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