dm raid1: fix error count
[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/delay.h>
13 #include <linux/fs.h>
14 #include <linux/init.h>
15 #include <linux/kdev_t.h>
16 #include <linux/list.h>
17 #include <linux/mempool.h>
18 #include <linux/module.h>
19 #include <linux/slab.h>
20 #include <linux/vmalloc.h>
21 #include <linux/log2.h>
22 #include <linux/dm-kcopyd.h>
23
24 #include "dm-snap.h"
25 #include "dm-bio-list.h"
26
27 #define DM_MSG_PREFIX "snapshots"
28
29 /*
30  * The percentage increment we will wake up users at
31  */
32 #define WAKE_UP_PERCENT 5
33
34 /*
35  * kcopyd priority of snapshot operations
36  */
37 #define SNAPSHOT_COPY_PRIORITY 2
38
39 /*
40  * Reserve 1MB for each snapshot initially (with minimum of 1 page).
41  */
42 #define SNAPSHOT_PAGES (((1UL << 20) >> PAGE_SHIFT) ? : 1)
43
44 /*
45  * The size of the mempool used to track chunks in use.
46  */
47 #define MIN_IOS 256
48
49 static struct workqueue_struct *ksnapd;
50 static void flush_queued_bios(struct work_struct *work);
51
52 struct dm_snap_pending_exception {
53         struct dm_snap_exception e;
54
55         /*
56          * Origin buffers waiting for this to complete are held
57          * in a bio list
58          */
59         struct bio_list origin_bios;
60         struct bio_list snapshot_bios;
61
62         /*
63          * Short-term queue of pending exceptions prior to submission.
64          */
65         struct list_head list;
66
67         /*
68          * The primary pending_exception is the one that holds
69          * the ref_count and the list of origin_bios for a
70          * group of pending_exceptions.  It is always last to get freed.
71          * These fields get set up when writing to the origin.
72          */
73         struct dm_snap_pending_exception *primary_pe;
74
75         /*
76          * Number of pending_exceptions processing this chunk.
77          * When this drops to zero we must complete the origin bios.
78          * If incrementing or decrementing this, hold pe->snap->lock for
79          * the sibling concerned and not pe->primary_pe->snap->lock unless
80          * they are the same.
81          */
82         atomic_t ref_count;
83
84         /* Pointer back to snapshot context */
85         struct dm_snapshot *snap;
86
87         /*
88          * 1 indicates the exception has already been sent to
89          * kcopyd.
90          */
91         int started;
92 };
93
94 /*
95  * Hash table mapping origin volumes to lists of snapshots and
96  * a lock to protect it
97  */
98 static struct kmem_cache *exception_cache;
99 static struct kmem_cache *pending_cache;
100
101 struct dm_snap_tracked_chunk {
102         struct hlist_node node;
103         chunk_t chunk;
104 };
105
106 static struct kmem_cache *tracked_chunk_cache;
107
108 static struct dm_snap_tracked_chunk *track_chunk(struct dm_snapshot *s,
109                                                  chunk_t chunk)
110 {
111         struct dm_snap_tracked_chunk *c = mempool_alloc(s->tracked_chunk_pool,
112                                                         GFP_NOIO);
113         unsigned long flags;
114
115         c->chunk = chunk;
116
117         spin_lock_irqsave(&s->tracked_chunk_lock, flags);
118         hlist_add_head(&c->node,
119                        &s->tracked_chunk_hash[DM_TRACKED_CHUNK_HASH(chunk)]);
120         spin_unlock_irqrestore(&s->tracked_chunk_lock, flags);
121
122         return c;
123 }
124
125 static void stop_tracking_chunk(struct dm_snapshot *s,
126                                 struct dm_snap_tracked_chunk *c)
127 {
128         unsigned long flags;
129
130         spin_lock_irqsave(&s->tracked_chunk_lock, flags);
131         hlist_del(&c->node);
132         spin_unlock_irqrestore(&s->tracked_chunk_lock, flags);
133
134         mempool_free(c, s->tracked_chunk_pool);
135 }
136
137 static int __chunk_is_tracked(struct dm_snapshot *s, chunk_t chunk)
138 {
139         struct dm_snap_tracked_chunk *c;
140         struct hlist_node *hn;
141         int found = 0;
142
143         spin_lock_irq(&s->tracked_chunk_lock);
144
145         hlist_for_each_entry(c, hn,
146             &s->tracked_chunk_hash[DM_TRACKED_CHUNK_HASH(chunk)], node) {
147                 if (c->chunk == chunk) {
148                         found = 1;
149                         break;
150                 }
151         }
152
153         spin_unlock_irq(&s->tracked_chunk_lock);
154
155         return found;
156 }
157
158 /*
159  * One of these per registered origin, held in the snapshot_origins hash
160  */
161 struct origin {
162         /* The origin device */
163         struct block_device *bdev;
164
165         struct list_head hash_list;
166
167         /* List of snapshots for this origin */
168         struct list_head snapshots;
169 };
170
171 /*
172  * Size of the hash table for origin volumes. If we make this
173  * the size of the minors list then it should be nearly perfect
174  */
175 #define ORIGIN_HASH_SIZE 256
176 #define ORIGIN_MASK      0xFF
177 static struct list_head *_origins;
178 static struct rw_semaphore _origins_lock;
179
180 static int init_origin_hash(void)
181 {
182         int i;
183
184         _origins = kmalloc(ORIGIN_HASH_SIZE * sizeof(struct list_head),
185                            GFP_KERNEL);
186         if (!_origins) {
187                 DMERR("unable to allocate memory");
188                 return -ENOMEM;
189         }
190
191         for (i = 0; i < ORIGIN_HASH_SIZE; i++)
192                 INIT_LIST_HEAD(_origins + i);
193         init_rwsem(&_origins_lock);
194
195         return 0;
196 }
197
198 static void exit_origin_hash(void)
199 {
200         kfree(_origins);
201 }
202
203 static unsigned origin_hash(struct block_device *bdev)
204 {
205         return bdev->bd_dev & ORIGIN_MASK;
206 }
207
208 static struct origin *__lookup_origin(struct block_device *origin)
209 {
210         struct list_head *ol;
211         struct origin *o;
212
213         ol = &_origins[origin_hash(origin)];
214         list_for_each_entry (o, ol, hash_list)
215                 if (bdev_equal(o->bdev, origin))
216                         return o;
217
218         return NULL;
219 }
220
221 static void __insert_origin(struct origin *o)
222 {
223         struct list_head *sl = &_origins[origin_hash(o->bdev)];
224         list_add_tail(&o->hash_list, sl);
225 }
226
227 /*
228  * Make a note of the snapshot and its origin so we can look it
229  * up when the origin has a write on it.
230  */
231 static int register_snapshot(struct dm_snapshot *snap)
232 {
233         struct origin *o, *new_o;
234         struct block_device *bdev = snap->origin->bdev;
235
236         new_o = kmalloc(sizeof(*new_o), GFP_KERNEL);
237         if (!new_o)
238                 return -ENOMEM;
239
240         down_write(&_origins_lock);
241         o = __lookup_origin(bdev);
242
243         if (o)
244                 kfree(new_o);
245         else {
246                 /* New origin */
247                 o = new_o;
248
249                 /* Initialise the struct */
250                 INIT_LIST_HEAD(&o->snapshots);
251                 o->bdev = bdev;
252
253                 __insert_origin(o);
254         }
255
256         list_add_tail(&snap->list, &o->snapshots);
257
258         up_write(&_origins_lock);
259         return 0;
260 }
261
262 static void unregister_snapshot(struct dm_snapshot *s)
263 {
264         struct origin *o;
265
266         down_write(&_origins_lock);
267         o = __lookup_origin(s->origin->bdev);
268
269         list_del(&s->list);
270         if (list_empty(&o->snapshots)) {
271                 list_del(&o->hash_list);
272                 kfree(o);
273         }
274
275         up_write(&_origins_lock);
276 }
277
278 /*
279  * Implementation of the exception hash tables.
280  * The lowest hash_shift bits of the chunk number are ignored, allowing
281  * some consecutive chunks to be grouped together.
282  */
283 static int init_exception_table(struct exception_table *et, uint32_t size,
284                                 unsigned hash_shift)
285 {
286         unsigned int i;
287
288         et->hash_shift = hash_shift;
289         et->hash_mask = size - 1;
290         et->table = dm_vcalloc(size, sizeof(struct list_head));
291         if (!et->table)
292                 return -ENOMEM;
293
294         for (i = 0; i < size; i++)
295                 INIT_LIST_HEAD(et->table + i);
296
297         return 0;
298 }
299
300 static void exit_exception_table(struct exception_table *et, struct kmem_cache *mem)
301 {
302         struct list_head *slot;
303         struct dm_snap_exception *ex, *next;
304         int i, size;
305
306         size = et->hash_mask + 1;
307         for (i = 0; i < size; i++) {
308                 slot = et->table + i;
309
310                 list_for_each_entry_safe (ex, next, slot, hash_list)
311                         kmem_cache_free(mem, ex);
312         }
313
314         vfree(et->table);
315 }
316
317 static uint32_t exception_hash(struct exception_table *et, chunk_t chunk)
318 {
319         return (chunk >> et->hash_shift) & et->hash_mask;
320 }
321
322 static void insert_exception(struct exception_table *eh,
323                              struct dm_snap_exception *e)
324 {
325         struct list_head *l = &eh->table[exception_hash(eh, e->old_chunk)];
326         list_add(&e->hash_list, l);
327 }
328
329 static void remove_exception(struct dm_snap_exception *e)
330 {
331         list_del(&e->hash_list);
332 }
333
334 /*
335  * Return the exception data for a sector, or NULL if not
336  * remapped.
337  */
338 static struct dm_snap_exception *lookup_exception(struct exception_table *et,
339                                                   chunk_t chunk)
340 {
341         struct list_head *slot;
342         struct dm_snap_exception *e;
343
344         slot = &et->table[exception_hash(et, chunk)];
345         list_for_each_entry (e, slot, hash_list)
346                 if (chunk >= e->old_chunk &&
347                     chunk <= e->old_chunk + dm_consecutive_chunk_count(e))
348                         return e;
349
350         return NULL;
351 }
352
353 static struct dm_snap_exception *alloc_exception(void)
354 {
355         struct dm_snap_exception *e;
356
357         e = kmem_cache_alloc(exception_cache, GFP_NOIO);
358         if (!e)
359                 e = kmem_cache_alloc(exception_cache, GFP_ATOMIC);
360
361         return e;
362 }
363
364 static void free_exception(struct dm_snap_exception *e)
365 {
366         kmem_cache_free(exception_cache, e);
367 }
368
369 static struct dm_snap_pending_exception *alloc_pending_exception(struct dm_snapshot *s)
370 {
371         struct dm_snap_pending_exception *pe = mempool_alloc(s->pending_pool,
372                                                              GFP_NOIO);
373
374         atomic_inc(&s->pending_exceptions_count);
375         pe->snap = s;
376
377         return pe;
378 }
379
380 static void free_pending_exception(struct dm_snap_pending_exception *pe)
381 {
382         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
383
384         mempool_free(pe, s->pending_pool);
385         smp_mb__before_atomic_dec();
386         atomic_dec(&s->pending_exceptions_count);
387 }
388
389 static void insert_completed_exception(struct dm_snapshot *s,
390                                        struct dm_snap_exception *new_e)
391 {
392         struct exception_table *eh = &s->complete;
393         struct list_head *l;
394         struct dm_snap_exception *e = NULL;
395
396         l = &eh->table[exception_hash(eh, new_e->old_chunk)];
397
398         /* Add immediately if this table doesn't support consecutive chunks */
399         if (!eh->hash_shift)
400                 goto out;
401
402         /* List is ordered by old_chunk */
403         list_for_each_entry_reverse(e, l, hash_list) {
404                 /* Insert after an existing chunk? */
405                 if (new_e->old_chunk == (e->old_chunk +
406                                          dm_consecutive_chunk_count(e) + 1) &&
407                     new_e->new_chunk == (dm_chunk_number(e->new_chunk) +
408                                          dm_consecutive_chunk_count(e) + 1)) {
409                         dm_consecutive_chunk_count_inc(e);
410                         free_exception(new_e);
411                         return;
412                 }
413
414                 /* Insert before an existing chunk? */
415                 if (new_e->old_chunk == (e->old_chunk - 1) &&
416                     new_e->new_chunk == (dm_chunk_number(e->new_chunk) - 1)) {
417                         dm_consecutive_chunk_count_inc(e);
418                         e->old_chunk--;
419                         e->new_chunk--;
420                         free_exception(new_e);
421                         return;
422                 }
423
424                 if (new_e->old_chunk > e->old_chunk)
425                         break;
426         }
427
428 out:
429         list_add(&new_e->hash_list, e ? &e->hash_list : l);
430 }
431
432 int dm_add_exception(struct dm_snapshot *s, chunk_t old, chunk_t new)
433 {
434         struct dm_snap_exception *e;
435
436         e = alloc_exception();
437         if (!e)
438                 return -ENOMEM;
439
440         e->old_chunk = old;
441
442         /* Consecutive_count is implicitly initialised to zero */
443         e->new_chunk = new;
444
445         insert_completed_exception(s, e);
446
447         return 0;
448 }
449
450 /*
451  * Hard coded magic.
452  */
453 static int calc_max_buckets(void)
454 {
455         /* use a fixed size of 2MB */
456         unsigned long mem = 2 * 1024 * 1024;
457         mem /= sizeof(struct list_head);
458
459         return mem;
460 }
461
462 /*
463  * Allocate room for a suitable hash table.
464  */
465 static int init_hash_tables(struct dm_snapshot *s)
466 {
467         sector_t hash_size, cow_dev_size, origin_dev_size, max_buckets;
468
469         /*
470          * Calculate based on the size of the original volume or
471          * the COW volume...
472          */
473         cow_dev_size = get_dev_size(s->cow->bdev);
474         origin_dev_size = get_dev_size(s->origin->bdev);
475         max_buckets = calc_max_buckets();
476
477         hash_size = min(origin_dev_size, cow_dev_size) >> s->chunk_shift;
478         hash_size = min(hash_size, max_buckets);
479
480         hash_size = rounddown_pow_of_two(hash_size);
481         if (init_exception_table(&s->complete, hash_size,
482                                  DM_CHUNK_CONSECUTIVE_BITS))
483                 return -ENOMEM;
484
485         /*
486          * Allocate hash table for in-flight exceptions
487          * Make this smaller than the real hash table
488          */
489         hash_size >>= 3;
490         if (hash_size < 64)
491                 hash_size = 64;
492
493         if (init_exception_table(&s->pending, hash_size, 0)) {
494                 exit_exception_table(&s->complete, exception_cache);
495                 return -ENOMEM;
496         }
497
498         return 0;
499 }
500
501 /*
502  * Round a number up to the nearest 'size' boundary.  size must
503  * be a power of 2.
504  */
505 static ulong round_up(ulong n, ulong size)
506 {
507         size--;
508         return (n + size) & ~size;
509 }
510
511 static int set_chunk_size(struct dm_snapshot *s, const char *chunk_size_arg,
512                           char **error)
513 {
514         unsigned long chunk_size;
515         char *value;
516
517         chunk_size = simple_strtoul(chunk_size_arg, &value, 10);
518         if (*chunk_size_arg == '\0' || *value != '\0') {
519                 *error = "Invalid chunk size";
520                 return -EINVAL;
521         }
522
523         if (!chunk_size) {
524                 s->chunk_size = s->chunk_mask = s->chunk_shift = 0;
525                 return 0;
526         }
527
528         /*
529          * Chunk size must be multiple of page size.  Silently
530          * round up if it's not.
531          */
532         chunk_size = round_up(chunk_size, PAGE_SIZE >> 9);
533
534         /* Check chunk_size is a power of 2 */
535         if (!is_power_of_2(chunk_size)) {
536                 *error = "Chunk size is not a power of 2";
537                 return -EINVAL;
538         }
539
540         /* Validate the chunk size against the device block size */
541         if (chunk_size % (bdev_hardsect_size(s->cow->bdev) >> 9)) {
542                 *error = "Chunk size is not a multiple of device blocksize";
543                 return -EINVAL;
544         }
545
546         s->chunk_size = chunk_size;
547         s->chunk_mask = chunk_size - 1;
548         s->chunk_shift = ffs(chunk_size) - 1;
549
550         return 0;
551 }
552
553 /*
554  * Construct a snapshot mapping: <origin_dev> <COW-dev> <p/n> <chunk-size>
555  */
556 static int snapshot_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
557 {
558         struct dm_snapshot *s;
559         int i;
560         int r = -EINVAL;
561         char persistent;
562         char *origin_path;
563         char *cow_path;
564
565         if (argc != 4) {
566                 ti->error = "requires exactly 4 arguments";
567                 r = -EINVAL;
568                 goto bad1;
569         }
570
571         origin_path = argv[0];
572         cow_path = argv[1];
573         persistent = toupper(*argv[2]);
574
575         if (persistent != 'P' && persistent != 'N') {
576                 ti->error = "Persistent flag is not P or N";
577                 r = -EINVAL;
578                 goto bad1;
579         }
580
581         s = kmalloc(sizeof(*s), GFP_KERNEL);
582         if (s == NULL) {
583                 ti->error = "Cannot allocate snapshot context private "
584                     "structure";
585                 r = -ENOMEM;
586                 goto bad1;
587         }
588
589         r = dm_get_device(ti, origin_path, 0, ti->len, FMODE_READ, &s->origin);
590         if (r) {
591                 ti->error = "Cannot get origin device";
592                 goto bad2;
593         }
594
595         r = dm_get_device(ti, cow_path, 0, 0,
596                           FMODE_READ | FMODE_WRITE, &s->cow);
597         if (r) {
598                 dm_put_device(ti, s->origin);
599                 ti->error = "Cannot get COW device";
600                 goto bad2;
601         }
602
603         r = set_chunk_size(s, argv[3], &ti->error);
604         if (r)
605                 goto bad3;
606
607         s->type = persistent;
608
609         s->valid = 1;
610         s->active = 0;
611         atomic_set(&s->pending_exceptions_count, 0);
612         init_rwsem(&s->lock);
613         spin_lock_init(&s->pe_lock);
614         s->ti = ti;
615
616         /* Allocate hash table for COW data */
617         if (init_hash_tables(s)) {
618                 ti->error = "Unable to allocate hash table space";
619                 r = -ENOMEM;
620                 goto bad3;
621         }
622
623         s->store.snap = s;
624
625         if (persistent == 'P')
626                 r = dm_create_persistent(&s->store);
627         else
628                 r = dm_create_transient(&s->store);
629
630         if (r) {
631                 ti->error = "Couldn't create exception store";
632                 r = -EINVAL;
633                 goto bad4;
634         }
635
636         r = dm_kcopyd_client_create(SNAPSHOT_PAGES, &s->kcopyd_client);
637         if (r) {
638                 ti->error = "Could not create kcopyd client";
639                 goto bad5;
640         }
641
642         s->pending_pool = mempool_create_slab_pool(MIN_IOS, pending_cache);
643         if (!s->pending_pool) {
644                 ti->error = "Could not allocate mempool for pending exceptions";
645                 goto bad6;
646         }
647
648         s->tracked_chunk_pool = mempool_create_slab_pool(MIN_IOS,
649                                                          tracked_chunk_cache);
650         if (!s->tracked_chunk_pool) {
651                 ti->error = "Could not allocate tracked_chunk mempool for "
652                             "tracking reads";
653                 goto bad_tracked_chunk_pool;
654         }
655
656         for (i = 0; i < DM_TRACKED_CHUNK_HASH_SIZE; i++)
657                 INIT_HLIST_HEAD(&s->tracked_chunk_hash[i]);
658
659         spin_lock_init(&s->tracked_chunk_lock);
660
661         /* Metadata must only be loaded into one table at once */
662         r = s->store.read_metadata(&s->store);
663         if (r < 0) {
664                 ti->error = "Failed to read snapshot metadata";
665                 goto bad_load_and_register;
666         } else if (r > 0) {
667                 s->valid = 0;
668                 DMWARN("Snapshot is marked invalid.");
669         }
670
671         bio_list_init(&s->queued_bios);
672         INIT_WORK(&s->queued_bios_work, flush_queued_bios);
673
674         /* Add snapshot to the list of snapshots for this origin */
675         /* Exceptions aren't triggered till snapshot_resume() is called */
676         if (register_snapshot(s)) {
677                 r = -EINVAL;
678                 ti->error = "Cannot register snapshot origin";
679                 goto bad_load_and_register;
680         }
681
682         ti->private = s;
683         ti->split_io = s->chunk_size;
684
685         return 0;
686
687  bad_load_and_register:
688         mempool_destroy(s->tracked_chunk_pool);
689
690  bad_tracked_chunk_pool:
691         mempool_destroy(s->pending_pool);
692
693  bad6:
694         dm_kcopyd_client_destroy(s->kcopyd_client);
695
696  bad5:
697         s->store.destroy(&s->store);
698
699  bad4:
700         exit_exception_table(&s->pending, pending_cache);
701         exit_exception_table(&s->complete, exception_cache);
702
703  bad3:
704         dm_put_device(ti, s->cow);
705         dm_put_device(ti, s->origin);
706
707  bad2:
708         kfree(s);
709
710  bad1:
711         return r;
712 }
713
714 static void __free_exceptions(struct dm_snapshot *s)
715 {
716         dm_kcopyd_client_destroy(s->kcopyd_client);
717         s->kcopyd_client = NULL;
718
719         exit_exception_table(&s->pending, pending_cache);
720         exit_exception_table(&s->complete, exception_cache);
721
722         s->store.destroy(&s->store);
723 }
724
725 static void snapshot_dtr(struct dm_target *ti)
726 {
727 #ifdef CONFIG_DM_DEBUG
728         int i;
729 #endif
730         struct dm_snapshot *s = ti->private;
731
732         flush_workqueue(ksnapd);
733
734         /* Prevent further origin writes from using this snapshot. */
735         /* After this returns there can be no new kcopyd jobs. */
736         unregister_snapshot(s);
737
738         while (atomic_read(&s->pending_exceptions_count))
739                 msleep(1);
740         /*
741          * Ensure instructions in mempool_destroy aren't reordered
742          * before atomic_read.
743          */
744         smp_mb();
745
746 #ifdef CONFIG_DM_DEBUG
747         for (i = 0; i < DM_TRACKED_CHUNK_HASH_SIZE; i++)
748                 BUG_ON(!hlist_empty(&s->tracked_chunk_hash[i]));
749 #endif
750
751         mempool_destroy(s->tracked_chunk_pool);
752
753         __free_exceptions(s);
754
755         mempool_destroy(s->pending_pool);
756
757         dm_put_device(ti, s->origin);
758         dm_put_device(ti, s->cow);
759
760         kfree(s);
761 }
762
763 /*
764  * Flush a list of buffers.
765  */
766 static void flush_bios(struct bio *bio)
767 {
768         struct bio *n;
769
770         while (bio) {
771                 n = bio->bi_next;
772                 bio->bi_next = NULL;
773                 generic_make_request(bio);
774                 bio = n;
775         }
776 }
777
778 static void flush_queued_bios(struct work_struct *work)
779 {
780         struct dm_snapshot *s =
781                 container_of(work, struct dm_snapshot, queued_bios_work);
782         struct bio *queued_bios;
783         unsigned long flags;
784
785         spin_lock_irqsave(&s->pe_lock, flags);
786         queued_bios = bio_list_get(&s->queued_bios);
787         spin_unlock_irqrestore(&s->pe_lock, flags);
788
789         flush_bios(queued_bios);
790 }
791
792 /*
793  * Error a list of buffers.
794  */
795 static void error_bios(struct bio *bio)
796 {
797         struct bio *n;
798
799         while (bio) {
800                 n = bio->bi_next;
801                 bio->bi_next = NULL;
802                 bio_io_error(bio);
803                 bio = n;
804         }
805 }
806
807 static void __invalidate_snapshot(struct dm_snapshot *s, int err)
808 {
809         if (!s->valid)
810                 return;
811
812         if (err == -EIO)
813                 DMERR("Invalidating snapshot: Error reading/writing.");
814         else if (err == -ENOMEM)
815                 DMERR("Invalidating snapshot: Unable to allocate exception.");
816
817         if (s->store.drop_snapshot)
818                 s->store.drop_snapshot(&s->store);
819
820         s->valid = 0;
821
822         dm_table_event(s->ti->table);
823 }
824
825 static void get_pending_exception(struct dm_snap_pending_exception *pe)
826 {
827         atomic_inc(&pe->ref_count);
828 }
829
830 static struct bio *put_pending_exception(struct dm_snap_pending_exception *pe)
831 {
832         struct dm_snap_pending_exception *primary_pe;
833         struct bio *origin_bios = NULL;
834
835         primary_pe = pe->primary_pe;
836
837         /*
838          * If this pe is involved in a write to the origin and
839          * it is the last sibling to complete then release
840          * the bios for the original write to the origin.
841          */
842         if (primary_pe &&
843             atomic_dec_and_test(&primary_pe->ref_count)) {
844                 origin_bios = bio_list_get(&primary_pe->origin_bios);
845                 free_pending_exception(primary_pe);
846         }
847
848         /*
849          * Free the pe if it's not linked to an origin write or if
850          * it's not itself a primary pe.
851          */
852         if (!primary_pe || primary_pe != pe)
853                 free_pending_exception(pe);
854
855         return origin_bios;
856 }
857
858 static void pending_complete(struct dm_snap_pending_exception *pe, int success)
859 {
860         struct dm_snap_exception *e;
861         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
862         struct bio *origin_bios = NULL;
863         struct bio *snapshot_bios = NULL;
864         int error = 0;
865
866         if (!success) {
867                 /* Read/write error - snapshot is unusable */
868                 down_write(&s->lock);
869                 __invalidate_snapshot(s, -EIO);
870                 error = 1;
871                 goto out;
872         }
873
874         e = alloc_exception();
875         if (!e) {
876                 down_write(&s->lock);
877                 __invalidate_snapshot(s, -ENOMEM);
878                 error = 1;
879                 goto out;
880         }
881         *e = pe->e;
882
883         down_write(&s->lock);
884         if (!s->valid) {
885                 free_exception(e);
886                 error = 1;
887                 goto out;
888         }
889
890         /*
891          * Check for conflicting reads. This is extremely improbable,
892          * so msleep(1) is sufficient and there is no need for a wait queue.
893          */
894         while (__chunk_is_tracked(s, pe->e.old_chunk))
895                 msleep(1);
896
897         /*
898          * Add a proper exception, and remove the
899          * in-flight exception from the list.
900          */
901         insert_completed_exception(s, e);
902
903  out:
904         remove_exception(&pe->e);
905         snapshot_bios = bio_list_get(&pe->snapshot_bios);
906         origin_bios = put_pending_exception(pe);
907
908         up_write(&s->lock);
909
910         /* Submit any pending write bios */
911         if (error)
912                 error_bios(snapshot_bios);
913         else
914                 flush_bios(snapshot_bios);
915
916         flush_bios(origin_bios);
917 }
918
919 static void commit_callback(void *context, int success)
920 {
921         struct dm_snap_pending_exception *pe = context;
922
923         pending_complete(pe, success);
924 }
925
926 /*
927  * Called when the copy I/O has finished.  kcopyd actually runs
928  * this code so don't block.
929  */
930 static void copy_callback(int read_err, unsigned long write_err, void *context)
931 {
932         struct dm_snap_pending_exception *pe = context;
933         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
934
935         if (read_err || write_err)
936                 pending_complete(pe, 0);
937
938         else
939                 /* Update the metadata if we are persistent */
940                 s->store.commit_exception(&s->store, &pe->e, commit_callback,
941                                           pe);
942 }
943
944 /*
945  * Dispatches the copy operation to kcopyd.
946  */
947 static void start_copy(struct dm_snap_pending_exception *pe)
948 {
949         struct dm_snapshot *s = pe->snap;
950         struct dm_io_region src, dest;
951         struct block_device *bdev = s->origin->bdev;
952         sector_t dev_size;
953
954         dev_size = get_dev_size(bdev);
955
956         src.bdev = bdev;
957         src.sector = chunk_to_sector(s, pe->e.old_chunk);
958         src.count = min(s->chunk_size, dev_size - src.sector);
959
960         dest.bdev = s->cow->bdev;
961         dest.sector = chunk_to_sector(s, pe->e.new_chunk);
962         dest.count = src.count;
963
964         /* Hand over to kcopyd */
965         dm_kcopyd_copy(s->kcopyd_client,
966                     &src, 1, &dest, 0, copy_callback, pe);
967 }
968
969 /*
970  * Looks to see if this snapshot already has a pending exception
971  * for this chunk, otherwise it allocates a new one and inserts
972  * it into the pending table.
973  *
974  * NOTE: a write lock must be held on snap->lock before calling
975  * this.
976  */
977 static struct dm_snap_pending_exception *
978 __find_pending_exception(struct dm_snapshot *s, struct bio *bio)
979 {
980         struct dm_snap_exception *e;
981         struct dm_snap_pending_exception *pe;
982         chunk_t chunk = sector_to_chunk(s, bio->bi_sector);
983
984         /*
985          * Is there a pending exception for this already ?
986          */
987         e = lookup_exception(&s->pending, chunk);
988         if (e) {
989                 /* cast the exception to a pending exception */
990                 pe = container_of(e, struct dm_snap_pending_exception, e);
991                 goto out;
992         }
993
994         /*
995          * Create a new pending exception, we don't want
996          * to hold the lock while we do this.
997          */
998         up_write(&s->lock);
999         pe = alloc_pending_exception(s);
1000         down_write(&s->lock);
1001
1002         if (!s->valid) {
1003                 free_pending_exception(pe);
1004                 return NULL;
1005         }
1006
1007         e = lookup_exception(&s->pending, chunk);
1008         if (e) {
1009                 free_pending_exception(pe);
1010                 pe = container_of(e, struct dm_snap_pending_exception, e);
1011                 goto out;
1012         }
1013
1014         pe->e.old_chunk = chunk;
1015         bio_list_init(&pe->origin_bios);
1016         bio_list_init(&pe->snapshot_bios);
1017         pe->primary_pe = NULL;
1018         atomic_set(&pe->ref_count, 0);
1019         pe->started = 0;
1020
1021         if (s->store.prepare_exception(&s->store, &pe->e)) {
1022                 free_pending_exception(pe);
1023                 return NULL;
1024         }
1025
1026         get_pending_exception(pe);
1027         insert_exception(&s->pending, &pe->e);
1028
1029  out:
1030         return pe;
1031 }
1032
1033 static void remap_exception(struct dm_snapshot *s, struct dm_snap_exception *e,
1034                             struct bio *bio, chunk_t chunk)
1035 {
1036         bio->bi_bdev = s->cow->bdev;
1037         bio->bi_sector = chunk_to_sector(s, dm_chunk_number(e->new_chunk) +
1038                          (chunk - e->old_chunk)) +
1039                          (bio->bi_sector & s->chunk_mask);
1040 }
1041
1042 static int snapshot_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio,
1043                         union map_info *map_context)
1044 {
1045         struct dm_snap_exception *e;
1046         struct dm_snapshot *s = ti->private;
1047         int r = DM_MAPIO_REMAPPED;
1048         chunk_t chunk;
1049         struct dm_snap_pending_exception *pe = NULL;
1050
1051         chunk = sector_to_chunk(s, bio->bi_sector);
1052
1053         /* Full snapshots are not usable */
1054         /* To get here the table must be live so s->active is always set. */
1055         if (!s->valid)
1056                 return -EIO;
1057
1058         /* FIXME: should only take write lock if we need
1059          * to copy an exception */
1060         down_write(&s->lock);
1061
1062         if (!s->valid) {
1063                 r = -EIO;
1064                 goto out_unlock;
1065         }
1066
1067         /* If the block is already remapped - use that, else remap it */
1068         e = lookup_exception(&s->complete, chunk);
1069         if (e) {
1070                 remap_exception(s, e, bio, chunk);
1071                 goto out_unlock;
1072         }
1073
1074         /*
1075          * Write to snapshot - higher level takes care of RW/RO
1076          * flags so we should only get this if we are
1077          * writeable.
1078          */
1079         if (bio_rw(bio) == WRITE) {
1080                 pe = __find_pending_exception(s, bio);
1081                 if (!pe) {
1082                         __invalidate_snapshot(s, -ENOMEM);
1083                         r = -EIO;
1084                         goto out_unlock;
1085                 }
1086
1087                 remap_exception(s, &pe->e, bio, chunk);
1088                 bio_list_add(&pe->snapshot_bios, bio);
1089
1090                 r = DM_MAPIO_SUBMITTED;
1091
1092                 if (!pe->started) {
1093                         /* this is protected by snap->lock */
1094                         pe->started = 1;
1095                         up_write(&s->lock);
1096                         start_copy(pe);
1097                         goto out;
1098                 }
1099         } else {
1100                 bio->bi_bdev = s->origin->bdev;
1101                 map_context->ptr = track_chunk(s, chunk);
1102         }
1103
1104  out_unlock:
1105         up_write(&s->lock);
1106  out:
1107         return r;
1108 }
1109
1110 static int snapshot_end_io(struct dm_target *ti, struct bio *bio,
1111                            int error, union map_info *map_context)
1112 {
1113         struct dm_snapshot *s = ti->private;
1114         struct dm_snap_tracked_chunk *c = map_context->ptr;
1115
1116         if (c)
1117                 stop_tracking_chunk(s, c);
1118
1119         return 0;
1120 }
1121
1122 static void snapshot_resume(struct dm_target *ti)
1123 {
1124         struct dm_snapshot *s = ti->private;
1125
1126         down_write(&s->lock);
1127         s->active = 1;
1128         up_write(&s->lock);
1129 }
1130
1131 static int snapshot_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
1132                            char *result, unsigned int maxlen)
1133 {
1134         struct dm_snapshot *snap = ti->private;
1135
1136         switch (type) {
1137         case STATUSTYPE_INFO:
1138                 if (!snap->valid)
1139                         snprintf(result, maxlen, "Invalid");
1140                 else {
1141                         if (snap->store.fraction_full) {
1142                                 sector_t numerator, denominator;
1143                                 snap->store.fraction_full(&snap->store,
1144                                                           &numerator,
1145                                                           &denominator);
1146                                 snprintf(result, maxlen, "%llu/%llu",
1147                                         (unsigned long long)numerator,
1148                                         (unsigned long long)denominator);
1149                         }
1150                         else
1151                                 snprintf(result, maxlen, "Unknown");
1152                 }
1153                 break;
1154
1155         case STATUSTYPE_TABLE:
1156                 /*
1157                  * kdevname returns a static pointer so we need
1158                  * to make private copies if the output is to
1159                  * make sense.
1160                  */
1161                 snprintf(result, maxlen, "%s %s %c %llu",
1162                          snap->origin->name, snap->cow->name,
1163                          snap->type,
1164                          (unsigned long long)snap->chunk_size);
1165                 break;
1166         }
1167
1168         return 0;
1169 }
1170
1171 /*-----------------------------------------------------------------
1172  * Origin methods
1173  *---------------------------------------------------------------*/
1174 static int __origin_write(struct list_head *snapshots, struct bio *bio)
1175 {
1176         int r = DM_MAPIO_REMAPPED, first = 0;
1177         struct dm_snapshot *snap;
1178         struct dm_snap_exception *e;
1179         struct dm_snap_pending_exception *pe, *next_pe, *primary_pe = NULL;
1180         chunk_t chunk;
1181         LIST_HEAD(pe_queue);
1182
1183         /* Do all the snapshots on this origin */
1184         list_for_each_entry (snap, snapshots, list) {
1185
1186                 down_write(&snap->lock);
1187
1188                 /* Only deal with valid and active snapshots */
1189                 if (!snap->valid || !snap->active)
1190                         goto next_snapshot;
1191
1192                 /* Nothing to do if writing beyond end of snapshot */
1193                 if (bio->bi_sector >= dm_table_get_size(snap->ti->table))
1194                         goto next_snapshot;
1195
1196                 /*
1197                  * Remember, different snapshots can have
1198                  * different chunk sizes.
1199                  */
1200                 chunk = sector_to_chunk(snap, bio->bi_sector);
1201
1202                 /*
1203                  * Check exception table to see if block
1204                  * is already remapped in this snapshot
1205                  * and trigger an exception if not.
1206                  *
1207                  * ref_count is initialised to 1 so pending_complete()
1208                  * won't destroy the primary_pe while we're inside this loop.
1209                  */
1210                 e = lookup_exception(&snap->complete, chunk);
1211                 if (e)
1212                         goto next_snapshot;
1213
1214                 pe = __find_pending_exception(snap, bio);
1215                 if (!pe) {
1216                         __invalidate_snapshot(snap, -ENOMEM);
1217                         goto next_snapshot;
1218                 }
1219
1220                 if (!primary_pe) {
1221                         /*
1222                          * Either every pe here has same
1223                          * primary_pe or none has one yet.
1224                          */
1225                         if (pe->primary_pe)
1226                                 primary_pe = pe->primary_pe;
1227                         else {
1228                                 primary_pe = pe;
1229                                 first = 1;
1230                         }
1231
1232                         bio_list_add(&primary_pe->origin_bios, bio);
1233
1234                         r = DM_MAPIO_SUBMITTED;
1235                 }
1236
1237                 if (!pe->primary_pe) {
1238                         pe->primary_pe = primary_pe;
1239                         get_pending_exception(primary_pe);
1240                 }
1241
1242                 if (!pe->started) {
1243                         pe->started = 1;
1244                         list_add_tail(&pe->list, &pe_queue);
1245                 }
1246
1247  next_snapshot:
1248                 up_write(&snap->lock);
1249         }
1250
1251         if (!primary_pe)
1252                 return r;
1253
1254         /*
1255          * If this is the first time we're processing this chunk and
1256          * ref_count is now 1 it means all the pending exceptions
1257          * got completed while we were in the loop above, so it falls to
1258          * us here to remove the primary_pe and submit any origin_bios.
1259          */
1260
1261         if (first && atomic_dec_and_test(&primary_pe->ref_count)) {
1262                 flush_bios(bio_list_get(&primary_pe->origin_bios));
1263                 free_pending_exception(primary_pe);
1264                 /* If we got here, pe_queue is necessarily empty. */
1265                 return r;
1266         }
1267
1268         /*
1269          * Now that we have a complete pe list we can start the copying.
1270          */
1271         list_for_each_entry_safe(pe, next_pe, &pe_queue, list)
1272                 start_copy(pe);
1273
1274         return r;
1275 }
1276
1277 /*
1278  * Called on a write from the origin driver.
1279  */
1280 static int do_origin(struct dm_dev *origin, struct bio *bio)
1281 {
1282         struct origin *o;
1283         int r = DM_MAPIO_REMAPPED;
1284
1285         down_read(&_origins_lock);
1286         o = __lookup_origin(origin->bdev);
1287         if (o)
1288                 r = __origin_write(&o->snapshots, bio);
1289         up_read(&_origins_lock);
1290
1291         return r;
1292 }
1293
1294 /*
1295  * Origin: maps a linear range of a device, with hooks for snapshotting.
1296  */
1297
1298 /*
1299  * Construct an origin mapping: <dev_path>
1300  * The context for an origin is merely a 'struct dm_dev *'
1301  * pointing to the real device.
1302  */
1303 static int origin_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
1304 {
1305         int r;
1306         struct dm_dev *dev;
1307
1308         if (argc != 1) {
1309                 ti->error = "origin: incorrect number of arguments";
1310                 return -EINVAL;
1311         }
1312
1313         r = dm_get_device(ti, argv[0], 0, ti->len,
1314                           dm_table_get_mode(ti->table), &dev);
1315         if (r) {
1316                 ti->error = "Cannot get target device";
1317                 return r;
1318         }
1319
1320         ti->private = dev;
1321         return 0;
1322 }
1323
1324 static void origin_dtr(struct dm_target *ti)
1325 {
1326         struct dm_dev *dev = ti->private;
1327         dm_put_device(ti, dev);
1328 }
1329
1330 static int origin_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio,
1331                       union map_info *map_context)
1332 {
1333         struct dm_dev *dev = ti->private;
1334         bio->bi_bdev = dev->bdev;
1335
1336         /* Only tell snapshots if this is a write */
1337         return (bio_rw(bio) == WRITE) ? do_origin(dev, bio) : DM_MAPIO_REMAPPED;
1338 }
1339
1340 #define min_not_zero(l, r) (l == 0) ? r : ((r == 0) ? l : min(l, r))
1341
1342 /*
1343  * Set the target "split_io" field to the minimum of all the snapshots'
1344  * chunk sizes.
1345  */
1346 static void origin_resume(struct dm_target *ti)
1347 {
1348         struct dm_dev *dev = ti->private;
1349         struct dm_snapshot *snap;
1350         struct origin *o;
1351         chunk_t chunk_size = 0;
1352
1353         down_read(&_origins_lock);
1354         o = __lookup_origin(dev->bdev);
1355         if (o)
1356                 list_for_each_entry (snap, &o->snapshots, list)
1357                         chunk_size = min_not_zero(chunk_size, snap->chunk_size);
1358         up_read(&_origins_lock);
1359
1360         ti->split_io = chunk_size;
1361 }
1362
1363 static int origin_status(struct dm_target *ti, status_type_t type, char *result,
1364                          unsigned int maxlen)
1365 {
1366         struct dm_dev *dev = ti->private;
1367
1368         switch (type) {
1369         case STATUSTYPE_INFO:
1370                 result[0] = '\0';
1371                 break;
1372
1373         case STATUSTYPE_TABLE:
1374                 snprintf(result, maxlen, "%s", dev->name);
1375                 break;
1376         }
1377
1378         return 0;
1379 }
1380
1381 static struct target_type origin_target = {
1382         .name    = "snapshot-origin",
1383         .version = {1, 6, 0},
1384         .module  = THIS_MODULE,
1385         .ctr     = origin_ctr,
1386         .dtr     = origin_dtr,
1387         .map     = origin_map,
1388         .resume  = origin_resume,
1389         .status  = origin_status,
1390 };
1391
1392 static struct target_type snapshot_target = {
1393         .name    = "snapshot",
1394         .version = {1, 6, 0},
1395         .module  = THIS_MODULE,
1396         .ctr     = snapshot_ctr,
1397         .dtr     = snapshot_dtr,
1398         .map     = snapshot_map,
1399         .end_io  = snapshot_end_io,
1400         .resume  = snapshot_resume,
1401         .status  = snapshot_status,
1402 };
1403
1404 static int __init dm_snapshot_init(void)
1405 {
1406         int r;
1407
1408         r = dm_register_target(&snapshot_target);
1409         if (r) {
1410                 DMERR("snapshot target register failed %d", r);
1411                 return r;
1412         }
1413
1414         r = dm_register_target(&origin_target);
1415         if (r < 0) {
1416                 DMERR("Origin target register failed %d", r);
1417                 goto bad1;
1418         }
1419
1420         r = init_origin_hash();
1421         if (r) {
1422                 DMERR("init_origin_hash failed.");
1423                 goto bad2;
1424         }
1425
1426         exception_cache = KMEM_CACHE(dm_snap_exception, 0);
1427         if (!exception_cache) {
1428                 DMERR("Couldn't create exception cache.");
1429                 r = -ENOMEM;
1430                 goto bad3;
1431         }
1432
1433         pending_cache = KMEM_CACHE(dm_snap_pending_exception, 0);
1434         if (!pending_cache) {
1435                 DMERR("Couldn't create pending cache.");
1436                 r = -ENOMEM;
1437                 goto bad4;
1438         }
1439
1440         tracked_chunk_cache = KMEM_CACHE(dm_snap_tracked_chunk, 0);
1441         if (!tracked_chunk_cache) {
1442                 DMERR("Couldn't create cache to track chunks in use.");
1443                 r = -ENOMEM;
1444                 goto bad5;
1445         }
1446
1447         ksnapd = create_singlethread_workqueue("ksnapd");
1448         if (!ksnapd) {
1449                 DMERR("Failed to create ksnapd workqueue.");
1450                 r = -ENOMEM;
1451                 goto bad_pending_pool;
1452         }
1453
1454         return 0;
1455
1456       bad_pending_pool:
1457         kmem_cache_destroy(tracked_chunk_cache);
1458       bad5:
1459         kmem_cache_destroy(pending_cache);
1460       bad4:
1461         kmem_cache_destroy(exception_cache);
1462       bad3:
1463         exit_origin_hash();
1464       bad2:
1465         dm_unregister_target(&origin_target);
1466       bad1:
1467         dm_unregister_target(&snapshot_target);
1468         return r;
1469 }
1470
1471 static void __exit dm_snapshot_exit(void)
1472 {
1473         int r;
1474
1475         destroy_workqueue(ksnapd);
1476
1477         r = dm_unregister_target(&snapshot_target);
1478         if (r)
1479                 DMERR("snapshot unregister failed %d", r);
1480
1481         r = dm_unregister_target(&origin_target);
1482         if (r)
1483                 DMERR("origin unregister failed %d", r);
1484
1485         exit_origin_hash();
1486         kmem_cache_destroy(pending_cache);
1487         kmem_cache_destroy(exception_cache);
1488         kmem_cache_destroy(tracked_chunk_cache);
1489 }
1490
1491 /* Module hooks */
1492 module_init(dm_snapshot_init);
1493 module_exit(dm_snapshot_exit);
1494
1495 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " snapshot target");
1496 MODULE_AUTHOR("Joe Thornber");
1497 MODULE_LICENSE("GPL");