Merge branch 'for-linus' of master.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/cooloney...
[linux-2.6] / drivers / md / dm-snap.c
1 /*
2  * dm-snapshot.c
3  *
4  * Copyright (C) 2001-2002 Sistina Software (UK) Limited.
5  *
6  * This file is released under the GPL.
7  */
8
9 #include <linux/blkdev.h>
10 #include <linux/ctype.h>
11 #include <linux/device-mapper.h>
12 #include <linux/fs.h>
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/kdev_t.h>
15 #include <linux/list.h>
16 #include <linux/mempool.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include <linux/vmalloc.h>
20
21 #include "dm-snap.h"
22 #include "dm-bio-list.h"
23 #include "kcopyd.h"
24
25 #define DM_MSG_PREFIX "snapshots"
26
27 /*
28  * The percentage increment we will wake up users at
29  */
30 #define WAKE_UP_PERCENT 5
31
32 /*
33  * kcopyd priority of snapshot operations
34  */
35 #define SNAPSHOT_COPY_PRIORITY 2
36
37 /*
38  * Each snapshot reserves this many pages for io
39  */
40 #define SNAPSHOT_PAGES 256
41
42 static struct workqueue_struct *ksnapd;
43 static void flush_queued_bios(struct work_struct *work);
44
45 struct dm_snap_pending_exception {
46         struct dm_snap_exception e;
47
48         /*
49          * Origin buffers waiting for this to complete are held
50          * in a bio list
51          */
52         struct bio_list origin_bios;
53         struct bio_list snapshot_bios;
54
55         /*
56          * Short-term queue of pending exceptions prior to submission.
57          */
58         struct list_head list;
59
60         /*
61          * The primary pending_exception is the one that holds
62          * the ref_count and the list of origin_bios for a
63          * group of pending_exceptions.  It is always last to get freed.
64          * These fields get set up when writing to the origin.
65          */
66         struct dm_snap_pending_exception *primary_pe;
67
68         /*
69          * Number of pending_exceptions processing this chunk.
70          * When this drops to zero we must complete the origin bios.
71          * If incrementing or decrementing this, hold pe->snap->lock for
72          * the sibling concerned and not pe->primary_pe->snap->lock unless
73          * they are the same.
74          */
75         atomic_t ref_count;
76
77         /* Pointer back to snapshot context */
78         struct dm_snapshot *snap;
79
80         /*
81          * 1 indicates the exception has already been sent to
82          * kcopyd.
83          */
84         int started;
85 };
86
87 /*
88  * Hash table mapping origin volumes to lists of snapshots and
89  * a lock to protect it
90  */
91 static struct kmem_cache *exception_cache;
92 static struct kmem_cache *pending_cache;
93 static mempool_t *pending_pool;
94
95 /*
96  * One of these per registered origin, held in the snapshot_origins hash
97  */
98 struct origin {
99         /* The origin device */
100         struct block_device *bdev;
101
102         struct list_head hash_list;
103
104         /* List of snapshots for this origin */
105         struct list_head snapshots;
106 };
107
108 /*
109  * Size of the hash table for origin volumes. If we make this
110  * the size of the minors list then it should be nearly perfect
111  */
112 #define ORIGIN_HASH_SIZE 256
113 #define ORIGIN_MASK      0xFF
114 static struct list_head *_origins;
115 static struct rw_semaphore _origins_lock;
116
117 static int init_origin_hash(void)
118 {
119         int i;
120
121         _origins = kmalloc(ORIGIN_HASH_SIZE * sizeof(struct list_head),
122                            GFP_KERNEL);
123         if (!_origins) {
124                 DMERR("unable to allocate memory");
125                 return -ENOMEM;
126         }
127
128         for (i = 0; i < ORIGIN_HASH_SIZE; i++)
129                 INIT_LIST_HEAD(_origins + i);
130         init_rwsem(&_origins_lock);
131
132         return 0;
133 }
134
135 static void exit_origin_hash(void)
136 {
137         kfree(_origins);
138 }
139
140 static unsigned origin_hash(struct block_device *bdev)
141 {
142         return bdev->bd_dev & ORIGIN_MASK;
143 }
144
145 static struct origin *__lookup_origin(struct block_device *origin)
146 {
147         struct list_head *ol;
148         struct origin *o;
149
150         ol = &_origins[origin_hash(origin)];
151         list_for_each_entry (o, ol, hash_list)
152                 if (bdev_equal(o->bdev, origin))
153                         return o;
154
155         return NULL;
156 }
157
158 static void __insert_origin(struct origin *o)
159 {
160         struct list_head *sl = &_origins[origin_hash(o->bdev)];
161         list_add_tail(&o->hash_list, sl);
162 }
163
164 /*
165  * Make a note of the snapshot and its origin so we can look it
166  * up when the origin has a write on it.
167  */
168 static int register_snapshot(struct dm_snapshot *snap)
169 {
170         struct origin *o;
171         struct block_device *bdev = snap->origin->bdev;
172
173         down_write(&_origins_lock);
174         o = __lookup_origin(bdev);
175
176         if (!o) {
177                 /* New origin */
178                 o = kmalloc(sizeof(*o), GFP_KERNEL);
179                 if (!o) {
180                         up_write(&_origins_lock);
181                         return -ENOMEM;
182                 }
183
184                 /* Initialise the struct */
185                 INIT_LIST_HEAD(&o->snapshots);
186                 o->bdev = bdev;
187
188                 __insert_origin(o);
189         }
190
191         list_add_tail(&snap->list, &o->snapshots);
192
193         up_write(&_origins_lock);
194         return 0;
195 }
196
197 static void unregister_snapshot(struct dm_snapshot *s)
198 {
199         struct origin *o;
200
201         down_write(&_origins_lock);
202         o = __lookup_origin(s->origin->bdev);
203
204         list_del(&s->list);
205         if (list_empty(&o->snapshots)) {
206                 list_del(&o->hash_list);
207                 kfree(o);
208         }
209
210         up_write(&_origins_lock);
211 }
212
213 /*
214  * Implementation of the exception hash tables.
215  */
216 static int init_exception_table(struct exception_table *et, uint32_t size)
217 {
218         unsigned int i;
219
220         et->hash_mask = size - 1;
221         et->table = dm_vcalloc(size, sizeof(struct list_head));
222         if (!et->table)
223                 return -ENOMEM;
224
225         for (i = 0; i < size; i++)
226                 INIT_LIST_HEAD(et->table + i);
227
228         return 0;
229 }
230
231 static void exit_exception_table(struct exception_table *et, struct kmem_cache *mem)
232 {
233         struct list_head *slot;
234         struct dm_snap_exception *ex, *next;
235         int i, size;
236
237         size = et->hash_mask + 1;
238         for (i = 0; i < size; i++) {
239                 slot = et->table + i;
240
241                 list_for_each_entry_safe (ex, next, slot, hash_list)
242                         kmem_cache_free(mem, ex);
243         }
244
245         vfree(et->table);
246 }
247
248 static uint32_t exception_hash(struct exception_table *et, chunk_t chunk)
249 {
250         return chunk & et->hash_mask;
251 }
252
253 static void insert_exception(struct exception_table *eh,
254                              struct dm_snap_exception *e)
255 {
256         struct list_head *l = &eh->table[exception_hash(eh, e->old_chunk)];
257         list_add(&e->hash_list, l);
258 }
259
260 static void remove_exception(struct dm_snap_exception *e)
261 {
262         list_del(&e->hash_list);
263 }
264
265 /*
266  * Return the exception data for a sector, or NULL if not
267  * remapped.
268  */
269 static struct dm_snap_exception *lookup_exception(struct exception_table *et,
270                                                   chunk_t chunk)
271 {
272         struct list_head *slot;
273         struct dm_snap_exception *e;
274
275         slot = &et->table[exception_hash(et, chunk)];
276         list_for_each_entry (e, slot, hash_list)
277                 if (e->old_chunk == chunk)
278                         return e;
279
280         return NULL;
281 }
282
283 static struct dm_snap_exception *alloc_exception(void)
284 {
285         struct dm_snap_exception *e;
286
287         e = kmem_cache_alloc(exception_cache, GFP_NOIO);
288         if (!e)
289                 e = kmem_cache_alloc(exception_cache, GFP_ATOMIC);
290
291         return e;
292 }
293
294 static void free_exception(struct dm_snap_exception *e)
295 {
296         kmem_cache_free(exception_cache, e);
297 }
298
299 static struct dm_snap_pending_exception *alloc_pending_exception(void)
300 {
301         return mempool_alloc(pending_pool, GFP_NOIO);
302 }
303
304 static void free_pending_exception(struct dm_snap_pending_exception *pe)
305 {
306         mempool_free(pe, pending_pool);
307 }
308
309 int dm_add_exception(struct dm_snapshot *s, chunk_t old, chunk_t new)
310 {
311         struct dm_snap_exception *e;
312
313         e = alloc_exception();
314         if (!e)
315                 return -ENOMEM;
316
317         e->old_chunk = old;
318         e->new_chunk = new;
319         insert_exception(&s->complete, e);
320         return 0;
321 }
322
323 /*
324  * Hard coded magic.
325  */
326 static int calc_max_buckets(void)
327 {
328         /* use a fixed size of 2MB */
329         unsigned long mem = 2 * 1024 * 1024;
330         mem /= sizeof(struct list_head);
331
332         return mem;
333 }
334
335 /*
336  * Rounds a number down to a power of 2.
337  */
338 static uint32_t round_down(uint32_t n)
339 {
340         while (n & (n - 1))
341                 n &= (n - 1);
342         return n;
343 }
344
345 /*
346  * Allocate room for a suitable hash table.
347  */
348 static int init_hash_tables(struct dm_snapshot *s)
349 {
350         sector_t hash_size, cow_dev_size, origin_dev_size, max_buckets;
351
352         /*
353          * Calculate based on the size of the original volume or
354          * the COW volume...
355          */
356         cow_dev_size = get_dev_size(s->cow->bdev);
357         origin_dev_size = get_dev_size(s->origin->bdev);
358         max_buckets = calc_max_buckets();
359
360         hash_size = min(origin_dev_size, cow_dev_size) >> s->chunk_shift;
361         hash_size = min(hash_size, max_buckets);
362
363         /* Round it down to a power of 2 */
364         hash_size = round_down(hash_size);
365         if (init_exception_table(&s->complete, hash_size))
366                 return -ENOMEM;
367
368         /*
369          * Allocate hash table for in-flight exceptions
370          * Make this smaller than the real hash table
371          */
372         hash_size >>= 3;
373         if (hash_size < 64)
374                 hash_size = 64;
375
376         if (init_exception_table(&s->pending, hash_size)) {
377                 exit_exception_table(&s->complete, exception_cache);
378                 return -ENOMEM;
379         }
380
381         return 0;
382 }
383
384 /*
385  * Round a number up to the nearest 'size' boundary.  size must
386  * be a power of 2.
387  */
388 static ulong round_up(ulong n, ulong size)
389 {
390         size--;
391         return (n + size) & ~size;
392 }
393
394 static int set_chunk_size(struct dm_snapshot *s, const char *chunk_size_arg,
395                           char **error)
396 {
397         unsigned long chunk_size;
398         char *value;
399
400         chunk_size = simple_strtoul(chunk_size_arg, &value, 10);
401         if (*chunk_size_arg == '\0' || *value != '\0') {
402                 *error = "Invalid chunk size";
403                 return -EINVAL;
404         }
405
406         if (!chunk_size) {
407                 s->chunk_size = s->chunk_mask = s->chunk_shift = 0;
408                 return 0;
409         }
410
411         /*
412          * Chunk size must be multiple of page size.  Silently
413          * round up if it's not.
414          */
415         chunk_size = round_up(chunk_size, PAGE_SIZE >> 9);
416
417         /* Check chunk_size is a power of 2 */
418         if (chunk_size & (chunk_size - 1)) {
419                 *error = "Chunk size is not a power of 2";
420                 return -EINVAL;
421         }
422
423         /* Validate the chunk size against the device block size */
424         if (chunk_size % (bdev_hardsect_size(s->cow->bdev) >> 9)) {
425                 *error = "Chunk size is not a multiple of device blocksize";
426                 return -EINVAL;
427         }
428
429         s->chunk_size = chunk_size;
430         s->chunk_mask = chunk_size - 1;
431         s->chunk_shift = ffs(chunk_size) - 1;
432
433         return 0;
434 }
435
436 /*
437  * Construct a snapshot mapping: <origin_dev> <COW-dev> <p/n> <chunk-size>
438  */
439 static int snapshot_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
440 {
441         struct dm_snapshot *s;
442         int r = -EINVAL;
443         char persistent;
444         char *origin_path;
445         char *cow_path;
446
447         if (argc != 4) {
448                 ti->error = "requires exactly 4 arguments";
449                 r = -EINVAL;
450                 goto bad1;
451         }
452
453         origin_path = argv[0];
454         cow_path = argv[1];
455         persistent = toupper(*argv[2]);
456
457         if (persistent != 'P' && persistent != 'N') {
458                 ti->error = "Persistent flag is not P or N";
459                 r = -EINVAL;
460                 goto bad1;
461         }
462
463         s = kmalloc(sizeof(*s), GFP_KERNEL);
464         if (s == NULL) {
465                 ti->error = "Cannot allocate snapshot context private "
466                     "structure";
467                 r = -ENOMEM;
468                 goto bad1;
469         }
470
471         r = dm_get_device(ti, origin_path, 0, ti->len, FMODE_READ, &s->origin);
472         if (r) {
473                 ti->error = "Cannot get origin device";
474                 goto bad2;
475         }
476
477         r = dm_get_device(ti, cow_path, 0, 0,
478                           FMODE_READ | FMODE_WRITE, &s->cow);
479         if (r) {
480                 dm_put_device(ti, s->origin);
481                 ti->error = "Cannot get COW device";
482                 goto bad2;
483         }
484
485         r = set_chunk_size(s, argv[3], &ti->error);
486         if (r)
487                 goto bad3;
488
489         s->type = persistent;
490
491         s->valid = 1;
492         s->active = 0;
493         s->last_percent = 0;
494         init_rwsem(&s->lock);
495         spin_lock_init(&s->pe_lock);
496         s->table = ti->table;
497
498         /* Allocate hash table for COW data */
499         if (init_hash_tables(s)) {
500                 ti->error = "Unable to allocate hash table space";
501                 r = -ENOMEM;
502                 goto bad3;
503         }
504
505         s->store.snap = s;
506
507         if (persistent == 'P')
508                 r = dm_create_persistent(&s->store);
509         else
510                 r = dm_create_transient(&s->store);
511
512         if (r) {
513                 ti->error = "Couldn't create exception store";
514                 r = -EINVAL;
515                 goto bad4;
516         }
517
518         r = kcopyd_client_create(SNAPSHOT_PAGES, &s->kcopyd_client);
519         if (r) {
520                 ti->error = "Could not create kcopyd client";
521                 goto bad5;
522         }
523
524         /* Metadata must only be loaded into one table at once */
525         r = s->store.read_metadata(&s->store);
526         if (r < 0) {
527                 ti->error = "Failed to read snapshot metadata";
528                 goto bad6;
529         } else if (r > 0) {
530                 s->valid = 0;
531                 DMWARN("Snapshot is marked invalid.");
532         }
533
534         bio_list_init(&s->queued_bios);
535         INIT_WORK(&s->queued_bios_work, flush_queued_bios);
536
537         /* Add snapshot to the list of snapshots for this origin */
538         /* Exceptions aren't triggered till snapshot_resume() is called */
539         if (register_snapshot(s)) {
540                 r = -EINVAL;
541                 ti->error = "Cannot register snapshot origin";
542                 goto bad6;
543         }
544
545         ti->private = s;
546         ti->split_io = s->chunk_size;
547
548         return 0;
549
550  bad6:
551         kcopyd_client_destroy(s->kcopyd_client);
552
553  bad5:
554         s->store.destroy(&s->store);
555
556  bad4:
557         exit_exception_table(&s->pending, pending_cache);
558         exit_exception_table(&s->complete, exception_cache);
559
560  bad3:
561         dm_put_device(ti, s->cow);
562         dm_put_device(ti, s->origin);
563
564  bad2:
565         kfree(s);
566
567  bad1:
568         return r;
569 }
570
571 static void __free_exceptions(struct dm_snapshot *s)
572 {
573         kcopyd_client_destroy(s->kcopyd_client);
574         s->kcopyd_client = NULL;
575
576         exit_exception_table(&s->pending, pending_cache);
577         exit_exception_table(&s->complete, exception_cache);
578
579         s->store.destroy(&s->store);
580 }
581
582 static void snapshot_dtr(struct dm_target *ti)
583 {
584         struct dm_snapshot *s = ti->private;
585
586         flush_workqueue(ksnapd);
587
588         /* Prevent further origin writes from using this snapshot. */
589         /* After this returns there can be no new kcopyd jobs. */
590         unregister_snapshot(s);
591
592         __free_exceptions(s);
593
594         dm_put_device(ti, s->origin);
595         dm_put_device(ti, s->cow);
596
597         kfree(s);
598 }
599
600 /*
601  * Flush a list of buffers.
602  */
603 static void flush_bios(struct bio *bio)
604 {
605         struct bio *n;
606
607         while (bio) {
608                 n = bio->bi_next;
609                 bio->bi_next = NULL;
610                 generic_make_request(bio);
611                 bio = n;
612         }
613 }
614
615 static void flush_queued_bios(struct work_struct *work)
616 {
617         struct dm_snapshot *s =
618                 container_of(work, struct dm_snapshot, queued_bios_work);
619         struct bio *queued_bios;
620         unsigned long flags;
621
622         spin_lock_irqsave(&s->pe_lock, flags);
623         queued_bios = bio_list_get(&s->queued_bios);
624         spin_unlock_irqrestore(&s->pe_lock, flags);
625
626         flush_bios(queued_bios);
627 }
628
629 /*
630  * Error a list of buffers.
631  */
632 static void error_bios(struct bio *bio)
633 {
634         struct bio *n;
635
636         while (bio) {
637                 n = bio->bi_next;
638                 bio->bi_next = NULL;
639                 bio_io_error(bio, bio->bi_size);
640                 bio = n;
641         }
642 }
643
644 static void __invalidate_snapshot(struct dm_snapshot *s, int err)
645 {
646         if (!s->valid)
647                 return;
648
649         if (err == -EIO)
650                 DMERR("Invalidating snapshot: Error reading/writing.");
651         else if (err == -ENOMEM)
652                 DMERR("Invalidating snapshot: Unable to allocate exception.");
653
654         if (s->store.drop_snapshot)
655                 s->store.drop_snapshot(&s->store);
656
657         s->valid = 0;
658
659         dm_table_event(s->table);
660 }
661
662 static void get_pending_exception(struct dm_snap_pending_exception *pe)
663 {
664         atomic_inc(&pe->ref_count);
665 }
666
667 static struct bio *put_pending_exception(struct dm_snap_pending_exception *pe)
668 {
669         struct dm_snap_pending_exception *primary_pe;
670         struct bio *origin_bios = NULL;
671
672         primary_pe = pe->primary_pe;
673
674         /*
675          * If this pe is involved in a write to the origin and
676          * it is the last sibling to complete then release
677          * the bios for the original write to the origin.
678          */
679         if (primary_pe &&
680             atomic_dec_and_test(&primary_pe->ref_count))
681                 origin_bios = bio_list_get(&primary_pe->origin_bios);
682
683         /*
684          * Free the pe if it's not linked to an origin write or if
685          * it's not itself a primary pe.
686          */
687         if (!primary_pe || primary_pe != pe)
688                 free_pending_exception(pe);
689
690         /*
691          * Free the primary pe if nothing references it.
692          */
693         if (primary_pe && !atomic_read(&primary_pe->ref_count))
694                 free_pending_exception(primary_pe);
695
696         return origin_bios;
697 }
698
699 static void pending_complete(struct dm_snap_pending_exception *pe, int success)
700 {
701         struct dm_snap_exception *e;
702         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
703         struct bio *origin_bios = NULL;
704         struct bio *snapshot_bios = NULL;
705         int error = 0;
706
707         if (!success) {
708                 /* Read/write error - snapshot is unusable */
709                 down_write(&s->lock);
710                 __invalidate_snapshot(s, -EIO);
711                 error = 1;
712                 goto out;
713         }
714
715         e = alloc_exception();
716         if (!e) {
717                 down_write(&s->lock);
718                 __invalidate_snapshot(s, -ENOMEM);
719                 error = 1;
720                 goto out;
721         }
722         *e = pe->e;
723
724         down_write(&s->lock);
725         if (!s->valid) {
726                 free_exception(e);
727                 error = 1;
728                 goto out;
729         }
730
731         /*
732          * Add a proper exception, and remove the
733          * in-flight exception from the list.
734          */
735         insert_exception(&s->complete, e);
736
737  out:
738         remove_exception(&pe->e);
739         snapshot_bios = bio_list_get(&pe->snapshot_bios);
740         origin_bios = put_pending_exception(pe);
741
742         up_write(&s->lock);
743
744         /* Submit any pending write bios */
745         if (error)
746                 error_bios(snapshot_bios);
747         else
748                 flush_bios(snapshot_bios);
749
750         flush_bios(origin_bios);
751 }
752
753 static void commit_callback(void *context, int success)
754 {
755         struct dm_snap_pending_exception *pe = context;
756
757         pending_complete(pe, success);
758 }
759
760 /*
761  * Called when the copy I/O has finished.  kcopyd actually runs
762  * this code so don't block.
763  */
764 static void copy_callback(int read_err, unsigned int write_err, void *context)
765 {
766         struct dm_snap_pending_exception *pe = context;
767         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
768
769         if (read_err || write_err)
770                 pending_complete(pe, 0);
771
772         else
773                 /* Update the metadata if we are persistent */
774                 s->store.commit_exception(&s->store, &pe->e, commit_callback,
775                                           pe);
776 }
777
778 /*
779  * Dispatches the copy operation to kcopyd.
780  */
781 static void start_copy(struct dm_snap_pending_exception *pe)
782 {
783         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
784         struct io_region src, dest;
785         struct block_device *bdev = s->origin->bdev;
786         sector_t dev_size;
787
788         dev_size = get_dev_size(bdev);
789
790         src.bdev = bdev;
791         src.sector = chunk_to_sector(s, pe->e.old_chunk);
792         src.count = min(s->chunk_size, dev_size - src.sector);
793
794         dest.bdev = s->cow->bdev;
795         dest.sector = chunk_to_sector(s, pe->e.new_chunk);
796         dest.count = src.count;
797
798         /* Hand over to kcopyd */
799         kcopyd_copy(s->kcopyd_client,
800                     &src, 1, &dest, 0, copy_callback, pe);
801 }
802
803 /*
804  * Looks to see if this snapshot already has a pending exception
805  * for this chunk, otherwise it allocates a new one and inserts
806  * it into the pending table.
807  *
808  * NOTE: a write lock must be held on snap->lock before calling
809  * this.
810  */
811 static struct dm_snap_pending_exception *
812 __find_pending_exception(struct dm_snapshot *s, struct bio *bio)
813 {
814         struct dm_snap_exception *e;
815         struct dm_snap_pending_exception *pe;
816         chunk_t chunk = sector_to_chunk(s, bio->bi_sector);
817
818         /*
819          * Is there a pending exception for this already ?
820          */
821         e = lookup_exception(&s->pending, chunk);
822         if (e) {
823                 /* cast the exception to a pending exception */
824                 pe = container_of(e, struct dm_snap_pending_exception, e);
825                 goto out;
826         }
827
828         /*
829          * Create a new pending exception, we don't want
830          * to hold the lock while we do this.
831          */
832         up_write(&s->lock);
833         pe = alloc_pending_exception();
834         down_write(&s->lock);
835
836         if (!s->valid) {
837                 free_pending_exception(pe);
838                 return NULL;
839         }
840
841         e = lookup_exception(&s->pending, chunk);
842         if (e) {
843                 free_pending_exception(pe);
844                 pe = container_of(e, struct dm_snap_pending_exception, e);
845                 goto out;
846         }
847
848         pe->e.old_chunk = chunk;
849         bio_list_init(&pe->origin_bios);
850         bio_list_init(&pe->snapshot_bios);
851         pe->primary_pe = NULL;
852         atomic_set(&pe->ref_count, 0);
853         pe->snap = s;
854         pe->started = 0;
855
856         if (s->store.prepare_exception(&s->store, &pe->e)) {
857                 free_pending_exception(pe);
858                 return NULL;
859         }
860
861         get_pending_exception(pe);
862         insert_exception(&s->pending, &pe->e);
863
864  out:
865         return pe;
866 }
867
868 static void remap_exception(struct dm_snapshot *s, struct dm_snap_exception *e,
869                             struct bio *bio)
870 {
871         bio->bi_bdev = s->cow->bdev;
872         bio->bi_sector = chunk_to_sector(s, e->new_chunk) +
873                 (bio->bi_sector & s->chunk_mask);
874 }
875
876 static int snapshot_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio,
877                         union map_info *map_context)
878 {
879         struct dm_snap_exception *e;
880         struct dm_snapshot *s = ti->private;
881         int r = DM_MAPIO_REMAPPED;
882         chunk_t chunk;
883         struct dm_snap_pending_exception *pe = NULL;
884
885         chunk = sector_to_chunk(s, bio->bi_sector);
886
887         /* Full snapshots are not usable */
888         /* To get here the table must be live so s->active is always set. */
889         if (!s->valid)
890                 return -EIO;
891
892         /* FIXME: should only take write lock if we need
893          * to copy an exception */
894         down_write(&s->lock);
895
896         if (!s->valid) {
897                 r = -EIO;
898                 goto out_unlock;
899         }
900
901         /* If the block is already remapped - use that, else remap it */
902         e = lookup_exception(&s->complete, chunk);
903         if (e) {
904                 remap_exception(s, e, bio);
905                 goto out_unlock;
906         }
907
908         /*
909          * Write to snapshot - higher level takes care of RW/RO
910          * flags so we should only get this if we are
911          * writeable.
912          */
913         if (bio_rw(bio) == WRITE) {
914                 pe = __find_pending_exception(s, bio);
915                 if (!pe) {
916                         __invalidate_snapshot(s, -ENOMEM);
917                         r = -EIO;
918                         goto out_unlock;
919                 }
920
921                 remap_exception(s, &pe->e, bio);
922                 bio_list_add(&pe->snapshot_bios, bio);
923
924                 r = DM_MAPIO_SUBMITTED;
925
926                 if (!pe->started) {
927                         /* this is protected by snap->lock */
928                         pe->started = 1;
929                         up_write(&s->lock);
930                         start_copy(pe);
931                         goto out;
932                 }
933         } else
934                 /*
935                  * FIXME: this read path scares me because we
936                  * always use the origin when we have a pending
937                  * exception.  However I can't think of a
938                  * situation where this is wrong - ejt.
939                  */
940                 bio->bi_bdev = s->origin->bdev;
941
942  out_unlock:
943         up_write(&s->lock);
944  out:
945         return r;
946 }
947
948 static void snapshot_resume(struct dm_target *ti)
949 {
950         struct dm_snapshot *s = ti->private;
951
952         down_write(&s->lock);
953         s->active = 1;
954         up_write(&s->lock);
955 }
956
957 static int snapshot_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
958                            char *result, unsigned int maxlen)
959 {
960         struct dm_snapshot *snap = ti->private;
961
962         switch (type) {
963         case STATUSTYPE_INFO:
964                 if (!snap->valid)
965                         snprintf(result, maxlen, "Invalid");
966                 else {
967                         if (snap->store.fraction_full) {
968                                 sector_t numerator, denominator;
969                                 snap->store.fraction_full(&snap->store,
970                                                           &numerator,
971                                                           &denominator);
972                                 snprintf(result, maxlen, "%llu/%llu",
973                                         (unsigned long long)numerator,
974                                         (unsigned long long)denominator);
975                         }
976                         else
977                                 snprintf(result, maxlen, "Unknown");
978                 }
979                 break;
980
981         case STATUSTYPE_TABLE:
982                 /*
983                  * kdevname returns a static pointer so we need
984                  * to make private copies if the output is to
985                  * make sense.
986                  */
987                 snprintf(result, maxlen, "%s %s %c %llu",
988                          snap->origin->name, snap->cow->name,
989                          snap->type,
990                          (unsigned long long)snap->chunk_size);
991                 break;
992         }
993
994         return 0;
995 }
996
997 /*-----------------------------------------------------------------
998  * Origin methods
999  *---------------------------------------------------------------*/
1000 static int __origin_write(struct list_head *snapshots, struct bio *bio)
1001 {
1002         int r = DM_MAPIO_REMAPPED, first = 0;
1003         struct dm_snapshot *snap;
1004         struct dm_snap_exception *e;
1005         struct dm_snap_pending_exception *pe, *next_pe, *primary_pe = NULL;
1006         chunk_t chunk;
1007         LIST_HEAD(pe_queue);
1008
1009         /* Do all the snapshots on this origin */
1010         list_for_each_entry (snap, snapshots, list) {
1011
1012                 down_write(&snap->lock);
1013
1014                 /* Only deal with valid and active snapshots */
1015                 if (!snap->valid || !snap->active)
1016                         goto next_snapshot;
1017
1018                 /* Nothing to do if writing beyond end of snapshot */
1019                 if (bio->bi_sector >= dm_table_get_size(snap->table))
1020                         goto next_snapshot;
1021
1022                 /*
1023                  * Remember, different snapshots can have
1024                  * different chunk sizes.
1025                  */
1026                 chunk = sector_to_chunk(snap, bio->bi_sector);
1027
1028                 /*
1029                  * Check exception table to see if block
1030                  * is already remapped in this snapshot
1031                  * and trigger an exception if not.
1032                  *
1033                  * ref_count is initialised to 1 so pending_complete()
1034                  * won't destroy the primary_pe while we're inside this loop.
1035                  */
1036                 e = lookup_exception(&snap->complete, chunk);
1037                 if (e)
1038                         goto next_snapshot;
1039
1040                 pe = __find_pending_exception(snap, bio);
1041                 if (!pe) {
1042                         __invalidate_snapshot(snap, -ENOMEM);
1043                         goto next_snapshot;
1044                 }
1045
1046                 if (!primary_pe) {
1047                         /*
1048                          * Either every pe here has same
1049                          * primary_pe or none has one yet.
1050                          */
1051                         if (pe->primary_pe)
1052                                 primary_pe = pe->primary_pe;
1053                         else {
1054                                 primary_pe = pe;
1055                                 first = 1;
1056                         }
1057
1058                         bio_list_add(&primary_pe->origin_bios, bio);
1059
1060                         r = DM_MAPIO_SUBMITTED;
1061                 }
1062
1063                 if (!pe->primary_pe) {
1064                         pe->primary_pe = primary_pe;
1065                         get_pending_exception(primary_pe);
1066                 }
1067
1068                 if (!pe->started) {
1069                         pe->started = 1;
1070                         list_add_tail(&pe->list, &pe_queue);
1071                 }
1072
1073  next_snapshot:
1074                 up_write(&snap->lock);
1075         }
1076
1077         if (!primary_pe)
1078                 return r;
1079
1080         /*
1081          * If this is the first time we're processing this chunk and
1082          * ref_count is now 1 it means all the pending exceptions
1083          * got completed while we were in the loop above, so it falls to
1084          * us here to remove the primary_pe and submit any origin_bios.
1085          */
1086
1087         if (first && atomic_dec_and_test(&primary_pe->ref_count)) {
1088                 flush_bios(bio_list_get(&primary_pe->origin_bios));
1089                 free_pending_exception(primary_pe);
1090                 /* If we got here, pe_queue is necessarily empty. */
1091                 return r;
1092         }
1093
1094         /*
1095          * Now that we have a complete pe list we can start the copying.
1096          */
1097         list_for_each_entry_safe(pe, next_pe, &pe_queue, list)
1098                 start_copy(pe);
1099
1100         return r;
1101 }
1102
1103 /*
1104  * Called on a write from the origin driver.
1105  */
1106 static int do_origin(struct dm_dev *origin, struct bio *bio)
1107 {
1108         struct origin *o;
1109         int r = DM_MAPIO_REMAPPED;
1110
1111         down_read(&_origins_lock);
1112         o = __lookup_origin(origin->bdev);
1113         if (o)
1114                 r = __origin_write(&o->snapshots, bio);
1115         up_read(&_origins_lock);
1116
1117         return r;
1118 }
1119
1120 /*
1121  * Origin: maps a linear range of a device, with hooks for snapshotting.
1122  */
1123
1124 /*
1125  * Construct an origin mapping: <dev_path>
1126  * The context for an origin is merely a 'struct dm_dev *'
1127  * pointing to the real device.
1128  */
1129 static int origin_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
1130 {
1131         int r;
1132         struct dm_dev *dev;
1133
1134         if (argc != 1) {
1135                 ti->error = "origin: incorrect number of arguments";
1136                 return -EINVAL;
1137         }
1138
1139         r = dm_get_device(ti, argv[0], 0, ti->len,
1140                           dm_table_get_mode(ti->table), &dev);
1141         if (r) {
1142                 ti->error = "Cannot get target device";
1143                 return r;
1144         }
1145
1146         ti->private = dev;
1147         return 0;
1148 }
1149
1150 static void origin_dtr(struct dm_target *ti)
1151 {
1152         struct dm_dev *dev = ti->private;
1153         dm_put_device(ti, dev);
1154 }
1155
1156 static int origin_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio,
1157                       union map_info *map_context)
1158 {
1159         struct dm_dev *dev = ti->private;
1160         bio->bi_bdev = dev->bdev;
1161
1162         /* Only tell snapshots if this is a write */
1163         return (bio_rw(bio) == WRITE) ? do_origin(dev, bio) : DM_MAPIO_REMAPPED;
1164 }
1165
1166 #define min_not_zero(l, r) (l == 0) ? r : ((r == 0) ? l : min(l, r))
1167
1168 /*
1169  * Set the target "split_io" field to the minimum of all the snapshots'
1170  * chunk sizes.
1171  */
1172 static void origin_resume(struct dm_target *ti)
1173 {
1174         struct dm_dev *dev = ti->private;
1175         struct dm_snapshot *snap;
1176         struct origin *o;
1177         chunk_t chunk_size = 0;
1178
1179         down_read(&_origins_lock);
1180         o = __lookup_origin(dev->bdev);
1181         if (o)
1182                 list_for_each_entry (snap, &o->snapshots, list)
1183                         chunk_size = min_not_zero(chunk_size, snap->chunk_size);
1184         up_read(&_origins_lock);
1185
1186         ti->split_io = chunk_size;
1187 }
1188
1189 static int origin_status(struct dm_target *ti, status_type_t type, char *result,
1190                          unsigned int maxlen)
1191 {
1192         struct dm_dev *dev = ti->private;
1193
1194         switch (type) {
1195         case STATUSTYPE_INFO:
1196                 result[0] = '\0';
1197                 break;
1198
1199         case STATUSTYPE_TABLE:
1200                 snprintf(result, maxlen, "%s", dev->name);
1201                 break;
1202         }
1203
1204         return 0;
1205 }
1206
1207 static struct target_type origin_target = {
1208         .name    = "snapshot-origin",
1209         .version = {1, 5, 0},
1210         .module  = THIS_MODULE,
1211         .ctr     = origin_ctr,
1212         .dtr     = origin_dtr,
1213         .map     = origin_map,
1214         .resume  = origin_resume,
1215         .status  = origin_status,
1216 };
1217
1218 static struct target_type snapshot_target = {
1219         .name    = "snapshot",
1220         .version = {1, 5, 0},
1221         .module  = THIS_MODULE,
1222         .ctr     = snapshot_ctr,
1223         .dtr     = snapshot_dtr,
1224         .map     = snapshot_map,
1225         .resume  = snapshot_resume,
1226         .status  = snapshot_status,
1227 };
1228
1229 static int __init dm_snapshot_init(void)
1230 {
1231         int r;
1232
1233         r = dm_register_target(&snapshot_target);
1234         if (r) {
1235                 DMERR("snapshot target register failed %d", r);
1236                 return r;
1237         }
1238
1239         r = dm_register_target(&origin_target);
1240         if (r < 0) {
1241                 DMERR("Origin target register failed %d", r);
1242                 goto bad1;
1243         }
1244
1245         r = init_origin_hash();
1246         if (r) {
1247                 DMERR("init_origin_hash failed.");
1248                 goto bad2;
1249         }
1250
1251         exception_cache = KMEM_CACHE(dm_snap_exception, 0);
1252         if (!exception_cache) {
1253                 DMERR("Couldn't create exception cache.");
1254                 r = -ENOMEM;
1255                 goto bad3;
1256         }
1257
1258         pending_cache = KMEM_CACHE(dm_snap_pending_exception, 0);
1259         if (!pending_cache) {
1260                 DMERR("Couldn't create pending cache.");
1261                 r = -ENOMEM;
1262                 goto bad4;
1263         }
1264
1265         pending_pool = mempool_create_slab_pool(128, pending_cache);
1266         if (!pending_pool) {
1267                 DMERR("Couldn't create pending pool.");
1268                 r = -ENOMEM;
1269                 goto bad5;
1270         }
1271
1272         ksnapd = create_singlethread_workqueue("ksnapd");
1273         if (!ksnapd) {
1274                 DMERR("Failed to create ksnapd workqueue.");
1275                 r = -ENOMEM;
1276                 goto bad6;
1277         }
1278
1279         return 0;
1280
1281       bad6:
1282         mempool_destroy(pending_pool);
1283       bad5:
1284         kmem_cache_destroy(pending_cache);
1285       bad4:
1286         kmem_cache_destroy(exception_cache);
1287       bad3:
1288         exit_origin_hash();
1289       bad2:
1290         dm_unregister_target(&origin_target);
1291       bad1:
1292         dm_unregister_target(&snapshot_target);
1293         return r;
1294 }
1295
1296 static void __exit dm_snapshot_exit(void)
1297 {
1298         int r;
1299
1300         destroy_workqueue(ksnapd);
1301
1302         r = dm_unregister_target(&snapshot_target);
1303         if (r)
1304                 DMERR("snapshot unregister failed %d", r);
1305
1306         r = dm_unregister_target(&origin_target);
1307         if (r)
1308                 DMERR("origin unregister failed %d", r);
1309
1310         exit_origin_hash();
1311         mempool_destroy(pending_pool);
1312         kmem_cache_destroy(pending_cache);
1313         kmem_cache_destroy(exception_cache);
1314 }
1315
1316 /* Module hooks */
1317 module_init(dm_snapshot_init);
1318 module_exit(dm_snapshot_exit);
1319
1320 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " snapshot target");
1321 MODULE_AUTHOR("Joe Thornber");
1322 MODULE_LICENSE("GPL");