Btrfs: Search data ordered extents first for checksums on read
[linux-2.6.git] / fs / btrfs / ordered-data.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2007 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/gfp.h>
20 #include <linux/slab.h>
21 #include <linux/blkdev.h>
22 #include <linux/writeback.h>
23 #include <linux/pagevec.h>
24 #include "ctree.h"
25 #include "transaction.h"
26 #include "btrfs_inode.h"
27 #include "extent_io.h"
28
29
30 static u64 entry_end(struct btrfs_ordered_extent *entry)
31 {
32         if (entry->file_offset + entry->len < entry->file_offset)
33                 return (u64)-1;
34         return entry->file_offset + entry->len;
35 }
36
37 static struct rb_node *tree_insert(struct rb_root *root, u64 file_offset,
38                                    struct rb_node *node)
39 {
40         struct rb_node ** p = &root->rb_node;
41         struct rb_node * parent = NULL;
42         struct btrfs_ordered_extent *entry;
43
44         while(*p) {
45                 parent = *p;
46                 entry = rb_entry(parent, struct btrfs_ordered_extent, rb_node);
47
48                 if (file_offset < entry->file_offset)
49                         p = &(*p)->rb_left;
50                 else if (file_offset >= entry_end(entry))
51                         p = &(*p)->rb_right;
52                 else
53                         return parent;
54         }
55
56         rb_link_node(node, parent, p);
57         rb_insert_color(node, root);
58         return NULL;
59 }
60
61 static struct rb_node *__tree_search(struct rb_root *root, u64 file_offset,
62                                      struct rb_node **prev_ret)
63 {
64         struct rb_node * n = root->rb_node;
65         struct rb_node *prev = NULL;
66         struct rb_node *test;
67         struct btrfs_ordered_extent *entry;
68         struct btrfs_ordered_extent *prev_entry = NULL;
69
70         while(n) {
71                 entry = rb_entry(n, struct btrfs_ordered_extent, rb_node);
72                 prev = n;
73                 prev_entry = entry;
74
75                 if (file_offset < entry->file_offset)
76                         n = n->rb_left;
77                 else if (file_offset >= entry_end(entry))
78                         n = n->rb_right;
79                 else
80                         return n;
81         }
82         if (!prev_ret)
83                 return NULL;
84
85         while(prev && file_offset >= entry_end(prev_entry)) {
86                 test = rb_next(prev);
87                 if (!test)
88                         break;
89                 prev_entry = rb_entry(test, struct btrfs_ordered_extent,
90                                       rb_node);
91                 if (file_offset < entry_end(prev_entry))
92                         break;
93
94                 prev = test;
95         }
96         if (prev)
97                 prev_entry = rb_entry(prev, struct btrfs_ordered_extent,
98                                       rb_node);
99         while(prev && file_offset < entry_end(prev_entry)) {
100                 test = rb_prev(prev);
101                 if (!test)
102                         break;
103                 prev_entry = rb_entry(test, struct btrfs_ordered_extent,
104                                       rb_node);
105                 prev = test;
106         }
107         *prev_ret = prev;
108         return NULL;
109 }
110
111 static int offset_in_entry(struct btrfs_ordered_extent *entry, u64 file_offset)
112 {
113         if (file_offset < entry->file_offset ||
114             entry->file_offset + entry->len <= file_offset)
115                 return 0;
116         return 1;
117 }
118
119 static inline struct rb_node *tree_search(struct btrfs_ordered_inode_tree *tree,
120                                           u64 file_offset)
121 {
122         struct rb_root *root = &tree->tree;
123         struct rb_node *prev;
124         struct rb_node *ret;
125         struct btrfs_ordered_extent *entry;
126
127         if (tree->last) {
128                 entry = rb_entry(tree->last, struct btrfs_ordered_extent,
129                                  rb_node);
130                 if (offset_in_entry(entry, file_offset))
131                         return tree->last;
132         }
133         ret = __tree_search(root, file_offset, &prev);
134         if (!ret)
135                 ret = prev;
136         if (ret)
137                 tree->last = ret;
138         return ret;
139 }
140
141 /* allocate and add a new ordered_extent into the per-inode tree.
142  * file_offset is the logical offset in the file
143  *
144  * start is the disk block number of an extent already reserved in the
145  * extent allocation tree
146  *
147  * len is the length of the extent
148  *
149  * This also sets the EXTENT_ORDERED bit on the range in the inode.
150  *
151  * The tree is given a single reference on the ordered extent that was
152  * inserted.
153  */
154 int btrfs_add_ordered_extent(struct inode *inode, u64 file_offset,
155                              u64 start, u64 len)
156 {
157         struct btrfs_ordered_inode_tree *tree;
158         struct rb_node *node;
159         struct btrfs_ordered_extent *entry;
160
161         tree = &BTRFS_I(inode)->ordered_tree;
162         entry = kzalloc(sizeof(*entry), GFP_NOFS);
163         if (!entry)
164                 return -ENOMEM;
165
166         mutex_lock(&tree->mutex);
167         entry->file_offset = file_offset;
168         entry->start = start;
169         entry->len = len;
170         /* one ref for the tree */
171         atomic_set(&entry->refs, 1);
172         init_waitqueue_head(&entry->wait);
173         INIT_LIST_HEAD(&entry->list);
174
175         node = tree_insert(&tree->tree, file_offset,
176                            &entry->rb_node);
177         if (node) {
178                 entry = rb_entry(node, struct btrfs_ordered_extent, rb_node);
179                 atomic_inc(&entry->refs);
180         }
181         set_extent_ordered(&BTRFS_I(inode)->io_tree, file_offset,
182                            entry_end(entry) - 1, GFP_NOFS);
183
184         mutex_unlock(&tree->mutex);
185         BUG_ON(node);
186         return 0;
187 }
188
189 /*
190  * Add a struct btrfs_ordered_sum into the list of checksums to be inserted
191  * when an ordered extent is finished.  If the list covers more than one
192  * ordered extent, it is split across multiples.
193  */
194 int btrfs_add_ordered_sum(struct inode *inode,
195                           struct btrfs_ordered_extent *entry,
196                           struct btrfs_ordered_sum *sum)
197 {
198         struct btrfs_ordered_inode_tree *tree;
199
200         tree = &BTRFS_I(inode)->ordered_tree;
201         mutex_lock(&tree->mutex);
202         list_add_tail(&sum->list, &entry->list);
203         mutex_unlock(&tree->mutex);
204         return 0;
205 }
206
207 /*
208  * this is used to account for finished IO across a given range
209  * of the file.  The IO should not span ordered extents.  If
210  * a given ordered_extent is completely done, 1 is returned, otherwise
211  * 0.
212  *
213  * test_and_set_bit on a flag in the struct btrfs_ordered_extent is used
214  * to make sure this function only returns 1 once for a given ordered extent.
215  */
216 int btrfs_dec_test_ordered_pending(struct inode *inode,
217                                    u64 file_offset, u64 io_size)
218 {
219         struct btrfs_ordered_inode_tree *tree;
220         struct rb_node *node;
221         struct btrfs_ordered_extent *entry;
222         struct extent_io_tree *io_tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
223         int ret;
224
225         tree = &BTRFS_I(inode)->ordered_tree;
226         mutex_lock(&tree->mutex);
227         clear_extent_ordered(io_tree, file_offset, file_offset + io_size - 1,
228                              GFP_NOFS);
229         node = tree_search(tree, file_offset);
230         if (!node) {
231                 ret = 1;
232                 goto out;
233         }
234
235         entry = rb_entry(node, struct btrfs_ordered_extent, rb_node);
236         if (!offset_in_entry(entry, file_offset)) {
237                 ret = 1;
238                 goto out;
239         }
240
241         ret = test_range_bit(io_tree, entry->file_offset,
242                              entry->file_offset + entry->len - 1,
243                              EXTENT_ORDERED, 0);
244         if (ret == 0)
245                 ret = test_and_set_bit(BTRFS_ORDERED_IO_DONE, &entry->flags);
246 out:
247         mutex_unlock(&tree->mutex);
248         return ret == 0;
249 }
250
251 /*
252  * used to drop a reference on an ordered extent.  This will free
253  * the extent if the last reference is dropped
254  */
255 int btrfs_put_ordered_extent(struct btrfs_ordered_extent *entry)
256 {
257         struct list_head *cur;
258         struct btrfs_ordered_sum *sum;
259
260         if (atomic_dec_and_test(&entry->refs)) {
261                 while(!list_empty(&entry->list)) {
262                         cur = entry->list.next;
263                         sum = list_entry(cur, struct btrfs_ordered_sum, list);
264                         list_del(&sum->list);
265                         kfree(sum);
266                 }
267                 kfree(entry);
268         }
269         return 0;
270 }
271
272 /*
273  * remove an ordered extent from the tree.  No references are dropped
274  * but, anyone waiting on this extent is woken up.
275  */
276 int btrfs_remove_ordered_extent(struct inode *inode,
277                                 struct btrfs_ordered_extent *entry)
278 {
279         struct btrfs_ordered_inode_tree *tree;
280         struct rb_node *node;
281
282         tree = &BTRFS_I(inode)->ordered_tree;
283         mutex_lock(&tree->mutex);
284         node = &entry->rb_node;
285         rb_erase(node, &tree->tree);
286         tree->last = NULL;
287         set_bit(BTRFS_ORDERED_COMPLETE, &entry->flags);
288         mutex_unlock(&tree->mutex);
289         wake_up(&entry->wait);
290         return 0;
291 }
292
293 /*
294  * Used to start IO or wait for a given ordered extent to finish.
295  *
296  * If wait is one, this effectively waits on page writeback for all the pages
297  * in the extent, and it waits on the io completion code to insert
298  * metadata into the btree corresponding to the extent
299  */
300 void btrfs_start_ordered_extent(struct inode *inode,
301                                        struct btrfs_ordered_extent *entry,
302                                        int wait)
303 {
304         u64 start = entry->file_offset;
305         u64 end = start + entry->len - 1;
306
307         /*
308          * pages in the range can be dirty, clean or writeback.  We
309          * start IO on any dirty ones so the wait doesn't stall waiting
310          * for pdflush to find them
311          */
312         btrfs_fdatawrite_range(inode->i_mapping, start, end, WB_SYNC_NONE);
313         if (wait)
314                 wait_event(entry->wait, test_bit(BTRFS_ORDERED_COMPLETE,
315                                                  &entry->flags));
316 }
317
318 /*
319  * Used to wait on ordered extents across a large range of bytes.
320  */
321 void btrfs_wait_ordered_range(struct inode *inode, u64 start, u64 len)
322 {
323         u64 end;
324         u64 orig_end;
325         u64 wait_end;
326         struct btrfs_ordered_extent *ordered;
327
328         if (start + len < start) {
329                 orig_end = INT_LIMIT(loff_t);
330         } else {
331                 orig_end = start + len - 1;
332                 if (orig_end > INT_LIMIT(loff_t))
333                         orig_end = INT_LIMIT(loff_t);
334         }
335         wait_end = orig_end;
336 again:
337         /* start IO across the range first to instantiate any delalloc
338          * extents
339          */
340         btrfs_fdatawrite_range(inode->i_mapping, start, orig_end, WB_SYNC_NONE);
341
342         btrfs_wait_on_page_writeback_range(inode->i_mapping,
343                                            start >> PAGE_CACHE_SHIFT,
344                                            orig_end >> PAGE_CACHE_SHIFT);
345
346         end = orig_end;
347         while(1) {
348                 ordered = btrfs_lookup_first_ordered_extent(inode, end);
349                 if (!ordered) {
350                         break;
351                 }
352                 if (ordered->file_offset > orig_end) {
353                         btrfs_put_ordered_extent(ordered);
354                         break;
355                 }
356                 if (ordered->file_offset + ordered->len < start) {
357                         btrfs_put_ordered_extent(ordered);
358                         break;
359                 }
360                 btrfs_start_ordered_extent(inode, ordered, 1);
361                 end = ordered->file_offset;
362                 btrfs_put_ordered_extent(ordered);
363                 if (end == 0 || end == start)
364                         break;
365                 end--;
366         }
367         if (test_range_bit(&BTRFS_I(inode)->io_tree, start, orig_end,
368                            EXTENT_ORDERED | EXTENT_DELALLOC, 0)) {
369                 printk("inode %lu still ordered or delalloc after wait "
370                        "%llu %llu\n", inode->i_ino,
371                        (unsigned long long)start,
372                        (unsigned long long)orig_end);
373                 goto again;
374         }
375 }
376
377 /*
378  * find an ordered extent corresponding to file_offset.  return NULL if
379  * nothing is found, otherwise take a reference on the extent and return it
380  */
381 struct btrfs_ordered_extent *btrfs_lookup_ordered_extent(struct inode *inode,
382                                                          u64 file_offset)
383 {
384         struct btrfs_ordered_inode_tree *tree;
385         struct rb_node *node;
386         struct btrfs_ordered_extent *entry = NULL;
387
388         tree = &BTRFS_I(inode)->ordered_tree;
389         mutex_lock(&tree->mutex);
390         node = tree_search(tree, file_offset);
391         if (!node)
392                 goto out;
393
394         entry = rb_entry(node, struct btrfs_ordered_extent, rb_node);
395         if (!offset_in_entry(entry, file_offset))
396                 entry = NULL;
397         if (entry)
398                 atomic_inc(&entry->refs);
399 out:
400         mutex_unlock(&tree->mutex);
401         return entry;
402 }
403
404 /*
405  * lookup and return any extent before 'file_offset'.  NULL is returned
406  * if none is found
407  */
408 struct btrfs_ordered_extent *
409 btrfs_lookup_first_ordered_extent(struct inode * inode, u64 file_offset)
410 {
411         struct btrfs_ordered_inode_tree *tree;
412         struct rb_node *node;
413         struct btrfs_ordered_extent *entry = NULL;
414
415         tree = &BTRFS_I(inode)->ordered_tree;
416         mutex_lock(&tree->mutex);
417         node = tree_search(tree, file_offset);
418         if (!node)
419                 goto out;
420
421         entry = rb_entry(node, struct btrfs_ordered_extent, rb_node);
422         atomic_inc(&entry->refs);
423 out:
424         mutex_unlock(&tree->mutex);
425         return entry;
426 }
427
428 /*
429  * After an extent is done, call this to conditionally update the on disk
430  * i_size.  i_size is updated to cover any fully written part of the file.
431  */
432 int btrfs_ordered_update_i_size(struct inode *inode,
433                                 struct btrfs_ordered_extent *ordered)
434 {
435         struct btrfs_ordered_inode_tree *tree = &BTRFS_I(inode)->ordered_tree;
436         struct extent_io_tree *io_tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
437         u64 disk_i_size;
438         u64 new_i_size;
439         u64 i_size_test;
440         struct rb_node *node;
441         struct btrfs_ordered_extent *test;
442
443         mutex_lock(&tree->mutex);
444         disk_i_size = BTRFS_I(inode)->disk_i_size;
445
446         /*
447          * if the disk i_size is already at the inode->i_size, or
448          * this ordered extent is inside the disk i_size, we're done
449          */
450         if (disk_i_size >= inode->i_size ||
451             ordered->file_offset + ordered->len <= disk_i_size) {
452                 goto out;
453         }
454
455         /*
456          * we can't update the disk_isize if there are delalloc bytes
457          * between disk_i_size and  this ordered extent
458          */
459         if (test_range_bit(io_tree, disk_i_size,
460                            ordered->file_offset + ordered->len - 1,
461                            EXTENT_DELALLOC, 0)) {
462                 goto out;
463         }
464         /*
465          * walk backward from this ordered extent to disk_i_size.
466          * if we find an ordered extent then we can't update disk i_size
467          * yet
468          */
469         node = &ordered->rb_node;
470         while(1) {
471                 node = rb_prev(node);
472                 if (!node)
473                         break;
474                 test = rb_entry(node, struct btrfs_ordered_extent, rb_node);
475                 if (test->file_offset + test->len <= disk_i_size)
476                         break;
477                 if (test->file_offset >= inode->i_size)
478                         break;
479                 if (test->file_offset >= disk_i_size)
480                         goto out;
481         }
482         new_i_size = min_t(u64, entry_end(ordered), i_size_read(inode));
483
484         /*
485          * at this point, we know we can safely update i_size to at least
486          * the offset from this ordered extent.  But, we need to
487          * walk forward and see if ios from higher up in the file have
488          * finished.
489          */
490         node = rb_next(&ordered->rb_node);
491         i_size_test = 0;
492         if (node) {
493                 /*
494                  * do we have an area where IO might have finished
495                  * between our ordered extent and the next one.
496                  */
497                 test = rb_entry(node, struct btrfs_ordered_extent, rb_node);
498                 if (test->file_offset > entry_end(ordered)) {
499                         i_size_test = test->file_offset - 1;
500                 }
501         } else {
502                 i_size_test = i_size_read(inode);
503         }
504
505         /*
506          * i_size_test is the end of a region after this ordered
507          * extent where there are no ordered extents.  As long as there
508          * are no delalloc bytes in this area, it is safe to update
509          * disk_i_size to the end of the region.
510          */
511         if (i_size_test > entry_end(ordered) &&
512             !test_range_bit(io_tree, entry_end(ordered), i_size_test,
513                            EXTENT_DELALLOC, 0)) {
514                 new_i_size = min_t(u64, i_size_test, i_size_read(inode));
515         }
516         BTRFS_I(inode)->disk_i_size = new_i_size;
517 out:
518         mutex_unlock(&tree->mutex);
519         return 0;
520 }
521
522 /*
523  * search the ordered extents for one corresponding to 'offset' and
524  * try to find a checksum.  This is used because we allow pages to
525  * be reclaimed before their checksum is actually put into the btree
526  */
527 int btrfs_find_ordered_sum(struct inode *inode, u64 offset, u32 *sum)
528 {
529         struct btrfs_ordered_sum *ordered_sum;
530         struct btrfs_sector_sum *sector_sums;
531         struct btrfs_ordered_extent *ordered;
532         struct btrfs_ordered_inode_tree *tree = &BTRFS_I(inode)->ordered_tree;
533         struct list_head *cur;
534         unsigned long num_sectors;
535         unsigned long i;
536         u32 sectorsize = BTRFS_I(inode)->root->sectorsize;
537         int ret = 1;
538
539         ordered = btrfs_lookup_ordered_extent(inode, offset);
540         if (!ordered)
541                 return 1;
542
543         mutex_lock(&tree->mutex);
544         list_for_each_prev(cur, &ordered->list) {
545                 ordered_sum = list_entry(cur, struct btrfs_ordered_sum, list);
546                 if (offset >= ordered_sum->file_offset) {
547                         num_sectors = ordered_sum->len / sectorsize;
548                         sector_sums = ordered_sum->sums;
549                         for (i = 0; i < num_sectors; i++) {
550                                 if (sector_sums[i].offset == offset) {
551                                         *sum = sector_sums[i].sum;
552                                         ret = 0;
553                                         goto out;
554                                 }
555                         }
556                 }
557         }
558 out:
559         mutex_unlock(&tree->mutex);
560         btrfs_put_ordered_extent(ordered);
561         return ret;
562 }
563
564
565 /**
566  * taken from mm/filemap.c because it isn't exported
567  *
568  * __filemap_fdatawrite_range - start writeback on mapping dirty pages in range
569  * @mapping:    address space structure to write
570  * @start:      offset in bytes where the range starts
571  * @end:        offset in bytes where the range ends (inclusive)
572  * @sync_mode:  enable synchronous operation
573  *
574  * Start writeback against all of a mapping's dirty pages that lie
575  * within the byte offsets <start, end> inclusive.
576  *
577  * If sync_mode is WB_SYNC_ALL then this is a "data integrity" operation, as
578  * opposed to a regular memory cleansing writeback.  The difference between
579  * these two operations is that if a dirty page/buffer is encountered, it must
580  * be waited upon, and not just skipped over.
581  */
582 int btrfs_fdatawrite_range(struct address_space *mapping, loff_t start,
583                            loff_t end, int sync_mode)
584 {
585         struct writeback_control wbc = {
586                 .sync_mode = sync_mode,
587                 .nr_to_write = mapping->nrpages * 2,
588                 .range_start = start,
589                 .range_end = end,
590                 .for_writepages = 1,
591         };
592         return btrfs_writepages(mapping, &wbc);
593 }
594
595 /**
596  * taken from mm/filemap.c because it isn't exported
597  *
598  * wait_on_page_writeback_range - wait for writeback to complete
599  * @mapping:    target address_space
600  * @start:      beginning page index
601  * @end:        ending page index
602  *
603  * Wait for writeback to complete against pages indexed by start->end
604  * inclusive
605  */
606 int btrfs_wait_on_page_writeback_range(struct address_space *mapping,
607                                        pgoff_t start, pgoff_t end)
608 {
609         struct pagevec pvec;
610         int nr_pages;
611         int ret = 0;
612         pgoff_t index;
613
614         if (end < start)
615                 return 0;
616
617         pagevec_init(&pvec, 0);
618         index = start;
619         while ((index <= end) &&
620                         (nr_pages = pagevec_lookup_tag(&pvec, mapping, &index,
621                         PAGECACHE_TAG_WRITEBACK,
622                         min(end - index, (pgoff_t)PAGEVEC_SIZE-1) + 1)) != 0) {
623                 unsigned i;
624
625                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
626                         struct page *page = pvec.pages[i];
627
628                         /* until radix tree lookup accepts end_index */
629                         if (page->index > end)
630                                 continue;
631
632                         wait_on_page_writeback(page);
633                         if (PageError(page))
634                                 ret = -EIO;
635                 }
636                 pagevec_release(&pvec);
637                 cond_resched();
638         }
639
640         /* Check for outstanding write errors */
641         if (test_and_clear_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags))
642                 ret = -ENOSPC;
643         if (test_and_clear_bit(AS_EIO, &mapping->flags))
644                 ret = -EIO;
645
646         return ret;
647 }