[PATCH] reduce size of bio mempools
[linux-2.6.git] / fs / bio.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@suse.de>
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
6  * published by the Free Software Foundation.
7  *
8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
11  * GNU General Public License for more details.
12  *
13  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
14  * along with this program; if not, write to the Free Software
15  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
16  *
17  */
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/bio.h>
21 #include <linux/blkdev.h>
22 #include <linux/slab.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/mempool.h>
27 #include <linux/workqueue.h>
28 #include <scsi/sg.h>            /* for struct sg_iovec */
29
30 #define BIO_POOL_SIZE 256
31
32 static kmem_cache_t *bio_slab;
33
34 #define BIOVEC_NR_POOLS 6
35
36 /*
37  * a small number of entries is fine, not going to be performance critical.
38  * basically we just need to survive
39  */
40 #define BIO_SPLIT_ENTRIES 8     
41 mempool_t *bio_split_pool;
42
43 struct biovec_slab {
44         int nr_vecs;
45         char *name; 
46         kmem_cache_t *slab;
47 };
48
49 /*
50  * if you change this list, also change bvec_alloc or things will
51  * break badly! cannot be bigger than what you can fit into an
52  * unsigned short
53  */
54
55 #define BV(x) { .nr_vecs = x, .name = "biovec-"__stringify(x) }
56 static struct biovec_slab bvec_slabs[BIOVEC_NR_POOLS] __read_mostly = {
57         BV(1), BV(4), BV(16), BV(64), BV(128), BV(BIO_MAX_PAGES),
58 };
59 #undef BV
60
61 /*
62  * bio_set is used to allow other portions of the IO system to
63  * allocate their own private memory pools for bio and iovec structures.
64  * These memory pools in turn all allocate from the bio_slab
65  * and the bvec_slabs[].
66  */
67 struct bio_set {
68         mempool_t *bio_pool;
69         mempool_t *bvec_pools[BIOVEC_NR_POOLS];
70 };
71
72 /*
73  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
74  * IO code that does not need private memory pools.
75  */
76 static struct bio_set *fs_bio_set;
77
78 static inline struct bio_vec *bvec_alloc_bs(gfp_t gfp_mask, int nr, unsigned long *idx, struct bio_set *bs)
79 {
80         struct bio_vec *bvl;
81         struct biovec_slab *bp;
82
83         /*
84          * see comment near bvec_array define!
85          */
86         switch (nr) {
87                 case   1        : *idx = 0; break;
88                 case   2 ...   4: *idx = 1; break;
89                 case   5 ...  16: *idx = 2; break;
90                 case  17 ...  64: *idx = 3; break;
91                 case  65 ... 128: *idx = 4; break;
92                 case 129 ... BIO_MAX_PAGES: *idx = 5; break;
93                 default:
94                         return NULL;
95         }
96         /*
97          * idx now points to the pool we want to allocate from
98          */
99
100         bp = bvec_slabs + *idx;
101         bvl = mempool_alloc(bs->bvec_pools[*idx], gfp_mask);
102         if (bvl)
103                 memset(bvl, 0, bp->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec));
104
105         return bvl;
106 }
107
108 void bio_free(struct bio *bio, struct bio_set *bio_set)
109 {
110         const int pool_idx = BIO_POOL_IDX(bio);
111
112         BIO_BUG_ON(pool_idx >= BIOVEC_NR_POOLS);
113
114         mempool_free(bio->bi_io_vec, bio_set->bvec_pools[pool_idx]);
115         mempool_free(bio, bio_set->bio_pool);
116 }
117
118 /*
119  * default destructor for a bio allocated with bio_alloc_bioset()
120  */
121 static void bio_fs_destructor(struct bio *bio)
122 {
123         bio_free(bio, fs_bio_set);
124 }
125
126 void bio_init(struct bio *bio)
127 {
128         bio->bi_next = NULL;
129         bio->bi_bdev = NULL;
130         bio->bi_flags = 1 << BIO_UPTODATE;
131         bio->bi_rw = 0;
132         bio->bi_vcnt = 0;
133         bio->bi_idx = 0;
134         bio->bi_phys_segments = 0;
135         bio->bi_hw_segments = 0;
136         bio->bi_hw_front_size = 0;
137         bio->bi_hw_back_size = 0;
138         bio->bi_size = 0;
139         bio->bi_max_vecs = 0;
140         bio->bi_end_io = NULL;
141         atomic_set(&bio->bi_cnt, 1);
142         bio->bi_private = NULL;
143 }
144
145 /**
146  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
147  * @gfp_mask:   the GFP_ mask given to the slab allocator
148  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
149  * @bs:         the bio_set to allocate from
150  *
151  * Description:
152  *   bio_alloc_bioset will first try it's on mempool to satisfy the allocation.
153  *   If %__GFP_WAIT is set then we will block on the internal pool waiting
154  *   for a &struct bio to become free.
155  *
156  *   allocate bio and iovecs from the memory pools specified by the
157  *   bio_set structure.
158  **/
159 struct bio *bio_alloc_bioset(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs, struct bio_set *bs)
160 {
161         struct bio *bio = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
162
163         if (likely(bio)) {
164                 struct bio_vec *bvl = NULL;
165
166                 bio_init(bio);
167                 if (likely(nr_iovecs)) {
168                         unsigned long idx;
169
170                         bvl = bvec_alloc_bs(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs);
171                         if (unlikely(!bvl)) {
172                                 mempool_free(bio, bs->bio_pool);
173                                 bio = NULL;
174                                 goto out;
175                         }
176                         bio->bi_flags |= idx << BIO_POOL_OFFSET;
177                         bio->bi_max_vecs = bvec_slabs[idx].nr_vecs;
178                 }
179                 bio->bi_io_vec = bvl;
180         }
181 out:
182         return bio;
183 }
184
185 struct bio *bio_alloc(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs)
186 {
187         struct bio *bio = bio_alloc_bioset(gfp_mask, nr_iovecs, fs_bio_set);
188
189         if (bio)
190                 bio->bi_destructor = bio_fs_destructor;
191
192         return bio;
193 }
194
195 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
196 {
197         unsigned long flags;
198         struct bio_vec *bv;
199         int i;
200
201         bio_for_each_segment(bv, bio, i) {
202                 char *data = bvec_kmap_irq(bv, &flags);
203                 memset(data, 0, bv->bv_len);
204                 flush_dcache_page(bv->bv_page);
205                 bvec_kunmap_irq(data, &flags);
206         }
207 }
208 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
209
210 /**
211  * bio_put - release a reference to a bio
212  * @bio:   bio to release reference to
213  *
214  * Description:
215  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
216  *   bio_alloc or bio_get. The last put of a bio will free it.
217  **/
218 void bio_put(struct bio *bio)
219 {
220         BIO_BUG_ON(!atomic_read(&bio->bi_cnt));
221
222         /*
223          * last put frees it
224          */
225         if (atomic_dec_and_test(&bio->bi_cnt)) {
226                 bio->bi_next = NULL;
227                 bio->bi_destructor(bio);
228         }
229 }
230
231 inline int bio_phys_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
232 {
233         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
234                 blk_recount_segments(q, bio);
235
236         return bio->bi_phys_segments;
237 }
238
239 inline int bio_hw_segments(request_queue_t *q, struct bio *bio)
240 {
241         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
242                 blk_recount_segments(q, bio);
243
244         return bio->bi_hw_segments;
245 }
246
247 /**
248  *      __bio_clone     -       clone a bio
249  *      @bio: destination bio
250  *      @bio_src: bio to clone
251  *
252  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
253  *      the actual data it points to. Reference count of returned
254  *      bio will be one.
255  */
256 void __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
257 {
258         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bio_src->bi_bdev);
259
260         memcpy(bio->bi_io_vec, bio_src->bi_io_vec,
261                 bio_src->bi_max_vecs * sizeof(struct bio_vec));
262
263         bio->bi_sector = bio_src->bi_sector;
264         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
265         bio->bi_flags |= 1 << BIO_CLONED;
266         bio->bi_rw = bio_src->bi_rw;
267         bio->bi_vcnt = bio_src->bi_vcnt;
268         bio->bi_size = bio_src->bi_size;
269         bio->bi_idx = bio_src->bi_idx;
270         bio_phys_segments(q, bio);
271         bio_hw_segments(q, bio);
272 }
273
274 /**
275  *      bio_clone       -       clone a bio
276  *      @bio: bio to clone
277  *      @gfp_mask: allocation priority
278  *
279  *      Like __bio_clone, only also allocates the returned bio
280  */
281 struct bio *bio_clone(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask)
282 {
283         struct bio *b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, bio->bi_max_vecs, fs_bio_set);
284
285         if (b) {
286                 b->bi_destructor = bio_fs_destructor;
287                 __bio_clone(b, bio);
288         }
289
290         return b;
291 }
292
293 /**
294  *      bio_get_nr_vecs         - return approx number of vecs
295  *      @bdev:  I/O target
296  *
297  *      Return the approximate number of pages we can send to this target.
298  *      There's no guarantee that you will be able to fit this number of pages
299  *      into a bio, it does not account for dynamic restrictions that vary
300  *      on offset.
301  */
302 int bio_get_nr_vecs(struct block_device *bdev)
303 {
304         request_queue_t *q = bdev_get_queue(bdev);
305         int nr_pages;
306
307         nr_pages = ((q->max_sectors << 9) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
308         if (nr_pages > q->max_phys_segments)
309                 nr_pages = q->max_phys_segments;
310         if (nr_pages > q->max_hw_segments)
311                 nr_pages = q->max_hw_segments;
312
313         return nr_pages;
314 }
315
316 static int __bio_add_page(request_queue_t *q, struct bio *bio, struct page
317                           *page, unsigned int len, unsigned int offset,
318                           unsigned short max_sectors)
319 {
320         int retried_segments = 0;
321         struct bio_vec *bvec;
322
323         /*
324          * cloned bio must not modify vec list
325          */
326         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
327                 return 0;
328
329         if (((bio->bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
330                 return 0;
331
332         /*
333          * For filesystems with a blocksize smaller than the pagesize
334          * we will often be called with the same page as last time and
335          * a consecutive offset.  Optimize this special case.
336          */
337         if (bio->bi_vcnt > 0) {
338                 struct bio_vec *prev = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
339
340                 if (page == prev->bv_page &&
341                     offset == prev->bv_offset + prev->bv_len) {
342                         prev->bv_len += len;
343                         if (q->merge_bvec_fn &&
344                             q->merge_bvec_fn(q, bio, prev) < len) {
345                                 prev->bv_len -= len;
346                                 return 0;
347                         }
348
349                         goto done;
350                 }
351         }
352
353         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
354                 return 0;
355
356         /*
357          * we might lose a segment or two here, but rather that than
358          * make this too complex.
359          */
360
361         while (bio->bi_phys_segments >= q->max_phys_segments
362                || bio->bi_hw_segments >= q->max_hw_segments
363                || BIOVEC_VIRT_OVERSIZE(bio->bi_size)) {
364
365                 if (retried_segments)
366                         return 0;
367
368                 retried_segments = 1;
369                 blk_recount_segments(q, bio);
370         }
371
372         /*
373          * setup the new entry, we might clear it again later if we
374          * cannot add the page
375          */
376         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
377         bvec->bv_page = page;
378         bvec->bv_len = len;
379         bvec->bv_offset = offset;
380
381         /*
382          * if queue has other restrictions (eg varying max sector size
383          * depending on offset), it can specify a merge_bvec_fn in the
384          * queue to get further control
385          */
386         if (q->merge_bvec_fn) {
387                 /*
388                  * merge_bvec_fn() returns number of bytes it can accept
389                  * at this offset
390                  */
391                 if (q->merge_bvec_fn(q, bio, bvec) < len) {
392                         bvec->bv_page = NULL;
393                         bvec->bv_len = 0;
394                         bvec->bv_offset = 0;
395                         return 0;
396                 }
397         }
398
399         /* If we may be able to merge these biovecs, force a recount */
400         if (bio->bi_vcnt && (BIOVEC_PHYS_MERGEABLE(bvec-1, bvec) ||
401             BIOVEC_VIRT_MERGEABLE(bvec-1, bvec)))
402                 bio->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
403
404         bio->bi_vcnt++;
405         bio->bi_phys_segments++;
406         bio->bi_hw_segments++;
407  done:
408         bio->bi_size += len;
409         return len;
410 }
411
412 /**
413  *      bio_add_pc_page -       attempt to add page to bio
414  *      @q: the target queue
415  *      @bio: destination bio
416  *      @page: page to add
417  *      @len: vec entry length
418  *      @offset: vec entry offset
419  *
420  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
421  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
422  *      device limitations. The target block device must allow bio's
423  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
424  *      page to an empty bio. This should only be used by REQ_PC bios.
425  */
426 int bio_add_pc_page(request_queue_t *q, struct bio *bio, struct page *page,
427                     unsigned int len, unsigned int offset)
428 {
429         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_hw_sectors);
430 }
431
432 /**
433  *      bio_add_page    -       attempt to add page to bio
434  *      @bio: destination bio
435  *      @page: page to add
436  *      @len: vec entry length
437  *      @offset: vec entry offset
438  *
439  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
440  *      number of reasons, such as the bio being full or target block
441  *      device limitations. The target block device must allow bio's
442  *      smaller than PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single
443  *      page to an empty bio.
444  */
445 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page, unsigned int len,
446                  unsigned int offset)
447 {
448         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
449         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, q->max_sectors);
450 }
451
452 struct bio_map_data {
453         struct bio_vec *iovecs;
454         void __user *userptr;
455 };
456
457 static void bio_set_map_data(struct bio_map_data *bmd, struct bio *bio)
458 {
459         memcpy(bmd->iovecs, bio->bi_io_vec, sizeof(struct bio_vec) * bio->bi_vcnt);
460         bio->bi_private = bmd;
461 }
462
463 static void bio_free_map_data(struct bio_map_data *bmd)
464 {
465         kfree(bmd->iovecs);
466         kfree(bmd);
467 }
468
469 static struct bio_map_data *bio_alloc_map_data(int nr_segs)
470 {
471         struct bio_map_data *bmd = kmalloc(sizeof(*bmd), GFP_KERNEL);
472
473         if (!bmd)
474                 return NULL;
475
476         bmd->iovecs = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * nr_segs, GFP_KERNEL);
477         if (bmd->iovecs)
478                 return bmd;
479
480         kfree(bmd);
481         return NULL;
482 }
483
484 /**
485  *      bio_uncopy_user -       finish previously mapped bio
486  *      @bio: bio being terminated
487  *
488  *      Free pages allocated from bio_copy_user() and write back data
489  *      to user space in case of a read.
490  */
491 int bio_uncopy_user(struct bio *bio)
492 {
493         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
494         const int read = bio_data_dir(bio) == READ;
495         struct bio_vec *bvec;
496         int i, ret = 0;
497
498         __bio_for_each_segment(bvec, bio, i, 0) {
499                 char *addr = page_address(bvec->bv_page);
500                 unsigned int len = bmd->iovecs[i].bv_len;
501
502                 if (read && !ret && copy_to_user(bmd->userptr, addr, len))
503                         ret = -EFAULT;
504
505                 __free_page(bvec->bv_page);
506                 bmd->userptr += len;
507         }
508         bio_free_map_data(bmd);
509         bio_put(bio);
510         return ret;
511 }
512
513 /**
514  *      bio_copy_user   -       copy user data to bio
515  *      @q: destination block queue
516  *      @uaddr: start of user address
517  *      @len: length in bytes
518  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
519  *
520  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
521  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
522  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
523  */
524 struct bio *bio_copy_user(request_queue_t *q, unsigned long uaddr,
525                           unsigned int len, int write_to_vm)
526 {
527         unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
528         unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
529         struct bio_map_data *bmd;
530         struct bio_vec *bvec;
531         struct page *page;
532         struct bio *bio;
533         int i, ret;
534
535         bmd = bio_alloc_map_data(end - start);
536         if (!bmd)
537                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
538
539         bmd->userptr = (void __user *) uaddr;
540
541         ret = -ENOMEM;
542         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, end - start);
543         if (!bio)
544                 goto out_bmd;
545
546         bio->bi_rw |= (!write_to_vm << BIO_RW);
547
548         ret = 0;
549         while (len) {
550                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
551
552                 if (bytes > len)
553                         bytes = len;
554
555                 page = alloc_page(q->bounce_gfp | GFP_KERNEL);
556                 if (!page) {
557                         ret = -ENOMEM;
558                         break;
559                 }
560
561                 if (bio_add_pc_page(q, bio, page, bytes, 0) < bytes) {
562                         ret = -EINVAL;
563                         break;
564                 }
565
566                 len -= bytes;
567         }
568
569         if (ret)
570                 goto cleanup;
571
572         /*
573          * success
574          */
575         if (!write_to_vm) {
576                 char __user *p = (char __user *) uaddr;
577
578                 /*
579                  * for a write, copy in data to kernel pages
580                  */
581                 ret = -EFAULT;
582                 bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
583                         char *addr = page_address(bvec->bv_page);
584
585                         if (copy_from_user(addr, p, bvec->bv_len))
586                                 goto cleanup;
587                         p += bvec->bv_len;
588                 }
589         }
590
591         bio_set_map_data(bmd, bio);
592         return bio;
593 cleanup:
594         bio_for_each_segment(bvec, bio, i)
595                 __free_page(bvec->bv_page);
596
597         bio_put(bio);
598 out_bmd:
599         bio_free_map_data(bmd);
600         return ERR_PTR(ret);
601 }
602
603 static struct bio *__bio_map_user_iov(request_queue_t *q,
604                                       struct block_device *bdev,
605                                       struct sg_iovec *iov, int iov_count,
606                                       int write_to_vm)
607 {
608         int i, j;
609         int nr_pages = 0;
610         struct page **pages;
611         struct bio *bio;
612         int cur_page = 0;
613         int ret, offset;
614
615         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
616                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
617                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
618                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
619                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
620
621                 nr_pages += end - start;
622                 /*
623                  * transfer and buffer must be aligned to at least hardsector
624                  * size for now, in the future we can relax this restriction
625                  */
626                 if ((uaddr & queue_dma_alignment(q)) || (len & queue_dma_alignment(q)))
627                         return ERR_PTR(-EINVAL);
628         }
629
630         if (!nr_pages)
631                 return ERR_PTR(-EINVAL);
632
633         bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
634         if (!bio)
635                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
636
637         ret = -ENOMEM;
638         pages = kmalloc(nr_pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
639         if (!pages)
640                 goto out;
641
642         memset(pages, 0, nr_pages * sizeof(struct page *));
643
644         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
645                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
646                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
647                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
648                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
649                 const int local_nr_pages = end - start;
650                 const int page_limit = cur_page + local_nr_pages;
651                 
652                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
653                 ret = get_user_pages(current, current->mm, uaddr,
654                                      local_nr_pages,
655                                      write_to_vm, 0, &pages[cur_page], NULL);
656                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
657
658                 if (ret < local_nr_pages)
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         BUG_ON(bi->bi_vcnt != 1);
1099         BUG_ON(bi->bi_idx != 0);
1100         atomic_set(&bp->cnt, 3);
1101         bp->error = 0;
1102         bp->bio1 = *bi;
1103         bp->bio2 = *bi;
1104         bp->bio2.bi_sector += first_sectors;
1105         bp->bio2.bi_size -= first_sectors << 9;
1106         bp->bio1.bi_size = first_sectors << 9;
1107
1108         bp->bv1 = bi->bi_io_vec[0];
1109         bp->bv2 = bi->bi_io_vec[0];
1110         bp->bv2.bv_offset += first_sectors << 9;
1111         bp->bv2.bv_len -= first_sectors << 9;
1112         bp->bv1.bv_len = first_sectors << 9;
1113
1114         bp->bio1.bi_io_vec = &bp->bv1;
1115         bp->bio2.bi_io_vec = &bp->bv2;
1116
1117         bp->bio1.bi_end_io = bio_pair_end_1;
1118         bp->bio2.bi_end_io = bio_pair_end_2;
1119
1120         bp->bio1.bi_private = bi;
1121         bp->bio2.bi_private = pool;
1122
1123         return bp;
1124 }
1125
1126 static void *bio_pair_alloc(gfp_t gfp_flags, void *data)
1127 {
1128         return kmalloc(sizeof(struct bio_pair), gfp_flags);
1129 }
1130
1131 static void bio_pair_free(void *bp, void *data)
1132 {
1133         kfree(bp);
1134 }
1135
1136
1137 /*
1138  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1139  * use the global biovec slabs created for general use.
1140  */
1141 static int biovec_create_pools(struct bio_set *bs, int pool_entries, int scale)
1142 {
1143         int i;
1144
1145         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1146                 struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + i;
1147                 mempool_t **bvp = bs->bvec_pools + i;
1148
1149                 if (i >= scale)
1150                         pool_entries >>= 1;
1151
1152                 *bvp = mempool_create(pool_entries, mempool_alloc_slab,
1153                                         mempool_free_slab, bp->slab);
1154                 if (!*bvp)
1155                         return -ENOMEM;
1156         }
1157         return 0;
1158 }
1159
1160 static void biovec_free_pools(struct bio_set *bs)
1161 {
1162         int i;
1163
1164         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1165                 mempool_t *bvp = bs->bvec_pools[i];
1166
1167                 if (bvp)
1168                         mempool_destroy(bvp);
1169         }
1170
1171 }
1172
1173 void bioset_free(struct bio_set *bs)
1174 {
1175         if (bs->bio_pool)
1176                 mempool_destroy(bs->bio_pool);
1177
1178         biovec_free_pools(bs);
1179
1180         kfree(bs);
1181 }
1182
1183 struct bio_set *bioset_create(int bio_pool_size, int bvec_pool_size, int scale)
1184 {
1185         struct bio_set *bs = kmalloc(sizeof(*bs), GFP_KERNEL);
1186
1187         if (!bs)
1188                 return NULL;
1189
1190         memset(bs, 0, sizeof(*bs));
1191         bs->bio_pool = mempool_create(bio_pool_size, mempool_alloc_slab,
1192                         mempool_free_slab, bio_slab);
1193
1194         if (!bs->bio_pool)
1195                 goto bad;
1196
1197         if (!biovec_create_pools(bs, bvec_pool_size, scale))
1198                 return bs;
1199
1200 bad:
1201         bioset_free(bs);
1202         return NULL;
1203 }
1204
1205 static void __init biovec_init_slabs(void)
1206 {
1207         int i;
1208
1209         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1210                 int size;
1211                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1212
1213                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
1214                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
1215                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1216         }
1217 }
1218
1219 static int __init init_bio(void)
1220 {
1221         int megabytes, bvec_pool_entries;
1222         int scale = BIOVEC_NR_POOLS;
1223
1224         bio_slab = kmem_cache_create("bio", sizeof(struct bio), 0,
1225                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL);
1226
1227         biovec_init_slabs();
1228
1229         megabytes = nr_free_pages() >> (20 - PAGE_SHIFT);
1230
1231         /*
1232          * find out where to start scaling
1233          */
1234         if (megabytes <= 16)
1235                 scale = 0;
1236         else if (megabytes <= 32)
1237                 scale = 1;
1238         else if (megabytes <= 64)
1239                 scale = 2;
1240         else if (megabytes <= 96)
1241                 scale = 3;
1242         else if (megabytes <= 128)
1243                 scale = 4;
1244
1245         /*
1246          * Limit number of entries reserved -- mempools are only used when
1247          * the system is completely unable to allocate memory, so we only
1248          * need enough to make progress.
1249          */
1250         bvec_pool_entries = 1 + scale;
1251
1252         fs_bio_set = bioset_create(BIO_POOL_SIZE, bvec_pool_entries, scale);
1253         if (!fs_bio_set)
1254                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1255
1256         bio_split_pool = mempool_create(BIO_SPLIT_ENTRIES,
1257                                 bio_pair_alloc, bio_pair_free, NULL);
1258         if (!bio_split_pool)
1259                 panic("bio: can't create split pool\n");
1260
1261         return 0;
1262 }
1263
1264 subsys_initcall(init_bio);
1265
1266 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc);
1267 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
1268 EXPORT_SYMBOL(bio_free);
1269 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1270 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
1271 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone);
1272 EXPORT_SYMBOL(bio_clone);
1273 EXPORT_SYMBOL(bio_phys_segments);
1274 EXPORT_SYMBOL(bio_hw_segments);
1275 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1276 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
1277 EXPORT_SYMBOL(bio_get_nr_vecs);
1278 EXPORT_SYMBOL(bio_map_user);
1279 EXPORT_SYMBOL(bio_unmap_user);
1280 EXPORT_SYMBOL(bio_map_kern);
1281 EXPORT_SYMBOL(bio_pair_release);
1282 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1283 EXPORT_SYMBOL(bio_split_pool);
1284 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_user);
1285 EXPORT_SYMBOL(bio_uncopy_user);
1286 EXPORT_SYMBOL(bioset_create);
1287 EXPORT_SYMBOL(bioset_free);
1288 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);