fs/btrfs/lzo.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2008 Oracle.  All rights reserved.
   4  */
   5
   6 #include <linux/kernel.h>
   7 #include <linux/slab.h>
   8 #include <linux/mm.h>
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/err.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/pagemap.h>
  13 #include <linux/bio.h>
  14 #include <linux/lzo.h>
  15 #include <linux/refcount.h>
  16 #include "compression.h"
  17 #include "ctree.h"
  18
  19 #define LZO_LEN 4
  20
  21 /*
  22  * Btrfs LZO compression format
  23  *
  24  * Regular and inlined LZO compressed data extents consist of:
  25  *
  26  * 1.  Header
  27  *     Fixed size. LZO_LEN (4) bytes long, LE32.
  28  *     Records the total size (including the header) of compressed data.
  29  *
  30  * 2.  Segment(s)
  31  *     Variable size. Each segment includes one segment header, followed by data
  32  *     payload.
  33  *     One regular LZO compressed extent can have one or more segments.
  34  *     For inlined LZO compressed extent, only one segment is allowed.
  35  *     One segment represents at most one sector of uncompressed data.
  36  *
  37  * 2.1 Segment header
  38  *     Fixed size. LZO_LEN (4) bytes long, LE32.
  39  *     Records the total size of the segment (not including the header).
  40  *     Segment header never crosses sector boundary, thus it's possible to
  41  *     have at most 3 padding zeros at the end of the sector.
  42  *
  43  * 2.2 Data Payload
  44  *     Variable size. Size up limit should be lzo1x_worst_compress(sectorsize)
  45  *     which is 4419 for a 4KiB sectorsize.
  46  *
  47  * Example with 4K sectorsize:
  48  * Page 1:
  49  *          0     0x2   0x4   0x6   0x8   0xa   0xc   0xe     0x10
  50  * 0x0000   |  Header   | SegHdr 01 | Data payload 01 ...     |
  51  * ...
  52  * 0x0ff0   | SegHdr  N | Data payload  N     ...          |00|
  53  *                                                          ^^ padding zeros
  54  * Page 2:
  55  * 0x1000   | SegHdr N+1| Data payload N+1 ...                |
  56  */
  57
  58 struct workspace {
  59         void *mem;
  60         void *buf;      /* where decompressed data goes */
  61         void *cbuf;     /* where compressed data goes */
  62         struct list_head list;
  63 };
  64
  65 static struct workspace_manager wsm;
  66
  67 void lzo_free_workspace(struct list_head *ws)
  68 {
  69         struct workspace *workspace = list_entry(ws, struct workspace, list);
  70
  71         kvfree(workspace->buf);
  72         kvfree(workspace->cbuf);
  73         kvfree(workspace->mem);
  74         kfree(workspace);
  75 }
  76
  77 struct list_head *lzo_alloc_workspace(unsigned int level)
  78 {
  79         struct workspace *workspace;
  80
  81         workspace = kzalloc(sizeof(*workspace), GFP_KERNEL);
  82         if (!workspace)
  83                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
  84
  85         workspace->mem = kvmalloc(LZO1X_MEM_COMPRESS, GFP_KERNEL);
  86         workspace->buf = kvmalloc(lzo1x_worst_compress(PAGE_SIZE), GFP_KERNEL);
  87         workspace->cbuf = kvmalloc(lzo1x_worst_compress(PAGE_SIZE), GFP_KERNEL);
  88         if (!workspace->mem || !workspace->buf || !workspace->cbuf)
  89                 goto fail;
  90
  91         INIT_LIST_HEAD(&workspace->list);
  92
  93         return &workspace->list;
  94 fail:
  95         lzo_free_workspace(&workspace->list);
  96         return ERR_PTR(-ENOMEM);
  97 }
  98
  99 static inline void write_compress_length(char *buf, size_t len)
 100 {
 101         __le32 dlen;
 102
 103         dlen = cpu_to_le32(len);
 104         memcpy(buf, &dlen, LZO_LEN);
 105 }
 106
 107 static inline size_t read_compress_length(const char *buf)
 108 {
 109         __le32 dlen;
 110
 111         memcpy(&dlen, buf, LZO_LEN);
 112         return le32_to_cpu(dlen);
 113 }
 114
 115 /*
 116  * Will do:
 117  *
 118  * - Write a segment header into the destination
 119  * - Copy the compressed buffer into the destination
 120  * - Make sure we have enough space in the last sector to fit a segment header
 121  *   If not, we will pad at most (LZO_LEN (4)) - 1 bytes of zeros.
 122  *
 123  * Will allocate new pages when needed.
 124  */
 125 static int copy_compressed_data_to_page(char *compressed_data,
 126                                         size_t compressed_size,
 127                                         struct page **out_pages,
 128                                         unsigned long max_nr_page,
 129                                         u32 *cur_out,
 130                                         const u32 sectorsize)
 131 {
 132         u32 sector_bytes_left;
 133         u32 orig_out;
 134         struct page *cur_page;
 135         char *kaddr;
 136
 137         if ((*cur_out / PAGE_SIZE) >= max_nr_page)
 138                 return -E2BIG;
 139
 140         /*
 141          * We never allow a segment header crossing sector boundary, previous
 142          * run should ensure we have enough space left inside the sector.
 143          */
 144         ASSERT((*cur_out / sectorsize) == (*cur_out + LZO_LEN - 1) / sectorsize);
 145
 146         cur_page = out_pages[*cur_out / PAGE_SIZE];
 147         /* Allocate a new page */
 148         if (!cur_page) {
 149                 cur_page = alloc_page(GFP_NOFS);
 150                 if (!cur_page)
 151                         return -ENOMEM;
 152                 out_pages[*cur_out / PAGE_SIZE] = cur_page;
 153         }
 154
 155         kaddr = kmap(cur_page);
 156         write_compress_length(kaddr + offset_in_page(*cur_out),
 157                               compressed_size);
 158         *cur_out += LZO_LEN;
 159
 160         orig_out = *cur_out;
 161
 162         /* Copy compressed data */
 163         while (*cur_out - orig_out < compressed_size) {
 164                 u32 copy_len = min_t(u32, sectorsize - *cur_out % sectorsize,
 165                                      orig_out + compressed_size - *cur_out);
 166
 167                 kunmap(cur_page);
 168
 169                 if ((*cur_out / PAGE_SIZE) >= max_nr_page)
 170                         return -E2BIG;
 171
 172                 cur_page = out_pages[*cur_out / PAGE_SIZE];
 173                 /* Allocate a new page */
 174                 if (!cur_page) {
 175                         cur_page = alloc_page(GFP_NOFS);
 176                         if (!cur_page)
 177                                 return -ENOMEM;
 178                         out_pages[*cur_out / PAGE_SIZE] = cur_page;
 179                 }
 180                 kaddr = kmap(cur_page);
 181
 182                 memcpy(kaddr + offset_in_page(*cur_out),
 183                        compressed_data + *cur_out - orig_out, copy_len);
 184
 185                 *cur_out += copy_len;
 186         }
 187
 188         /*
 189          * Check if we can fit the next segment header into the remaining space
 190          * of the sector.
 191          */
 192         sector_bytes_left = round_up(*cur_out, sectorsize) - *cur_out;
 193         if (sector_bytes_left >= LZO_LEN || sector_bytes_left == 0)
 194                 goto out;
 195
 196         /* The remaining size is not enough, pad it with zeros */
 197         memset(kaddr + offset_in_page(*cur_out), 0,
 198                sector_bytes_left);
 199         *cur_out += sector_bytes_left;
 200
 201 out:
 202         kunmap(cur_page);
 203         return 0;
 204 }
 205
 206 int lzo_compress_pages(struct list_head *ws, struct address_space *mapping,
 207                 u64 start, struct page **pages, unsigned long *out_pages,
 208                 unsigned long *total_in, unsigned long *total_out)
 209 {
 210         struct workspace *workspace = list_entry(ws, struct workspace, list);
 211         const u32 sectorsize = btrfs_sb(mapping->host->i_sb)->sectorsize;
 212         struct page *page_in = NULL;
 213         char *sizes_ptr;
 214         const unsigned long max_nr_page = *out_pages;
 215         int ret = 0;
 216         /* Points to the file offset of input data */
 217         u64 cur_in = start;
 218         /* Points to the current output byte */
 219         u32 cur_out = 0;
 220         u32 len = *total_out;
 221
 222         ASSERT(max_nr_page > 0);
 223         *out_pages = 0;
 224         *total_out = 0;
 225         *total_in = 0;
 226
 227         /*
 228          * Skip the header for now, we will later come back and write the total
 229          * compressed size
 230          */
 231         cur_out += LZO_LEN;
 232         while (cur_in < start + len) {
 233                 char *data_in;
 234                 const u32 sectorsize_mask = sectorsize - 1;
 235                 u32 sector_off = (cur_in - start) & sectorsize_mask;
 236                 u32 in_len;
 237                 size_t out_len;
 238
 239                 /* Get the input page first */
 240                 if (!page_in) {
 241                         page_in = find_get_page(mapping, cur_in >> PAGE_SHIFT);
 242                         ASSERT(page_in);
 243                 }
 244
 245                 /* Compress at most one sector of data each time */
 246                 in_len = min_t(u32, start + len - cur_in, sectorsize - sector_off);
 247                 ASSERT(in_len);
 248                 data_in = kmap(page_in);
 249                 ret = lzo1x_1_compress(data_in +
 250                                        offset_in_page(cur_in), in_len,
 251                                        workspace->cbuf, &out_len,
 252                                        workspace->mem);
 253                 kunmap(page_in);
 254                 if (ret < 0) {
 255                         pr_debug("BTRFS: lzo in loop returned %d\n", ret);
 256                         ret = -EIO;
 257                         goto out;
 258                 }
 259
 260                 ret = copy_compressed_data_to_page(workspace->cbuf, out_len,
 261                                                    pages, max_nr_page,
 262                                                    &cur_out, sectorsize);
 263                 if (ret < 0)
 264                         goto out;
 265
 266                 cur_in += in_len;
 267
 268                 /*
 269                  * Check if we're making it bigger after two sectors.  And if
 270                  * it is so, give up.
 271                  */
 272                 if (cur_in - start > sectorsize * 2 && cur_in - start < cur_out) {
 273                         ret = -E2BIG;
 274                         goto out;
 275                 }
 276
 277                 /* Check if we have reached page boundary */
 278                 if (IS_ALIGNED(cur_in, PAGE_SIZE)) {
 279                         put_page(page_in);
 280                         page_in = NULL;
 281                 }
 282         }
 283
 284         /* Store the size of all chunks of compressed data */
 285         sizes_ptr = kmap_local_page(pages[0]);
 286         write_compress_length(sizes_ptr, cur_out);
 287         kunmap_local(sizes_ptr);
 288
 289         ret = 0;
 290         *total_out = cur_out;
 291         *total_in = cur_in - start;
 292 out:
 293         if (page_in)
 294                 put_page(page_in);
 295         *out_pages = DIV_ROUND_UP(cur_out, PAGE_SIZE);
 296         return ret;
 297 }
 298
 299 /*
 300  * Copy the compressed segment payload into @dest.
 301  *
 302  * For the payload there will be no padding, just need to do page switching.
 303  */
 304 static void copy_compressed_segment(struct compressed_bio *cb,
 305                                     char *dest, u32 len, u32 *cur_in)
 306 {
 307         u32 orig_in = *cur_in;
 308
 309         while (*cur_in < orig_in + len) {
 310                 char *kaddr;
 311                 struct page *cur_page;
 312                 u32 copy_len = min_t(u32, PAGE_SIZE - offset_in_page(*cur_in),
 313                                           orig_in + len - *cur_in);
 314
 315                 ASSERT(copy_len);
 316                 cur_page = cb->compressed_pages[*cur_in / PAGE_SIZE];
 317
 318                 kaddr = kmap(cur_page);
 319                 memcpy(dest + *cur_in - orig_in,
 320                         kaddr + offset_in_page(*cur_in),
 321                         copy_len);
 322                 kunmap(cur_page);
 323
 324                 *cur_in += copy_len;
 325         }
 326 }
 327
 328 int lzo_decompress_bio(struct list_head *ws, struct compressed_bio *cb)
 329 {
 330         struct workspace *workspace = list_entry(ws, struct workspace, list);
 331         const struct btrfs_fs_info *fs_info = btrfs_sb(cb->inode->i_sb);
 332         const u32 sectorsize = fs_info->sectorsize;
 333         char *kaddr;
 334         int ret;
 335         /* Compressed data length, can be unaligned */
 336         u32 len_in;
 337         /* Offset inside the compressed data */
 338         u32 cur_in = 0;
 339         /* Bytes decompressed so far */
 340         u32 cur_out = 0;
 341
 342         kaddr = kmap(cb->compressed_pages[0]);
 343         len_in = read_compress_length(kaddr);
 344         kunmap(cb->compressed_pages[0]);
 345         cur_in += LZO_LEN;
 346
 347         /*
 348          * LZO header length check
 349          *
 350          * The total length should not exceed the maximum extent length,
 351          * and all sectors should be used.
 352          * If this happens, it means the compressed extent is corrupted.
 353          */
 354         if (len_in > min_t(size_t, BTRFS_MAX_COMPRESSED, cb->compressed_len) ||
 355             round_up(len_in, sectorsize) < cb->compressed_len) {
 356                 btrfs_err(fs_info,
 357                         "invalid lzo header, lzo len %u compressed len %u",
 358                         len_in, cb->compressed_len);
 359                 return -EUCLEAN;
 360         }
 361
 362         /* Go through each lzo segment */
 363         while (cur_in < len_in) {
 364                 struct page *cur_page;
 365                 /* Length of the compressed segment */
 366                 u32 seg_len;
 367                 u32 sector_bytes_left;
 368                 size_t out_len = lzo1x_worst_compress(sectorsize);
 369
 370                 /*
 371                  * We should always have enough space for one segment header
 372                  * inside current sector.
 373                  */
 374                 ASSERT(cur_in / sectorsize ==
 375                        (cur_in + LZO_LEN - 1) / sectorsize);
 376                 cur_page = cb->compressed_pages[cur_in / PAGE_SIZE];
 377                 ASSERT(cur_page);
 378                 kaddr = kmap(cur_page);
 379                 seg_len = read_compress_length(kaddr + offset_in_page(cur_in));
 380                 kunmap(cur_page);
 381                 cur_in += LZO_LEN;
 382
 383                 /* Copy the compressed segment payload into workspace */
 384                 copy_compressed_segment(cb, workspace->cbuf, seg_len, &cur_in);
 385
 386                 /* Decompress the data */
 387                 ret = lzo1x_decompress_safe(workspace->cbuf, seg_len,
 388                                             workspace->buf, &out_len);
 389                 if (ret != LZO_E_OK) {
 390                         btrfs_err(fs_info, "failed to decompress");
 391                         ret = -EIO;
 392                         goto out;
 393                 }
 394
 395                 /* Copy the data into inode pages */
 396                 ret = btrfs_decompress_buf2page(workspace->buf, out_len, cb, cur_out);
 397                 cur_out += out_len;
 398
 399                 /* All data read, exit */
 400                 if (ret == 0)
 401                         goto out;
 402                 ret = 0;
 403
 404                 /* Check if the sector has enough space for a segment header */
 405                 sector_bytes_left = sectorsize - (cur_in % sectorsize);
 406                 if (sector_bytes_left >= LZO_LEN)
 407                         continue;
 408
 409                 /* Skip the padding zeros */
 410                 cur_in += sector_bytes_left;
 411         }
 412 out:
 413         if (!ret)
 414                 zero_fill_bio(cb->orig_bio);
 415         return ret;
 416 }
 417
 418 int lzo_decompress(struct list_head *ws, unsigned char *data_in,
 419                 struct page *dest_page, unsigned long start_byte, size_t srclen,
 420                 size_t destlen)
 421 {
 422         struct workspace *workspace = list_entry(ws, struct workspace, list);
 423         size_t in_len;
 424         size_t out_len;
 425         size_t max_segment_len = lzo1x_worst_compress(PAGE_SIZE);
 426         int ret = 0;
 427         char *kaddr;
 428         unsigned long bytes;
 429
 430         if (srclen < LZO_LEN || srclen > max_segment_len + LZO_LEN * 2)
 431                 return -EUCLEAN;
 432
 433         in_len = read_compress_length(data_in);
 434         if (in_len != srclen)
 435                 return -EUCLEAN;
 436         data_in += LZO_LEN;
 437
 438         in_len = read_compress_length(data_in);
 439         if (in_len != srclen - LZO_LEN * 2) {
 440                 ret = -EUCLEAN;
 441                 goto out;
 442         }
 443         data_in += LZO_LEN;
 444
 445         out_len = PAGE_SIZE;
 446         ret = lzo1x_decompress_safe(data_in, in_len, workspace->buf, &out_len);
 447         if (ret != LZO_E_OK) {
 448                 pr_warn("BTRFS: decompress failed!\n");
 449                 ret = -EIO;
 450                 goto out;
 451         }
 452
 453         if (out_len < start_byte) {
 454                 ret = -EIO;
 455                 goto out;
 456         }
 457
 458         /*
 459          * the caller is already checking against PAGE_SIZE, but lets
 460          * move this check closer to the memcpy/memset
 461          */
 462         destlen = min_t(unsigned long, destlen, PAGE_SIZE);
 463         bytes = min_t(unsigned long, destlen, out_len - start_byte);
 464
 465         kaddr = kmap_local_page(dest_page);
 466         memcpy(kaddr, workspace->buf + start_byte, bytes);
 467
 468         /*
 469          * btrfs_getblock is doing a zero on the tail of the page too,
 470          * but this will cover anything missing from the decompressed
 471          * data.
 472          */
 473         if (bytes < destlen)
 474                 memset(kaddr+bytes, 0, destlen-bytes);
 475         kunmap_local(kaddr);
 476 out:
 477         return ret;
 478 }
 479
 480 const struct btrfs_compress_op btrfs_lzo_compress = {
 481         .workspace_manager      = &wsm,
 482         .max_level              = 1,
 483         .default_level          = 1,
 484 };