writeback: introduce wbc.for_background
[linux-2.6.git] / fs / fs-writeback.c
1 /*
2  * fs/fs-writeback.c
3  *
4  * Copyright (C) 2002, Linus Torvalds.
5  *
6  * Contains all the functions related to writing back and waiting
7  * upon dirty inodes against superblocks, and writing back dirty
8  * pages against inodes.  ie: data writeback.  Writeout of the
9  * inode itself is not handled here.
10  *
11  * 10Apr2002    Andrew Morton
12  *              Split out of fs/inode.c
13  *              Additions for address_space-based writeback
14  */
15
16 #include <linux/kernel.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/spinlock.h>
19 #include <linux/sched.h>
20 #include <linux/fs.h>
21 #include <linux/mm.h>
22 #include <linux/kthread.h>
23 #include <linux/freezer.h>
24 #include <linux/writeback.h>
25 #include <linux/blkdev.h>
26 #include <linux/backing-dev.h>
27 #include <linux/buffer_head.h>
28 #include "internal.h"
29
30 #define inode_to_bdi(inode)     ((inode)->i_mapping->backing_dev_info)
31
32 /*
33  * We don't actually have pdflush, but this one is exported though /proc...
34  */
35 int nr_pdflush_threads;
36
37 /*
38  * Passed into wb_writeback(), essentially a subset of writeback_control
39  */
40 struct wb_writeback_args {
41         long nr_pages;
42         struct super_block *sb;
43         enum writeback_sync_modes sync_mode;
44         int for_kupdate:1;
45         int range_cyclic:1;
46         int for_background:1;
47 };
48
49 /*
50  * Work items for the bdi_writeback threads
51  */
52 struct bdi_work {
53         struct list_head list;          /* pending work list */
54         struct rcu_head rcu_head;       /* for RCU free/clear of work */
55
56         unsigned long seen;             /* threads that have seen this work */
57         atomic_t pending;               /* number of threads still to do work */
58
59         struct wb_writeback_args args;  /* writeback arguments */
60
61         unsigned long state;            /* flag bits, see WS_* */
62 };
63
64 enum {
65         WS_USED_B = 0,
66         WS_ONSTACK_B,
67 };
68
69 #define WS_USED (1 << WS_USED_B)
70 #define WS_ONSTACK (1 << WS_ONSTACK_B)
71
72 static inline bool bdi_work_on_stack(struct bdi_work *work)
73 {
74         return test_bit(WS_ONSTACK_B, &work->state);
75 }
76
77 static inline void bdi_work_init(struct bdi_work *work,
78                                  struct wb_writeback_args *args)
79 {
80         INIT_RCU_HEAD(&work->rcu_head);
81         work->args = *args;
82         work->state = WS_USED;
83 }
84
85 /**
86  * writeback_in_progress - determine whether there is writeback in progress
87  * @bdi: the device's backing_dev_info structure.
88  *
89  * Determine whether there is writeback waiting to be handled against a
90  * backing device.
91  */
92 int writeback_in_progress(struct backing_dev_info *bdi)
93 {
94         return !list_empty(&bdi->work_list);
95 }
96
97 static void bdi_work_clear(struct bdi_work *work)
98 {
99         clear_bit(WS_USED_B, &work->state);
100         smp_mb__after_clear_bit();
101         /*
102          * work can have disappeared at this point. bit waitq functions
103          * should be able to tolerate this, provided bdi_sched_wait does
104          * not dereference it's pointer argument.
105         */
106         wake_up_bit(&work->state, WS_USED_B);
107 }
108
109 static void bdi_work_free(struct rcu_head *head)
110 {
111         struct bdi_work *work = container_of(head, struct bdi_work, rcu_head);
112
113         if (!bdi_work_on_stack(work))
114                 kfree(work);
115         else
116                 bdi_work_clear(work);
117 }
118
119 static void wb_work_complete(struct bdi_work *work)
120 {
121         const enum writeback_sync_modes sync_mode = work->args.sync_mode;
122         int onstack = bdi_work_on_stack(work);
123
124         /*
125          * For allocated work, we can clear the done/seen bit right here.
126          * For on-stack work, we need to postpone both the clear and free
127          * to after the RCU grace period, since the stack could be invalidated
128          * as soon as bdi_work_clear() has done the wakeup.
129          */
130         if (!onstack)
131                 bdi_work_clear(work);
132         if (sync_mode == WB_SYNC_NONE || onstack)
133                 call_rcu(&work->rcu_head, bdi_work_free);
134 }
135
136 static void wb_clear_pending(struct bdi_writeback *wb, struct bdi_work *work)
137 {
138         /*
139          * The caller has retrieved the work arguments from this work,
140          * drop our reference. If this is the last ref, delete and free it
141          */
142         if (atomic_dec_and_test(&work->pending)) {
143                 struct backing_dev_info *bdi = wb->bdi;
144
145                 spin_lock(&bdi->wb_lock);
146                 list_del_rcu(&work->list);
147                 spin_unlock(&bdi->wb_lock);
148
149                 wb_work_complete(work);
150         }
151 }
152
153 static void bdi_queue_work(struct backing_dev_info *bdi, struct bdi_work *work)
154 {
155         work->seen = bdi->wb_mask;
156         BUG_ON(!work->seen);
157         atomic_set(&work->pending, bdi->wb_cnt);
158         BUG_ON(!bdi->wb_cnt);
159
160         /*
161          * list_add_tail_rcu() contains the necessary barriers to
162          * make sure the above stores are seen before the item is
163          * noticed on the list
164          */
165         spin_lock(&bdi->wb_lock);
166         list_add_tail_rcu(&work->list, &bdi->work_list);
167         spin_unlock(&bdi->wb_lock);
168
169         /*
170          * If the default thread isn't there, make sure we add it. When
171          * it gets created and wakes up, we'll run this work.
172          */
173         if (unlikely(list_empty_careful(&bdi->wb_list)))
174                 wake_up_process(default_backing_dev_info.wb.task);
175         else {
176                 struct bdi_writeback *wb = &bdi->wb;
177
178                 if (wb->task)
179                         wake_up_process(wb->task);
180         }
181 }
182
183 /*
184  * Used for on-stack allocated work items. The caller needs to wait until
185  * the wb threads have acked the work before it's safe to continue.
186  */
187 static void bdi_wait_on_work_clear(struct bdi_work *work)
188 {
189         wait_on_bit(&work->state, WS_USED_B, bdi_sched_wait,
190                     TASK_UNINTERRUPTIBLE);
191 }
192
193 static void bdi_alloc_queue_work(struct backing_dev_info *bdi,
194                                  struct wb_writeback_args *args)
195 {
196         struct bdi_work *work;
197
198         /*
199          * This is WB_SYNC_NONE writeback, so if allocation fails just
200          * wakeup the thread for old dirty data writeback
201          */
202         work = kmalloc(sizeof(*work), GFP_ATOMIC);
203         if (work) {
204                 bdi_work_init(work, args);
205                 bdi_queue_work(bdi, work);
206         } else {
207                 struct bdi_writeback *wb = &bdi->wb;
208
209                 if (wb->task)
210                         wake_up_process(wb->task);
211         }
212 }
213
214 /**
215  * bdi_sync_writeback - start and wait for writeback
216  * @bdi: the backing device to write from
217  * @sb: write inodes from this super_block
218  *
219  * Description:
220  *   This does WB_SYNC_ALL data integrity writeback and waits for the
221  *   IO to complete. Callers must hold the sb s_umount semaphore for
222  *   reading, to avoid having the super disappear before we are done.
223  */
224 static void bdi_sync_writeback(struct backing_dev_info *bdi,
225                                struct super_block *sb)
226 {
227         struct wb_writeback_args args = {
228                 .sb             = sb,
229                 .sync_mode      = WB_SYNC_ALL,
230                 .nr_pages       = LONG_MAX,
231                 .range_cyclic   = 0,
232         };
233         struct bdi_work work;
234
235         bdi_work_init(&work, &args);
236         work.state |= WS_ONSTACK;
237
238         bdi_queue_work(bdi, &work);
239         bdi_wait_on_work_clear(&work);
240 }
241
242 /**
243  * bdi_start_writeback - start writeback
244  * @bdi: the backing device to write from
245  * @nr_pages: the number of pages to write
246  *
247  * Description:
248  *   This does WB_SYNC_NONE opportunistic writeback. The IO is only
249  *   started when this function returns, we make no guarentees on
250  *   completion. Caller need not hold sb s_umount semaphore.
251  *
252  */
253 void bdi_start_writeback(struct backing_dev_info *bdi, struct super_block *sb,
254                          long nr_pages)
255 {
256         struct wb_writeback_args args = {
257                 .sb             = sb,
258                 .sync_mode      = WB_SYNC_NONE,
259                 .nr_pages       = nr_pages,
260                 .range_cyclic   = 1,
261         };
262
263         /*
264          * We treat @nr_pages=0 as the special case to do background writeback,
265          * ie. to sync pages until the background dirty threshold is reached.
266          */
267         if (!nr_pages) {
268                 args.nr_pages = LONG_MAX;
269                 args.for_background = 1;
270         }
271
272         bdi_alloc_queue_work(bdi, &args);
273 }
274
275 /*
276  * Redirty an inode: set its when-it-was dirtied timestamp and move it to the
277  * furthest end of its superblock's dirty-inode list.
278  *
279  * Before stamping the inode's ->dirtied_when, we check to see whether it is
280  * already the most-recently-dirtied inode on the b_dirty list.  If that is
281  * the case then the inode must have been redirtied while it was being written
282  * out and we don't reset its dirtied_when.
283  */
284 static void redirty_tail(struct inode *inode)
285 {
286         struct bdi_writeback *wb = &inode_to_bdi(inode)->wb;
287
288         if (!list_empty(&wb->b_dirty)) {
289                 struct inode *tail;
290
291                 tail = list_entry(wb->b_dirty.next, struct inode, i_list);
292                 if (time_before(inode->dirtied_when, tail->dirtied_when))
293                         inode->dirtied_when = jiffies;
294         }
295         list_move(&inode->i_list, &wb->b_dirty);
296 }
297
298 /*
299  * requeue inode for re-scanning after bdi->b_io list is exhausted.
300  */
301 static void requeue_io(struct inode *inode)
302 {
303         struct bdi_writeback *wb = &inode_to_bdi(inode)->wb;
304
305         list_move(&inode->i_list, &wb->b_more_io);
306 }
307
308 static void inode_sync_complete(struct inode *inode)
309 {
310         /*
311          * Prevent speculative execution through spin_unlock(&inode_lock);
312          */
313         smp_mb();
314         wake_up_bit(&inode->i_state, __I_SYNC);
315 }
316
317 static bool inode_dirtied_after(struct inode *inode, unsigned long t)
318 {
319         bool ret = time_after(inode->dirtied_when, t);
320 #ifndef CONFIG_64BIT
321         /*
322          * For inodes being constantly redirtied, dirtied_when can get stuck.
323          * It _appears_ to be in the future, but is actually in distant past.
324          * This test is necessary to prevent such wrapped-around relative times
325          * from permanently stopping the whole bdi writeback.
326          */
327         ret = ret && time_before_eq(inode->dirtied_when, jiffies);
328 #endif
329         return ret;
330 }
331
332 /*
333  * Move expired dirty inodes from @delaying_queue to @dispatch_queue.
334  */
335 static void move_expired_inodes(struct list_head *delaying_queue,
336                                struct list_head *dispatch_queue,
337                                 unsigned long *older_than_this)
338 {
339         LIST_HEAD(tmp);
340         struct list_head *pos, *node;
341         struct super_block *sb = NULL;
342         struct inode *inode;
343         int do_sb_sort = 0;
344
345         while (!list_empty(delaying_queue)) {
346                 inode = list_entry(delaying_queue->prev, struct inode, i_list);
347                 if (older_than_this &&
348                     inode_dirtied_after(inode, *older_than_this))
349                         break;
350                 if (sb && sb != inode->i_sb)
351                         do_sb_sort = 1;
352                 sb = inode->i_sb;
353                 list_move(&inode->i_list, &tmp);
354         }
355
356         /* just one sb in list, splice to dispatch_queue and we're done */
357         if (!do_sb_sort) {
358                 list_splice(&tmp, dispatch_queue);
359                 return;
360         }
361
362         /* Move inodes from one superblock together */
363         while (!list_empty(&tmp)) {
364                 inode = list_entry(tmp.prev, struct inode, i_list);
365                 sb = inode->i_sb;
366                 list_for_each_prev_safe(pos, node, &tmp) {
367                         inode = list_entry(pos, struct inode, i_list);
368                         if (inode->i_sb == sb)
369                                 list_move(&inode->i_list, dispatch_queue);
370                 }
371         }
372 }
373
374 /*
375  * Queue all expired dirty inodes for io, eldest first.
376  */
377 static void queue_io(struct bdi_writeback *wb, unsigned long *older_than_this)
378 {
379         list_splice_init(&wb->b_more_io, wb->b_io.prev);
380         move_expired_inodes(&wb->b_dirty, &wb->b_io, older_than_this);
381 }
382
383 static int write_inode(struct inode *inode, int sync)
384 {
385         if (inode->i_sb->s_op->write_inode && !is_bad_inode(inode))
386                 return inode->i_sb->s_op->write_inode(inode, sync);
387         return 0;
388 }
389
390 /*
391  * Wait for writeback on an inode to complete.
392  */
393 static void inode_wait_for_writeback(struct inode *inode)
394 {
395         DEFINE_WAIT_BIT(wq, &inode->i_state, __I_SYNC);
396         wait_queue_head_t *wqh;
397
398         wqh = bit_waitqueue(&inode->i_state, __I_SYNC);
399         do {
400                 spin_unlock(&inode_lock);
401                 __wait_on_bit(wqh, &wq, inode_wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
402                 spin_lock(&inode_lock);
403         } while (inode->i_state & I_SYNC);
404 }
405
406 /*
407  * Write out an inode's dirty pages.  Called under inode_lock.  Either the
408  * caller has ref on the inode (either via __iget or via syscall against an fd)
409  * or the inode has I_WILL_FREE set (via generic_forget_inode)
410  *
411  * If `wait' is set, wait on the writeout.
412  *
413  * The whole writeout design is quite complex and fragile.  We want to avoid
414  * starvation of particular inodes when others are being redirtied, prevent
415  * livelocks, etc.
416  *
417  * Called under inode_lock.
418  */
419 static int
420 writeback_single_inode(struct inode *inode, struct writeback_control *wbc)
421 {
422         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
423         int wait = wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL;
424         unsigned dirty;
425         int ret;
426
427         if (!atomic_read(&inode->i_count))
428                 WARN_ON(!(inode->i_state & (I_WILL_FREE|I_FREEING)));
429         else
430                 WARN_ON(inode->i_state & I_WILL_FREE);
431
432         if (inode->i_state & I_SYNC) {
433                 /*
434                  * If this inode is locked for writeback and we are not doing
435                  * writeback-for-data-integrity, move it to b_more_io so that
436                  * writeback can proceed with the other inodes on s_io.
437                  *
438                  * We'll have another go at writing back this inode when we
439                  * completed a full scan of b_io.
440                  */
441                 if (!wait) {
442                         requeue_io(inode);
443                         return 0;
444                 }
445
446                 /*
447                  * It's a data-integrity sync.  We must wait.
448                  */
449                 inode_wait_for_writeback(inode);
450         }
451
452         BUG_ON(inode->i_state & I_SYNC);
453
454         /* Set I_SYNC, reset I_DIRTY */
455         dirty = inode->i_state & I_DIRTY;
456         inode->i_state |= I_SYNC;
457         inode->i_state &= ~I_DIRTY;
458
459         spin_unlock(&inode_lock);
460
461         ret = do_writepages(mapping, wbc);
462
463         /* Don't write the inode if only I_DIRTY_PAGES was set */
464         if (dirty & (I_DIRTY_SYNC | I_DIRTY_DATASYNC)) {
465                 int err = write_inode(inode, wait);
466                 if (ret == 0)
467                         ret = err;
468         }
469
470         if (wait) {
471                 int err = filemap_fdatawait(mapping);
472                 if (ret == 0)
473                         ret = err;
474         }
475
476         spin_lock(&inode_lock);
477         inode->i_state &= ~I_SYNC;
478         if (!(inode->i_state & (I_FREEING | I_CLEAR))) {
479                 if ((inode->i_state & I_DIRTY_PAGES) && wbc->for_kupdate) {
480                         /*
481                          * More pages get dirtied by a fast dirtier.
482                          */
483                         goto select_queue;
484                 } else if (inode->i_state & I_DIRTY) {
485                         /*
486                          * At least XFS will redirty the inode during the
487                          * writeback (delalloc) and on io completion (isize).
488                          */
489                         redirty_tail(inode);
490                 } else if (mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY)) {
491                         /*
492                          * We didn't write back all the pages.  nfs_writepages()
493                          * sometimes bales out without doing anything. Redirty
494                          * the inode; Move it from b_io onto b_more_io/b_dirty.
495                          */
496                         /*
497                          * akpm: if the caller was the kupdate function we put
498                          * this inode at the head of b_dirty so it gets first
499                          * consideration.  Otherwise, move it to the tail, for
500                          * the reasons described there.  I'm not really sure
501                          * how much sense this makes.  Presumably I had a good
502                          * reasons for doing it this way, and I'd rather not
503                          * muck with it at present.
504                          */
505                         if (wbc->for_kupdate) {
506                                 /*
507                                  * For the kupdate function we move the inode
508                                  * to b_more_io so it will get more writeout as
509                                  * soon as the queue becomes uncongested.
510                                  */
511                                 inode->i_state |= I_DIRTY_PAGES;
512 select_queue:
513                                 if (wbc->nr_to_write <= 0) {
514                                         /*
515                                          * slice used up: queue for next turn
516                                          */
517                                         requeue_io(inode);
518                                 } else {
519                                         /*
520                                          * somehow blocked: retry later
521                                          */
522                                         redirty_tail(inode);
523                                 }
524                         } else {
525                                 /*
526                                  * Otherwise fully redirty the inode so that
527                                  * other inodes on this superblock will get some
528                                  * writeout.  Otherwise heavy writing to one
529                                  * file would indefinitely suspend writeout of
530                                  * all the other files.
531                                  */
532                                 inode->i_state |= I_DIRTY_PAGES;
533                                 redirty_tail(inode);
534                         }
535                 } else if (atomic_read(&inode->i_count)) {
536                         /*
537                          * The inode is clean, inuse
538                          */
539                         list_move(&inode->i_list, &inode_in_use);
540                 } else {
541                         /*
542                          * The inode is clean, unused
543                          */
544                         list_move(&inode->i_list, &inode_unused);
545                 }
546         }
547         inode_sync_complete(inode);
548         return ret;
549 }
550
551 static void unpin_sb_for_writeback(struct super_block **psb)
552 {
553         struct super_block *sb = *psb;
554
555         if (sb) {
556                 up_read(&sb->s_umount);
557                 put_super(sb);
558                 *psb = NULL;
559         }
560 }
561
562 /*
563  * For WB_SYNC_NONE writeback, the caller does not have the sb pinned
564  * before calling writeback. So make sure that we do pin it, so it doesn't
565  * go away while we are writing inodes from it.
566  *
567  * Returns 0 if the super was successfully pinned (or pinning wasn't needed),
568  * 1 if we failed.
569  */
570 static int pin_sb_for_writeback(struct writeback_control *wbc,
571                                 struct inode *inode, struct super_block **psb)
572 {
573         struct super_block *sb = inode->i_sb;
574
575         /*
576          * If this sb is already pinned, nothing more to do. If not and
577          * *psb is non-NULL, unpin the old one first
578          */
579         if (sb == *psb)
580                 return 0;
581         else if (*psb)
582                 unpin_sb_for_writeback(psb);
583
584         /*
585          * Caller must already hold the ref for this
586          */
587         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL) {
588                 WARN_ON(!rwsem_is_locked(&sb->s_umount));
589                 return 0;
590         }
591
592         spin_lock(&sb_lock);
593         sb->s_count++;
594         if (down_read_trylock(&sb->s_umount)) {
595                 if (sb->s_root) {
596                         spin_unlock(&sb_lock);
597                         goto pinned;
598                 }
599                 /*
600                  * umounted, drop rwsem again and fall through to failure
601                  */
602                 up_read(&sb->s_umount);
603         }
604
605         sb->s_count--;
606         spin_unlock(&sb_lock);
607         return 1;
608 pinned:
609         *psb = sb;
610         return 0;
611 }
612
613 static void writeback_inodes_wb(struct bdi_writeback *wb,
614                                 struct writeback_control *wbc)
615 {
616         struct super_block *sb = wbc->sb, *pin_sb = NULL;
617         const unsigned long start = jiffies;    /* livelock avoidance */
618
619         spin_lock(&inode_lock);
620
621         if (!wbc->for_kupdate || list_empty(&wb->b_io))
622                 queue_io(wb, wbc->older_than_this);
623
624         while (!list_empty(&wb->b_io)) {
625                 struct inode *inode = list_entry(wb->b_io.prev,
626                                                 struct inode, i_list);
627                 long pages_skipped;
628
629                 /*
630                  * super block given and doesn't match, skip this inode
631                  */
632                 if (sb && sb != inode->i_sb) {
633                         redirty_tail(inode);
634                         continue;
635                 }
636
637                 if (inode->i_state & (I_NEW | I_WILL_FREE)) {
638                         requeue_io(inode);
639                         continue;
640                 }
641
642                 if (wbc->nonblocking && bdi_write_congested(wb->bdi)) {
643                         wbc->encountered_congestion = 1;
644                         if (!is_blkdev_sb)
645                                 break;          /* Skip a congested fs */
646                         requeue_io(inode);
647                         continue;               /* Skip a congested blockdev */
648                 }
649
650                 /*
651                  * Was this inode dirtied after sync_sb_inodes was called?
652                  * This keeps sync from extra jobs and livelock.
653                  */
654                 if (inode_dirtied_after(inode, start))
655                         break;
656
657                 if (pin_sb_for_writeback(wbc, inode, &pin_sb)) {
658                         requeue_io(inode);
659                         continue;
660                 }
661
662                 BUG_ON(inode->i_state & (I_FREEING | I_CLEAR));
663                 __iget(inode);
664                 pages_skipped = wbc->pages_skipped;
665                 writeback_single_inode(inode, wbc);
666                 if (wbc->pages_skipped != pages_skipped) {
667                         /*
668                          * writeback is not making progress due to locked
669                          * buffers.  Skip this inode for now.
670                          */
671                         redirty_tail(inode);
672                 }
673                 spin_unlock(&inode_lock);
674                 iput(inode);
675                 cond_resched();
676                 spin_lock(&inode_lock);
677                 if (wbc->nr_to_write <= 0) {
678                         wbc->more_io = 1;
679                         break;
680                 }
681                 if (!list_empty(&wb->b_more_io))
682                         wbc->more_io = 1;
683         }
684
685         unpin_sb_for_writeback(&pin_sb);
686
687         spin_unlock(&inode_lock);
688         /* Leave any unwritten inodes on b_io */
689 }
690
691 void writeback_inodes_wbc(struct writeback_control *wbc)
692 {
693         struct backing_dev_info *bdi = wbc->bdi;
694
695         writeback_inodes_wb(&bdi->wb, wbc);
696 }
697
698 /*
699  * The maximum number of pages to writeout in a single bdi flush/kupdate
700  * operation.  We do this so we don't hold I_SYNC against an inode for
701  * enormous amounts of time, which would block a userspace task which has
702  * been forced to throttle against that inode.  Also, the code reevaluates
703  * the dirty each time it has written this many pages.
704  */
705 #define MAX_WRITEBACK_PAGES     1024
706
707 static inline bool over_bground_thresh(void)
708 {
709         unsigned long background_thresh, dirty_thresh;
710
711         get_dirty_limits(&background_thresh, &dirty_thresh, NULL, NULL);
712
713         return (global_page_state(NR_FILE_DIRTY) +
714                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS) >= background_thresh);
715 }
716
717 /*
718  * Explicit flushing or periodic writeback of "old" data.
719  *
720  * Define "old": the first time one of an inode's pages is dirtied, we mark the
721  * dirtying-time in the inode's address_space.  So this periodic writeback code
722  * just walks the superblock inode list, writing back any inodes which are
723  * older than a specific point in time.
724  *
725  * Try to run once per dirty_writeback_interval.  But if a writeback event
726  * takes longer than a dirty_writeback_interval interval, then leave a
727  * one-second gap.
728  *
729  * older_than_this takes precedence over nr_to_write.  So we'll only write back
730  * all dirty pages if they are all attached to "old" mappings.
731  */
732 static long wb_writeback(struct bdi_writeback *wb,
733                          struct wb_writeback_args *args)
734 {
735         struct writeback_control wbc = {
736                 .bdi                    = wb->bdi,
737                 .sb                     = args->sb,
738                 .sync_mode              = args->sync_mode,
739                 .older_than_this        = NULL,
740                 .for_kupdate            = args->for_kupdate,
741                 .for_background         = args->for_background,
742                 .range_cyclic           = args->range_cyclic,
743         };
744         unsigned long oldest_jif;
745         long wrote = 0;
746         struct inode *inode;
747
748         if (wbc.for_kupdate) {
749                 wbc.older_than_this = &oldest_jif;
750                 oldest_jif = jiffies -
751                                 msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10);
752         }
753         if (!wbc.range_cyclic) {
754                 wbc.range_start = 0;
755                 wbc.range_end = LLONG_MAX;
756         }
757
758         for (;;) {
759                 /*
760                  * Stop writeback when nr_pages has been consumed
761                  */
762                 if (args->nr_pages <= 0)
763                         break;
764
765                 /*
766                  * For background writeout, stop when we are below the
767                  * background dirty threshold
768                  */
769                 if (args->for_background && !over_bground_thresh())
770                         break;
771
772                 wbc.more_io = 0;
773                 wbc.encountered_congestion = 0;
774                 wbc.nr_to_write = MAX_WRITEBACK_PAGES;
775                 wbc.pages_skipped = 0;
776                 writeback_inodes_wb(wb, &wbc);
777                 args->nr_pages -= MAX_WRITEBACK_PAGES - wbc.nr_to_write;
778                 wrote += MAX_WRITEBACK_PAGES - wbc.nr_to_write;
779
780                 /*
781                  * If we consumed everything, see if we have more
782                  */
783                 if (wbc.nr_to_write <= 0)
784                         continue;
785                 /*
786                  * Didn't write everything and we don't have more IO, bail
787                  */
788                 if (!wbc.more_io)
789                         break;
790                 /*
791                  * Did we write something? Try for more
792                  */
793                 if (wbc.nr_to_write < MAX_WRITEBACK_PAGES)
794                         continue;
795                 /*
796                  * Nothing written. Wait for some inode to
797                  * become available for writeback. Otherwise
798                  * we'll just busyloop.
799                  */
800                 spin_lock(&inode_lock);
801                 if (!list_empty(&wb->b_more_io))  {
802                         inode = list_entry(wb->b_more_io.prev,
803                                                 struct inode, i_list);
804                         inode_wait_for_writeback(inode);
805                 }
806                 spin_unlock(&inode_lock);
807         }
808
809         return wrote;
810 }
811
812 /*
813  * Return the next bdi_work struct that hasn't been processed by this
814  * wb thread yet. ->seen is initially set for each thread that exists
815  * for this device, when a thread first notices a piece of work it
816  * clears its bit. Depending on writeback type, the thread will notify
817  * completion on either receiving the work (WB_SYNC_NONE) or after
818  * it is done (WB_SYNC_ALL).
819  */
820 static struct bdi_work *get_next_work_item(struct backing_dev_info *bdi,
821                                            struct bdi_writeback *wb)
822 {
823         struct bdi_work *work, *ret = NULL;
824
825         rcu_read_lock();
826
827         list_for_each_entry_rcu(work, &bdi->work_list, list) {
828                 if (!test_bit(wb->nr, &work->seen))
829                         continue;
830                 clear_bit(wb->nr, &work->seen);
831
832                 ret = work;
833                 break;
834         }
835
836         rcu_read_unlock();
837         return ret;
838 }
839
840 static long wb_check_old_data_flush(struct bdi_writeback *wb)
841 {
842         unsigned long expired;
843         long nr_pages;
844
845         expired = wb->last_old_flush +
846                         msecs_to_jiffies(dirty_writeback_interval * 10);
847         if (time_before(jiffies, expired))
848                 return 0;
849
850         wb->last_old_flush = jiffies;
851         nr_pages = global_page_state(NR_FILE_DIRTY) +
852                         global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS) +
853                         (inodes_stat.nr_inodes - inodes_stat.nr_unused);
854
855         if (nr_pages) {
856                 struct wb_writeback_args args = {
857                         .nr_pages       = nr_pages,
858                         .sync_mode      = WB_SYNC_NONE,
859                         .for_kupdate    = 1,
860                         .range_cyclic   = 1,
861                 };
862
863                 return wb_writeback(wb, &args);
864         }
865
866         return 0;
867 }
868
869 /*
870  * Retrieve work items and do the writeback they describe
871  */
872 long wb_do_writeback(struct bdi_writeback *wb, int force_wait)
873 {
874         struct backing_dev_info *bdi = wb->bdi;
875         struct bdi_work *work;
876         long wrote = 0;
877
878         while ((work = get_next_work_item(bdi, wb)) != NULL) {
879                 struct wb_writeback_args args = work->args;
880
881                 /*
882                  * Override sync mode, in case we must wait for completion
883                  */
884                 if (force_wait)
885                         work->args.sync_mode = args.sync_mode = WB_SYNC_ALL;
886
887                 /*
888                  * If this isn't a data integrity operation, just notify
889                  * that we have seen this work and we are now starting it.
890                  */
891                 if (args.sync_mode == WB_SYNC_NONE)
892                         wb_clear_pending(wb, work);
893
894                 wrote += wb_writeback(wb, &args);
895
896                 /*
897                  * This is a data integrity writeback, so only do the
898                  * notification when we have completed the work.
899                  */
900                 if (args.sync_mode == WB_SYNC_ALL)
901                         wb_clear_pending(wb, work);
902         }
903
904         /*
905          * Check for periodic writeback, kupdated() style
906          */
907         wrote += wb_check_old_data_flush(wb);
908
909         return wrote;
910 }
911
912 /*
913  * Handle writeback of dirty data for the device backed by this bdi. Also
914  * wakes up periodically and does kupdated style flushing.
915  */
916 int bdi_writeback_task(struct bdi_writeback *wb)
917 {
918         unsigned long last_active = jiffies;
919         unsigned long wait_jiffies = -1UL;
920         long pages_written;
921
922         while (!kthread_should_stop()) {
923                 pages_written = wb_do_writeback(wb, 0);
924
925                 if (pages_written)
926                         last_active = jiffies;
927                 else if (wait_jiffies != -1UL) {
928                         unsigned long max_idle;
929
930                         /*
931                          * Longest period of inactivity that we tolerate. If we
932                          * see dirty data again later, the task will get
933                          * recreated automatically.
934                          */
935                         max_idle = max(5UL * 60 * HZ, wait_jiffies);
936                         if (time_after(jiffies, max_idle + last_active))
937                                 break;
938                 }
939
940                 wait_jiffies = msecs_to_jiffies(dirty_writeback_interval * 10);
941                 schedule_timeout_interruptible(wait_jiffies);
942                 try_to_freeze();
943         }
944
945         return 0;
946 }
947
948 /*
949  * Schedule writeback for all backing devices. This does WB_SYNC_NONE
950  * writeback, for integrity writeback see bdi_sync_writeback().
951  */
952 static void bdi_writeback_all(struct super_block *sb, long nr_pages)
953 {
954         struct wb_writeback_args args = {
955                 .sb             = sb,
956                 .nr_pages       = nr_pages,
957                 .sync_mode      = WB_SYNC_NONE,
958         };
959         struct backing_dev_info *bdi;
960
961         rcu_read_lock();
962
963         list_for_each_entry_rcu(bdi, &bdi_list, bdi_list) {
964                 if (!bdi_has_dirty_io(bdi))
965                         continue;
966
967                 bdi_alloc_queue_work(bdi, &args);
968         }
969
970         rcu_read_unlock();
971 }
972
973 /*
974  * Start writeback of `nr_pages' pages.  If `nr_pages' is zero, write back
975  * the whole world.
976  */
977 void wakeup_flusher_threads(long nr_pages)
978 {
979         if (nr_pages == 0)
980                 nr_pages = global_page_state(NR_FILE_DIRTY) +
981                                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS);
982         bdi_writeback_all(NULL, nr_pages);
983 }
984
985 static noinline void block_dump___mark_inode_dirty(struct inode *inode)
986 {
987         if (inode->i_ino || strcmp(inode->i_sb->s_id, "bdev")) {
988                 struct dentry *dentry;
989                 const char *name = "?";
990
991                 dentry = d_find_alias(inode);
992                 if (dentry) {
993                         spin_lock(&dentry->d_lock);
994                         name = (const char *) dentry->d_name.name;
995                 }
996                 printk(KERN_DEBUG
997                        "%s(%d): dirtied inode %lu (%s) on %s\n",
998                        current->comm, task_pid_nr(current), inode->i_ino,
999                        name, inode->i_sb->s_id);
1000                 if (dentry) {
1001                         spin_unlock(&dentry->d_lock);
1002                         dput(dentry);
1003                 }
1004         }
1005 }
1006
1007 /**
1008  *      __mark_inode_dirty -    internal function
1009  *      @inode: inode to mark
1010  *      @flags: what kind of dirty (i.e. I_DIRTY_SYNC)
1011  *      Mark an inode as dirty. Callers should use mark_inode_dirty or
1012  *      mark_inode_dirty_sync.
1013  *
1014  * Put the inode on the super block's dirty list.
1015  *
1016  * CAREFUL! We mark it dirty unconditionally, but move it onto the
1017  * dirty list only if it is hashed or if it refers to a blockdev.
1018  * If it was not hashed, it will never be added to the dirty list
1019  * even if it is later hashed, as it will have been marked dirty already.
1020  *
1021  * In short, make sure you hash any inodes _before_ you start marking
1022  * them dirty.
1023  *
1024  * This function *must* be atomic for the I_DIRTY_PAGES case -
1025  * set_page_dirty() is called under spinlock in several places.
1026  *
1027  * Note that for blockdevs, inode->dirtied_when represents the dirtying time of
1028  * the block-special inode (/dev/hda1) itself.  And the ->dirtied_when field of
1029  * the kernel-internal blockdev inode represents the dirtying time of the
1030  * blockdev's pages.  This is why for I_DIRTY_PAGES we always use
1031  * page->mapping->host, so the page-dirtying time is recorded in the internal
1032  * blockdev inode.
1033  */
1034 void __mark_inode_dirty(struct inode *inode, int flags)
1035 {
1036         struct super_block *sb = inode->i_sb;
1037
1038         /*
1039          * Don't do this for I_DIRTY_PAGES - that doesn't actually
1040          * dirty the inode itself
1041          */
1042         if (flags & (I_DIRTY_SYNC | I_DIRTY_DATASYNC)) {
1043                 if (sb->s_op->dirty_inode)
1044                         sb->s_op->dirty_inode(inode);
1045         }
1046
1047         /*
1048          * make sure that changes are seen by all cpus before we test i_state
1049          * -- mikulas
1050          */
1051         smp_mb();
1052
1053         /* avoid the locking if we can */
1054         if ((inode->i_state & flags) == flags)
1055                 return;
1056
1057         if (unlikely(block_dump))
1058                 block_dump___mark_inode_dirty(inode);
1059
1060         spin_lock(&inode_lock);
1061         if ((inode->i_state & flags) != flags) {
1062                 const int was_dirty = inode->i_state & I_DIRTY;
1063
1064                 inode->i_state |= flags;
1065
1066                 /*
1067                  * If the inode is being synced, just update its dirty state.
1068                  * The unlocker will place the inode on the appropriate
1069                  * superblock list, based upon its state.
1070                  */
1071                 if (inode->i_state & I_SYNC)
1072                         goto out;
1073
1074                 /*
1075                  * Only add valid (hashed) inodes to the superblock's
1076                  * dirty list.  Add blockdev inodes as well.
1077                  */
1078                 if (!S_ISBLK(inode->i_mode)) {
1079                         if (hlist_unhashed(&inode->i_hash))
1080                                 goto out;
1081                 }
1082                 if (inode->i_state & (I_FREEING|I_CLEAR))
1083                         goto out;
1084
1085                 /*
1086                  * If the inode was already on b_dirty/b_io/b_more_io, don't
1087                  * reposition it (that would break b_dirty time-ordering).
1088                  */
1089                 if (!was_dirty) {
1090                         struct bdi_writeback *wb = &inode_to_bdi(inode)->wb;
1091                         struct backing_dev_info *bdi = wb->bdi;
1092
1093                         if (bdi_cap_writeback_dirty(bdi) &&
1094                             !test_bit(BDI_registered, &bdi->state)) {
1095                                 WARN_ON(1);
1096                                 printk(KERN_ERR "bdi-%s not registered\n",
1097                                                                 bdi->name);
1098                         }
1099
1100                         inode->dirtied_when = jiffies;
1101                         list_move(&inode->i_list, &wb->b_dirty);
1102                 }
1103         }
1104 out:
1105         spin_unlock(&inode_lock);
1106 }
1107 EXPORT_SYMBOL(__mark_inode_dirty);
1108
1109 /*
1110  * Write out a superblock's list of dirty inodes.  A wait will be performed
1111  * upon no inodes, all inodes or the final one, depending upon sync_mode.
1112  *
1113  * If older_than_this is non-NULL, then only write out inodes which
1114  * had their first dirtying at a time earlier than *older_than_this.
1115  *
1116  * If `bdi' is non-zero then we're being asked to writeback a specific queue.
1117  * This function assumes that the blockdev superblock's inodes are backed by
1118  * a variety of queues, so all inodes are searched.  For other superblocks,
1119  * assume that all inodes are backed by the same queue.
1120  *
1121  * The inodes to be written are parked on bdi->b_io.  They are moved back onto
1122  * bdi->b_dirty as they are selected for writing.  This way, none can be missed
1123  * on the writer throttling path, and we get decent balancing between many
1124  * throttled threads: we don't want them all piling up on inode_sync_wait.
1125  */
1126 static void wait_sb_inodes(struct super_block *sb)
1127 {
1128         struct inode *inode, *old_inode = NULL;
1129
1130         /*
1131          * We need to be protected against the filesystem going from
1132          * r/o to r/w or vice versa.
1133          */
1134         WARN_ON(!rwsem_is_locked(&sb->s_umount));
1135
1136         spin_lock(&inode_lock);
1137
1138         /*
1139          * Data integrity sync. Must wait for all pages under writeback,
1140          * because there may have been pages dirtied before our sync
1141          * call, but which had writeout started before we write it out.
1142          * In which case, the inode may not be on the dirty list, but
1143          * we still have to wait for that writeout.
1144          */
1145         list_for_each_entry(inode, &sb->s_inodes, i_sb_list) {
1146                 struct address_space *mapping;
1147
1148                 if (inode->i_state & (I_FREEING|I_CLEAR|I_WILL_FREE|I_NEW))
1149                         continue;
1150                 mapping = inode->i_mapping;
1151                 if (mapping->nrpages == 0)
1152                         continue;
1153                 __iget(inode);
1154                 spin_unlock(&inode_lock);
1155                 /*
1156                  * We hold a reference to 'inode' so it couldn't have
1157                  * been removed from s_inodes list while we dropped the
1158                  * inode_lock.  We cannot iput the inode now as we can
1159                  * be holding the last reference and we cannot iput it
1160                  * under inode_lock. So we keep the reference and iput
1161                  * it later.
1162                  */
1163                 iput(old_inode);
1164                 old_inode = inode;
1165
1166                 filemap_fdatawait(mapping);
1167
1168                 cond_resched();
1169
1170                 spin_lock(&inode_lock);
1171         }
1172         spin_unlock(&inode_lock);
1173         iput(old_inode);
1174 }
1175
1176 /**
1177  * writeback_inodes_sb  -       writeback dirty inodes from given super_block
1178  * @sb: the superblock
1179  *
1180  * Start writeback on some inodes on this super_block. No guarantees are made
1181  * on how many (if any) will be written, and this function does not wait
1182  * for IO completion of submitted IO. The number of pages submitted is
1183  * returned.
1184  */
1185 void writeback_inodes_sb(struct super_block *sb)
1186 {
1187         unsigned long nr_dirty = global_page_state(NR_FILE_DIRTY);
1188         unsigned long nr_unstable = global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS);
1189         long nr_to_write;
1190
1191         nr_to_write = nr_dirty + nr_unstable +
1192                         (inodes_stat.nr_inodes - inodes_stat.nr_unused);
1193
1194         bdi_start_writeback(sb->s_bdi, sb, nr_to_write);
1195 }
1196 EXPORT_SYMBOL(writeback_inodes_sb);
1197
1198 /**
1199  * sync_inodes_sb       -       sync sb inode pages
1200  * @sb: the superblock
1201  *
1202  * This function writes and waits on any dirty inode belonging to this
1203  * super_block. The number of pages synced is returned.
1204  */
1205 void sync_inodes_sb(struct super_block *sb)
1206 {
1207         bdi_sync_writeback(sb->s_bdi, sb);
1208         wait_sb_inodes(sb);
1209 }
1210 EXPORT_SYMBOL(sync_inodes_sb);
1211
1212 /**
1213  * write_inode_now      -       write an inode to disk
1214  * @inode: inode to write to disk
1215  * @sync: whether the write should be synchronous or not
1216  *
1217  * This function commits an inode to disk immediately if it is dirty. This is
1218  * primarily needed by knfsd.
1219  *
1220  * The caller must either have a ref on the inode or must have set I_WILL_FREE.
1221  */
1222 int write_inode_now(struct inode *inode, int sync)
1223 {
1224         int ret;
1225         struct writeback_control wbc = {
1226                 .nr_to_write = LONG_MAX,
1227                 .sync_mode = sync ? WB_SYNC_ALL : WB_SYNC_NONE,
1228                 .range_start = 0,
1229                 .range_end = LLONG_MAX,
1230         };
1231
1232         if (!mapping_cap_writeback_dirty(inode->i_mapping))
1233                 wbc.nr_to_write = 0;
1234
1235         might_sleep();
1236         spin_lock(&inode_lock);
1237         ret = writeback_single_inode(inode, &wbc);
1238         spin_unlock(&inode_lock);
1239         if (sync)
1240                 inode_sync_wait(inode);
1241         return ret;
1242 }
1243 EXPORT_SYMBOL(write_inode_now);
1244
1245 /**
1246  * sync_inode - write an inode and its pages to disk.
1247  * @inode: the inode to sync
1248  * @wbc: controls the writeback mode
1249  *
1250  * sync_inode() will write an inode and its pages to disk.  It will also
1251  * correctly update the inode on its superblock's dirty inode lists and will
1252  * update inode->i_state.
1253  *
1254  * The caller must have a ref on the inode.
1255  */
1256 int sync_inode(struct inode *inode, struct writeback_control *wbc)
1257 {
1258         int ret;
1259
1260         spin_lock(&inode_lock);
1261         ret = writeback_single_inode(inode, wbc);
1262         spin_unlock(&inode_lock);
1263         return ret;
1264 }
1265 EXPORT_SYMBOL(sync_inode);