drivers/staging/lustre/lustre/llite/rw.c

   1 /*
   2  * GPL HEADER START
   3  *
   4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
   8  * as published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
  14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * version 2 along with this program; If not, see
  18  * http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html
  19  *
  20  * GPL HEADER END
  21  */
  22 /*
  23  * Copyright (c) 2002, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
  24  * Use is subject to license terms.
  25  *
  26  * Copyright (c) 2011, 2015, Intel Corporation.
  27  */
  28 /*
  29  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
  30  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
  31  *
  32  * lustre/llite/rw.c
  33  *
  34  * Lustre Lite I/O page cache routines shared by different kernel revs
  35  */
  36
  37 #include <linux/kernel.h>
  38 #include <linux/mm.h>
  39 #include <linux/string.h>
  40 #include <linux/stat.h>
  41 #include <linux/errno.h>
  42 #include <linux/unistd.h>
  43 #include <linux/writeback.h>
  44 #include <linux/uaccess.h>
  45
  46 #include <linux/fs.h>
  47 #include <linux/pagemap.h>
  48 /* current_is_kswapd() */
  49 #include <linux/swap.h>
  50
  51 #define DEBUG_SUBSYSTEM S_LLITE
  52
  53 #include "../include/lustre_lite.h"
  54 #include "../include/obd_cksum.h"
  55 #include "llite_internal.h"
  56 #include "../include/linux/lustre_compat25.h"
  57
  58 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which);
  59
  60 /**
  61  * Get readahead pages from the filesystem readahead pool of the client for a
  62  * thread.
  63  *
  64  * /param sbi superblock for filesystem readahead state ll_ra_info
  65  * /param ria per-thread readahead state
  66  * /param pages number of pages requested for readahead for the thread.
  67  *
  68  * WARNING: This algorithm is used to reduce contention on sbi->ll_lock.
  69  * It should work well if the ra_max_pages is much greater than the single
  70  * file's read-ahead window, and not too many threads contending for
  71  * these readahead pages.
  72  *
  73  * TODO: There may be a 'global sync problem' if many threads are trying
  74  * to get an ra budget that is larger than the remaining readahead pages
  75  * and reach here at exactly the same time. They will compute /a ret to
  76  * consume the remaining pages, but will fail at atomic_add_return() and
  77  * get a zero ra window, although there is still ra space remaining. - Jay
  78  */
  79 static unsigned long ll_ra_count_get(struct ll_sb_info *sbi,
  80                                      struct ra_io_arg *ria,
  81                                      unsigned long pages, unsigned long min)
  82 {
  83         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
  84         long ret;
  85
  86         /* If read-ahead pages left are less than 1M, do not do read-ahead,
  87          * otherwise it will form small read RPC(< 1M), which hurt server
  88          * performance a lot.
  89          */
  90         ret = min(ra->ra_max_pages - atomic_read(&ra->ra_cur_pages), pages);
  91         if (ret < 0 || ret < min_t(long, PTLRPC_MAX_BRW_PAGES, pages)) {
  92                 ret = 0;
  93                 goto out;
  94         }
  95
  96         /* If the non-strided (ria_pages == 0) readahead window
  97          * (ria_start + ret) has grown across an RPC boundary, then trim
  98          * readahead size by the amount beyond the RPC so it ends on an
  99          * RPC boundary. If the readahead window is already ending on
 100          * an RPC boundary (beyond_rpc == 0), or smaller than a full
 101          * RPC (beyond_rpc < ret) the readahead size is unchanged.
 102          * The (beyond_rpc != 0) check is skipped since the conditional
 103          * branch is more expensive than subtracting zero from the result.
 104          *
 105          * Strided read is left unaligned to avoid small fragments beyond
 106          * the RPC boundary from needing an extra read RPC.
 107          */
 108         if (ria->ria_pages == 0) {
 109                 long beyond_rpc = (ria->ria_start + ret) % PTLRPC_MAX_BRW_PAGES;
 110
 111                 if (/* beyond_rpc != 0 && */ beyond_rpc < ret)
 112                         ret -= beyond_rpc;
 113         }
 114
 115         if (atomic_add_return(ret, &ra->ra_cur_pages) > ra->ra_max_pages) {
 116                 atomic_sub(ret, &ra->ra_cur_pages);
 117                 ret = 0;
 118         }
 119
 120 out:
 121         if (ret < min) {
 122                 /* override ra limit for maximum performance */
 123                 atomic_add(min - ret, &ra->ra_cur_pages);
 124                 ret = min;
 125         }
 126         return ret;
 127 }
 128
 129 void ll_ra_count_put(struct ll_sb_info *sbi, unsigned long len)
 130 {
 131         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
 132
 133         atomic_sub(len, &ra->ra_cur_pages);
 134 }
 135
 136 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which)
 137 {
 138         LASSERTF(which >= 0 && which < _NR_RA_STAT, "which: %u\n", which);
 139         lprocfs_counter_incr(sbi->ll_ra_stats, which);
 140 }
 141
 142 void ll_ra_stats_inc(struct inode *inode, enum ra_stat which)
 143 {
 144         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
 145
 146         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, which);
 147 }
 148
 149 #define RAS_CDEBUG(ras) \
 150         CDEBUG(D_READA,                                               \
 151                "lrp %lu cr %lu cp %lu ws %lu wl %lu nra %lu r %lu ri %lu"    \
 152                "csr %lu sf %lu sp %lu sl %lu\n",                            \
 153                ras->ras_last_readpage, ras->ras_consecutive_requests,   \
 154                ras->ras_consecutive_pages, ras->ras_window_start,           \
 155                ras->ras_window_len, ras->ras_next_readahead,             \
 156                ras->ras_requests, ras->ras_request_index,                   \
 157                ras->ras_consecutive_stride_requests, ras->ras_stride_offset, \
 158                ras->ras_stride_pages, ras->ras_stride_length)
 159
 160 static int index_in_window(unsigned long index, unsigned long point,
 161                            unsigned long before, unsigned long after)
 162 {
 163         unsigned long start = point - before, end = point + after;
 164
 165         if (start > point)
 166                 start = 0;
 167         if (end < point)
 168                 end = ~0;
 169
 170         return start <= index && index <= end;
 171 }
 172
 173 void ll_ras_enter(struct file *f)
 174 {
 175         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(f);
 176         struct ll_readahead_state *ras = &fd->fd_ras;
 177
 178         spin_lock(&ras->ras_lock);
 179         ras->ras_requests++;
 180         ras->ras_request_index = 0;
 181         ras->ras_consecutive_requests++;
 182         spin_unlock(&ras->ras_lock);
 183 }
 184
 185 static int cl_read_ahead_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 186                               struct cl_page_list *queue, struct cl_page *page,
 187                               struct cl_object *clob, pgoff_t *max_index)
 188 {
 189         struct page *vmpage = page->cp_vmpage;
 190         struct vvp_page *vpg;
 191         int           rc;
 192
 193         rc = 0;
 194         cl_page_assume(env, io, page);
 195         lu_ref_add(&page->cp_reference, "ra", current);
 196         vpg = cl2vvp_page(cl_object_page_slice(clob, page));
 197         if (!vpg->vpg_defer_uptodate && !PageUptodate(vmpage)) {
 198                 CDEBUG(D_READA, "page index %lu, max_index: %lu\n",
 199                        vvp_index(vpg), *max_index);
 200                 if (*max_index == 0 || vvp_index(vpg) > *max_index)
 201                         rc = cl_page_is_under_lock(env, io, page, max_index);
 202                 if (rc == 0) {
 203                         vpg->vpg_defer_uptodate = 1;
 204                         vpg->vpg_ra_used = 0;
 205                         cl_page_list_add(queue, page);
 206                         rc = 1;
 207                 } else {
 208                         cl_page_discard(env, io, page);
 209                         rc = -ENOLCK;
 210                 }
 211         } else {
 212                 /* skip completed pages */
 213                 cl_page_unassume(env, io, page);
 214         }
 215         lu_ref_del(&page->cp_reference, "ra", current);
 216         cl_page_put(env, page);
 217         return rc;
 218 }
 219
 220 /**
 221  * Initiates read-ahead of a page with given index.
 222  *
 223  * \retval     +ve: page was added to \a queue.
 224  *
 225  * \retval -ENOLCK: there is no extent lock for this part of a file, stop
 226  *                read-ahead.
 227  *
 228  * \retval  -ve, 0: page wasn't added to \a queue for other reason.
 229  */
 230 static int ll_read_ahead_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 231                               struct cl_page_list *queue,
 232                               pgoff_t index, pgoff_t *max_index)
 233 {
 234         struct cl_object *clob  = io->ci_obj;
 235         struct inode     *inode = vvp_object_inode(clob);
 236         struct page      *vmpage;
 237         struct cl_page   *page;
 238         enum ra_stat      which = _NR_RA_STAT; /* keep gcc happy */
 239         int            rc    = 0;
 240         const char       *msg   = NULL;
 241
 242         vmpage = grab_cache_page_nowait(inode->i_mapping, index);
 243         if (vmpage) {
 244                 /* Check if vmpage was truncated or reclaimed */
 245                 if (vmpage->mapping == inode->i_mapping) {
 246                         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index,
 247                                             vmpage, CPT_CACHEABLE);
 248                         if (!IS_ERR(page)) {
 249                                 rc = cl_read_ahead_page(env, io, queue,
 250                                                         page, clob, max_index);
 251                                 if (rc == -ENOLCK) {
 252                                         which = RA_STAT_FAILED_MATCH;
 253                                         msg   = "lock match failed";
 254                                 }
 255                         } else {
 256                                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
 257                                 msg   = "cl_page_find failed";
 258                         }
 259                 } else {
 260                         which = RA_STAT_WRONG_GRAB_PAGE;
 261                         msg   = "g_c_p_n returned invalid page";
 262                 }
 263                 if (rc != 1)
 264                         unlock_page(vmpage);
 265                 put_page(vmpage);
 266         } else {
 267                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
 268                 msg   = "g_c_p_n failed";
 269         }
 270         if (msg) {
 271                 ll_ra_stats_inc(inode, which);
 272                 CDEBUG(D_READA, "%s\n", msg);
 273         }
 274         return rc;
 275 }
 276
 277 #define RIA_DEBUG(ria)                                                 \
 278         CDEBUG(D_READA, "rs %lu re %lu ro %lu rl %lu rp %lu\n",       \
 279         ria->ria_start, ria->ria_end, ria->ria_stoff, ria->ria_length,\
 280         ria->ria_pages)
 281
 282 /* Limit this to the blocksize instead of PTLRPC_BRW_MAX_SIZE, since we don't
 283  * know what the actual RPC size is.  If this needs to change, it makes more
 284  * sense to tune the i_blkbits value for the file based on the OSTs it is
 285  * striped over, rather than having a constant value for all files here.
 286  */
 287
 288 /* RAS_INCREASE_STEP should be (1UL << (inode->i_blkbits - PAGE_SHIFT)).
 289  * Temporarily set RAS_INCREASE_STEP to 1MB. After 4MB RPC is enabled
 290  * by default, this should be adjusted corresponding with max_read_ahead_mb
 291  * and max_read_ahead_per_file_mb otherwise the readahead budget can be used
 292  * up quickly which will affect read performance significantly. See LU-2816
 293  */
 294 #define RAS_INCREASE_STEP(inode) (ONE_MB_BRW_SIZE >> PAGE_SHIFT)
 295
 296 static inline int stride_io_mode(struct ll_readahead_state *ras)
 297 {
 298         return ras->ras_consecutive_stride_requests > 1;
 299 }
 300
 301 /* The function calculates how much pages will be read in
 302  * [off, off + length], in such stride IO area,
 303  * stride_offset = st_off, stride_length = st_len,
 304  * stride_pages = st_pgs
 305  *
 306  *   |------------------|*****|------------------|*****|------------|*****|....
 307  * st_off
 308  *   |--- st_pgs     ---|
 309  *   |-----     st_len   -----|
 310  *
 311  *            How many pages it should read in such pattern
 312  *            |-------------------------------------------------------------|
 313  *            off
 314  *            |<------            length                      ------->|
 315  *
 316  *        =   |<----->|  +  |-------------------------------------| +   |---|
 317  *           start_left          st_pgs * i                 end_left
 318  */
 319 static unsigned long
 320 stride_pg_count(pgoff_t st_off, unsigned long st_len, unsigned long st_pgs,
 321                 unsigned long off, unsigned long length)
 322 {
 323         __u64 start = off > st_off ? off - st_off : 0;
 324         __u64 end = off + length > st_off ? off + length - st_off : 0;
 325         unsigned long start_left = 0;
 326         unsigned long end_left = 0;
 327         unsigned long pg_count;
 328
 329         if (st_len == 0 || length == 0 || end == 0)
 330                 return length;
 331
 332         start_left = do_div(start, st_len);
 333         if (start_left < st_pgs)
 334                 start_left = st_pgs - start_left;
 335         else
 336                 start_left = 0;
 337
 338         end_left = do_div(end, st_len);
 339         if (end_left > st_pgs)
 340                 end_left = st_pgs;
 341
 342         CDEBUG(D_READA, "start %llu, end %llu start_left %lu end_left %lu\n",
 343                start, end, start_left, end_left);
 344
 345         if (start == end)
 346                 pg_count = end_left - (st_pgs - start_left);
 347         else
 348                 pg_count = start_left + st_pgs * (end - start - 1) + end_left;
 349
 350         CDEBUG(D_READA, "st_off %lu, st_len %lu st_pgs %lu off %lu length %lu pgcount %lu\n",
 351                st_off, st_len, st_pgs, off, length, pg_count);
 352
 353         return pg_count;
 354 }
 355
 356 static int ria_page_count(struct ra_io_arg *ria)
 357 {
 358         __u64 length = ria->ria_end >= ria->ria_start ?
 359                        ria->ria_end - ria->ria_start + 1 : 0;
 360
 361         return stride_pg_count(ria->ria_stoff, ria->ria_length,
 362                                ria->ria_pages, ria->ria_start,
 363                                length);
 364 }
 365
 366 /*Check whether the index is in the defined ra-window */
 367 static int ras_inside_ra_window(unsigned long idx, struct ra_io_arg *ria)
 368 {
 369         /* If ria_length == ria_pages, it means non-stride I/O mode,
 370          * idx should always inside read-ahead window in this case
 371          * For stride I/O mode, just check whether the idx is inside
 372          * the ria_pages.
 373          */
 374         return ria->ria_length == 0 || ria->ria_length == ria->ria_pages ||
 375                (idx >= ria->ria_stoff && (idx - ria->ria_stoff) %
 376                 ria->ria_length < ria->ria_pages);
 377 }
 378
 379 static int ll_read_ahead_pages(const struct lu_env *env,
 380                                struct cl_io *io, struct cl_page_list *queue,
 381                                struct ra_io_arg *ria,
 382                                unsigned long *reserved_pages,
 383                                unsigned long *ra_end)
 384 {
 385         int rc, count = 0;
 386         bool stride_ria;
 387         pgoff_t page_idx;
 388         pgoff_t max_index = 0;
 389
 390         LASSERT(ria);
 391         RIA_DEBUG(ria);
 392
 393         stride_ria = ria->ria_length > ria->ria_pages && ria->ria_pages > 0;
 394         for (page_idx = ria->ria_start;
 395              page_idx <= ria->ria_end && *reserved_pages > 0; page_idx++) {
 396                 if (ras_inside_ra_window(page_idx, ria)) {
 397                         /* If the page is inside the read-ahead window*/
 398                         rc = ll_read_ahead_page(env, io, queue,
 399                                                 page_idx, &max_index);
 400                         if (rc == 1) {
 401                                 (*reserved_pages)--;
 402                                 count++;
 403                         } else if (rc == -ENOLCK) {
 404                                 break;
 405                         }
 406                 } else if (stride_ria) {
 407                         /* If it is not in the read-ahead window, and it is
 408                          * read-ahead mode, then check whether it should skip
 409                          * the stride gap
 410                          */
 411                         pgoff_t offset;
 412                         /* FIXME: This assertion only is valid when it is for
 413                          * forward read-ahead, it will be fixed when backward
 414                          * read-ahead is implemented
 415                          */
 416                         LASSERTF(page_idx > ria->ria_stoff, "Invalid page_idx %lu rs %lu re %lu ro %lu rl %lu rp %lu\n",
 417                                  page_idx,
 418                                  ria->ria_start, ria->ria_end, ria->ria_stoff,
 419                                  ria->ria_length, ria->ria_pages);
 420                         offset = page_idx - ria->ria_stoff;
 421                         offset = offset % (ria->ria_length);
 422                         if (offset > ria->ria_pages) {
 423                                 page_idx += ria->ria_length - offset;
 424                                 CDEBUG(D_READA, "i %lu skip %lu\n", page_idx,
 425                                        ria->ria_length - offset);
 426                                 continue;
 427                         }
 428                 }
 429         }
 430         *ra_end = page_idx;
 431         return count;
 432 }
 433
 434 int ll_readahead(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 435                  struct cl_page_list *queue, struct ll_readahead_state *ras,
 436                  bool hit)
 437 {
 438         struct vvp_io *vio = vvp_env_io(env);
 439         struct ll_thread_info *lti = ll_env_info(env);
 440         struct cl_attr *attr = vvp_env_thread_attr(env);
 441         unsigned long start = 0, end = 0, reserved;
 442         unsigned long ra_end, len, mlen = 0;
 443         struct inode *inode;
 444         struct ra_io_arg *ria = &lti->lti_ria;
 445         struct cl_object *clob;
 446         int ret = 0;
 447         __u64 kms;
 448
 449         clob = io->ci_obj;
 450         inode = vvp_object_inode(clob);
 451
 452         memset(ria, 0, sizeof(*ria));
 453
 454         cl_object_attr_lock(clob);
 455         ret = cl_object_attr_get(env, clob, attr);
 456         cl_object_attr_unlock(clob);
 457
 458         if (ret != 0)
 459                 return ret;
 460         kms = attr->cat_kms;
 461         if (kms == 0) {
 462                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_LEN);
 463                 return 0;
 464         }
 465
 466         spin_lock(&ras->ras_lock);
 467
 468         /* Enlarge the RA window to encompass the full read */
 469         if (vio->vui_ra_valid &&
 470             ras->ras_window_start + ras->ras_window_len <
 471             vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count) {
 472                 ras->ras_window_len = vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count -
 473                                       ras->ras_window_start;
 474         }
 475
 476         /* Reserve a part of the read-ahead window that we'll be issuing */
 477         if (ras->ras_window_len) {
 478                 start = ras->ras_next_readahead;
 479                 end = ras->ras_window_start + ras->ras_window_len - 1;
 480         }
 481         if (end != 0) {
 482                 unsigned long rpc_boundary;
 483                 /*
 484                  * Align RA window to an optimal boundary.
 485                  *
 486                  * XXX This would be better to align to cl_max_pages_per_rpc
 487                  * instead of PTLRPC_MAX_BRW_PAGES, because the RPC size may
 488                  * be aligned to the RAID stripe size in the future and that
 489                  * is more important than the RPC size.
 490                  */
 491                 /* Note: we only trim the RPC, instead of extending the RPC
 492                  * to the boundary, so to avoid reading too much pages during
 493                  * random reading.
 494                  */
 495                 rpc_boundary = (end + 1) & (~(PTLRPC_MAX_BRW_PAGES - 1));
 496                 if (rpc_boundary > 0)
 497                         rpc_boundary--;
 498
 499                 if (rpc_boundary  > start)
 500                         end = rpc_boundary;
 501
 502                 /* Truncate RA window to end of file */
 503                 end = min(end, (unsigned long)((kms - 1) >> PAGE_SHIFT));
 504
 505                 ras->ras_next_readahead = max(end, end + 1);
 506                 RAS_CDEBUG(ras);
 507         }
 508         ria->ria_start = start;
 509         ria->ria_end = end;
 510         /* If stride I/O mode is detected, get stride window*/
 511         if (stride_io_mode(ras)) {
 512                 ria->ria_stoff = ras->ras_stride_offset;
 513                 ria->ria_length = ras->ras_stride_length;
 514                 ria->ria_pages = ras->ras_stride_pages;
 515         }
 516         spin_unlock(&ras->ras_lock);
 517
 518         if (end == 0) {
 519                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
 520                 return 0;
 521         }
 522         len = ria_page_count(ria);
 523         if (len == 0) {
 524                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
 525                 return 0;
 526         }
 527
 528         CDEBUG(D_READA, DFID ": ria: %lu/%lu, bead: %lu/%lu, hit: %d\n",
 529                PFID(lu_object_fid(&clob->co_lu)),
 530                ria->ria_start, ria->ria_end,
 531                vio->vui_ra_valid ? vio->vui_ra_start : 0,
 532                vio->vui_ra_valid ? vio->vui_ra_count : 0,
 533                hit);
 534
 535         /* at least to extend the readahead window to cover current read */
 536         if (!hit && vio->vui_ra_valid &&
 537             vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count > ria->ria_start) {
 538                 /* to the end of current read window. */
 539                 mlen = vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count - ria->ria_start;
 540                 /* trim to RPC boundary */
 541                 start = ria->ria_start & (PTLRPC_MAX_BRW_PAGES - 1);
 542                 mlen = min(mlen, PTLRPC_MAX_BRW_PAGES - start);
 543         }
 544
 545         reserved = ll_ra_count_get(ll_i2sbi(inode), ria, len, mlen);
 546         if (reserved < len)
 547                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_MAX_IN_FLIGHT);
 548
 549         CDEBUG(D_READA, "reserved pages %lu/%lu/%lu, ra_cur %d, ra_max %lu\n",
 550                reserved, len, mlen,
 551                atomic_read(&ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_cur_pages),
 552                ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_max_pages);
 553
 554         ret = ll_read_ahead_pages(env, io, queue, ria, &reserved, &ra_end);
 555
 556         if (reserved != 0)
 557                 ll_ra_count_put(ll_i2sbi(inode), reserved);
 558
 559         if (ra_end == end + 1 && ra_end == (kms >> PAGE_SHIFT))
 560                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_EOF);
 561
 562         /* if we didn't get to the end of the region we reserved from
 563          * the ras we need to go back and update the ras so that the
 564          * next read-ahead tries from where we left off.  we only do so
 565          * if the region we failed to issue read-ahead on is still ahead
 566          * of the app and behind the next index to start read-ahead from
 567          */
 568         CDEBUG(D_READA, "ra_end %lu end %lu stride end %lu\n",
 569                ra_end, end, ria->ria_end);
 570
 571         if (ra_end != end + 1) {
 572                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_FAILED_REACH_END);
 573                 spin_lock(&ras->ras_lock);
 574                 if (ra_end < ras->ras_next_readahead &&
 575                     index_in_window(ra_end, ras->ras_window_start, 0,
 576                                     ras->ras_window_len)) {
 577                         ras->ras_next_readahead = ra_end;
 578                         RAS_CDEBUG(ras);
 579                 }
 580                 spin_unlock(&ras->ras_lock);
 581         }
 582
 583         return ret;
 584 }
 585
 586 static void ras_set_start(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras,
 587                           unsigned long index)
 588 {
 589         ras->ras_window_start = index & (~(RAS_INCREASE_STEP(inode) - 1));
 590 }
 591
 592 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
 593 static void ras_reset(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras,
 594                       unsigned long index)
 595 {
 596         ras->ras_last_readpage = index;
 597         ras->ras_consecutive_requests = 0;
 598         ras->ras_consecutive_pages = 0;
 599         ras->ras_window_len = 0;
 600         ras_set_start(inode, ras, index);
 601         ras->ras_next_readahead = max(ras->ras_window_start, index);
 602
 603         RAS_CDEBUG(ras);
 604 }
 605
 606 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
 607 static void ras_stride_reset(struct ll_readahead_state *ras)
 608 {
 609         ras->ras_consecutive_stride_requests = 0;
 610         ras->ras_stride_length = 0;
 611         ras->ras_stride_pages = 0;
 612         RAS_CDEBUG(ras);
 613 }
 614
 615 void ll_readahead_init(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras)
 616 {
 617         spin_lock_init(&ras->ras_lock);
 618         ras_reset(inode, ras, 0);
 619         ras->ras_requests = 0;
 620 }
 621
 622 /*
 623  * Check whether the read request is in the stride window.
 624  * If it is in the stride window, return 1, otherwise return 0.
 625  */
 626 static int index_in_stride_window(struct ll_readahead_state *ras,
 627                                   unsigned long index)
 628 {
 629         unsigned long stride_gap;
 630
 631         if (ras->ras_stride_length == 0 || ras->ras_stride_pages == 0 ||
 632             ras->ras_stride_pages == ras->ras_stride_length)
 633                 return 0;
 634
 635         stride_gap = index - ras->ras_last_readpage - 1;
 636
 637         /* If it is contiguous read */
 638         if (stride_gap == 0)
 639                 return ras->ras_consecutive_pages + 1 <= ras->ras_stride_pages;
 640
 641         /* Otherwise check the stride by itself */
 642         return (ras->ras_stride_length - ras->ras_stride_pages) == stride_gap &&
 643                 ras->ras_consecutive_pages == ras->ras_stride_pages;
 644 }
 645
 646 static void ras_update_stride_detector(struct ll_readahead_state *ras,
 647                                        unsigned long index)
 648 {
 649         unsigned long stride_gap = index - ras->ras_last_readpage - 1;
 650
 651         if ((stride_gap != 0 || ras->ras_consecutive_stride_requests == 0) &&
 652             !stride_io_mode(ras)) {
 653                 ras->ras_stride_pages = ras->ras_consecutive_pages;
 654                 ras->ras_stride_length = ras->ras_consecutive_pages +
 655                                          stride_gap;
 656         }
 657         LASSERT(ras->ras_request_index == 0);
 658         LASSERT(ras->ras_consecutive_stride_requests == 0);
 659
 660         if (index <= ras->ras_last_readpage) {
 661                 /*Reset stride window for forward read*/
 662                 ras_stride_reset(ras);
 663                 return;
 664         }
 665
 666         ras->ras_stride_pages = ras->ras_consecutive_pages;
 667         ras->ras_stride_length = stride_gap + ras->ras_consecutive_pages;
 668
 669         RAS_CDEBUG(ras);
 670         return;
 671 }
 672
 673 /* Stride Read-ahead window will be increased inc_len according to
 674  * stride I/O pattern
 675  */
 676 static void ras_stride_increase_window(struct ll_readahead_state *ras,
 677                                        struct ll_ra_info *ra,
 678                                        unsigned long inc_len)
 679 {
 680         unsigned long left, step, window_len;
 681         unsigned long stride_len;
 682
 683         LASSERT(ras->ras_stride_length > 0);
 684         LASSERTF(ras->ras_window_start + ras->ras_window_len
 685                  >= ras->ras_stride_offset, "window_start %lu, window_len %lu stride_offset %lu\n",
 686                  ras->ras_window_start,
 687                  ras->ras_window_len, ras->ras_stride_offset);
 688
 689         stride_len = ras->ras_window_start + ras->ras_window_len -
 690                      ras->ras_stride_offset;
 691
 692         left = stride_len % ras->ras_stride_length;
 693         window_len = ras->ras_window_len - left;
 694
 695         if (left < ras->ras_stride_pages)
 696                 left += inc_len;
 697         else
 698                 left = ras->ras_stride_pages + inc_len;
 699
 700         LASSERT(ras->ras_stride_pages != 0);
 701
 702         step = left / ras->ras_stride_pages;
 703         left %= ras->ras_stride_pages;
 704
 705         window_len += step * ras->ras_stride_length + left;
 706
 707         if (stride_pg_count(ras->ras_stride_offset, ras->ras_stride_length,
 708                             ras->ras_stride_pages, ras->ras_stride_offset,
 709                             window_len) <= ra->ra_max_pages_per_file)
 710                 ras->ras_window_len = window_len;
 711
 712         RAS_CDEBUG(ras);
 713 }
 714
 715 static void ras_increase_window(struct inode *inode,
 716                                 struct ll_readahead_state *ras,
 717                                 struct ll_ra_info *ra)
 718 {
 719         /* The stretch of ra-window should be aligned with max rpc_size
 720          * but current clio architecture does not support retrieve such
 721          * information from lower layer. FIXME later
 722          */
 723         if (stride_io_mode(ras))
 724                 ras_stride_increase_window(ras, ra, RAS_INCREASE_STEP(inode));
 725         else
 726                 ras->ras_window_len = min(ras->ras_window_len +
 727                                           RAS_INCREASE_STEP(inode),
 728                                           ra->ra_max_pages_per_file);
 729 }
 730
 731 void ras_update(struct ll_sb_info *sbi, struct inode *inode,
 732                 struct ll_readahead_state *ras, unsigned long index,
 733                 unsigned hit)
 734 {
 735         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
 736         int zero = 0, stride_detect = 0, ra_miss = 0;
 737
 738         spin_lock(&ras->ras_lock);
 739
 740         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, hit ? RA_STAT_HIT : RA_STAT_MISS);
 741
 742         /* reset the read-ahead window in two cases.  First when the app seeks
 743          * or reads to some other part of the file.  Secondly if we get a
 744          * read-ahead miss that we think we've previously issued.  This can
 745          * be a symptom of there being so many read-ahead pages that the VM is
 746          * reclaiming it before we get to it.
 747          */
 748         if (!index_in_window(index, ras->ras_last_readpage, 8, 8)) {
 749                 zero = 1;
 750                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_DISTANT_READPAGE);
 751         } else if (!hit && ras->ras_window_len &&
 752                    index < ras->ras_next_readahead &&
 753                    index_in_window(index, ras->ras_window_start, 0,
 754                                    ras->ras_window_len)) {
 755                 ra_miss = 1;
 756                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_MISS_IN_WINDOW);
 757         }
 758
 759         /* On the second access to a file smaller than the tunable
 760          * ra_max_read_ahead_whole_pages trigger RA on all pages in the
 761          * file up to ra_max_pages_per_file.  This is simply a best effort
 762          * and only occurs once per open file.  Normal RA behavior is reverted
 763          * to for subsequent IO.  The mmap case does not increment
 764          * ras_requests and thus can never trigger this behavior.
 765          */
 766         if (ras->ras_requests == 2 && !ras->ras_request_index) {
 767                 __u64 kms_pages;
 768
 769                 kms_pages = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >>
 770                             PAGE_SHIFT;
 771
 772                 CDEBUG(D_READA, "kmsp %llu mwp %lu mp %lu\n", kms_pages,
 773                        ra->ra_max_read_ahead_whole_pages, ra->ra_max_pages_per_file);
 774
 775                 if (kms_pages &&
 776                     kms_pages <= ra->ra_max_read_ahead_whole_pages) {
 777                         ras->ras_window_start = 0;
 778                         ras->ras_last_readpage = 0;
 779                         ras->ras_next_readahead = 0;
 780                         ras->ras_window_len = min(ra->ra_max_pages_per_file,
 781                                 ra->ra_max_read_ahead_whole_pages);
 782                         goto out_unlock;
 783                 }
 784         }
 785         if (zero) {
 786                 /* check whether it is in stride I/O mode*/
 787                 if (!index_in_stride_window(ras, index)) {
 788                         if (ras->ras_consecutive_stride_requests == 0 &&
 789                             ras->ras_request_index == 0) {
 790                                 ras_update_stride_detector(ras, index);
 791                                 ras->ras_consecutive_stride_requests++;
 792                         } else {
 793                                 ras_stride_reset(ras);
 794                         }
 795                         ras_reset(inode, ras, index);
 796                         ras->ras_consecutive_pages++;
 797                         goto out_unlock;
 798                 } else {
 799                         ras->ras_consecutive_pages = 0;
 800                         ras->ras_consecutive_requests = 0;
 801                         if (++ras->ras_consecutive_stride_requests > 1)
 802                                 stride_detect = 1;
 803                         RAS_CDEBUG(ras);
 804                 }
 805         } else {
 806                 if (ra_miss) {
 807                         if (index_in_stride_window(ras, index) &&
 808                             stride_io_mode(ras)) {
 809                                 /*If stride-RA hit cache miss, the stride dector
 810                                  *will not be reset to avoid the overhead of
 811                                  *redetecting read-ahead mode
 812                                  */
 813                                 if (index != ras->ras_last_readpage + 1)
 814                                         ras->ras_consecutive_pages = 0;
 815                                 ras_reset(inode, ras, index);
 816                                 RAS_CDEBUG(ras);
 817                         } else {
 818                                 /* Reset both stride window and normal RA
 819                                  * window
 820                                  */
 821                                 ras_reset(inode, ras, index);
 822                                 ras->ras_consecutive_pages++;
 823                                 ras_stride_reset(ras);
 824                                 goto out_unlock;
 825                         }
 826                 } else if (stride_io_mode(ras)) {
 827                         /* If this is contiguous read but in stride I/O mode
 828                          * currently, check whether stride step still is valid,
 829                          * if invalid, it will reset the stride ra window
 830                          */
 831                         if (!index_in_stride_window(ras, index)) {
 832                                 /* Shrink stride read-ahead window to be zero */
 833                                 ras_stride_reset(ras);
 834                                 ras->ras_window_len = 0;
 835                                 ras->ras_next_readahead = index;
 836                         }
 837                 }
 838         }
 839         ras->ras_consecutive_pages++;
 840         ras->ras_last_readpage = index;
 841         ras_set_start(inode, ras, index);
 842
 843         if (stride_io_mode(ras)) {
 844                 /* Since stride readahead is sensitive to the offset
 845                  * of read-ahead, so we use original offset here,
 846                  * instead of ras_window_start, which is RPC aligned
 847                  */
 848                 ras->ras_next_readahead = max(index, ras->ras_next_readahead);
 849         } else {
 850                 if (ras->ras_next_readahead < ras->ras_window_start)
 851                         ras->ras_next_readahead = ras->ras_window_start;
 852                 if (!hit)
 853                         ras->ras_next_readahead = index + 1;
 854         }
 855         RAS_CDEBUG(ras);
 856
 857         /* Trigger RA in the mmap case where ras_consecutive_requests
 858          * is not incremented and thus can't be used to trigger RA
 859          */
 860         if (!ras->ras_window_len && ras->ras_consecutive_pages == 4) {
 861                 ras->ras_window_len = RAS_INCREASE_STEP(inode);
 862                 goto out_unlock;
 863         }
 864
 865         /* Initially reset the stride window offset to next_readahead*/
 866         if (ras->ras_consecutive_stride_requests == 2 && stride_detect) {
 867                 /**
 868                  * Once stride IO mode is detected, next_readahead should be
 869                  * reset to make sure next_readahead > stride offset
 870                  */
 871                 ras->ras_next_readahead = max(index, ras->ras_next_readahead);
 872                 ras->ras_stride_offset = index;
 873                 ras->ras_window_len = RAS_INCREASE_STEP(inode);
 874         }
 875
 876         /* The initial ras_window_len is set to the request size.  To avoid
 877          * uselessly reading and discarding pages for random IO the window is
 878          * only increased once per consecutive request received. */
 879         if ((ras->ras_consecutive_requests > 1 || stride_detect) &&
 880             !ras->ras_request_index)
 881                 ras_increase_window(inode, ras, ra);
 882 out_unlock:
 883         RAS_CDEBUG(ras);
 884         ras->ras_request_index++;
 885         spin_unlock(&ras->ras_lock);
 886         return;
 887 }
 888
 889 int ll_writepage(struct page *vmpage, struct writeback_control *wbc)
 890 {
 891         struct inode           *inode = vmpage->mapping->host;
 892         struct ll_inode_info   *lli   = ll_i2info(inode);
 893         struct lu_env     *env;
 894         struct cl_io       *io;
 895         struct cl_page   *page;
 896         struct cl_object       *clob;
 897         struct cl_env_nest      nest;
 898         bool redirtied = false;
 899         bool unlocked = false;
 900         int result;
 901
 902         LASSERT(PageLocked(vmpage));
 903         LASSERT(!PageWriteback(vmpage));
 904
 905         LASSERT(ll_i2dtexp(inode));
 906
 907         env = cl_env_nested_get(&nest);
 908         if (IS_ERR(env)) {
 909                 result = PTR_ERR(env);
 910                 goto out;
 911         }
 912
 913         clob  = ll_i2info(inode)->lli_clob;
 914         LASSERT(clob);
 915
 916         io = vvp_env_thread_io(env);
 917         io->ci_obj = clob;
 918         io->ci_ignore_layout = 1;
 919         result = cl_io_init(env, io, CIT_MISC, clob);
 920         if (result == 0) {
 921                 page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index,
 922                                     vmpage, CPT_CACHEABLE);
 923                 if (!IS_ERR(page)) {
 924                         lu_ref_add(&page->cp_reference, "writepage",
 925                                    current);
 926                         cl_page_assume(env, io, page);
 927                         result = cl_page_flush(env, io, page);
 928                         if (result != 0) {
 929                                 /*
 930                                  * Re-dirty page on error so it retries write,
 931                                  * but not in case when IO has actually
 932                                  * occurred and completed with an error.
 933                                  */
 934                                 if (!PageError(vmpage)) {
 935                                         redirty_page_for_writepage(wbc, vmpage);
 936                                         result = 0;
 937                                         redirtied = true;
 938                                 }
 939                         }
 940                         cl_page_disown(env, io, page);
 941                         unlocked = true;
 942                         lu_ref_del(&page->cp_reference,
 943                                    "writepage", current);
 944                         cl_page_put(env, page);
 945                 } else {
 946                         result = PTR_ERR(page);
 947                 }
 948         }
 949         cl_io_fini(env, io);
 950
 951         if (redirtied && wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL) {
 952                 loff_t offset = cl_offset(clob, vmpage->index);
 953
 954                 /* Flush page failed because the extent is being written out.
 955                  * Wait for the write of extent to be finished to avoid
 956                  * breaking kernel which assumes ->writepage should mark
 957                  * PageWriteback or clean the page.
 958                  */
 959                 result = cl_sync_file_range(inode, offset,
 960                                             offset + PAGE_SIZE - 1,
 961                                             CL_FSYNC_LOCAL, 1);
 962                 if (result > 0) {
 963                         /* actually we may have written more than one page.
 964                          * decreasing this page because the caller will count
 965                          * it.
 966                          */
 967                         wbc->nr_to_write -= result - 1;
 968                         result = 0;
 969                 }
 970         }
 971
 972         cl_env_nested_put(&nest, env);
 973         goto out;
 974
 975 out:
 976         if (result < 0) {
 977                 if (!lli->lli_async_rc)
 978                         lli->lli_async_rc = result;
 979                 SetPageError(vmpage);
 980                 if (!unlocked)
 981                         unlock_page(vmpage);
 982         }
 983         return result;
 984 }
 985
 986 int ll_writepages(struct address_space *mapping, struct writeback_control *wbc)
 987 {
 988         struct inode *inode = mapping->host;
 989         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
 990         loff_t start;
 991         loff_t end;
 992         enum cl_fsync_mode mode;
 993         int range_whole = 0;
 994         int result;
 995         int ignore_layout = 0;
 996
 997         if (wbc->range_cyclic) {
 998                 start = mapping->writeback_index << PAGE_SHIFT;
 999                 end = OBD_OBJECT_EOF;
1000         } else {
1001                 start = wbc->range_start;
1002                 end = wbc->range_end;
1003                 if (end == LLONG_MAX) {
1004                         end = OBD_OBJECT_EOF;
1005                         range_whole = start == 0;
1006                 }
1007         }
1008
1009         mode = CL_FSYNC_NONE;
1010         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL)
1011                 mode = CL_FSYNC_LOCAL;
1012
1013         if (sbi->ll_umounting)
1014                 /* if the mountpoint is being umounted, all pages have to be
1015                  * evicted to avoid hitting LBUG when truncate_inode_pages()
1016                  * is called later on.
1017                  */
1018                 ignore_layout = 1;
1019
1020         if (!ll_i2info(inode)->lli_clob)
1021                 return 0;
1022
1023         result = cl_sync_file_range(inode, start, end, mode, ignore_layout);
1024         if (result > 0) {
1025                 wbc->nr_to_write -= result;
1026                 result = 0;
1027          }
1028
1029         if (wbc->range_cyclic || (range_whole && wbc->nr_to_write > 0)) {
1030                 if (end == OBD_OBJECT_EOF)
1031                         mapping->writeback_index = 0;
1032                 else
1033                         mapping->writeback_index = (end >> PAGE_SHIFT) + 1;
1034         }
1035         return result;
1036 }
1037
1038 struct ll_cl_context *ll_cl_find(struct file *file)
1039 {
1040         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1041         struct ll_cl_context *lcc;
1042         struct ll_cl_context *found = NULL;
1043
1044         read_lock(&fd->fd_lock);
1045         list_for_each_entry(lcc, &fd->fd_lccs, lcc_list) {
1046                 if (lcc->lcc_cookie == current) {
1047                         found = lcc;
1048                         break;
1049                 }
1050         }
1051         read_unlock(&fd->fd_lock);
1052
1053         return found;
1054 }
1055
1056 void ll_cl_add(struct file *file, const struct lu_env *env, struct cl_io *io)
1057 {
1058         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1059         struct ll_cl_context *lcc = &ll_env_info(env)->lti_io_ctx;
1060
1061         memset(lcc, 0, sizeof(*lcc));
1062         INIT_LIST_HEAD(&lcc->lcc_list);
1063         lcc->lcc_cookie = current;
1064         lcc->lcc_env = env;
1065         lcc->lcc_io = io;
1066
1067         write_lock(&fd->fd_lock);
1068         list_add(&lcc->lcc_list, &fd->fd_lccs);
1069         write_unlock(&fd->fd_lock);
1070 }
1071
1072 void ll_cl_remove(struct file *file, const struct lu_env *env)
1073 {
1074         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1075         struct ll_cl_context *lcc = &ll_env_info(env)->lti_io_ctx;
1076
1077         write_lock(&fd->fd_lock);
1078         list_del_init(&lcc->lcc_list);
1079         write_unlock(&fd->fd_lock);
1080 }
1081
1082 int ll_readpage(struct file *file, struct page *vmpage)
1083 {
1084         struct cl_object *clob = ll_i2info(file_inode(file))->lli_clob;
1085         struct ll_cl_context *lcc;
1086         const struct lu_env  *env;
1087         struct cl_io   *io;
1088         struct cl_page *page;
1089         int result;
1090
1091         lcc = ll_cl_find(file);
1092         if (!lcc) {
1093                 unlock_page(vmpage);
1094                 return -EIO;
1095         }
1096
1097         env = lcc->lcc_env;
1098         io = lcc->lcc_io;
1099         LASSERT(io->ci_state == CIS_IO_GOING);
1100         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index, vmpage, CPT_CACHEABLE);
1101         if (!IS_ERR(page)) {
1102                 LASSERT(page->cp_type == CPT_CACHEABLE);
1103                 if (likely(!PageUptodate(vmpage))) {
1104                         cl_page_assume(env, io, page);
1105                         result = cl_io_read_page(env, io, page);
1106                 } else {
1107                         /* Page from a non-object file. */
1108                         unlock_page(vmpage);
1109                         result = 0;
1110                 }
1111                 cl_page_put(env, page);
1112         } else {
1113                 unlock_page(vmpage);
1114                 result = PTR_ERR(page);
1115         }
1116         return result;
1117 }
1118
1119 int ll_page_sync_io(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
1120                     struct cl_page *page, enum cl_req_type crt)
1121 {
1122         struct cl_2queue  *queue;
1123         int result;
1124
1125         LASSERT(io->ci_type == CIT_READ || io->ci_type == CIT_WRITE);
1126
1127         queue = &io->ci_queue;
1128         cl_2queue_init_page(queue, page);
1129
1130         result = cl_io_submit_sync(env, io, crt, queue, 0);
1131         LASSERT(cl_page_is_owned(page, io));
1132
1133         if (crt == CRT_READ)
1134                 /*
1135                  * in CRT_WRITE case page is left locked even in case of
1136                  * error.
1137                  */
1138                 cl_page_list_disown(env, io, &queue->c2_qin);
1139         cl_2queue_fini(env, queue);
1140
1141         return result;
1142 }