git.oblomov.eu Git - linux-2.6/blob - fs/btrfs/compression.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2008 Oracle.  All rights reserved.
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU General Public
   6  * License v2 as 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 GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public
  14  * License along with this program; if not, write to the
  15  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
  16  * Boston, MA 021110-1307, USA.
  17  */
  18
  19 #include <linux/kernel.h>
  20 #include <linux/bio.h>
  21 #include <linux/buffer_head.h>
  22 #include <linux/file.h>
  23 #include <linux/fs.h>
  24 #include <linux/pagemap.h>
  25 #include <linux/highmem.h>
  26 #include <linux/time.h>
  27 #include <linux/init.h>
  28 #include <linux/string.h>
  29 #include <linux/smp_lock.h>
  30 #include <linux/backing-dev.h>
  31 #include <linux/mpage.h>
  32 #include <linux/swap.h>
  33 #include <linux/writeback.h>
  34 #include <linux/bit_spinlock.h>
  35 #include <linux/version.h>
  36 #include <linux/pagevec.h>
  37 #include "ctree.h"
  38 #include "disk-io.h"
  39 #include "transaction.h"
  40 #include "btrfs_inode.h"
  41 #include "volumes.h"
  42 #include "ordered-data.h"
  43 #include "compat.h"
  44 #include "compression.h"
  45 #include "extent_io.h"
  46 #include "extent_map.h"
  47
  48 struct compressed_bio {
  49         /* number of bios pending for this compressed extent */
  50         atomic_t pending_bios;
  51
  52         /* the pages with the compressed data on them */
  53         struct page **compressed_pages;
  54
  55         /* inode that owns this data */
  56         struct inode *inode;
  57
  58         /* starting offset in the inode for our pages */
  59         u64 start;
  60
  61         /* number of bytes in the inode we're working on */
  62         unsigned long len;
  63
  64         /* number of bytes on disk */
  65         unsigned long compressed_len;
  66
  67         /* number of compressed pages in the array */
  68         unsigned long nr_pages;
  69
  70         /* IO errors */
  71         int errors;
  72
  73         /* for reads, this is the bio we are copying the data into */
  74         struct bio *orig_bio;
  75 };
  76
  77 static struct bio *compressed_bio_alloc(struct block_device *bdev,
  78                                         u64 first_byte, gfp_t gfp_flags)
  79 {
  80         struct bio *bio;
  81         int nr_vecs;
  82
  83         nr_vecs = bio_get_nr_vecs(bdev);
  84         bio = bio_alloc(gfp_flags, nr_vecs);
  85
  86         if (bio == NULL && (current->flags & PF_MEMALLOC)) {
  87                 while (!bio && (nr_vecs /= 2))
  88                         bio = bio_alloc(gfp_flags, nr_vecs);
  89         }
  90
  91         if (bio) {
  92                 bio->bi_size = 0;
  93                 bio->bi_bdev = bdev;
  94                 bio->bi_sector = first_byte >> 9;
  95         }
  96         return bio;
  97 }
  98
  99 /* when we finish reading compressed pages from the disk, we
 100  * decompress them and then run the bio end_io routines on the
 101  * decompressed pages (in the inode address space).
 102  *
 103  * This allows the checksumming and other IO error handling routines
 104  * to work normally
 105  *
 106  * The compressed pages are freed here, and it must be run
 107  * in process context
 108  */
 109 static void end_compressed_bio_read(struct bio *bio, int err)
 110 {
 111         struct extent_io_tree *tree;
 112         struct compressed_bio *cb = bio->bi_private;
 113         struct inode *inode;
 114         struct page *page;
 115         unsigned long index;
 116         int ret;
 117
 118         if (err)
 119                 cb->errors = 1;
 120
 121         /* if there are more bios still pending for this compressed
 122          * extent, just exit
 123          */
 124         if (!atomic_dec_and_test(&cb->pending_bios))
 125                 goto out;
 126
 127         /* ok, we're the last bio for this extent, lets start
 128          * the decompression.
 129          */
 130         inode = cb->inode;
 131         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
 132         ret = btrfs_zlib_decompress_biovec(cb->compressed_pages,
 133                                         cb->start,
 134                                         cb->orig_bio->bi_io_vec,
 135                                         cb->orig_bio->bi_vcnt,
 136                                         cb->compressed_len);
 137         if (ret)
 138                 cb->errors = 1;
 139
 140         /* release the compressed pages */
 141         index = 0;
 142         for (index = 0; index < cb->nr_pages; index++) {
 143                 page = cb->compressed_pages[index];
 144                 page->mapping = NULL;
 145                 page_cache_release(page);
 146         }
 147
 148         /* do io completion on the original bio */
 149         if (cb->errors) {
 150                 bio_io_error(cb->orig_bio);
 151         } else
 152                 bio_endio(cb->orig_bio, 0);
 153
 154         /* finally free the cb struct */
 155         kfree(cb->compressed_pages);
 156         kfree(cb);
 157 out:
 158         bio_put(bio);
 159 }
 160
 161 /*
 162  * Clear the writeback bits on all of the file
 163  * pages for a compressed write
 164  */
 165 static noinline int end_compressed_writeback(struct inode *inode, u64 start,
 166                                              unsigned long ram_size)
 167 {
 168         unsigned long index = start >> PAGE_CACHE_SHIFT;
 169         unsigned long end_index = (start + ram_size - 1) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
 170         struct page *pages[16];
 171         unsigned long nr_pages = end_index - index + 1;
 172         int i;
 173         int ret;
 174
 175         while(nr_pages > 0) {
 176                 ret = find_get_pages_contig(inode->i_mapping, index,
 177                                      min(nr_pages, ARRAY_SIZE(pages)), pages);
 178                 if (ret == 0) {
 179                         nr_pages -= 1;
 180                         index += 1;
 181                         continue;
 182                 }
 183                 for (i = 0; i < ret; i++) {
 184                         end_page_writeback(pages[i]);
 185                         page_cache_release(pages[i]);
 186                 }
 187                 nr_pages -= ret;
 188                 index += ret;
 189         }
 190         /* the inode may be gone now */
 191         return 0;
 192 }
 193
 194 /*
 195  * do the cleanup once all the compressed pages hit the disk.
 196  * This will clear writeback on the file pages and free the compressed
 197  * pages.
 198  *
 199  * This also calls the writeback end hooks for the file pages so that
 200  * metadata and checksums can be updated in the file.
 201  */
 202 static void end_compressed_bio_write(struct bio *bio, int err)
 203 {
 204         struct extent_io_tree *tree;
 205         struct compressed_bio *cb = bio->bi_private;
 206         struct inode *inode;
 207         struct page *page;
 208         unsigned long index;
 209
 210         if (err)
 211                 cb->errors = 1;
 212
 213         /* if there are more bios still pending for this compressed
 214          * extent, just exit
 215          */
 216         if (!atomic_dec_and_test(&cb->pending_bios))
 217                 goto out;
 218
 219         /* ok, we're the last bio for this extent, step one is to
 220          * call back into the FS and do all the end_io operations
 221          */
 222         inode = cb->inode;
 223         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
 224         cb->compressed_pages[0]->mapping = cb->inode->i_mapping;
 225         tree->ops->writepage_end_io_hook(cb->compressed_pages[0],
 226                                          cb->start,
 227                                          cb->start + cb->len - 1,
 228                                          NULL, 1);
 229         cb->compressed_pages[0]->mapping = NULL;
 230
 231         end_compressed_writeback(inode, cb->start, cb->len);
 232         /* note, our inode could be gone now */
 233
 234         /*
 235          * release the compressed pages, these came from alloc_page and
 236          * are not attached to the inode at all
 237          */
 238         index = 0;
 239         for (index = 0; index < cb->nr_pages; index++) {
 240                 page = cb->compressed_pages[index];
 241                 page->mapping = NULL;
 242                 page_cache_release(page);
 243         }
 244
 245         /* finally free the cb struct */
 246         kfree(cb->compressed_pages);
 247         kfree(cb);
 248 out:
 249         bio_put(bio);
 250 }
 251
 252 /*
 253  * worker function to build and submit bios for previously compressed pages.
 254  * The corresponding pages in the inode should be marked for writeback
 255  * and the compressed pages should have a reference on them for dropping
 256  * when the IO is complete.
 257  *
 258  * This also checksums the file bytes and gets things ready for
 259  * the end io hooks.
 260  */
 261 int btrfs_submit_compressed_write(struct inode *inode, u64 start,
 262                                  unsigned long len, u64 disk_start,
 263                                  unsigned long compressed_len,
 264                                  struct page **compressed_pages,
 265                                  unsigned long nr_pages)
 266 {
 267         struct bio *bio = NULL;
 268         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
 269         struct compressed_bio *cb;
 270         unsigned long bytes_left;
 271         struct extent_io_tree *io_tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
 272         int page_index = 0;
 273         struct page *page;
 274         u64 first_byte = disk_start;
 275         struct block_device *bdev;
 276         int ret;
 277
 278         WARN_ON(start & ((u64)PAGE_CACHE_SIZE - 1));
 279         cb = kmalloc(sizeof(*cb), GFP_NOFS);
 280         atomic_set(&cb->pending_bios, 0);
 281         cb->errors = 0;
 282         cb->inode = inode;
 283         cb->start = start;
 284         cb->len = len;
 285         cb->compressed_pages = compressed_pages;
 286         cb->compressed_len = compressed_len;
 287         cb->orig_bio = NULL;
 288         cb->nr_pages = nr_pages;
 289
 290         bdev = BTRFS_I(inode)->root->fs_info->fs_devices->latest_bdev;
 291
 292         ret = btrfs_csum_file_bytes(root, inode, start, len);
 293         BUG_ON(ret);
 294
 295         bio = compressed_bio_alloc(bdev, first_byte, GFP_NOFS);
 296         bio->bi_private = cb;
 297         bio->bi_end_io = end_compressed_bio_write;
 298         atomic_inc(&cb->pending_bios);
 299
 300         /* create and submit bios for the compressed pages */
 301         bytes_left = compressed_len;
 302         for (page_index = 0; page_index < cb->nr_pages; page_index++) {
 303                 page = compressed_pages[page_index];
 304                 page->mapping = inode->i_mapping;
 305                 if (bio->bi_size)
 306                         ret = io_tree->ops->merge_bio_hook(page, 0,
 307                                                            PAGE_CACHE_SIZE,
 308                                                            bio, 0);
 309                 else
 310                         ret = 0;
 311
 312                 page->mapping = NULL;
 313                 if (ret || bio_add_page(bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0) <
 314                     PAGE_CACHE_SIZE) {
 315                         bio_get(bio);
 316
 317                         /*
 318                          * inc the count before we submit the bio so
 319                          * we know the end IO handler won't happen before
 320                          * we inc the count.  Otherwise, the cb might get
 321                          * freed before we're done setting it up
 322                          */
 323                         atomic_inc(&cb->pending_bios);
 324                         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, bio, 0);
 325                         BUG_ON(ret);
 326
 327                         ret = btrfs_map_bio(root, WRITE, bio, 0, 1);
 328                         BUG_ON(ret);
 329
 330                         bio_put(bio);
 331
 332                         bio = compressed_bio_alloc(bdev, first_byte, GFP_NOFS);
 333                         bio->bi_private = cb;
 334                         bio->bi_end_io = end_compressed_bio_write;
 335                         bio_add_page(bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
 336                 }
 337                 if (bytes_left < PAGE_CACHE_SIZE) {
 338                         printk("bytes left %lu compress len %lu nr %lu\n",
 339                                bytes_left, cb->compressed_len, cb->nr_pages);
 340                 }
 341                 bytes_left -= PAGE_CACHE_SIZE;
 342                 first_byte += PAGE_CACHE_SIZE;
 343                 cond_resched();
 344         }
 345         bio_get(bio);
 346
 347         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, bio, 0);
 348         BUG_ON(ret);
 349
 350         ret = btrfs_map_bio(root, WRITE, bio, 0, 1);
 351         BUG_ON(ret);
 352
 353         bio_put(bio);
 354         return 0;
 355 }
 356
 357 static noinline int add_ra_bio_pages(struct inode *inode,
 358                                      u64 compressed_end,
 359                                      struct compressed_bio *cb)
 360 {
 361         unsigned long end_index;
 362         unsigned long page_index;
 363         u64 last_offset;
 364         u64 isize = i_size_read(inode);
 365         int ret;
 366         struct page *page;
 367         unsigned long nr_pages = 0;
 368         struct extent_map *em;
 369         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
 370         struct pagevec pvec;
 371         struct extent_map_tree *em_tree;
 372         struct extent_io_tree *tree;
 373         u64 end;
 374         int misses = 0;
 375
 376         page = cb->orig_bio->bi_io_vec[cb->orig_bio->bi_vcnt - 1].bv_page;
 377         last_offset = (page_offset(page) + PAGE_CACHE_SIZE);
 378         em_tree = &BTRFS_I(inode)->extent_tree;
 379         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
 380
 381         if (isize == 0)
 382                 return 0;
 383
 384         end_index = (i_size_read(inode) - 1) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
 385
 386         pagevec_init(&pvec, 0);
 387         while(last_offset < compressed_end) {
 388                 page_index = last_offset >> PAGE_CACHE_SHIFT;
 389
 390                 if (page_index > end_index)
 391                         break;
 392
 393                 rcu_read_lock();
 394                 page = radix_tree_lookup(&mapping->page_tree, page_index);
 395                 rcu_read_unlock();
 396                 if (page) {
 397                         misses++;
 398                         if (misses > 4)
 399                                 break;
 400                         goto next;
 401                 }
 402
 403                 page = alloc_page(mapping_gfp_mask(mapping) | GFP_NOFS);
 404                 if (!page)
 405                         break;
 406
 407                 page->index = page_index;
 408                 /*
 409                  * what we want to do here is call add_to_page_cache_lru,
 410                  * but that isn't exported, so we reproduce it here
 411                  */
 412                 if (add_to_page_cache(page, mapping,
 413                                       page->index, GFP_NOFS)) {
 414                         page_cache_release(page);
 415                         goto next;
 416                 }
 417
 418                 /* open coding of lru_cache_add, also not exported */
 419                 page_cache_get(page);
 420                 if (!pagevec_add(&pvec, page))
 421                         __pagevec_lru_add(&pvec);
 422
 423                 end = last_offset + PAGE_CACHE_SIZE - 1;
 424                 /*
 425                  * at this point, we have a locked page in the page cache
 426                  * for these bytes in the file.  But, we have to make
 427                  * sure they map to this compressed extent on disk.
 428                  */
 429                 set_page_extent_mapped(page);
 430                 lock_extent(tree, last_offset, end, GFP_NOFS);
 431                 spin_lock(&em_tree->lock);
 432                 em = lookup_extent_mapping(em_tree, last_offset,
 433                                            PAGE_CACHE_SIZE);
 434                 spin_unlock(&em_tree->lock);
 435
 436                 if (!em || last_offset < em->start ||
 437                     (last_offset + PAGE_CACHE_SIZE > extent_map_end(em)) ||
 438                     (em->block_start >> 9) != cb->orig_bio->bi_sector) {
 439                         free_extent_map(em);
 440                         unlock_extent(tree, last_offset, end, GFP_NOFS);
 441                         unlock_page(page);
 442                         page_cache_release(page);
 443                         break;
 444                 }
 445                 free_extent_map(em);
 446
 447                 if (page->index == end_index) {
 448                         char *userpage;
 449                         size_t zero_offset = isize & (PAGE_CACHE_SIZE - 1);
 450
 451                         if (zero_offset) {
 452                                 int zeros;
 453                                 zeros = PAGE_CACHE_SIZE - zero_offset;
 454                                 userpage = kmap_atomic(page, KM_USER0);
 455                                 memset(userpage + zero_offset, 0, zeros);
 456                                 flush_dcache_page(page);
 457                                 kunmap_atomic(userpage, KM_USER0);
 458                         }
 459                 }
 460
 461                 ret = bio_add_page(cb->orig_bio, page,
 462                                    PAGE_CACHE_SIZE, 0);
 463
 464                 if (ret == PAGE_CACHE_SIZE) {
 465                         nr_pages++;
 466                         page_cache_release(page);
 467                 } else {
 468                         unlock_extent(tree, last_offset, end, GFP_NOFS);
 469                         unlock_page(page);
 470                         page_cache_release(page);
 471                         break;
 472                 }
 473 next:
 474                 last_offset += PAGE_CACHE_SIZE;
 475         }
 476         if (pagevec_count(&pvec))
 477                 __pagevec_lru_add(&pvec);
 478         return 0;
 479 }
 480
 481 /*
 482  * for a compressed read, the bio we get passed has all the inode pages
 483  * in it.  We don't actually do IO on those pages but allocate new ones
 484  * to hold the compressed pages on disk.
 485  *
 486  * bio->bi_sector points to the compressed extent on disk
 487  * bio->bi_io_vec points to all of the inode pages
 488  * bio->bi_vcnt is a count of pages
 489  *
 490  * After the compressed pages are read, we copy the bytes into the
 491  * bio we were passed and then call the bio end_io calls
 492  */
 493 int btrfs_submit_compressed_read(struct inode *inode, struct bio *bio,
 494                                  int mirror_num, unsigned long bio_flags)
 495 {
 496         struct extent_io_tree *tree;
 497         struct extent_map_tree *em_tree;
 498         struct compressed_bio *cb;
 499         struct btrfs_root *root = BTRFS_I(inode)->root;
 500         unsigned long uncompressed_len = bio->bi_vcnt * PAGE_CACHE_SIZE;
 501         unsigned long compressed_len;
 502         unsigned long nr_pages;
 503         unsigned long page_index;
 504         struct page *page;
 505         struct block_device *bdev;
 506         struct bio *comp_bio;
 507         u64 cur_disk_byte = (u64)bio->bi_sector << 9;
 508         struct extent_map *em;
 509         int ret;
 510
 511         tree = &BTRFS_I(inode)->io_tree;
 512         em_tree = &BTRFS_I(inode)->extent_tree;
 513
 514         /* we need the actual starting offset of this extent in the file */
 515         spin_lock(&em_tree->lock);
 516         em = lookup_extent_mapping(em_tree,
 517                                    page_offset(bio->bi_io_vec->bv_page),
 518                                    PAGE_CACHE_SIZE);
 519         spin_unlock(&em_tree->lock);
 520
 521         cb = kmalloc(sizeof(*cb), GFP_NOFS);
 522         atomic_set(&cb->pending_bios, 0);
 523         cb->errors = 0;
 524         cb->inode = inode;
 525
 526         cb->start = em->orig_start;
 527         compressed_len = em->block_len;
 528         free_extent_map(em);
 529
 530         cb->len = uncompressed_len;
 531         cb->compressed_len = compressed_len;
 532         cb->orig_bio = bio;
 533
 534         nr_pages = (compressed_len + PAGE_CACHE_SIZE - 1) /
 535                                  PAGE_CACHE_SIZE;
 536         cb->compressed_pages = kmalloc(sizeof(struct page *) * nr_pages,
 537                                        GFP_NOFS);
 538         bdev = BTRFS_I(inode)->root->fs_info->fs_devices->latest_bdev;
 539
 540         for (page_index = 0; page_index < nr_pages; page_index++) {
 541                 cb->compressed_pages[page_index] = alloc_page(GFP_NOFS |
 542                                                               __GFP_HIGHMEM);
 543         }
 544         cb->nr_pages = nr_pages;
 545
 546         add_ra_bio_pages(inode, em->start + em->len, cb);
 547
 548         if (!btrfs_test_opt(root, NODATASUM) &&
 549             !btrfs_test_flag(inode, NODATASUM)) {
 550                 btrfs_lookup_bio_sums(root, inode, cb->orig_bio);
 551         }
 552
 553         /* include any pages we added in add_ra-bio_pages */
 554         uncompressed_len = bio->bi_vcnt * PAGE_CACHE_SIZE;
 555         cb->len = uncompressed_len;
 556
 557         comp_bio = compressed_bio_alloc(bdev, cur_disk_byte, GFP_NOFS);
 558         comp_bio->bi_private = cb;
 559         comp_bio->bi_end_io = end_compressed_bio_read;
 560         atomic_inc(&cb->pending_bios);
 561
 562         for (page_index = 0; page_index < nr_pages; page_index++) {
 563                 page = cb->compressed_pages[page_index];
 564                 page->mapping = inode->i_mapping;
 565                 if (comp_bio->bi_size)
 566                         ret = tree->ops->merge_bio_hook(page, 0,
 567                                                         PAGE_CACHE_SIZE,
 568                                                         comp_bio, 0);
 569                 else
 570                         ret = 0;
 571
 572                 page->mapping = NULL;
 573                 if (ret || bio_add_page(comp_bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0) <
 574                     PAGE_CACHE_SIZE) {
 575                         bio_get(comp_bio);
 576
 577                         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, comp_bio, 0);
 578                         BUG_ON(ret);
 579
 580                         /*
 581                          * inc the count before we submit the bio so
 582                          * we know the end IO handler won't happen before
 583                          * we inc the count.  Otherwise, the cb might get
 584                          * freed before we're done setting it up
 585                          */
 586                         atomic_inc(&cb->pending_bios);
 587
 588                         ret = btrfs_map_bio(root, READ, comp_bio, 0, 0);
 589                         BUG_ON(ret);
 590
 591                         bio_put(comp_bio);
 592
 593                         comp_bio = compressed_bio_alloc(bdev, cur_disk_byte,
 594                                                         GFP_NOFS);
 595                         comp_bio->bi_private = cb;
 596                         comp_bio->bi_end_io = end_compressed_bio_read;
 597
 598                         bio_add_page(comp_bio, page, PAGE_CACHE_SIZE, 0);
 599                 }
 600                 cur_disk_byte += PAGE_CACHE_SIZE;
 601         }
 602         bio_get(comp_bio);
 603
 604         ret = btrfs_bio_wq_end_io(root->fs_info, comp_bio, 0);
 605         BUG_ON(ret);
 606
 607         ret = btrfs_map_bio(root, READ, comp_bio, 0, 0);
 608         BUG_ON(ret);
 609
 610         bio_put(comp_bio);
 611         return 0;
 612 }