fs/xfs/xfs_file.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Copyright (c) 2000-2005 Silicon Graphics, Inc.
   4  * All Rights Reserved.
   5  */
   6 #include "xfs.h"
   7 #include "xfs_fs.h"
   8 #include "xfs_shared.h"
   9 #include "xfs_format.h"
  10 #include "xfs_log_format.h"
  11 #include "xfs_trans_resv.h"
  12 #include "xfs_mount.h"
  13 #include "xfs_inode.h"
  14 #include "xfs_trans.h"
  15 #include "xfs_inode_item.h"
  16 #include "xfs_bmap.h"
  17 #include "xfs_bmap_util.h"
  18 #include "xfs_dir2.h"
  19 #include "xfs_dir2_priv.h"
  20 #include "xfs_ioctl.h"
  21 #include "xfs_trace.h"
  22 #include "xfs_log.h"
  23 #include "xfs_icache.h"
  24 #include "xfs_pnfs.h"
  25 #include "xfs_iomap.h"
  26 #include "xfs_reflink.h"
  27
  28 #include <linux/falloc.h>
  29 #include <linux/backing-dev.h>
  30 #include <linux/mman.h>
  31
  32 static const struct vm_operations_struct xfs_file_vm_ops;
  33
  34 int
  35 xfs_update_prealloc_flags(
  36         struct xfs_inode        *ip,
  37         enum xfs_prealloc_flags flags)
  38 {
  39         struct xfs_trans        *tp;
  40         int                     error;
  41
  42         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_writeid,
  43                         0, 0, 0, &tp);
  44         if (error)
  45                 return error;
  46
  47         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
  48         xfs_trans_ijoin(tp, ip, XFS_ILOCK_EXCL);
  49
  50         if (!(flags & XFS_PREALLOC_INVISIBLE)) {
  51                 VFS_I(ip)->i_mode &= ~S_ISUID;
  52                 if (VFS_I(ip)->i_mode & S_IXGRP)
  53                         VFS_I(ip)->i_mode &= ~S_ISGID;
  54                 xfs_trans_ichgtime(tp, ip, XFS_ICHGTIME_MOD | XFS_ICHGTIME_CHG);
  55         }
  56
  57         if (flags & XFS_PREALLOC_SET)
  58                 ip->i_d.di_flags |= XFS_DIFLAG_PREALLOC;
  59         if (flags & XFS_PREALLOC_CLEAR)
  60                 ip->i_d.di_flags &= ~XFS_DIFLAG_PREALLOC;
  61
  62         xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
  63         if (flags & XFS_PREALLOC_SYNC)
  64                 xfs_trans_set_sync(tp);
  65         return xfs_trans_commit(tp);
  66 }
  67
  68 /*
  69  * Fsync operations on directories are much simpler than on regular files,
  70  * as there is no file data to flush, and thus also no need for explicit
  71  * cache flush operations, and there are no non-transaction metadata updates
  72  * on directories either.
  73  */
  74 STATIC int
  75 xfs_dir_fsync(
  76         struct file             *file,
  77         loff_t                  start,
  78         loff_t                  end,
  79         int                     datasync)
  80 {
  81         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(file->f_mapping->host);
  82         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
  83         xfs_lsn_t               lsn = 0;
  84
  85         trace_xfs_dir_fsync(ip);
  86
  87         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
  88         if (xfs_ipincount(ip))
  89                 lsn = ip->i_itemp->ili_last_lsn;
  90         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
  91
  92         if (!lsn)
  93                 return 0;
  94         return xfs_log_force_lsn(mp, lsn, XFS_LOG_SYNC, NULL);
  95 }
  96
  97 STATIC int
  98 xfs_file_fsync(
  99         struct file             *file,
 100         loff_t                  start,
 101         loff_t                  end,
 102         int                     datasync)
 103 {
 104         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
 105         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 106         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 107         int                     error = 0;
 108         int                     log_flushed = 0;
 109         xfs_lsn_t               lsn = 0;
 110
 111         trace_xfs_file_fsync(ip);
 112
 113         error = file_write_and_wait_range(file, start, end);
 114         if (error)
 115                 return error;
 116
 117         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
 118                 return -EIO;
 119
 120         xfs_iflags_clear(ip, XFS_ITRUNCATED);
 121
 122         /*
 123          * If we have an RT and/or log subvolume we need to make sure to flush
 124          * the write cache the device used for file data first.  This is to
 125          * ensure newly written file data make it to disk before logging the new
 126          * inode size in case of an extending write.
 127          */
 128         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(ip))
 129                 xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_rtdev_targp);
 130         else if (mp->m_logdev_targp != mp->m_ddev_targp)
 131                 xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_ddev_targp);
 132
 133         /*
 134          * All metadata updates are logged, which means that we just have to
 135          * flush the log up to the latest LSN that touched the inode. If we have
 136          * concurrent fsync/fdatasync() calls, we need them to all block on the
 137          * log force before we clear the ili_fsync_fields field. This ensures
 138          * that we don't get a racing sync operation that does not wait for the
 139          * metadata to hit the journal before returning. If we race with
 140          * clearing the ili_fsync_fields, then all that will happen is the log
 141          * force will do nothing as the lsn will already be on disk. We can't
 142          * race with setting ili_fsync_fields because that is done under
 143          * XFS_ILOCK_EXCL, and that can't happen because we hold the lock shared
 144          * until after the ili_fsync_fields is cleared.
 145          */
 146         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 147         if (xfs_ipincount(ip)) {
 148                 if (!datasync ||
 149                     (ip->i_itemp->ili_fsync_fields & ~XFS_ILOG_TIMESTAMP))
 150                         lsn = ip->i_itemp->ili_last_lsn;
 151         }
 152
 153         if (lsn) {
 154                 error = xfs_log_force_lsn(mp, lsn, XFS_LOG_SYNC, &log_flushed);
 155                 ip->i_itemp->ili_fsync_fields = 0;
 156         }
 157         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 158
 159         /*
 160          * If we only have a single device, and the log force about was
 161          * a no-op we might have to flush the data device cache here.
 162          * This can only happen for fdatasync/O_DSYNC if we were overwriting
 163          * an already allocated file and thus do not have any metadata to
 164          * commit.
 165          */
 166         if (!log_flushed && !XFS_IS_REALTIME_INODE(ip) &&
 167             mp->m_logdev_targp == mp->m_ddev_targp)
 168                 xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_ddev_targp);
 169
 170         return error;
 171 }
 172
 173 STATIC ssize_t
 174 xfs_file_dio_aio_read(
 175         struct kiocb            *iocb,
 176         struct iov_iter         *to)
 177 {
 178         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(file_inode(iocb->ki_filp));
 179         size_t                  count = iov_iter_count(to);
 180         ssize_t                 ret;
 181
 182         trace_xfs_file_direct_read(ip, count, iocb->ki_pos);
 183
 184         if (!count)
 185                 return 0; /* skip atime */
 186
 187         file_accessed(iocb->ki_filp);
 188
 189         xfs_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 190         ret = iomap_dio_rw(iocb, to, &xfs_iomap_ops, NULL);
 191         xfs_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 192
 193         return ret;
 194 }
 195
 196 static noinline ssize_t
 197 xfs_file_dax_read(
 198         struct kiocb            *iocb,
 199         struct iov_iter         *to)
 200 {
 201         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(iocb->ki_filp->f_mapping->host);
 202         size_t                  count = iov_iter_count(to);
 203         ssize_t                 ret = 0;
 204
 205         trace_xfs_file_dax_read(ip, count, iocb->ki_pos);
 206
 207         if (!count)
 208                 return 0; /* skip atime */
 209
 210         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 211                 if (!xfs_ilock_nowait(ip, XFS_IOLOCK_SHARED))
 212                         return -EAGAIN;
 213         } else {
 214                 xfs_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 215         }
 216
 217         ret = dax_iomap_rw(iocb, to, &xfs_iomap_ops);
 218         xfs_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 219
 220         file_accessed(iocb->ki_filp);
 221         return ret;
 222 }
 223
 224 STATIC ssize_t
 225 xfs_file_buffered_aio_read(
 226         struct kiocb            *iocb,
 227         struct iov_iter         *to)
 228 {
 229         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(file_inode(iocb->ki_filp));
 230         ssize_t                 ret;
 231
 232         trace_xfs_file_buffered_read(ip, iov_iter_count(to), iocb->ki_pos);
 233
 234         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 235                 if (!xfs_ilock_nowait(ip, XFS_IOLOCK_SHARED))
 236                         return -EAGAIN;
 237         } else {
 238                 xfs_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 239         }
 240         ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
 241         xfs_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
 242
 243         return ret;
 244 }
 245
 246 STATIC ssize_t
 247 xfs_file_read_iter(
 248         struct kiocb            *iocb,
 249         struct iov_iter         *to)
 250 {
 251         struct inode            *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 252         struct xfs_mount        *mp = XFS_I(inode)->i_mount;
 253         ssize_t                 ret = 0;
 254
 255         XFS_STATS_INC(mp, xs_read_calls);
 256
 257         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
 258                 return -EIO;
 259
 260         if (IS_DAX(inode))
 261                 ret = xfs_file_dax_read(iocb, to);
 262         else if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT)
 263                 ret = xfs_file_dio_aio_read(iocb, to);
 264         else
 265                 ret = xfs_file_buffered_aio_read(iocb, to);
 266
 267         if (ret > 0)
 268                 XFS_STATS_ADD(mp, xs_read_bytes, ret);
 269         return ret;
 270 }
 271
 272 /*
 273  * Common pre-write limit and setup checks.
 274  *
 275  * Called with the iolocked held either shared and exclusive according to
 276  * @iolock, and returns with it held.  Might upgrade the iolock to exclusive
 277  * if called for a direct write beyond i_size.
 278  */
 279 STATIC ssize_t
 280 xfs_file_aio_write_checks(
 281         struct kiocb            *iocb,
 282         struct iov_iter         *from,
 283         int                     *iolock)
 284 {
 285         struct file             *file = iocb->ki_filp;
 286         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
 287         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 288         ssize_t                 error = 0;
 289         size_t                  count = iov_iter_count(from);
 290         bool                    drained_dio = false;
 291         loff_t                  isize;
 292
 293 restart:
 294         error = generic_write_checks(iocb, from);
 295         if (error <= 0)
 296                 return error;
 297
 298         error = xfs_break_layouts(inode, iolock, BREAK_WRITE);
 299         if (error)
 300                 return error;
 301
 302         /*
 303          * For changing security info in file_remove_privs() we need i_rwsem
 304          * exclusively.
 305          */
 306         if (*iolock == XFS_IOLOCK_SHARED && !IS_NOSEC(inode)) {
 307                 xfs_iunlock(ip, *iolock);
 308                 *iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
 309                 xfs_ilock(ip, *iolock);
 310                 goto restart;
 311         }
 312         /*
 313          * If the offset is beyond the size of the file, we need to zero any
 314          * blocks that fall between the existing EOF and the start of this
 315          * write.  If zeroing is needed and we are currently holding the
 316          * iolock shared, we need to update it to exclusive which implies
 317          * having to redo all checks before.
 318          *
 319          * We need to serialise against EOF updates that occur in IO
 320          * completions here. We want to make sure that nobody is changing the
 321          * size while we do this check until we have placed an IO barrier (i.e.
 322          * hold the XFS_IOLOCK_EXCL) that prevents new IO from being dispatched.
 323          * The spinlock effectively forms a memory barrier once we have the
 324          * XFS_IOLOCK_EXCL so we are guaranteed to see the latest EOF value
 325          * and hence be able to correctly determine if we need to run zeroing.
 326          */
 327         spin_lock(&ip->i_flags_lock);
 328         isize = i_size_read(inode);
 329         if (iocb->ki_pos > isize) {
 330                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
 331                 if (!drained_dio) {
 332                         if (*iolock == XFS_IOLOCK_SHARED) {
 333                                 xfs_iunlock(ip, *iolock);
 334                                 *iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
 335                                 xfs_ilock(ip, *iolock);
 336                                 iov_iter_reexpand(from, count);
 337                         }
 338                         /*
 339                          * We now have an IO submission barrier in place, but
 340                          * AIO can do EOF updates during IO completion and hence
 341                          * we now need to wait for all of them to drain. Non-AIO
 342                          * DIO will have drained before we are given the
 343                          * XFS_IOLOCK_EXCL, and so for most cases this wait is a
 344                          * no-op.
 345                          */
 346                         inode_dio_wait(inode);
 347                         drained_dio = true;
 348                         goto restart;
 349                 }
 350
 351                 trace_xfs_zero_eof(ip, isize, iocb->ki_pos - isize);
 352                 error = iomap_zero_range(inode, isize, iocb->ki_pos - isize,
 353                                 NULL, &xfs_iomap_ops);
 354                 if (error)
 355                         return error;
 356         } else
 357                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
 358
 359         /*
 360          * Updating the timestamps will grab the ilock again from
 361          * xfs_fs_dirty_inode, so we have to call it after dropping the
 362          * lock above.  Eventually we should look into a way to avoid
 363          * the pointless lock roundtrip.
 364          */
 365         return file_modified(file);
 366 }
 367
 368 static int
 369 xfs_dio_write_end_io(
 370         struct kiocb            *iocb,
 371         ssize_t                 size,
 372         unsigned                flags)
 373 {
 374         struct inode            *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
 375         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 376         loff_t                  offset = iocb->ki_pos;
 377         unsigned int            nofs_flag;
 378         int                     error = 0;
 379
 380         trace_xfs_end_io_direct_write(ip, offset, size);
 381
 382         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(ip->i_mount))
 383                 return -EIO;
 384
 385         if (size <= 0)
 386                 return size;
 387
 388         /*
 389          * Capture amount written on completion as we can't reliably account
 390          * for it on submission.
 391          */
 392         XFS_STATS_ADD(ip->i_mount, xs_write_bytes, size);
 393
 394         /*
 395          * We can allocate memory here while doing writeback on behalf of
 396          * memory reclaim.  To avoid memory allocation deadlocks set the
 397          * task-wide nofs context for the following operations.
 398          */
 399         nofs_flag = memalloc_nofs_save();
 400
 401         if (flags & IOMAP_DIO_COW) {
 402                 error = xfs_reflink_end_cow(ip, offset, size);
 403                 if (error)
 404                         goto out;
 405         }
 406
 407         /*
 408          * Unwritten conversion updates the in-core isize after extent
 409          * conversion but before updating the on-disk size. Updating isize any
 410          * earlier allows a racing dio read to find unwritten extents before
 411          * they are converted.
 412          */
 413         if (flags & IOMAP_DIO_UNWRITTEN) {
 414                 error = xfs_iomap_write_unwritten(ip, offset, size, true);
 415                 goto out;
 416         }
 417
 418         /*
 419          * We need to update the in-core inode size here so that we don't end up
 420          * with the on-disk inode size being outside the in-core inode size. We
 421          * have no other method of updating EOF for AIO, so always do it here
 422          * if necessary.
 423          *
 424          * We need to lock the test/set EOF update as we can be racing with
 425          * other IO completions here to update the EOF. Failing to serialise
 426          * here can result in EOF moving backwards and Bad Things Happen when
 427          * that occurs.
 428          */
 429         spin_lock(&ip->i_flags_lock);
 430         if (offset + size > i_size_read(inode)) {
 431                 i_size_write(inode, offset + size);
 432                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
 433                 error = xfs_setfilesize(ip, offset, size);
 434         } else {
 435                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
 436         }
 437
 438 out:
 439         memalloc_nofs_restore(nofs_flag);
 440         return error;
 441 }
 442
 443 /*
 444  * xfs_file_dio_aio_write - handle direct IO writes
 445  *
 446  * Lock the inode appropriately to prepare for and issue a direct IO write.
 447  * By separating it from the buffered write path we remove all the tricky to
 448  * follow locking changes and looping.
 449  *
 450  * If there are cached pages or we're extending the file, we need IOLOCK_EXCL
 451  * until we're sure the bytes at the new EOF have been zeroed and/or the cached
 452  * pages are flushed out.
 453  *
 454  * In most cases the direct IO writes will be done holding IOLOCK_SHARED
 455  * allowing them to be done in parallel with reads and other direct IO writes.
 456  * However, if the IO is not aligned to filesystem blocks, the direct IO layer
 457  * needs to do sub-block zeroing and that requires serialisation against other
 458  * direct IOs to the same block. In this case we need to serialise the
 459  * submission of the unaligned IOs so that we don't get racing block zeroing in
 460  * the dio layer.  To avoid the problem with aio, we also need to wait for
 461  * outstanding IOs to complete so that unwritten extent conversion is completed
 462  * before we try to map the overlapping block. This is currently implemented by
 463  * hitting it with a big hammer (i.e. inode_dio_wait()).
 464  *
 465  * Returns with locks held indicated by @iolock and errors indicated by
 466  * negative return values.
 467  */
 468 STATIC ssize_t
 469 xfs_file_dio_aio_write(
 470         struct kiocb            *iocb,
 471         struct iov_iter         *from)
 472 {
 473         struct file             *file = iocb->ki_filp;
 474         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
 475         struct inode            *inode = mapping->host;
 476         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 477         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 478         ssize_t                 ret = 0;
 479         int                     unaligned_io = 0;
 480         int                     iolock;
 481         size_t                  count = iov_iter_count(from);
 482         struct xfs_buftarg      *target = XFS_IS_REALTIME_INODE(ip) ?
 483                                         mp->m_rtdev_targp : mp->m_ddev_targp;
 484
 485         /* DIO must be aligned to device logical sector size */
 486         if ((iocb->ki_pos | count) & target->bt_logical_sectormask)
 487                 return -EINVAL;
 488
 489         /*
 490          * Don't take the exclusive iolock here unless the I/O is unaligned to
 491          * the file system block size.  We don't need to consider the EOF
 492          * extension case here because xfs_file_aio_write_checks() will relock
 493          * the inode as necessary for EOF zeroing cases and fill out the new
 494          * inode size as appropriate.
 495          */
 496         if ((iocb->ki_pos & mp->m_blockmask) ||
 497             ((iocb->ki_pos + count) & mp->m_blockmask)) {
 498                 unaligned_io = 1;
 499
 500                 /*
 501                  * We can't properly handle unaligned direct I/O to reflink
 502                  * files yet, as we can't unshare a partial block.
 503                  */
 504                 if (xfs_is_cow_inode(ip)) {
 505                         trace_xfs_reflink_bounce_dio_write(ip, iocb->ki_pos, count);
 506                         return -EREMCHG;
 507                 }
 508                 iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
 509         } else {
 510                 iolock = XFS_IOLOCK_SHARED;
 511         }
 512
 513         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 514                 /* unaligned dio always waits, bail */
 515                 if (unaligned_io)
 516                         return -EAGAIN;
 517                 if (!xfs_ilock_nowait(ip, iolock))
 518                         return -EAGAIN;
 519         } else {
 520                 xfs_ilock(ip, iolock);
 521         }
 522
 523         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
 524         if (ret)
 525                 goto out;
 526         count = iov_iter_count(from);
 527
 528         /*
 529          * If we are doing unaligned IO, we can't allow any other overlapping IO
 530          * in-flight at the same time or we risk data corruption. Wait for all
 531          * other IO to drain before we submit. If the IO is aligned, demote the
 532          * iolock if we had to take the exclusive lock in
 533          * xfs_file_aio_write_checks() for other reasons.
 534          */
 535         if (unaligned_io) {
 536                 inode_dio_wait(inode);
 537         } else if (iolock == XFS_IOLOCK_EXCL) {
 538                 xfs_ilock_demote(ip, XFS_IOLOCK_EXCL);
 539                 iolock = XFS_IOLOCK_SHARED;
 540         }
 541
 542         trace_xfs_file_direct_write(ip, count, iocb->ki_pos);
 543         ret = iomap_dio_rw(iocb, from, &xfs_iomap_ops, xfs_dio_write_end_io);
 544
 545         /*
 546          * If unaligned, this is the only IO in-flight. If it has not yet
 547          * completed, wait on it before we release the iolock to prevent
 548          * subsequent overlapping IO.
 549          */
 550         if (ret == -EIOCBQUEUED && unaligned_io)
 551                 inode_dio_wait(inode);
 552 out:
 553         xfs_iunlock(ip, iolock);
 554
 555         /*
 556          * No fallback to buffered IO on errors for XFS, direct IO will either
 557          * complete fully or fail.
 558          */
 559         ASSERT(ret < 0 || ret == count);
 560         return ret;
 561 }
 562
 563 static noinline ssize_t
 564 xfs_file_dax_write(
 565         struct kiocb            *iocb,
 566         struct iov_iter         *from)
 567 {
 568         struct inode            *inode = iocb->ki_filp->f_mapping->host;
 569         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 570         int                     iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
 571         ssize_t                 ret, error = 0;
 572         size_t                  count;
 573         loff_t                  pos;
 574
 575         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
 576                 if (!xfs_ilock_nowait(ip, iolock))
 577                         return -EAGAIN;
 578         } else {
 579                 xfs_ilock(ip, iolock);
 580         }
 581
 582         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
 583         if (ret)
 584                 goto out;
 585
 586         pos = iocb->ki_pos;
 587         count = iov_iter_count(from);
 588
 589         trace_xfs_file_dax_write(ip, count, pos);
 590         ret = dax_iomap_rw(iocb, from, &xfs_iomap_ops);
 591         if (ret > 0 && iocb->ki_pos > i_size_read(inode)) {
 592                 i_size_write(inode, iocb->ki_pos);
 593                 error = xfs_setfilesize(ip, pos, ret);
 594         }
 595 out:
 596         xfs_iunlock(ip, iolock);
 597         if (error)
 598                 return error;
 599
 600         if (ret > 0) {
 601                 XFS_STATS_ADD(ip->i_mount, xs_write_bytes, ret);
 602
 603                 /* Handle various SYNC-type writes */
 604                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
 605         }
 606         return ret;
 607 }
 608
 609 STATIC ssize_t
 610 xfs_file_buffered_aio_write(
 611         struct kiocb            *iocb,
 612         struct iov_iter         *from)
 613 {
 614         struct file             *file = iocb->ki_filp;
 615         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
 616         struct inode            *inode = mapping->host;
 617         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 618         ssize_t                 ret;
 619         int                     enospc = 0;
 620         int                     iolock;
 621
 622         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
 623                 return -EOPNOTSUPP;
 624
 625 write_retry:
 626         iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
 627         xfs_ilock(ip, iolock);
 628
 629         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
 630         if (ret)
 631                 goto out;
 632
 633         /* We can write back this queue in page reclaim */
 634         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
 635
 636         trace_xfs_file_buffered_write(ip, iov_iter_count(from), iocb->ki_pos);
 637         ret = iomap_file_buffered_write(iocb, from, &xfs_iomap_ops);
 638         if (likely(ret >= 0))
 639                 iocb->ki_pos += ret;
 640
 641         /*
 642          * If we hit a space limit, try to free up some lingering preallocated
 643          * space before returning an error. In the case of ENOSPC, first try to
 644          * write back all dirty inodes to free up some of the excess reserved
 645          * metadata space. This reduces the chances that the eofblocks scan
 646          * waits on dirty mappings. Since xfs_flush_inodes() is serialized, this
 647          * also behaves as a filter to prevent too many eofblocks scans from
 648          * running at the same time.
 649          */
 650         if (ret == -EDQUOT && !enospc) {
 651                 xfs_iunlock(ip, iolock);
 652                 enospc = xfs_inode_free_quota_eofblocks(ip);
 653                 if (enospc)
 654                         goto write_retry;
 655                 enospc = xfs_inode_free_quota_cowblocks(ip);
 656                 if (enospc)
 657                         goto write_retry;
 658                 iolock = 0;
 659         } else if (ret == -ENOSPC && !enospc) {
 660                 struct xfs_eofblocks eofb = {0};
 661
 662                 enospc = 1;
 663                 xfs_flush_inodes(ip->i_mount);
 664
 665                 xfs_iunlock(ip, iolock);
 666                 eofb.eof_flags = XFS_EOF_FLAGS_SYNC;
 667                 xfs_icache_free_eofblocks(ip->i_mount, &eofb);
 668                 xfs_icache_free_cowblocks(ip->i_mount, &eofb);
 669                 goto write_retry;
 670         }
 671
 672         current->backing_dev_info = NULL;
 673 out:
 674         if (iolock)
 675                 xfs_iunlock(ip, iolock);
 676
 677         if (ret > 0) {
 678                 XFS_STATS_ADD(ip->i_mount, xs_write_bytes, ret);
 679                 /* Handle various SYNC-type writes */
 680                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
 681         }
 682         return ret;
 683 }
 684
 685 STATIC ssize_t
 686 xfs_file_write_iter(
 687         struct kiocb            *iocb,
 688         struct iov_iter         *from)
 689 {
 690         struct file             *file = iocb->ki_filp;
 691         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
 692         struct inode            *inode = mapping->host;
 693         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 694         ssize_t                 ret;
 695         size_t                  ocount = iov_iter_count(from);
 696
 697         XFS_STATS_INC(ip->i_mount, xs_write_calls);
 698
 699         if (ocount == 0)
 700                 return 0;
 701
 702         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(ip->i_mount))
 703                 return -EIO;
 704
 705         if (IS_DAX(inode))
 706                 return xfs_file_dax_write(iocb, from);
 707
 708         if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
 709                 /*
 710                  * Allow a directio write to fall back to a buffered
 711                  * write *only* in the case that we're doing a reflink
 712                  * CoW.  In all other directio scenarios we do not
 713                  * allow an operation to fall back to buffered mode.
 714                  */
 715                 ret = xfs_file_dio_aio_write(iocb, from);
 716                 if (ret != -EREMCHG)
 717                         return ret;
 718         }
 719
 720         return xfs_file_buffered_aio_write(iocb, from);
 721 }
 722
 723 static void
 724 xfs_wait_dax_page(
 725         struct inode            *inode)
 726 {
 727         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 728
 729         xfs_iunlock(ip, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
 730         schedule();
 731         xfs_ilock(ip, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
 732 }
 733
 734 static int
 735 xfs_break_dax_layouts(
 736         struct inode            *inode,
 737         bool                    *retry)
 738 {
 739         struct page             *page;
 740
 741         ASSERT(xfs_isilocked(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_EXCL));
 742
 743         page = dax_layout_busy_page(inode->i_mapping);
 744         if (!page)
 745                 return 0;
 746
 747         *retry = true;
 748         return ___wait_var_event(&page->_refcount,
 749                         atomic_read(&page->_refcount) == 1, TASK_INTERRUPTIBLE,
 750                         0, 0, xfs_wait_dax_page(inode));
 751 }
 752
 753 int
 754 xfs_break_layouts(
 755         struct inode            *inode,
 756         uint                    *iolock,
 757         enum layout_break_reason reason)
 758 {
 759         bool                    retry;
 760         int                     error;
 761
 762         ASSERT(xfs_isilocked(XFS_I(inode), XFS_IOLOCK_SHARED|XFS_IOLOCK_EXCL));
 763
 764         do {
 765                 retry = false;
 766                 switch (reason) {
 767                 case BREAK_UNMAP:
 768                         error = xfs_break_dax_layouts(inode, &retry);
 769                         if (error || retry)
 770                                 break;
 771                         /* fall through */
 772                 case BREAK_WRITE:
 773                         error = xfs_break_leased_layouts(inode, iolock, &retry);
 774                         break;
 775                 default:
 776                         WARN_ON_ONCE(1);
 777                         error = -EINVAL;
 778                 }
 779         } while (error == 0 && retry);
 780
 781         return error;
 782 }
 783
 784 #define XFS_FALLOC_FL_SUPPORTED                                         \
 785                 (FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |           \
 786                  FALLOC_FL_COLLAPSE_RANGE | FALLOC_FL_ZERO_RANGE |      \
 787                  FALLOC_FL_INSERT_RANGE | FALLOC_FL_UNSHARE_RANGE)
 788
 789 STATIC long
 790 xfs_file_fallocate(
 791         struct file             *file,
 792         int                     mode,
 793         loff_t                  offset,
 794         loff_t                  len)
 795 {
 796         struct inode            *inode = file_inode(file);
 797         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 798         long                    error;
 799         enum xfs_prealloc_flags flags = 0;
 800         uint                    iolock = XFS_IOLOCK_EXCL | XFS_MMAPLOCK_EXCL;
 801         loff_t                  new_size = 0;
 802         bool                    do_file_insert = false;
 803
 804         if (!S_ISREG(inode->i_mode))
 805                 return -EINVAL;
 806         if (mode & ~XFS_FALLOC_FL_SUPPORTED)
 807                 return -EOPNOTSUPP;
 808
 809         xfs_ilock(ip, iolock);
 810         error = xfs_break_layouts(inode, &iolock, BREAK_UNMAP);
 811         if (error)
 812                 goto out_unlock;
 813
 814         if (mode & FALLOC_FL_PUNCH_HOLE) {
 815                 error = xfs_free_file_space(ip, offset, len);
 816                 if (error)
 817                         goto out_unlock;
 818         } else if (mode & FALLOC_FL_COLLAPSE_RANGE) {
 819                 unsigned int blksize_mask = i_blocksize(inode) - 1;
 820
 821                 if (offset & blksize_mask || len & blksize_mask) {
 822                         error = -EINVAL;
 823                         goto out_unlock;
 824                 }
 825
 826                 /*
 827                  * There is no need to overlap collapse range with EOF,
 828                  * in which case it is effectively a truncate operation
 829                  */
 830                 if (offset + len >= i_size_read(inode)) {
 831                         error = -EINVAL;
 832                         goto out_unlock;
 833                 }
 834
 835                 new_size = i_size_read(inode) - len;
 836
 837                 error = xfs_collapse_file_space(ip, offset, len);
 838                 if (error)
 839                         goto out_unlock;
 840         } else if (mode & FALLOC_FL_INSERT_RANGE) {
 841                 unsigned int    blksize_mask = i_blocksize(inode) - 1;
 842                 loff_t          isize = i_size_read(inode);
 843
 844                 if (offset & blksize_mask || len & blksize_mask) {
 845                         error = -EINVAL;
 846                         goto out_unlock;
 847                 }
 848
 849                 /*
 850                  * New inode size must not exceed ->s_maxbytes, accounting for
 851                  * possible signed overflow.
 852                  */
 853                 if (inode->i_sb->s_maxbytes - isize < len) {
 854                         error = -EFBIG;
 855                         goto out_unlock;
 856                 }
 857                 new_size = isize + len;
 858
 859                 /* Offset should be less than i_size */
 860                 if (offset >= isize) {
 861                         error = -EINVAL;
 862                         goto out_unlock;
 863                 }
 864                 do_file_insert = true;
 865         } else {
 866                 flags |= XFS_PREALLOC_SET;
 867
 868                 if (!(mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) &&
 869                     offset + len > i_size_read(inode)) {
 870                         new_size = offset + len;
 871                         error = inode_newsize_ok(inode, new_size);
 872                         if (error)
 873                                 goto out_unlock;
 874                 }
 875
 876                 if (mode & FALLOC_FL_ZERO_RANGE) {
 877                         error = xfs_zero_file_space(ip, offset, len);
 878                 } else if (mode & FALLOC_FL_UNSHARE_RANGE) {
 879                         error = xfs_reflink_unshare(ip, offset, len);
 880                         if (error)
 881                                 goto out_unlock;
 882
 883                         if (!xfs_is_always_cow_inode(ip)) {
 884                                 error = xfs_alloc_file_space(ip, offset, len,
 885                                                 XFS_BMAPI_PREALLOC);
 886                         }
 887                 } else {
 888                         /*
 889                          * If always_cow mode we can't use preallocations and
 890                          * thus should not create them.
 891                          */
 892                         if (xfs_is_always_cow_inode(ip)) {
 893                                 error = -EOPNOTSUPP;
 894                                 goto out_unlock;
 895                         }
 896
 897                         error = xfs_alloc_file_space(ip, offset, len,
 898                                                      XFS_BMAPI_PREALLOC);
 899                 }
 900                 if (error)
 901                         goto out_unlock;
 902         }
 903
 904         if (file->f_flags & O_DSYNC)
 905                 flags |= XFS_PREALLOC_SYNC;
 906
 907         error = xfs_update_prealloc_flags(ip, flags);
 908         if (error)
 909                 goto out_unlock;
 910
 911         /* Change file size if needed */
 912         if (new_size) {
 913                 struct iattr iattr;
 914
 915                 iattr.ia_valid = ATTR_SIZE;
 916                 iattr.ia_size = new_size;
 917                 error = xfs_vn_setattr_size(file_dentry(file), &iattr);
 918                 if (error)
 919                         goto out_unlock;
 920         }
 921
 922         /*
 923          * Perform hole insertion now that the file size has been
 924          * updated so that if we crash during the operation we don't
 925          * leave shifted extents past EOF and hence losing access to
 926          * the data that is contained within them.
 927          */
 928         if (do_file_insert)
 929                 error = xfs_insert_file_space(ip, offset, len);
 930
 931 out_unlock:
 932         xfs_iunlock(ip, iolock);
 933         return error;
 934 }
 935
 936
 937 STATIC loff_t
 938 xfs_file_remap_range(
 939         struct file             *file_in,
 940         loff_t                  pos_in,
 941         struct file             *file_out,
 942         loff_t                  pos_out,
 943         loff_t                  len,
 944         unsigned int            remap_flags)
 945 {
 946         struct inode            *inode_in = file_inode(file_in);
 947         struct xfs_inode        *src = XFS_I(inode_in);
 948         struct inode            *inode_out = file_inode(file_out);
 949         struct xfs_inode        *dest = XFS_I(inode_out);
 950         struct xfs_mount        *mp = src->i_mount;
 951         loff_t                  remapped = 0;
 952         xfs_extlen_t            cowextsize;
 953         int                     ret;
 954
 955         if (remap_flags & ~(REMAP_FILE_DEDUP | REMAP_FILE_ADVISORY))
 956                 return -EINVAL;
 957
 958         if (!xfs_sb_version_hasreflink(&mp->m_sb))
 959                 return -EOPNOTSUPP;
 960
 961         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
 962                 return -EIO;
 963
 964         /* Prepare and then clone file data. */
 965         ret = xfs_reflink_remap_prep(file_in, pos_in, file_out, pos_out,
 966                         &len, remap_flags);
 967         if (ret < 0 || len == 0)
 968                 return ret;
 969
 970         trace_xfs_reflink_remap_range(src, pos_in, len, dest, pos_out);
 971
 972         ret = xfs_reflink_remap_blocks(src, pos_in, dest, pos_out, len,
 973                         &remapped);
 974         if (ret)
 975                 goto out_unlock;
 976
 977         /*
 978          * Carry the cowextsize hint from src to dest if we're sharing the
 979          * entire source file to the entire destination file, the source file
 980          * has a cowextsize hint, and the destination file does not.
 981          */
 982         cowextsize = 0;
 983         if (pos_in == 0 && len == i_size_read(inode_in) &&
 984             (src->i_d.di_flags2 & XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE) &&
 985             pos_out == 0 && len >= i_size_read(inode_out) &&
 986             !(dest->i_d.di_flags2 & XFS_DIFLAG2_COWEXTSIZE))
 987                 cowextsize = src->i_d.di_cowextsize;
 988
 989         ret = xfs_reflink_update_dest(dest, pos_out + len, cowextsize,
 990                         remap_flags);
 991
 992 out_unlock:
 993         xfs_reflink_remap_unlock(file_in, file_out);
 994         if (ret)
 995                 trace_xfs_reflink_remap_range_error(dest, ret, _RET_IP_);
 996         return remapped > 0 ? remapped : ret;
 997 }
 998
 999 STATIC int
1000 xfs_file_open(
1001         struct inode    *inode,
1002         struct file     *file)
1003 {
1004         if (!(file->f_flags & O_LARGEFILE) && i_size_read(inode) > MAX_NON_LFS)
1005                 return -EFBIG;
1006         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(XFS_M(inode->i_sb)))
1007                 return -EIO;
1008         file->f_mode |= FMODE_NOWAIT;
1009         return 0;
1010 }
1011
1012 STATIC int
1013 xfs_dir_open(
1014         struct inode    *inode,
1015         struct file     *file)
1016 {
1017         struct xfs_inode *ip = XFS_I(inode);
1018         int             mode;
1019         int             error;
1020
1021         error = xfs_file_open(inode, file);
1022         if (error)
1023                 return error;
1024
1025         /*
1026          * If there are any blocks, read-ahead block 0 as we're almost
1027          * certain to have the next operation be a read there.
1028          */
1029         mode = xfs_ilock_data_map_shared(ip);
1030         if (ip->i_d.di_nextents > 0)
1031                 error = xfs_dir3_data_readahead(ip, 0, -1);
1032         xfs_iunlock(ip, mode);
1033         return error;
1034 }
1035
1036 STATIC int
1037 xfs_file_release(
1038         struct inode    *inode,
1039         struct file     *filp)
1040 {
1041         return xfs_release(XFS_I(inode));
1042 }
1043
1044 STATIC int
1045 xfs_file_readdir(
1046         struct file     *file,
1047         struct dir_context *ctx)
1048 {
1049         struct inode    *inode = file_inode(file);
1050         xfs_inode_t     *ip = XFS_I(inode);
1051         size_t          bufsize;
1052
1053         /*
1054          * The Linux API doesn't pass down the total size of the buffer
1055          * we read into down to the filesystem.  With the filldir concept
1056          * it's not needed for correct information, but the XFS dir2 leaf
1057          * code wants an estimate of the buffer size to calculate it's
1058          * readahead window and size the buffers used for mapping to
1059          * physical blocks.
1060          *
1061          * Try to give it an estimate that's good enough, maybe at some
1062          * point we can change the ->readdir prototype to include the
1063          * buffer size.  For now we use the current glibc buffer size.
1064          */
1065         bufsize = (size_t)min_t(loff_t, XFS_READDIR_BUFSIZE, ip->i_d.di_size);
1066
1067         return xfs_readdir(NULL, ip, ctx, bufsize);
1068 }
1069
1070 STATIC loff_t
1071 xfs_file_llseek(
1072         struct file     *file,
1073         loff_t          offset,
1074         int             whence)
1075 {
1076         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
1077
1078         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(XFS_I(inode)->i_mount))
1079                 return -EIO;
1080
1081         switch (whence) {
1082         default:
1083                 return generic_file_llseek(file, offset, whence);
1084         case SEEK_HOLE:
1085                 offset = iomap_seek_hole(inode, offset, &xfs_seek_iomap_ops);
1086                 break;
1087         case SEEK_DATA:
1088                 offset = iomap_seek_data(inode, offset, &xfs_seek_iomap_ops);
1089                 break;
1090         }
1091
1092         if (offset < 0)
1093                 return offset;
1094         return vfs_setpos(file, offset, inode->i_sb->s_maxbytes);
1095 }
1096
1097 /*
1098  * Locking for serialisation of IO during page faults. This results in a lock
1099  * ordering of:
1100  *
1101  * mmap_sem (MM)
1102  *   sb_start_pagefault(vfs, freeze)
1103  *     i_mmaplock (XFS - truncate serialisation)
1104  *       page_lock (MM)
1105  *         i_lock (XFS - extent map serialisation)
1106  */
1107 static vm_fault_t
1108 __xfs_filemap_fault(
1109         struct vm_fault         *vmf,
1110         enum page_entry_size    pe_size,
1111         bool                    write_fault)
1112 {
1113         struct inode            *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
1114         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1115         vm_fault_t              ret;
1116
1117         trace_xfs_filemap_fault(ip, pe_size, write_fault);
1118
1119         if (write_fault) {
1120                 sb_start_pagefault(inode->i_sb);
1121                 file_update_time(vmf->vma->vm_file);
1122         }
1123
1124         xfs_ilock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1125         if (IS_DAX(inode)) {
1126                 pfn_t pfn;
1127
1128                 ret = dax_iomap_fault(vmf, pe_size, &pfn, NULL, &xfs_iomap_ops);
1129                 if (ret & VM_FAULT_NEEDDSYNC)
1130                         ret = dax_finish_sync_fault(vmf, pe_size, pfn);
1131         } else {
1132                 if (write_fault)
1133                         ret = iomap_page_mkwrite(vmf, &xfs_iomap_ops);
1134                 else
1135                         ret = filemap_fault(vmf);
1136         }
1137         xfs_iunlock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1138
1139         if (write_fault)
1140                 sb_end_pagefault(inode->i_sb);
1141         return ret;
1142 }
1143
1144 static vm_fault_t
1145 xfs_filemap_fault(
1146         struct vm_fault         *vmf)
1147 {
1148         /* DAX can shortcut the normal fault path on write faults! */
1149         return __xfs_filemap_fault(vmf, PE_SIZE_PTE,
1150                         IS_DAX(file_inode(vmf->vma->vm_file)) &&
1151                         (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
1152 }
1153
1154 static vm_fault_t
1155 xfs_filemap_huge_fault(
1156         struct vm_fault         *vmf,
1157         enum page_entry_size    pe_size)
1158 {
1159         if (!IS_DAX(file_inode(vmf->vma->vm_file)))
1160                 return VM_FAULT_FALLBACK;
1161
1162         /* DAX can shortcut the normal fault path on write faults! */
1163         return __xfs_filemap_fault(vmf, pe_size,
1164                         (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
1165 }
1166
1167 static vm_fault_t
1168 xfs_filemap_page_mkwrite(
1169         struct vm_fault         *vmf)
1170 {
1171         return __xfs_filemap_fault(vmf, PE_SIZE_PTE, true);
1172 }
1173
1174 /*
1175  * pfn_mkwrite was originally intended to ensure we capture time stamp updates
1176  * on write faults. In reality, it needs to serialise against truncate and
1177  * prepare memory for writing so handle is as standard write fault.
1178  */
1179 static vm_fault_t
1180 xfs_filemap_pfn_mkwrite(
1181         struct vm_fault         *vmf)
1182 {
1183
1184         return __xfs_filemap_fault(vmf, PE_SIZE_PTE, true);
1185 }
1186
1187 static const struct vm_operations_struct xfs_file_vm_ops = {
1188         .fault          = xfs_filemap_fault,
1189         .huge_fault     = xfs_filemap_huge_fault,
1190         .map_pages      = filemap_map_pages,
1191         .page_mkwrite   = xfs_filemap_page_mkwrite,
1192         .pfn_mkwrite    = xfs_filemap_pfn_mkwrite,
1193 };
1194
1195 STATIC int
1196 xfs_file_mmap(
1197         struct file     *filp,
1198         struct vm_area_struct *vma)
1199 {
1200         struct dax_device       *dax_dev;
1201
1202         dax_dev = xfs_find_daxdev_for_inode(file_inode(filp));
1203         /*
1204          * We don't support synchronous mappings for non-DAX files and
1205          * for DAX files if underneath dax_device is not synchronous.
1206          */
1207         if (!daxdev_mapping_supported(vma, dax_dev))
1208                 return -EOPNOTSUPP;
1209
1210         file_accessed(filp);
1211         vma->vm_ops = &xfs_file_vm_ops;
1212         if (IS_DAX(file_inode(filp)))
1213                 vma->vm_flags |= VM_HUGEPAGE;
1214         return 0;
1215 }
1216
1217 const struct file_operations xfs_file_operations = {
1218         .llseek         = xfs_file_llseek,
1219         .read_iter      = xfs_file_read_iter,
1220         .write_iter     = xfs_file_write_iter,
1221         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1222         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1223         .iopoll         = iomap_dio_iopoll,
1224         .unlocked_ioctl = xfs_file_ioctl,
1225 #ifdef CONFIG_COMPAT
1226         .compat_ioctl   = xfs_file_compat_ioctl,
1227 #endif
1228         .mmap           = xfs_file_mmap,
1229         .mmap_supported_flags = MAP_SYNC,
1230         .open           = xfs_file_open,
1231         .release        = xfs_file_release,
1232         .fsync          = xfs_file_fsync,
1233         .get_unmapped_area = thp_get_unmapped_area,
1234         .fallocate      = xfs_file_fallocate,
1235         .remap_file_range = xfs_file_remap_range,
1236 };
1237
1238 const struct file_operations xfs_dir_file_operations = {
1239         .open           = xfs_dir_open,
1240         .read           = generic_read_dir,
1241         .iterate_shared = xfs_file_readdir,
1242         .llseek         = generic_file_llseek,
1243         .unlocked_ioctl = xfs_file_ioctl,
1244 #ifdef CONFIG_COMPAT
1245         .compat_ioctl   = xfs_file_compat_ioctl,
1246 #endif
1247         .fsync          = xfs_dir_fsync,
1248 };