Merge tag 'core_guards_for_6.5_rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6-microblaze.git] / drivers / block / drbd / drbd_bitmap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3    drbd_bitmap.c
4
5    This file is part of DRBD by Philipp Reisner and Lars Ellenberg.
6
7    Copyright (C) 2004-2008, LINBIT Information Technologies GmbH.
8    Copyright (C) 2004-2008, Philipp Reisner <philipp.reisner@linbit.com>.
9    Copyright (C) 2004-2008, Lars Ellenberg <lars.ellenberg@linbit.com>.
10
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt)     KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/bitmap.h>
16 #include <linux/vmalloc.h>
17 #include <linux/string.h>
18 #include <linux/drbd.h>
19 #include <linux/slab.h>
20 #include <linux/highmem.h>
21
22 #include "drbd_int.h"
23
24
25 /* OPAQUE outside this file!
26  * interface defined in drbd_int.h
27
28  * convention:
29  * function name drbd_bm_... => used elsewhere, "public".
30  * function name      bm_... => internal to implementation, "private".
31  */
32
33
34 /*
35  * LIMITATIONS:
36  * We want to support >= peta byte of backend storage, while for now still using
37  * a granularity of one bit per 4KiB of storage.
38  * 1 << 50              bytes backend storage (1 PiB)
39  * 1 << (50 - 12)       bits needed
40  *      38 --> we need u64 to index and count bits
41  * 1 << (38 - 3)        bitmap bytes needed
42  *      35 --> we still need u64 to index and count bytes
43  *                      (that's 32 GiB of bitmap for 1 PiB storage)
44  * 1 << (35 - 2)        32bit longs needed
45  *      33 --> we'd even need u64 to index and count 32bit long words.
46  * 1 << (35 - 3)        64bit longs needed
47  *      32 --> we could get away with a 32bit unsigned int to index and count
48  *      64bit long words, but I rather stay with unsigned long for now.
49  *      We probably should neither count nor point to bytes or long words
50  *      directly, but either by bitnumber, or by page index and offset.
51  * 1 << (35 - 12)
52  *      22 --> we need that much 4KiB pages of bitmap.
53  *      1 << (22 + 3) --> on a 64bit arch,
54  *      we need 32 MiB to store the array of page pointers.
55  *
56  * Because I'm lazy, and because the resulting patch was too large, too ugly
57  * and still incomplete, on 32bit we still "only" support 16 TiB (minus some),
58  * (1 << 32) bits * 4k storage.
59  *
60
61  * bitmap storage and IO:
62  *      Bitmap is stored little endian on disk, and is kept little endian in
63  *      core memory. Currently we still hold the full bitmap in core as long
64  *      as we are "attached" to a local disk, which at 32 GiB for 1PiB storage
65  *      seems excessive.
66  *
67  *      We plan to reduce the amount of in-core bitmap pages by paging them in
68  *      and out against their on-disk location as necessary, but need to make
69  *      sure we don't cause too much meta data IO, and must not deadlock in
70  *      tight memory situations. This needs some more work.
71  */
72
73 /*
74  * NOTE
75  *  Access to the *bm_pages is protected by bm_lock.
76  *  It is safe to read the other members within the lock.
77  *
78  *  drbd_bm_set_bits is called from bio_endio callbacks,
79  *  We may be called with irq already disabled,
80  *  so we need spin_lock_irqsave().
81  *  And we need the kmap_atomic.
82  */
83 struct drbd_bitmap {
84         struct page **bm_pages;
85         spinlock_t bm_lock;
86
87         /* exclusively to be used by __al_write_transaction(),
88          * drbd_bm_mark_for_writeout() and
89          * and drbd_bm_write_hinted() -> bm_rw() called from there.
90          */
91         unsigned int n_bitmap_hints;
92         unsigned int al_bitmap_hints[AL_UPDATES_PER_TRANSACTION];
93
94         /* see LIMITATIONS: above */
95
96         unsigned long bm_set;       /* nr of set bits; THINK maybe atomic_t? */
97         unsigned long bm_bits;
98         size_t   bm_words;
99         size_t   bm_number_of_pages;
100         sector_t bm_dev_capacity;
101         struct mutex bm_change; /* serializes resize operations */
102
103         wait_queue_head_t bm_io_wait; /* used to serialize IO of single pages */
104
105         enum bm_flag bm_flags;
106
107         /* debugging aid, in case we are still racy somewhere */
108         char          *bm_why;
109         struct task_struct *bm_task;
110 };
111
112 #define bm_print_lock_info(m) __bm_print_lock_info(m, __func__)
113 static void __bm_print_lock_info(struct drbd_device *device, const char *func)
114 {
115         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
116         if (!drbd_ratelimit())
117                 return;
118         drbd_err(device, "FIXME %s[%d] in %s, bitmap locked for '%s' by %s[%d]\n",
119                  current->comm, task_pid_nr(current),
120                  func, b->bm_why ?: "?",
121                  b->bm_task->comm, task_pid_nr(b->bm_task));
122 }
123
124 void drbd_bm_lock(struct drbd_device *device, char *why, enum bm_flag flags)
125 {
126         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
127         int trylock_failed;
128
129         if (!b) {
130                 drbd_err(device, "FIXME no bitmap in drbd_bm_lock!?\n");
131                 return;
132         }
133
134         trylock_failed = !mutex_trylock(&b->bm_change);
135
136         if (trylock_failed) {
137                 drbd_warn(device, "%s[%d] going to '%s' but bitmap already locked for '%s' by %s[%d]\n",
138                           current->comm, task_pid_nr(current),
139                           why, b->bm_why ?: "?",
140                           b->bm_task->comm, task_pid_nr(b->bm_task));
141                 mutex_lock(&b->bm_change);
142         }
143         if (BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags)
144                 drbd_err(device, "FIXME bitmap already locked in bm_lock\n");
145         b->bm_flags |= flags & BM_LOCKED_MASK;
146
147         b->bm_why  = why;
148         b->bm_task = current;
149 }
150
151 void drbd_bm_unlock(struct drbd_device *device)
152 {
153         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
154         if (!b) {
155                 drbd_err(device, "FIXME no bitmap in drbd_bm_unlock!?\n");
156                 return;
157         }
158
159         if (!(BM_LOCKED_MASK & device->bitmap->bm_flags))
160                 drbd_err(device, "FIXME bitmap not locked in bm_unlock\n");
161
162         b->bm_flags &= ~BM_LOCKED_MASK;
163         b->bm_why  = NULL;
164         b->bm_task = NULL;
165         mutex_unlock(&b->bm_change);
166 }
167
168 /* we store some "meta" info about our pages in page->private */
169 /* at a granularity of 4k storage per bitmap bit:
170  * one peta byte storage: 1<<50 byte, 1<<38 * 4k storage blocks
171  *  1<<38 bits,
172  *  1<<23 4k bitmap pages.
173  * Use 24 bits as page index, covers 2 peta byte storage
174  * at a granularity of 4k per bit.
175  * Used to report the failed page idx on io error from the endio handlers.
176  */
177 #define BM_PAGE_IDX_MASK        ((1UL<<24)-1)
178 /* this page is currently read in, or written back */
179 #define BM_PAGE_IO_LOCK         31
180 /* if there has been an IO error for this page */
181 #define BM_PAGE_IO_ERROR        30
182 /* this is to be able to intelligently skip disk IO,
183  * set if bits have been set since last IO. */
184 #define BM_PAGE_NEED_WRITEOUT   29
185 /* to mark for lazy writeout once syncer cleared all clearable bits,
186  * we if bits have been cleared since last IO. */
187 #define BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT   28
188 /* pages marked with this "HINT" will be considered for writeout
189  * on activity log transactions */
190 #define BM_PAGE_HINT_WRITEOUT   27
191
192 /* store_page_idx uses non-atomic assignment. It is only used directly after
193  * allocating the page.  All other bm_set_page_* and bm_clear_page_* need to
194  * use atomic bit manipulation, as set_out_of_sync (and therefore bitmap
195  * changes) may happen from various contexts, and wait_on_bit/wake_up_bit
196  * requires it all to be atomic as well. */
197 static void bm_store_page_idx(struct page *page, unsigned long idx)
198 {
199         BUG_ON(0 != (idx & ~BM_PAGE_IDX_MASK));
200         set_page_private(page, idx);
201 }
202
203 static unsigned long bm_page_to_idx(struct page *page)
204 {
205         return page_private(page) & BM_PAGE_IDX_MASK;
206 }
207
208 /* As is very unlikely that the same page is under IO from more than one
209  * context, we can get away with a bit per page and one wait queue per bitmap.
210  */
211 static void bm_page_lock_io(struct drbd_device *device, int page_nr)
212 {
213         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
214         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
215         wait_event(b->bm_io_wait, !test_and_set_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr));
216 }
217
218 static void bm_page_unlock_io(struct drbd_device *device, int page_nr)
219 {
220         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
221         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
222         clear_bit_unlock(BM_PAGE_IO_LOCK, addr);
223         wake_up(&device->bitmap->bm_io_wait);
224 }
225
226 /* set _before_ submit_io, so it may be reset due to being changed
227  * while this page is in flight... will get submitted later again */
228 static void bm_set_page_unchanged(struct page *page)
229 {
230         /* use cmpxchg? */
231         clear_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
232         clear_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
233 }
234
235 static void bm_set_page_need_writeout(struct page *page)
236 {
237         set_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
238 }
239
240 void drbd_bm_reset_al_hints(struct drbd_device *device)
241 {
242         device->bitmap->n_bitmap_hints = 0;
243 }
244
245 /**
246  * drbd_bm_mark_for_writeout() - mark a page with a "hint" to be considered for writeout
247  * @device:     DRBD device.
248  * @page_nr:    the bitmap page to mark with the "hint" flag
249  *
250  * From within an activity log transaction, we mark a few pages with these
251  * hints, then call drbd_bm_write_hinted(), which will only write out changed
252  * pages which are flagged with this mark.
253  */
254 void drbd_bm_mark_for_writeout(struct drbd_device *device, int page_nr)
255 {
256         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
257         struct page *page;
258         if (page_nr >= device->bitmap->bm_number_of_pages) {
259                 drbd_warn(device, "BAD: page_nr: %u, number_of_pages: %u\n",
260                          page_nr, (int)device->bitmap->bm_number_of_pages);
261                 return;
262         }
263         page = device->bitmap->bm_pages[page_nr];
264         BUG_ON(b->n_bitmap_hints >= ARRAY_SIZE(b->al_bitmap_hints));
265         if (!test_and_set_bit(BM_PAGE_HINT_WRITEOUT, &page_private(page)))
266                 b->al_bitmap_hints[b->n_bitmap_hints++] = page_nr;
267 }
268
269 static int bm_test_page_unchanged(struct page *page)
270 {
271         volatile const unsigned long *addr = &page_private(page);
272         return (*addr & ((1UL<<BM_PAGE_NEED_WRITEOUT)|(1UL<<BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT))) == 0;
273 }
274
275 static void bm_set_page_io_err(struct page *page)
276 {
277         set_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
278 }
279
280 static void bm_clear_page_io_err(struct page *page)
281 {
282         clear_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
283 }
284
285 static void bm_set_page_lazy_writeout(struct page *page)
286 {
287         set_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
288 }
289
290 static int bm_test_page_lazy_writeout(struct page *page)
291 {
292         return test_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
293 }
294
295 /* on a 32bit box, this would allow for exactly (2<<38) bits. */
296 static unsigned int bm_word_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, unsigned long long_nr)
297 {
298         /* page_nr = (word*sizeof(long)) >> PAGE_SHIFT; */
299         unsigned int page_nr = long_nr >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3);
300         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
301         return page_nr;
302 }
303
304 static unsigned int bm_bit_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, u64 bitnr)
305 {
306         /* page_nr = (bitnr/8) >> PAGE_SHIFT; */
307         unsigned int page_nr = bitnr >> (PAGE_SHIFT + 3);
308         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
309         return page_nr;
310 }
311
312 static unsigned long *__bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
313 {
314         struct page *page = b->bm_pages[idx];
315         return (unsigned long *) kmap_atomic(page);
316 }
317
318 static unsigned long *bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
319 {
320         return __bm_map_pidx(b, idx);
321 }
322
323 static void __bm_unmap(unsigned long *p_addr)
324 {
325         kunmap_atomic(p_addr);
326 };
327
328 static void bm_unmap(unsigned long *p_addr)
329 {
330         return __bm_unmap(p_addr);
331 }
332
333 /* long word offset of _bitmap_ sector */
334 #define S2W(s)  ((s)<<(BM_EXT_SHIFT-BM_BLOCK_SHIFT-LN2_BPL))
335 /* word offset from start of bitmap to word number _in_page_
336  * modulo longs per page
337 #define MLPP(X) ((X) % (PAGE_SIZE/sizeof(long))
338  hm, well, Philipp thinks gcc might not optimize the % into & (... - 1)
339  so do it explicitly:
340  */
341 #define MLPP(X) ((X) & ((PAGE_SIZE/sizeof(long))-1))
342
343 /* Long words per page */
344 #define LWPP (PAGE_SIZE/sizeof(long))
345
346 /*
347  * actually most functions herein should take a struct drbd_bitmap*, not a
348  * struct drbd_device*, but for the debug macros I like to have the device around
349  * to be able to report device specific.
350  */
351
352
353 static void bm_free_pages(struct page **pages, unsigned long number)
354 {
355         unsigned long i;
356         if (!pages)
357                 return;
358
359         for (i = 0; i < number; i++) {
360                 if (!pages[i]) {
361                         pr_alert("bm_free_pages tried to free a NULL pointer; i=%lu n=%lu\n",
362                                  i, number);
363                         continue;
364                 }
365                 __free_page(pages[i]);
366                 pages[i] = NULL;
367         }
368 }
369
370 static inline void bm_vk_free(void *ptr)
371 {
372         kvfree(ptr);
373 }
374
375 /*
376  * "have" and "want" are NUMBER OF PAGES.
377  */
378 static struct page **bm_realloc_pages(struct drbd_bitmap *b, unsigned long want)
379 {
380         struct page **old_pages = b->bm_pages;
381         struct page **new_pages, *page;
382         unsigned int i, bytes;
383         unsigned long have = b->bm_number_of_pages;
384
385         BUG_ON(have == 0 && old_pages != NULL);
386         BUG_ON(have != 0 && old_pages == NULL);
387
388         if (have == want)
389                 return old_pages;
390
391         /* Trying kmalloc first, falling back to vmalloc.
392          * GFP_NOIO, as this is called while drbd IO is "suspended",
393          * and during resize or attach on diskless Primary,
394          * we must not block on IO to ourselves.
395          * Context is receiver thread or dmsetup. */
396         bytes = sizeof(struct page *)*want;
397         new_pages = kzalloc(bytes, GFP_NOIO | __GFP_NOWARN);
398         if (!new_pages) {
399                 new_pages = __vmalloc(bytes, GFP_NOIO | __GFP_ZERO);
400                 if (!new_pages)
401                         return NULL;
402         }
403
404         if (want >= have) {
405                 for (i = 0; i < have; i++)
406                         new_pages[i] = old_pages[i];
407                 for (; i < want; i++) {
408                         page = alloc_page(GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM);
409                         if (!page) {
410                                 bm_free_pages(new_pages + have, i - have);
411                                 bm_vk_free(new_pages);
412                                 return NULL;
413                         }
414                         /* we want to know which page it is
415                          * from the endio handlers */
416                         bm_store_page_idx(page, i);
417                         new_pages[i] = page;
418                 }
419         } else {
420                 for (i = 0; i < want; i++)
421                         new_pages[i] = old_pages[i];
422                 /* NOT HERE, we are outside the spinlock!
423                 bm_free_pages(old_pages + want, have - want);
424                 */
425         }
426
427         return new_pages;
428 }
429
430 /*
431  * allocates the drbd_bitmap and stores it in device->bitmap.
432  */
433 int drbd_bm_init(struct drbd_device *device)
434 {
435         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
436         WARN_ON(b != NULL);
437         b = kzalloc(sizeof(struct drbd_bitmap), GFP_KERNEL);
438         if (!b)
439                 return -ENOMEM;
440         spin_lock_init(&b->bm_lock);
441         mutex_init(&b->bm_change);
442         init_waitqueue_head(&b->bm_io_wait);
443
444         device->bitmap = b;
445
446         return 0;
447 }
448
449 sector_t drbd_bm_capacity(struct drbd_device *device)
450 {
451         if (!expect(device, device->bitmap))
452                 return 0;
453         return device->bitmap->bm_dev_capacity;
454 }
455
456 /* called on driver unload. TODO: call when a device is destroyed.
457  */
458 void drbd_bm_cleanup(struct drbd_device *device)
459 {
460         if (!expect(device, device->bitmap))
461                 return;
462         bm_free_pages(device->bitmap->bm_pages, device->bitmap->bm_number_of_pages);
463         bm_vk_free(device->bitmap->bm_pages);
464         kfree(device->bitmap);
465         device->bitmap = NULL;
466 }
467
468 /*
469  * since (b->bm_bits % BITS_PER_LONG) != 0,
470  * this masks out the remaining bits.
471  * Returns the number of bits cleared.
472  */
473 #ifndef BITS_PER_PAGE
474 #define BITS_PER_PAGE           (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
475 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE - 1)
476 #else
477 # if BITS_PER_PAGE != (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
478 #  error "ambiguous BITS_PER_PAGE"
479 # endif
480 #endif
481 #define BITS_PER_LONG_MASK      (BITS_PER_LONG - 1)
482 static int bm_clear_surplus(struct drbd_bitmap *b)
483 {
484         unsigned long mask;
485         unsigned long *p_addr, *bm;
486         int tmp;
487         int cleared = 0;
488
489         /* number of bits modulo bits per page */
490         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
491         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
492         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
493         /* bitmap is always stored little endian,
494          * on disk and in core memory alike */
495         mask = cpu_to_lel(mask);
496
497         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
498         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
499         if (mask) {
500                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
501                  * to the long containing the last bit.
502                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
503                  * after the last (long word aligned) bit. */
504                 cleared = hweight_long(*bm & ~mask);
505                 *bm &= mask;
506                 bm++;
507         }
508
509         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
510                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
511                  * a padding long to align with a 64bit remote */
512                 cleared += hweight_long(*bm);
513                 *bm = 0;
514         }
515         bm_unmap(p_addr);
516         return cleared;
517 }
518
519 static void bm_set_surplus(struct drbd_bitmap *b)
520 {
521         unsigned long mask;
522         unsigned long *p_addr, *bm;
523         int tmp;
524
525         /* number of bits modulo bits per page */
526         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
527         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
528         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
529         /* bitmap is always stored little endian,
530          * on disk and in core memory alike */
531         mask = cpu_to_lel(mask);
532
533         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
534         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
535         if (mask) {
536                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
537                  * to the long containing the last bit.
538                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
539                  * after the last (long word aligned) bit. */
540                 *bm |= ~mask;
541                 bm++;
542         }
543
544         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
545                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
546                  * a padding long to align with a 64bit remote */
547                 *bm = ~0UL;
548         }
549         bm_unmap(p_addr);
550 }
551
552 /* you better not modify the bitmap while this is running,
553  * or its results will be stale */
554 static unsigned long bm_count_bits(struct drbd_bitmap *b)
555 {
556         unsigned long *p_addr;
557         unsigned long bits = 0;
558         unsigned long mask = (1UL << (b->bm_bits & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
559         int idx, last_word;
560
561         /* all but last page */
562         for (idx = 0; idx < b->bm_number_of_pages - 1; idx++) {
563                 p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
564                 bits += bitmap_weight(p_addr, BITS_PER_PAGE);
565                 __bm_unmap(p_addr);
566                 cond_resched();
567         }
568         /* last (or only) page */
569         last_word = ((b->bm_bits - 1) & BITS_PER_PAGE_MASK) >> LN2_BPL;
570         p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
571         bits += bitmap_weight(p_addr, last_word * BITS_PER_LONG);
572         p_addr[last_word] &= cpu_to_lel(mask);
573         bits += hweight_long(p_addr[last_word]);
574         /* 32bit arch, may have an unused padding long */
575         if (BITS_PER_LONG == 32 && (last_word & 1) == 0)
576                 p_addr[last_word+1] = 0;
577         __bm_unmap(p_addr);
578         return bits;
579 }
580
581 /* offset and len in long words.*/
582 static void bm_memset(struct drbd_bitmap *b, size_t offset, int c, size_t len)
583 {
584         unsigned long *p_addr, *bm;
585         unsigned int idx;
586         size_t do_now, end;
587
588         end = offset + len;
589
590         if (end > b->bm_words) {
591                 pr_alert("bm_memset end > bm_words\n");
592                 return;
593         }
594
595         while (offset < end) {
596                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset + 1, LWPP), end) - offset;
597                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
598                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
599                 bm = p_addr + MLPP(offset);
600                 if (bm+do_now > p_addr + LWPP) {
601                         pr_alert("BUG BUG BUG! p_addr:%p bm:%p do_now:%d\n",
602                                p_addr, bm, (int)do_now);
603                 } else
604                         memset(bm, c, do_now * sizeof(long));
605                 bm_unmap(p_addr);
606                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
607                 offset += do_now;
608         }
609 }
610
611 /* For the layout, see comment above drbd_md_set_sector_offsets(). */
612 static u64 drbd_md_on_disk_bits(struct drbd_backing_dev *ldev)
613 {
614         u64 bitmap_sectors;
615         if (ldev->md.al_offset == 8)
616                 bitmap_sectors = ldev->md.md_size_sect - ldev->md.bm_offset;
617         else
618                 bitmap_sectors = ldev->md.al_offset - ldev->md.bm_offset;
619         return bitmap_sectors << (9 + 3);
620 }
621
622 /*
623  * make sure the bitmap has enough room for the attached storage,
624  * if necessary, resize.
625  * called whenever we may have changed the device size.
626  * returns -ENOMEM if we could not allocate enough memory, 0 on success.
627  * In case this is actually a resize, we copy the old bitmap into the new one.
628  * Otherwise, the bitmap is initialized to all bits set.
629  */
630 int drbd_bm_resize(struct drbd_device *device, sector_t capacity, int set_new_bits)
631 {
632         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
633         unsigned long bits, words, owords, obits;
634         unsigned long want, have, onpages; /* number of pages */
635         struct page **npages, **opages = NULL;
636         int err = 0;
637         bool growing;
638
639         if (!expect(device, b))
640                 return -ENOMEM;
641
642         drbd_bm_lock(device, "resize", BM_LOCKED_MASK);
643
644         drbd_info(device, "drbd_bm_resize called with capacity == %llu\n",
645                         (unsigned long long)capacity);
646
647         if (capacity == b->bm_dev_capacity)
648                 goto out;
649
650         if (capacity == 0) {
651                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
652                 opages = b->bm_pages;
653                 onpages = b->bm_number_of_pages;
654                 owords = b->bm_words;
655                 b->bm_pages = NULL;
656                 b->bm_number_of_pages =
657                 b->bm_set   =
658                 b->bm_bits  =
659                 b->bm_words =
660                 b->bm_dev_capacity = 0;
661                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
662                 bm_free_pages(opages, onpages);
663                 bm_vk_free(opages);
664                 goto out;
665         }
666         bits  = BM_SECT_TO_BIT(ALIGN(capacity, BM_SECT_PER_BIT));
667
668         /* if we would use
669            words = ALIGN(bits,BITS_PER_LONG) >> LN2_BPL;
670            a 32bit host could present the wrong number of words
671            to a 64bit host.
672         */
673         words = ALIGN(bits, 64) >> LN2_BPL;
674
675         if (get_ldev(device)) {
676                 u64 bits_on_disk = drbd_md_on_disk_bits(device->ldev);
677                 put_ldev(device);
678                 if (bits > bits_on_disk) {
679                         drbd_info(device, "bits = %lu\n", bits);
680                         drbd_info(device, "bits_on_disk = %llu\n", bits_on_disk);
681                         err = -ENOSPC;
682                         goto out;
683                 }
684         }
685
686         want = PFN_UP(words*sizeof(long));
687         have = b->bm_number_of_pages;
688         if (want == have) {
689                 D_ASSERT(device, b->bm_pages != NULL);
690                 npages = b->bm_pages;
691         } else {
692                 if (drbd_insert_fault(device, DRBD_FAULT_BM_ALLOC))
693                         npages = NULL;
694                 else
695                         npages = bm_realloc_pages(b, want);
696         }
697
698         if (!npages) {
699                 err = -ENOMEM;
700                 goto out;
701         }
702
703         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
704         opages = b->bm_pages;
705         owords = b->bm_words;
706         obits  = b->bm_bits;
707
708         growing = bits > obits;
709         if (opages && growing && set_new_bits)
710                 bm_set_surplus(b);
711
712         b->bm_pages = npages;
713         b->bm_number_of_pages = want;
714         b->bm_bits  = bits;
715         b->bm_words = words;
716         b->bm_dev_capacity = capacity;
717
718         if (growing) {
719                 if (set_new_bits) {
720                         bm_memset(b, owords, 0xff, words-owords);
721                         b->bm_set += bits - obits;
722                 } else
723                         bm_memset(b, owords, 0x00, words-owords);
724
725         }
726
727         if (want < have) {
728                 /* implicit: (opages != NULL) && (opages != npages) */
729                 bm_free_pages(opages + want, have - want);
730         }
731
732         (void)bm_clear_surplus(b);
733
734         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
735         if (opages != npages)
736                 bm_vk_free(opages);
737         if (!growing)
738                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
739         drbd_info(device, "resync bitmap: bits=%lu words=%lu pages=%lu\n", bits, words, want);
740
741  out:
742         drbd_bm_unlock(device);
743         return err;
744 }
745
746 /* inherently racy:
747  * if not protected by other means, return value may be out of date when
748  * leaving this function...
749  * we still need to lock it, since it is important that this returns
750  * bm_set == 0 precisely.
751  *
752  * maybe bm_set should be atomic_t ?
753  */
754 unsigned long _drbd_bm_total_weight(struct drbd_device *device)
755 {
756         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
757         unsigned long s;
758         unsigned long flags;
759
760         if (!expect(device, b))
761                 return 0;
762         if (!expect(device, b->bm_pages))
763                 return 0;
764
765         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
766         s = b->bm_set;
767         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
768
769         return s;
770 }
771
772 unsigned long drbd_bm_total_weight(struct drbd_device *device)
773 {
774         unsigned long s;
775         /* if I don't have a disk, I don't know about out-of-sync status */
776         if (!get_ldev_if_state(device, D_NEGOTIATING))
777                 return 0;
778         s = _drbd_bm_total_weight(device);
779         put_ldev(device);
780         return s;
781 }
782
783 size_t drbd_bm_words(struct drbd_device *device)
784 {
785         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
786         if (!expect(device, b))
787                 return 0;
788         if (!expect(device, b->bm_pages))
789                 return 0;
790
791         return b->bm_words;
792 }
793
794 unsigned long drbd_bm_bits(struct drbd_device *device)
795 {
796         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
797         if (!expect(device, b))
798                 return 0;
799
800         return b->bm_bits;
801 }
802
803 /* merge number words from buffer into the bitmap starting at offset.
804  * buffer[i] is expected to be little endian unsigned long.
805  * bitmap must be locked by drbd_bm_lock.
806  * currently only used from receive_bitmap.
807  */
808 void drbd_bm_merge_lel(struct drbd_device *device, size_t offset, size_t number,
809                         unsigned long *buffer)
810 {
811         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
812         unsigned long *p_addr, *bm;
813         unsigned long word, bits;
814         unsigned int idx;
815         size_t end, do_now;
816
817         end = offset + number;
818
819         if (!expect(device, b))
820                 return;
821         if (!expect(device, b->bm_pages))
822                 return;
823         if (number == 0)
824                 return;
825         WARN_ON(offset >= b->bm_words);
826         WARN_ON(end    >  b->bm_words);
827
828         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
829         while (offset < end) {
830                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
831                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
832                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
833                 bm = p_addr + MLPP(offset);
834                 offset += do_now;
835                 while (do_now--) {
836                         bits = hweight_long(*bm);
837                         word = *bm | *buffer++;
838                         *bm++ = word;
839                         b->bm_set += hweight_long(word) - bits;
840                 }
841                 bm_unmap(p_addr);
842                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
843         }
844         /* with 32bit <-> 64bit cross-platform connect
845          * this is only correct for current usage,
846          * where we _know_ that we are 64 bit aligned,
847          * and know that this function is used in this way, too...
848          */
849         if (end == b->bm_words)
850                 b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
851         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
852 }
853
854 /* copy number words from the bitmap starting at offset into the buffer.
855  * buffer[i] will be little endian unsigned long.
856  */
857 void drbd_bm_get_lel(struct drbd_device *device, size_t offset, size_t number,
858                      unsigned long *buffer)
859 {
860         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
861         unsigned long *p_addr, *bm;
862         size_t end, do_now;
863
864         end = offset + number;
865
866         if (!expect(device, b))
867                 return;
868         if (!expect(device, b->bm_pages))
869                 return;
870
871         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
872         if ((offset >= b->bm_words) ||
873             (end    >  b->bm_words) ||
874             (number <= 0))
875                 drbd_err(device, "offset=%lu number=%lu bm_words=%lu\n",
876                         (unsigned long) offset,
877                         (unsigned long) number,
878                         (unsigned long) b->bm_words);
879         else {
880                 while (offset < end) {
881                         do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
882                         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, offset));
883                         bm = p_addr + MLPP(offset);
884                         offset += do_now;
885                         while (do_now--)
886                                 *buffer++ = *bm++;
887                         bm_unmap(p_addr);
888                 }
889         }
890         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
891 }
892
893 /* set all bits in the bitmap */
894 void drbd_bm_set_all(struct drbd_device *device)
895 {
896         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
897         if (!expect(device, b))
898                 return;
899         if (!expect(device, b->bm_pages))
900                 return;
901
902         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
903         bm_memset(b, 0, 0xff, b->bm_words);
904         (void)bm_clear_surplus(b);
905         b->bm_set = b->bm_bits;
906         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
907 }
908
909 /* clear all bits in the bitmap */
910 void drbd_bm_clear_all(struct drbd_device *device)
911 {
912         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
913         if (!expect(device, b))
914                 return;
915         if (!expect(device, b->bm_pages))
916                 return;
917
918         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
919         bm_memset(b, 0, 0, b->bm_words);
920         b->bm_set = 0;
921         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
922 }
923
924 static void drbd_bm_aio_ctx_destroy(struct kref *kref)
925 {
926         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx = container_of(kref, struct drbd_bm_aio_ctx, kref);
927         unsigned long flags;
928
929         spin_lock_irqsave(&ctx->device->resource->req_lock, flags);
930         list_del(&ctx->list);
931         spin_unlock_irqrestore(&ctx->device->resource->req_lock, flags);
932         put_ldev(ctx->device);
933         kfree(ctx);
934 }
935
936 /* bv_page may be a copy, or may be the original */
937 static void drbd_bm_endio(struct bio *bio)
938 {
939         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx = bio->bi_private;
940         struct drbd_device *device = ctx->device;
941         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
942         unsigned int idx = bm_page_to_idx(bio_first_page_all(bio));
943
944         if ((ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) == 0 &&
945             !bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[idx]))
946                 drbd_warn(device, "bitmap page idx %u changed during IO!\n", idx);
947
948         if (bio->bi_status) {
949                 /* ctx error will hold the completed-last non-zero error code,
950                  * in case error codes differ. */
951                 ctx->error = blk_status_to_errno(bio->bi_status);
952                 bm_set_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
953                 /* Not identical to on disk version of it.
954                  * Is BM_PAGE_IO_ERROR enough? */
955                 if (drbd_ratelimit())
956                         drbd_err(device, "IO ERROR %d on bitmap page idx %u\n",
957                                         bio->bi_status, idx);
958         } else {
959                 bm_clear_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
960                 dynamic_drbd_dbg(device, "bitmap page idx %u completed\n", idx);
961         }
962
963         bm_page_unlock_io(device, idx);
964
965         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES)
966                 mempool_free(bio->bi_io_vec[0].bv_page, &drbd_md_io_page_pool);
967
968         bio_put(bio);
969
970         if (atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight)) {
971                 ctx->done = 1;
972                 wake_up(&device->misc_wait);
973                 kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
974         }
975 }
976
977 /* For the layout, see comment above drbd_md_set_sector_offsets(). */
978 static inline sector_t drbd_md_last_bitmap_sector(struct drbd_backing_dev *bdev)
979 {
980         switch (bdev->md.meta_dev_idx) {
981         case DRBD_MD_INDEX_INTERNAL:
982         case DRBD_MD_INDEX_FLEX_INT:
983                 return bdev->md.md_offset + bdev->md.al_offset -1;
984         case DRBD_MD_INDEX_FLEX_EXT:
985         default:
986                 return bdev->md.md_offset + bdev->md.md_size_sect -1;
987         }
988 }
989
990 static void bm_page_io_async(struct drbd_bm_aio_ctx *ctx, int page_nr) __must_hold(local)
991 {
992         struct drbd_device *device = ctx->device;
993         enum req_op op = ctx->flags & BM_AIO_READ ? REQ_OP_READ : REQ_OP_WRITE;
994         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
995         struct bio *bio;
996         struct page *page;
997         sector_t last_bm_sect;
998         sector_t first_bm_sect;
999         sector_t on_disk_sector;
1000         unsigned int len;
1001
1002         first_bm_sect = device->ldev->md.md_offset + device->ldev->md.bm_offset;
1003         on_disk_sector = first_bm_sect + (((sector_t)page_nr) << (PAGE_SHIFT-SECTOR_SHIFT));
1004
1005         /* this might happen with very small
1006          * flexible external meta data device,
1007          * or with PAGE_SIZE > 4k */
1008         last_bm_sect = drbd_md_last_bitmap_sector(device->ldev);
1009         if (first_bm_sect <= on_disk_sector && last_bm_sect >= on_disk_sector) {
1010                 sector_t len_sect = last_bm_sect - on_disk_sector + 1;
1011                 if (len_sect < PAGE_SIZE/SECTOR_SIZE)
1012                         len = (unsigned int)len_sect*SECTOR_SIZE;
1013                 else
1014                         len = PAGE_SIZE;
1015         } else {
1016                 if (drbd_ratelimit()) {
1017                         drbd_err(device, "Invalid offset during on-disk bitmap access: "
1018                                  "page idx %u, sector %llu\n", page_nr, on_disk_sector);
1019                 }
1020                 ctx->error = -EIO;
1021                 bm_set_page_io_err(b->bm_pages[page_nr]);
1022                 if (atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight)) {
1023                         ctx->done = 1;
1024                         wake_up(&device->misc_wait);
1025                         kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
1026                 }
1027                 return;
1028         }
1029
1030         /* serialize IO on this page */
1031         bm_page_lock_io(device, page_nr);
1032         /* before memcpy and submit,
1033          * so it can be redirtied any time */
1034         bm_set_page_unchanged(b->bm_pages[page_nr]);
1035
1036         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) {
1037                 page = mempool_alloc(&drbd_md_io_page_pool,
1038                                 GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM);
1039                 copy_highpage(page, b->bm_pages[page_nr]);
1040                 bm_store_page_idx(page, page_nr);
1041         } else
1042                 page = b->bm_pages[page_nr];
1043         bio = bio_alloc_bioset(device->ldev->md_bdev, 1, op, GFP_NOIO,
1044                         &drbd_md_io_bio_set);
1045         bio->bi_iter.bi_sector = on_disk_sector;
1046         __bio_add_page(bio, page, len, 0);
1047         bio->bi_private = ctx;
1048         bio->bi_end_io = drbd_bm_endio;
1049
1050         if (drbd_insert_fault(device, (op == REQ_OP_WRITE) ? DRBD_FAULT_MD_WR : DRBD_FAULT_MD_RD)) {
1051                 bio_io_error(bio);
1052         } else {
1053                 submit_bio(bio);
1054                 /* this should not count as user activity and cause the
1055                  * resync to throttle -- see drbd_rs_should_slow_down(). */
1056                 atomic_add(len >> 9, &device->rs_sect_ev);
1057         }
1058 }
1059
1060 /*
1061  * bm_rw: read/write the whole bitmap from/to its on disk location.
1062  */
1063 static int bm_rw(struct drbd_device *device, const unsigned int flags, unsigned lazy_writeout_upper_idx) __must_hold(local)
1064 {
1065         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx;
1066         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1067         unsigned int num_pages, i, count = 0;
1068         unsigned long now;
1069         char ppb[10];
1070         int err = 0;
1071
1072         /*
1073          * We are protected against bitmap disappearing/resizing by holding an
1074          * ldev reference (caller must have called get_ldev()).
1075          * For read/write, we are protected against changes to the bitmap by
1076          * the bitmap lock (see drbd_bitmap_io).
1077          * For lazy writeout, we don't care for ongoing changes to the bitmap,
1078          * as we submit copies of pages anyways.
1079          */
1080
1081         ctx = kmalloc(sizeof(struct drbd_bm_aio_ctx), GFP_NOIO);
1082         if (!ctx)
1083                 return -ENOMEM;
1084
1085         *ctx = (struct drbd_bm_aio_ctx) {
1086                 .device = device,
1087                 .start_jif = jiffies,
1088                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1089                 .done = 0,
1090                 .flags = flags,
1091                 .error = 0,
1092                 .kref = KREF_INIT(2),
1093         };
1094
1095         if (!get_ldev_if_state(device, D_ATTACHING)) {  /* put is in drbd_bm_aio_ctx_destroy() */
1096                 drbd_err(device, "ASSERT FAILED: get_ldev_if_state() == 1 in bm_rw()\n");
1097                 kfree(ctx);
1098                 return -ENODEV;
1099         }
1100         /* Here D_ATTACHING is sufficient since drbd_bm_read() is called only from
1101            drbd_adm_attach(), after device->ldev was assigned. */
1102
1103         if (0 == (ctx->flags & ~BM_AIO_READ))
1104                 WARN_ON(!(BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags));
1105
1106         spin_lock_irq(&device->resource->req_lock);
1107         list_add_tail(&ctx->list, &device->pending_bitmap_io);
1108         spin_unlock_irq(&device->resource->req_lock);
1109
1110         num_pages = b->bm_number_of_pages;
1111
1112         now = jiffies;
1113
1114         /* let the layers below us try to merge these bios... */
1115
1116         if (flags & BM_AIO_READ) {
1117                 for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1118                         atomic_inc(&ctx->in_flight);
1119                         bm_page_io_async(ctx, i);
1120                         ++count;
1121                         cond_resched();
1122                 }
1123         } else if (flags & BM_AIO_WRITE_HINTED) {
1124                 /* ASSERT: BM_AIO_WRITE_ALL_PAGES is not set. */
1125                 unsigned int hint;
1126                 for (hint = 0; hint < b->n_bitmap_hints; hint++) {
1127                         i = b->al_bitmap_hints[hint];
1128                         if (i >= num_pages) /* == -1U: no hint here. */
1129                                 continue;
1130                         /* Several AL-extents may point to the same page. */
1131                         if (!test_and_clear_bit(BM_PAGE_HINT_WRITEOUT,
1132                             &page_private(b->bm_pages[i])))
1133                                 continue;
1134                         /* Has it even changed? */
1135                         if (bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[i]))
1136                                 continue;
1137                         atomic_inc(&ctx->in_flight);
1138                         bm_page_io_async(ctx, i);
1139                         ++count;
1140                 }
1141         } else {
1142                 for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1143                         /* ignore completely unchanged pages */
1144                         if (lazy_writeout_upper_idx && i == lazy_writeout_upper_idx)
1145                                 break;
1146                         if (!(flags & BM_AIO_WRITE_ALL_PAGES) &&
1147                             bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[i])) {
1148                                 dynamic_drbd_dbg(device, "skipped bm write for idx %u\n", i);
1149                                 continue;
1150                         }
1151                         /* during lazy writeout,
1152                          * ignore those pages not marked for lazy writeout. */
1153                         if (lazy_writeout_upper_idx &&
1154                             !bm_test_page_lazy_writeout(b->bm_pages[i])) {
1155                                 dynamic_drbd_dbg(device, "skipped bm lazy write for idx %u\n", i);
1156                                 continue;
1157                         }
1158                         atomic_inc(&ctx->in_flight);
1159                         bm_page_io_async(ctx, i);
1160                         ++count;
1161                         cond_resched();
1162                 }
1163         }
1164
1165         /*
1166          * We initialize ctx->in_flight to one to make sure drbd_bm_endio
1167          * will not set ctx->done early, and decrement / test it here.  If there
1168          * are still some bios in flight, we need to wait for them here.
1169          * If all IO is done already (or nothing had been submitted), there is
1170          * no need to wait.  Still, we need to put the kref associated with the
1171          * "in_flight reached zero, all done" event.
1172          */
1173         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight))
1174                 wait_until_done_or_force_detached(device, device->ldev, &ctx->done);
1175         else
1176                 kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
1177
1178         /* summary for global bitmap IO */
1179         if (flags == 0) {
1180                 unsigned int ms = jiffies_to_msecs(jiffies - now);
1181                 if (ms > 5) {
1182                         drbd_info(device, "bitmap %s of %u pages took %u ms\n",
1183                                  (flags & BM_AIO_READ) ? "READ" : "WRITE",
1184                                  count, ms);
1185                 }
1186         }
1187
1188         if (ctx->error) {
1189                 drbd_alert(device, "we had at least one MD IO ERROR during bitmap IO\n");
1190                 drbd_chk_io_error(device, 1, DRBD_META_IO_ERROR);
1191                 err = -EIO; /* ctx->error ? */
1192         }
1193
1194         if (atomic_read(&ctx->in_flight))
1195                 err = -EIO; /* Disk timeout/force-detach during IO... */
1196
1197         now = jiffies;
1198         if (flags & BM_AIO_READ) {
1199                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
1200                 drbd_info(device, "recounting of set bits took additional %lu jiffies\n",
1201                      jiffies - now);
1202         }
1203         now = b->bm_set;
1204
1205         if ((flags & ~BM_AIO_READ) == 0)
1206                 drbd_info(device, "%s (%lu bits) marked out-of-sync by on disk bit-map.\n",
1207                      ppsize(ppb, now << (BM_BLOCK_SHIFT-10)), now);
1208
1209         kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
1210         return err;
1211 }
1212
1213 /**
1214  * drbd_bm_read() - Read the whole bitmap from its on disk location.
1215  * @device:     DRBD device.
1216  */
1217 int drbd_bm_read(struct drbd_device *device,
1218                  struct drbd_peer_device *peer_device) __must_hold(local)
1219
1220 {
1221         return bm_rw(device, BM_AIO_READ, 0);
1222 }
1223
1224 /**
1225  * drbd_bm_write() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1226  * @device:     DRBD device.
1227  *
1228  * Will only write pages that have changed since last IO.
1229  */
1230 int drbd_bm_write(struct drbd_device *device,
1231                  struct drbd_peer_device *peer_device) __must_hold(local)
1232 {
1233         return bm_rw(device, 0, 0);
1234 }
1235
1236 /**
1237  * drbd_bm_write_all() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1238  * @device:     DRBD device.
1239  *
1240  * Will write all pages.
1241  */
1242 int drbd_bm_write_all(struct drbd_device *device,
1243                 struct drbd_peer_device *peer_device) __must_hold(local)
1244 {
1245         return bm_rw(device, BM_AIO_WRITE_ALL_PAGES, 0);
1246 }
1247
1248 /**
1249  * drbd_bm_write_lazy() - Write bitmap pages 0 to @upper_idx-1, if they have changed.
1250  * @device:     DRBD device.
1251  * @upper_idx:  0: write all changed pages; +ve: page index to stop scanning for changed pages
1252  */
1253 int drbd_bm_write_lazy(struct drbd_device *device, unsigned upper_idx) __must_hold(local)
1254 {
1255         return bm_rw(device, BM_AIO_COPY_PAGES, upper_idx);
1256 }
1257
1258 /**
1259  * drbd_bm_write_copy_pages() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1260  * @device:     DRBD device.
1261  *
1262  * Will only write pages that have changed since last IO.
1263  * In contrast to drbd_bm_write(), this will copy the bitmap pages
1264  * to temporary writeout pages. It is intended to trigger a full write-out
1265  * while still allowing the bitmap to change, for example if a resync or online
1266  * verify is aborted due to a failed peer disk, while local IO continues, or
1267  * pending resync acks are still being processed.
1268  */
1269 int drbd_bm_write_copy_pages(struct drbd_device *device,
1270                 struct drbd_peer_device *peer_device) __must_hold(local)
1271 {
1272         return bm_rw(device, BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1273 }
1274
1275 /**
1276  * drbd_bm_write_hinted() - Write bitmap pages with "hint" marks, if they have changed.
1277  * @device:     DRBD device.
1278  */
1279 int drbd_bm_write_hinted(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1280 {
1281         return bm_rw(device, BM_AIO_WRITE_HINTED | BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1282 }
1283
1284 /* NOTE
1285  * find_first_bit returns int, we return unsigned long.
1286  * For this to work on 32bit arch with bitnumbers > (1<<32),
1287  * we'd need to return u64, and get a whole lot of other places
1288  * fixed where we still use unsigned long.
1289  *
1290  * this returns a bit number, NOT a sector!
1291  */
1292 static unsigned long __bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo,
1293         const int find_zero_bit)
1294 {
1295         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1296         unsigned long *p_addr;
1297         unsigned long bit_offset;
1298         unsigned i;
1299
1300
1301         if (bm_fo > b->bm_bits) {
1302                 drbd_err(device, "bm_fo=%lu bm_bits=%lu\n", bm_fo, b->bm_bits);
1303                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1304         } else {
1305                 while (bm_fo < b->bm_bits) {
1306                         /* bit offset of the first bit in the page */
1307                         bit_offset = bm_fo & ~BITS_PER_PAGE_MASK;
1308                         p_addr = __bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bm_fo));
1309
1310                         if (find_zero_bit)
1311                                 i = find_next_zero_bit_le(p_addr,
1312                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1313                         else
1314                                 i = find_next_bit_le(p_addr,
1315                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1316
1317                         __bm_unmap(p_addr);
1318                         if (i < PAGE_SIZE*8) {
1319                                 bm_fo = bit_offset + i;
1320                                 if (bm_fo >= b->bm_bits)
1321                                         break;
1322                                 goto found;
1323                         }
1324                         bm_fo = bit_offset + PAGE_SIZE*8;
1325                 }
1326                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1327         }
1328  found:
1329         return bm_fo;
1330 }
1331
1332 static unsigned long bm_find_next(struct drbd_device *device,
1333         unsigned long bm_fo, const int find_zero_bit)
1334 {
1335         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1336         unsigned long i = DRBD_END_OF_BITMAP;
1337
1338         if (!expect(device, b))
1339                 return i;
1340         if (!expect(device, b->bm_pages))
1341                 return i;
1342
1343         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1344         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1345                 bm_print_lock_info(device);
1346
1347         i = __bm_find_next(device, bm_fo, find_zero_bit);
1348
1349         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1350         return i;
1351 }
1352
1353 unsigned long drbd_bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1354 {
1355         return bm_find_next(device, bm_fo, 0);
1356 }
1357
1358 #if 0
1359 /* not yet needed for anything. */
1360 unsigned long drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1361 {
1362         return bm_find_next(device, bm_fo, 1);
1363 }
1364 #endif
1365
1366 /* does not spin_lock_irqsave.
1367  * you must take drbd_bm_lock() first */
1368 unsigned long _drbd_bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1369 {
1370         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & device->b->bm_flags)); */
1371         return __bm_find_next(device, bm_fo, 0);
1372 }
1373
1374 unsigned long _drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1375 {
1376         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & device->b->bm_flags)); */
1377         return __bm_find_next(device, bm_fo, 1);
1378 }
1379
1380 /* returns number of bits actually changed.
1381  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1382  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1383  * wants bitnr, not sector.
1384  * expected to be called for only a few bits (e - s about BITS_PER_LONG).
1385  * Must hold bitmap lock already. */
1386 static int __bm_change_bits_to(struct drbd_device *device, const unsigned long s,
1387         unsigned long e, int val)
1388 {
1389         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1390         unsigned long *p_addr = NULL;
1391         unsigned long bitnr;
1392         unsigned int last_page_nr = -1U;
1393         int c = 0;
1394         int changed_total = 0;
1395
1396         if (e >= b->bm_bits) {
1397                 drbd_err(device, "ASSERT FAILED: bit_s=%lu bit_e=%lu bm_bits=%lu\n",
1398                                 s, e, b->bm_bits);
1399                 e = b->bm_bits ? b->bm_bits -1 : 0;
1400         }
1401         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1402                 unsigned int page_nr = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1403                 if (page_nr != last_page_nr) {
1404                         if (p_addr)
1405                                 __bm_unmap(p_addr);
1406                         if (c < 0)
1407                                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1408                         else if (c > 0)
1409                                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1410                         changed_total += c;
1411                         c = 0;
1412                         p_addr = __bm_map_pidx(b, page_nr);
1413                         last_page_nr = page_nr;
1414                 }
1415                 if (val)
1416                         c += (0 == __test_and_set_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1417                 else
1418                         c -= (0 != __test_and_clear_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1419         }
1420         if (p_addr)
1421                 __bm_unmap(p_addr);
1422         if (c < 0)
1423                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1424         else if (c > 0)
1425                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1426         changed_total += c;
1427         b->bm_set += changed_total;
1428         return changed_total;
1429 }
1430
1431 /* returns number of bits actually changed.
1432  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1433  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1434  * wants bitnr, not sector */
1435 static int bm_change_bits_to(struct drbd_device *device, const unsigned long s,
1436         const unsigned long e, int val)
1437 {
1438         unsigned long flags;
1439         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1440         int c = 0;
1441
1442         if (!expect(device, b))
1443                 return 1;
1444         if (!expect(device, b->bm_pages))
1445                 return 0;
1446
1447         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1448         if ((val ? BM_DONT_SET : BM_DONT_CLEAR) & b->bm_flags)
1449                 bm_print_lock_info(device);
1450
1451         c = __bm_change_bits_to(device, s, e, val);
1452
1453         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1454         return c;
1455 }
1456
1457 /* returns number of bits changed 0 -> 1 */
1458 int drbd_bm_set_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1459 {
1460         return bm_change_bits_to(device, s, e, 1);
1461 }
1462
1463 /* returns number of bits changed 1 -> 0 */
1464 int drbd_bm_clear_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1465 {
1466         return -bm_change_bits_to(device, s, e, 0);
1467 }
1468
1469 /* sets all bits in full words,
1470  * from first_word up to, but not including, last_word */
1471 static inline void bm_set_full_words_within_one_page(struct drbd_bitmap *b,
1472                 int page_nr, int first_word, int last_word)
1473 {
1474         int i;
1475         int bits;
1476         int changed = 0;
1477         unsigned long *paddr = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr]);
1478
1479         /* I think it is more cache line friendly to hweight_long then set to ~0UL,
1480          * than to first bitmap_weight() all words, then bitmap_fill() all words */
1481         for (i = first_word; i < last_word; i++) {
1482                 bits = hweight_long(paddr[i]);
1483                 paddr[i] = ~0UL;
1484                 changed += BITS_PER_LONG - bits;
1485         }
1486         kunmap_atomic(paddr);
1487         if (changed) {
1488                 /* We only need lazy writeout, the information is still in the
1489                  * remote bitmap as well, and is reconstructed during the next
1490                  * bitmap exchange, if lost locally due to a crash. */
1491                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[page_nr]);
1492                 b->bm_set += changed;
1493         }
1494 }
1495
1496 /* Same thing as drbd_bm_set_bits,
1497  * but more efficient for a large bit range.
1498  * You must first drbd_bm_lock().
1499  * Can be called to set the whole bitmap in one go.
1500  * Sets bits from s to e _inclusive_. */
1501 void _drbd_bm_set_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1502 {
1503         /* First set_bit from the first bit (s)
1504          * up to the next long boundary (sl),
1505          * then assign full words up to the last long boundary (el),
1506          * then set_bit up to and including the last bit (e).
1507          *
1508          * Do not use memset, because we must account for changes,
1509          * so we need to loop over the words with hweight() anyways.
1510          */
1511         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1512         unsigned long sl = ALIGN(s,BITS_PER_LONG);
1513         unsigned long el = (e+1) & ~((unsigned long)BITS_PER_LONG-1);
1514         int first_page;
1515         int last_page;
1516         int page_nr;
1517         int first_word;
1518         int last_word;
1519
1520         if (e - s <= 3*BITS_PER_LONG) {
1521                 /* don't bother; el and sl may even be wrong. */
1522                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1523                 __bm_change_bits_to(device, s, e, 1);
1524                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1525                 return;
1526         }
1527
1528         /* difference is large enough that we can trust sl and el */
1529
1530         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1531
1532         /* bits filling the current long */
1533         if (sl)
1534                 __bm_change_bits_to(device, s, sl-1, 1);
1535
1536         first_page = sl >> (3 + PAGE_SHIFT);
1537         last_page = el >> (3 + PAGE_SHIFT);
1538
1539         /* MLPP: modulo longs per page */
1540         /* LWPP: long words per page */
1541         first_word = MLPP(sl >> LN2_BPL);
1542         last_word = LWPP;
1543
1544         /* first and full pages, unless first page == last page */
1545         for (page_nr = first_page; page_nr < last_page; page_nr++) {
1546                 bm_set_full_words_within_one_page(device->bitmap, page_nr, first_word, last_word);
1547                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1548                 cond_resched();
1549                 first_word = 0;
1550                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1551         }
1552         /* last page (respectively only page, for first page == last page) */
1553         last_word = MLPP(el >> LN2_BPL);
1554
1555         /* consider bitmap->bm_bits = 32768, bitmap->bm_number_of_pages = 1. (or multiples).
1556          * ==> e = 32767, el = 32768, last_page = 2,
1557          * and now last_word = 0.
1558          * We do not want to touch last_page in this case,
1559          * as we did not allocate it, it is not present in bitmap->bm_pages.
1560          */
1561         if (last_word)
1562                 bm_set_full_words_within_one_page(device->bitmap, last_page, first_word, last_word);
1563
1564         /* possibly trailing bits.
1565          * example: (e & 63) == 63, el will be e+1.
1566          * if that even was the very last bit,
1567          * it would trigger an assert in __bm_change_bits_to()
1568          */
1569         if (el <= e)
1570                 __bm_change_bits_to(device, el, e, 1);
1571         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1572 }
1573
1574 /* returns bit state
1575  * wants bitnr, NOT sector.
1576  * inherently racy... area needs to be locked by means of {al,rs}_lru
1577  *  1 ... bit set
1578  *  0 ... bit not set
1579  * -1 ... first out of bounds access, stop testing for bits!
1580  */
1581 int drbd_bm_test_bit(struct drbd_device *device, const unsigned long bitnr)
1582 {
1583         unsigned long flags;
1584         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1585         unsigned long *p_addr;
1586         int i;
1587
1588         if (!expect(device, b))
1589                 return 0;
1590         if (!expect(device, b->bm_pages))
1591                 return 0;
1592
1593         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1594         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1595                 bm_print_lock_info(device);
1596         if (bitnr < b->bm_bits) {
1597                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bitnr));
1598                 i = test_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr) ? 1 : 0;
1599                 bm_unmap(p_addr);
1600         } else if (bitnr == b->bm_bits) {
1601                 i = -1;
1602         } else { /* (bitnr > b->bm_bits) */
1603                 drbd_err(device, "bitnr=%lu > bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1604                 i = 0;
1605         }
1606
1607         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1608         return i;
1609 }
1610
1611 /* returns number of bits set in the range [s, e] */
1612 int drbd_bm_count_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1613 {
1614         unsigned long flags;
1615         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1616         unsigned long *p_addr = NULL;
1617         unsigned long bitnr;
1618         unsigned int page_nr = -1U;
1619         int c = 0;
1620
1621         /* If this is called without a bitmap, that is a bug.  But just to be
1622          * robust in case we screwed up elsewhere, in that case pretend there
1623          * was one dirty bit in the requested area, so we won't try to do a
1624          * local read there (no bitmap probably implies no disk) */
1625         if (!expect(device, b))
1626                 return 1;
1627         if (!expect(device, b->bm_pages))
1628                 return 1;
1629
1630         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1631         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1632                 bm_print_lock_info(device);
1633         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1634                 unsigned int idx = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1635                 if (page_nr != idx) {
1636                         page_nr = idx;
1637                         if (p_addr)
1638                                 bm_unmap(p_addr);
1639                         p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
1640                 }
1641                 if (expect(device, bitnr < b->bm_bits))
1642                         c += (0 != test_bit_le(bitnr - (page_nr << (PAGE_SHIFT+3)), p_addr));
1643                 else
1644                         drbd_err(device, "bitnr=%lu bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1645         }
1646         if (p_addr)
1647                 bm_unmap(p_addr);
1648         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1649         return c;
1650 }
1651
1652
1653 /* inherently racy...
1654  * return value may be already out-of-date when this function returns.
1655  * but the general usage is that this is only use during a cstate when bits are
1656  * only cleared, not set, and typically only care for the case when the return
1657  * value is zero, or we already "locked" this "bitmap extent" by other means.
1658  *
1659  * enr is bm-extent number, since we chose to name one sector (512 bytes)
1660  * worth of the bitmap a "bitmap extent".
1661  *
1662  * TODO
1663  * I think since we use it like a reference count, we should use the real
1664  * reference count of some bitmap extent element from some lru instead...
1665  *
1666  */
1667 int drbd_bm_e_weight(struct drbd_device *device, unsigned long enr)
1668 {
1669         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1670         int count, s, e;
1671         unsigned long flags;
1672         unsigned long *p_addr, *bm;
1673
1674         if (!expect(device, b))
1675                 return 0;
1676         if (!expect(device, b->bm_pages))
1677                 return 0;
1678
1679         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1680         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1681                 bm_print_lock_info(device);
1682
1683         s = S2W(enr);
1684         e = min((size_t)S2W(enr+1), b->bm_words);
1685         count = 0;
1686         if (s < b->bm_words) {
1687                 int n = e-s;
1688                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1689                 bm = p_addr + MLPP(s);
1690                 count += bitmap_weight(bm, n * BITS_PER_LONG);
1691                 bm_unmap(p_addr);
1692         } else {
1693                 drbd_err(device, "start offset (%d) too large in drbd_bm_e_weight\n", s);
1694         }
1695         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1696         return count;
1697 }