bvp = bs->bvec_pools + i;
1124
1125                 if (i >= scale)
1126                         pool_entries >>= 1;
1127
1128                 *bvp = mempool_create(pool_entries, mempool_alloc_slab,
1129                                         mempool_free_slab, bp->slab);
1130                 if (!*bvp)
1131                         return -ENOMEM;
1132         }
1133         return 0;
1134 }
1135
1136 static void biovec_free_pools(struct bio_set *bs)
1137 {
1138         int i;
1139
1140         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1141                 mempool_t *bvp = bs->bvec_pools[i];
1142
1143                 if (bvp)
1144                         mempool_destroy(bvp);
1145         }
1146
1147 }
1148
1149 void bioset_free(struct bio_set *bs)
1150 {
1151         if (bs->bio_pool)
1152                 mempool_destroy(bs->bio_pool);
1153
1154         biovec_free_pools(bs);
1155
1156         kfree(bs);
1157 }
1158
1159 struct bio_set *bioset_create(int bio_pool_size, int bvec_pool_size, int scale)
1160 {
1161         struct bio_set *bs = kmalloc(sizeof(*bs), GFP_KERNEL);
1162
1163         if (!bs)
1164                 return NULL;
1165
1166         memset(bs, 0, sizeof(*bs));
1167         bs->bio_pool = mempool_create(bio_pool_size, mempool_alloc_slab,
1168                         mempool_free_slab, bio_slab);
1169
1170         if (!bs->bio_pool)
1171                 goto bad;
1172
1173         if (!biovec_create_pools(bs, bvec_pool_size, scale))
1174                 return bs;
1175
1176 bad:
1177         bioset_free(bs);
1178         return NULL;
1179 }
1180
1181 static void __init biovec_init_slabs(void)
1182 {
1183         int i;
1184
1185         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1186                 int size;
1187                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1188
1189                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
1190                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
1191                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1192         }
1193 }
1194
1195 static int __init init_bio(void)
1196 {
1197         int megabytes, bvec_pool_entries;
1198         int scale = BIOVEC_NR_POOLS;
1199
1200         bio_slab = kmem_cache_create("bio", sizeof(struct bio), 0,
1201                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1202
1203         biovec_init_slabs();
1204
1205         megabytes = nr_free_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1206
1207         /*
1208          * find out where to start scaling
1209          */
1210         if (megabytes <= 16)
1211                 scale = 0;
1212         else if (megabytes <= 32)
1213                 scale = 1;
1214         else if (megabytes <= 64)
1215                 scale = 2;
1216         else if (megabytes <= 96)
1217                 scale = 3;
1218         else if (megabytes <= 128)
1219                 scale = 4;
1220
1221         /*
1222          * scale number of entries
1223          */
1224         bvec_pool_entries = megabytes * 2;
1225         if (bvec_pool_entries > 256)
1226                 bvec_pool_entries = 256;
1227
1228         fs_bio_set = bioset_create(BIO_POOL_SIZE, bvec_pool_entries, scale);
1229         if (!fs_bio_set)
1230                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1231
1232         bio_split_pool = mempool_create(BIO_SPLIT_ENTRIES,
1233                                 bio_pair_alloc, bio_pair_free, NULL);
1234         if (!bio_split_pool)
1235                 panic("bio: can't create split pool\n");
1236
1237         return 0;
1238 }
1239
1240 subsys_initcall(init_bio);
1241
1242 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc);
1243 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
1244 EXPORT_SYMBOL(bio_free);
1245 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1246 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
1247 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone);
1248 EXPORT_SYMBOL(bio_clone);
1249 EXPORT_SYMBOL(bio_phys_segments);
1250 EXPORT_SYMBOL(bio_hw_segments);
1251 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1252 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
1253 EXPORT_SYMBOL(bio_get_nr_vecs);
1254 EXPORT_SYMBOL(bio_map_user);
1255 EXPORT_SYMBOL(bio_unmap_user);
1256 EXPORT_SYMBOL(bio_map_kern);
1257 EXPORT_SYMBOL(bio_pair_release);
1258 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1259 EXPORT_SYMBOL(bio_split_pool);
1260 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_user);
1261 EXPORT_SYMBOL(bio_uncopy_user);
1262 EXPORT_SYMBOL(bioset_create);
1263 EXPORT_SYMBOL(bioset_free);
1264 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);