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);