fs/xfs/xfs_aops.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Copyright (c) 2000-2005 Silicon Graphics, Inc.
   4  * Copyright (c) 2016-2018 Christoph Hellwig.
   5  * All Rights Reserved.
   6  */
   7 #include "xfs.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_iomap.h"
  16 #include "xfs_trace.h"
  17 #include "xfs_bmap.h"
  18 #include "xfs_bmap_util.h"
  19 #include "xfs_reflink.h"
  20
  21 struct xfs_writepage_ctx {
  22         struct iomap_writepage_ctx ctx;
  23         unsigned int            data_seq;
  24         unsigned int            cow_seq;
  25 };
  26
  27 static inline struct xfs_writepage_ctx *
  28 XFS_WPC(struct iomap_writepage_ctx *ctx)
  29 {
  30         return container_of(ctx, struct xfs_writepage_ctx, ctx);
  31 }
  32
  33 /*
  34  * Fast and loose check if this write could update the on-disk inode size.
  35  */
  36 static inline bool xfs_ioend_is_append(struct iomap_ioend *ioend)
  37 {
  38         return ioend->io_offset + ioend->io_size >
  39                 XFS_I(ioend->io_inode)->i_disk_size;
  40 }
  41
  42 /*
  43  * Update on-disk file size now that data has been written to disk.
  44  */
  45 int
  46 xfs_setfilesize(
  47         struct xfs_inode        *ip,
  48         xfs_off_t               offset,
  49         size_t                  size)
  50 {
  51         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
  52         struct xfs_trans        *tp;
  53         xfs_fsize_t             isize;
  54         int                     error;
  55
  56         error = xfs_trans_alloc(mp, &M_RES(mp)->tr_fsyncts, 0, 0, 0, &tp);
  57         if (error)
  58                 return error;
  59
  60         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
  61         isize = xfs_new_eof(ip, offset + size);
  62         if (!isize) {
  63                 xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
  64                 xfs_trans_cancel(tp);
  65                 return 0;
  66         }
  67
  68         trace_xfs_setfilesize(ip, offset, size);
  69
  70         ip->i_disk_size = isize;
  71         xfs_trans_ijoin(tp, ip, XFS_ILOCK_EXCL);
  72         xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
  73
  74         return xfs_trans_commit(tp);
  75 }
  76
  77 /*
  78  * IO write completion.
  79  */
  80 STATIC void
  81 xfs_end_ioend(
  82         struct iomap_ioend      *ioend)
  83 {
  84         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(ioend->io_inode);
  85         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
  86         xfs_off_t               offset = ioend->io_offset;
  87         size_t                  size = ioend->io_size;
  88         unsigned int            nofs_flag;
  89         int                     error;
  90
  91         /*
  92          * We can allocate memory here while doing writeback on behalf of
  93          * memory reclaim.  To avoid memory allocation deadlocks set the
  94          * task-wide nofs context for the following operations.
  95          */
  96         nofs_flag = memalloc_nofs_save();
  97
  98         /*
  99          * Just clean up the in-memory structures if the fs has been shut down.
 100          */
 101         if (xfs_is_shutdown(mp)) {
 102                 error = -EIO;
 103                 goto done;
 104         }
 105
 106         /*
 107          * Clean up all COW blocks and underlying data fork delalloc blocks on
 108          * I/O error. The delalloc punch is required because this ioend was
 109          * mapped to blocks in the COW fork and the associated pages are no
 110          * longer dirty. If we don't remove delalloc blocks here, they become
 111          * stale and can corrupt free space accounting on unmount.
 112          */
 113         error = blk_status_to_errno(ioend->io_bio->bi_status);
 114         if (unlikely(error)) {
 115                 if (ioend->io_flags & IOMAP_F_SHARED) {
 116                         xfs_reflink_cancel_cow_range(ip, offset, size, true);
 117                         xfs_bmap_punch_delalloc_range(ip,
 118                                                       XFS_B_TO_FSBT(mp, offset),
 119                                                       XFS_B_TO_FSB(mp, size));
 120                 }
 121                 goto done;
 122         }
 123
 124         /*
 125          * Success: commit the COW or unwritten blocks if needed.
 126          */
 127         if (ioend->io_flags & IOMAP_F_SHARED)
 128                 error = xfs_reflink_end_cow(ip, offset, size);
 129         else if (ioend->io_type == IOMAP_UNWRITTEN)
 130                 error = xfs_iomap_write_unwritten(ip, offset, size, false);
 131
 132         if (!error && xfs_ioend_is_append(ioend))
 133                 error = xfs_setfilesize(ip, ioend->io_offset, ioend->io_size);
 134 done:
 135         iomap_finish_ioends(ioend, error);
 136         memalloc_nofs_restore(nofs_flag);
 137 }
 138
 139 /* Finish all pending io completions. */
 140 void
 141 xfs_end_io(
 142         struct work_struct      *work)
 143 {
 144         struct xfs_inode        *ip =
 145                 container_of(work, struct xfs_inode, i_ioend_work);
 146         struct iomap_ioend      *ioend;
 147         struct list_head        tmp;
 148         unsigned long           flags;
 149
 150         spin_lock_irqsave(&ip->i_ioend_lock, flags);
 151         list_replace_init(&ip->i_ioend_list, &tmp);
 152         spin_unlock_irqrestore(&ip->i_ioend_lock, flags);
 153
 154         iomap_sort_ioends(&tmp);
 155         while ((ioend = list_first_entry_or_null(&tmp, struct iomap_ioend,
 156                         io_list))) {
 157                 list_del_init(&ioend->io_list);
 158                 iomap_ioend_try_merge(ioend, &tmp);
 159                 xfs_end_ioend(ioend);
 160         }
 161 }
 162
 163 STATIC void
 164 xfs_end_bio(
 165         struct bio              *bio)
 166 {
 167         struct iomap_ioend      *ioend = bio->bi_private;
 168         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(ioend->io_inode);
 169         unsigned long           flags;
 170
 171         spin_lock_irqsave(&ip->i_ioend_lock, flags);
 172         if (list_empty(&ip->i_ioend_list))
 173                 WARN_ON_ONCE(!queue_work(ip->i_mount->m_unwritten_workqueue,
 174                                          &ip->i_ioend_work));
 175         list_add_tail(&ioend->io_list, &ip->i_ioend_list);
 176         spin_unlock_irqrestore(&ip->i_ioend_lock, flags);
 177 }
 178
 179 /*
 180  * Fast revalidation of the cached writeback mapping. Return true if the current
 181  * mapping is valid, false otherwise.
 182  */
 183 static bool
 184 xfs_imap_valid(
 185         struct iomap_writepage_ctx      *wpc,
 186         struct xfs_inode                *ip,
 187         loff_t                          offset)
 188 {
 189         if (offset < wpc->iomap.offset ||
 190             offset >= wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length)
 191                 return false;
 192         /*
 193          * If this is a COW mapping, it is sufficient to check that the mapping
 194          * covers the offset. Be careful to check this first because the caller
 195          * can revalidate a COW mapping without updating the data seqno.
 196          */
 197         if (wpc->iomap.flags & IOMAP_F_SHARED)
 198                 return true;
 199
 200         /*
 201          * This is not a COW mapping. Check the sequence number of the data fork
 202          * because concurrent changes could have invalidated the extent. Check
 203          * the COW fork because concurrent changes since the last time we
 204          * checked (and found nothing at this offset) could have added
 205          * overlapping blocks.
 206          */
 207         if (XFS_WPC(wpc)->data_seq != READ_ONCE(ip->i_df.if_seq))
 208                 return false;
 209         if (xfs_inode_has_cow_data(ip) &&
 210             XFS_WPC(wpc)->cow_seq != READ_ONCE(ip->i_cowfp->if_seq))
 211                 return false;
 212         return true;
 213 }
 214
 215 /*
 216  * Pass in a dellalloc extent and convert it to real extents, return the real
 217  * extent that maps offset_fsb in wpc->iomap.
 218  *
 219  * The current page is held locked so nothing could have removed the block
 220  * backing offset_fsb, although it could have moved from the COW to the data
 221  * fork by another thread.
 222  */
 223 static int
 224 xfs_convert_blocks(
 225         struct iomap_writepage_ctx *wpc,
 226         struct xfs_inode        *ip,
 227         int                     whichfork,
 228         loff_t                  offset)
 229 {
 230         int                     error;
 231         unsigned                *seq;
 232
 233         if (whichfork == XFS_COW_FORK)
 234                 seq = &XFS_WPC(wpc)->cow_seq;
 235         else
 236                 seq = &XFS_WPC(wpc)->data_seq;
 237
 238         /*
 239          * Attempt to allocate whatever delalloc extent currently backs offset
 240          * and put the result into wpc->iomap.  Allocate in a loop because it
 241          * may take several attempts to allocate real blocks for a contiguous
 242          * delalloc extent if free space is sufficiently fragmented.
 243          */
 244         do {
 245                 error = xfs_bmapi_convert_delalloc(ip, whichfork, offset,
 246                                 &wpc->iomap, seq);
 247                 if (error)
 248                         return error;
 249         } while (wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length <= offset);
 250
 251         return 0;
 252 }
 253
 254 static int
 255 xfs_map_blocks(
 256         struct iomap_writepage_ctx *wpc,
 257         struct inode            *inode,
 258         loff_t                  offset)
 259 {
 260         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 261         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 262         ssize_t                 count = i_blocksize(inode);
 263         xfs_fileoff_t           offset_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
 264         xfs_fileoff_t           end_fsb = XFS_B_TO_FSB(mp, offset + count);
 265         xfs_fileoff_t           cow_fsb;
 266         int                     whichfork;
 267         struct xfs_bmbt_irec    imap;
 268         struct xfs_iext_cursor  icur;
 269         int                     retries = 0;
 270         int                     error = 0;
 271
 272         if (xfs_is_shutdown(mp))
 273                 return -EIO;
 274
 275         /*
 276          * COW fork blocks can overlap data fork blocks even if the blocks
 277          * aren't shared.  COW I/O always takes precedent, so we must always
 278          * check for overlap on reflink inodes unless the mapping is already a
 279          * COW one, or the COW fork hasn't changed from the last time we looked
 280          * at it.
 281          *
 282          * It's safe to check the COW fork if_seq here without the ILOCK because
 283          * we've indirectly protected against concurrent updates: writeback has
 284          * the page locked, which prevents concurrent invalidations by reflink
 285          * and directio and prevents concurrent buffered writes to the same
 286          * page.  Changes to if_seq always happen under i_lock, which protects
 287          * against concurrent updates and provides a memory barrier on the way
 288          * out that ensures that we always see the current value.
 289          */
 290         if (xfs_imap_valid(wpc, ip, offset))
 291                 return 0;
 292
 293         /*
 294          * If we don't have a valid map, now it's time to get a new one for this
 295          * offset.  This will convert delayed allocations (including COW ones)
 296          * into real extents.  If we return without a valid map, it means we
 297          * landed in a hole and we skip the block.
 298          */
 299 retry:
 300         cow_fsb = NULLFILEOFF;
 301         whichfork = XFS_DATA_FORK;
 302         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 303         ASSERT(!xfs_need_iread_extents(&ip->i_df));
 304
 305         /*
 306          * Check if this is offset is covered by a COW extents, and if yes use
 307          * it directly instead of looking up anything in the data fork.
 308          */
 309         if (xfs_inode_has_cow_data(ip) &&
 310             xfs_iext_lookup_extent(ip, ip->i_cowfp, offset_fsb, &icur, &imap))
 311                 cow_fsb = imap.br_startoff;
 312         if (cow_fsb != NULLFILEOFF && cow_fsb <= offset_fsb) {
 313                 XFS_WPC(wpc)->cow_seq = READ_ONCE(ip->i_cowfp->if_seq);
 314                 xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 315
 316                 whichfork = XFS_COW_FORK;
 317                 goto allocate_blocks;
 318         }
 319
 320         /*
 321          * No COW extent overlap. Revalidate now that we may have updated
 322          * ->cow_seq. If the data mapping is still valid, we're done.
 323          */
 324         if (xfs_imap_valid(wpc, ip, offset)) {
 325                 xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 326                 return 0;
 327         }
 328
 329         /*
 330          * If we don't have a valid map, now it's time to get a new one for this
 331          * offset.  This will convert delayed allocations (including COW ones)
 332          * into real extents.
 333          */
 334         if (!xfs_iext_lookup_extent(ip, &ip->i_df, offset_fsb, &icur, &imap))
 335                 imap.br_startoff = end_fsb;     /* fake a hole past EOF */
 336         XFS_WPC(wpc)->data_seq = READ_ONCE(ip->i_df.if_seq);
 337         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
 338
 339         /* landed in a hole or beyond EOF? */
 340         if (imap.br_startoff > offset_fsb) {
 341                 imap.br_blockcount = imap.br_startoff - offset_fsb;
 342                 imap.br_startoff = offset_fsb;
 343                 imap.br_startblock = HOLESTARTBLOCK;
 344                 imap.br_state = XFS_EXT_NORM;
 345         }
 346
 347         /*
 348          * Truncate to the next COW extent if there is one.  This is the only
 349          * opportunity to do this because we can skip COW fork lookups for the
 350          * subsequent blocks in the mapping; however, the requirement to treat
 351          * the COW range separately remains.
 352          */
 353         if (cow_fsb != NULLFILEOFF &&
 354             cow_fsb < imap.br_startoff + imap.br_blockcount)
 355                 imap.br_blockcount = cow_fsb - imap.br_startoff;
 356
 357         /* got a delalloc extent? */
 358         if (imap.br_startblock != HOLESTARTBLOCK &&
 359             isnullstartblock(imap.br_startblock))
 360                 goto allocate_blocks;
 361
 362         xfs_bmbt_to_iomap(ip, &wpc->iomap, &imap, 0, 0);
 363         trace_xfs_map_blocks_found(ip, offset, count, whichfork, &imap);
 364         return 0;
 365 allocate_blocks:
 366         error = xfs_convert_blocks(wpc, ip, whichfork, offset);
 367         if (error) {
 368                 /*
 369                  * If we failed to find the extent in the COW fork we might have
 370                  * raced with a COW to data fork conversion or truncate.
 371                  * Restart the lookup to catch the extent in the data fork for
 372                  * the former case, but prevent additional retries to avoid
 373                  * looping forever for the latter case.
 374                  */
 375                 if (error == -EAGAIN && whichfork == XFS_COW_FORK && !retries++)
 376                         goto retry;
 377                 ASSERT(error != -EAGAIN);
 378                 return error;
 379         }
 380
 381         /*
 382          * Due to merging the return real extent might be larger than the
 383          * original delalloc one.  Trim the return extent to the next COW
 384          * boundary again to force a re-lookup.
 385          */
 386         if (whichfork != XFS_COW_FORK && cow_fsb != NULLFILEOFF) {
 387                 loff_t          cow_offset = XFS_FSB_TO_B(mp, cow_fsb);
 388
 389                 if (cow_offset < wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length)
 390                         wpc->iomap.length = cow_offset - wpc->iomap.offset;
 391         }
 392
 393         ASSERT(wpc->iomap.offset <= offset);
 394         ASSERT(wpc->iomap.offset + wpc->iomap.length > offset);
 395         trace_xfs_map_blocks_alloc(ip, offset, count, whichfork, &imap);
 396         return 0;
 397 }
 398
 399 static int
 400 xfs_prepare_ioend(
 401         struct iomap_ioend      *ioend,
 402         int                     status)
 403 {
 404         unsigned int            nofs_flag;
 405
 406         /*
 407          * We can allocate memory here while doing writeback on behalf of
 408          * memory reclaim.  To avoid memory allocation deadlocks set the
 409          * task-wide nofs context for the following operations.
 410          */
 411         nofs_flag = memalloc_nofs_save();
 412
 413         /* Convert CoW extents to regular */
 414         if (!status && (ioend->io_flags & IOMAP_F_SHARED)) {
 415                 status = xfs_reflink_convert_cow(XFS_I(ioend->io_inode),
 416                                 ioend->io_offset, ioend->io_size);
 417         }
 418
 419         memalloc_nofs_restore(nofs_flag);
 420
 421         /* send ioends that might require a transaction to the completion wq */
 422         if (xfs_ioend_is_append(ioend) || ioend->io_type == IOMAP_UNWRITTEN ||
 423             (ioend->io_flags & IOMAP_F_SHARED))
 424                 ioend->io_bio->bi_end_io = xfs_end_bio;
 425         return status;
 426 }
 427
 428 /*
 429  * If the page has delalloc blocks on it, we need to punch them out before we
 430  * invalidate the page.  If we don't, we leave a stale delalloc mapping on the
 431  * inode that can trip up a later direct I/O read operation on the same region.
 432  *
 433  * We prevent this by truncating away the delalloc regions on the page.  Because
 434  * they are delalloc, we can do this without needing a transaction. Indeed - if
 435  * we get ENOSPC errors, we have to be able to do this truncation without a
 436  * transaction as there is no space left for block reservation (typically why we
 437  * see a ENOSPC in writeback).
 438  */
 439 static void
 440 xfs_discard_folio(
 441         struct folio            *folio,
 442         loff_t                  pos)
 443 {
 444         struct inode            *inode = folio->mapping->host;
 445         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
 446         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
 447         size_t                  offset = offset_in_folio(folio, pos);
 448         xfs_fileoff_t           start_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, pos);
 449         xfs_fileoff_t           pageoff_fsb = XFS_B_TO_FSBT(mp, offset);
 450         int                     error;
 451
 452         if (xfs_is_shutdown(mp))
 453                 goto out_invalidate;
 454
 455         xfs_alert_ratelimited(mp,
 456                 "page discard on page "PTR_FMT", inode 0x%llx, pos %llu.",
 457                         folio, ip->i_ino, pos);
 458
 459         error = xfs_bmap_punch_delalloc_range(ip, start_fsb,
 460                         i_blocks_per_folio(inode, folio) - pageoff_fsb);
 461         if (error && !xfs_is_shutdown(mp))
 462                 xfs_alert(mp, "page discard unable to remove delalloc mapping.");
 463 out_invalidate:
 464         iomap_invalidate_folio(folio, offset, folio_size(folio) - offset);
 465 }
 466
 467 static const struct iomap_writeback_ops xfs_writeback_ops = {
 468         .map_blocks             = xfs_map_blocks,
 469         .prepare_ioend          = xfs_prepare_ioend,
 470         .discard_folio          = xfs_discard_folio,
 471 };
 472
 473 STATIC int
 474 xfs_vm_writepages(
 475         struct address_space    *mapping,
 476         struct writeback_control *wbc)
 477 {
 478         struct xfs_writepage_ctx wpc = { };
 479
 480         /*
 481          * Writing back data in a transaction context can result in recursive
 482          * transactions. This is bad, so issue a warning and get out of here.
 483          */
 484         if (WARN_ON_ONCE(current->journal_info))
 485                 return 0;
 486
 487         xfs_iflags_clear(XFS_I(mapping->host), XFS_ITRUNCATED);
 488         return iomap_writepages(mapping, wbc, &wpc.ctx, &xfs_writeback_ops);
 489 }
 490
 491 STATIC int
 492 xfs_dax_writepages(
 493         struct address_space    *mapping,
 494         struct writeback_control *wbc)
 495 {
 496         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(mapping->host);
 497
 498         xfs_iflags_clear(ip, XFS_ITRUNCATED);
 499         return dax_writeback_mapping_range(mapping,
 500                         xfs_inode_buftarg(ip)->bt_daxdev, wbc);
 501 }
 502
 503 STATIC sector_t
 504 xfs_vm_bmap(
 505         struct address_space    *mapping,
 506         sector_t                block)
 507 {
 508         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(mapping->host);
 509
 510         trace_xfs_vm_bmap(ip);
 511
 512         /*
 513          * The swap code (ab-)uses ->bmap to get a block mapping and then
 514          * bypasses the file system for actual I/O.  We really can't allow
 515          * that on reflinks inodes, so we have to skip out here.  And yes,
 516          * 0 is the magic code for a bmap error.
 517          *
 518          * Since we don't pass back blockdev info, we can't return bmap
 519          * information for rt files either.
 520          */
 521         if (xfs_is_cow_inode(ip) || XFS_IS_REALTIME_INODE(ip))
 522                 return 0;
 523         return iomap_bmap(mapping, block, &xfs_read_iomap_ops);
 524 }
 525
 526 STATIC int
 527 xfs_vm_readpage(
 528         struct file             *unused,
 529         struct page             *page)
 530 {
 531         return iomap_readpage(page, &xfs_read_iomap_ops);
 532 }
 533
 534 STATIC void
 535 xfs_vm_readahead(
 536         struct readahead_control        *rac)
 537 {
 538         iomap_readahead(rac, &xfs_read_iomap_ops);
 539 }
 540
 541 static int
 542 xfs_iomap_swapfile_activate(
 543         struct swap_info_struct         *sis,
 544         struct file                     *swap_file,
 545         sector_t                        *span)
 546 {
 547         sis->bdev = xfs_inode_buftarg(XFS_I(file_inode(swap_file)))->bt_bdev;
 548         return iomap_swapfile_activate(sis, swap_file, span,
 549                         &xfs_read_iomap_ops);
 550 }
 551
 552 const struct address_space_operations xfs_address_space_operations = {
 553         .readpage               = xfs_vm_readpage,
 554         .readahead              = xfs_vm_readahead,
 555         .writepages             = xfs_vm_writepages,
 556         .set_page_dirty         = __set_page_dirty_nobuffers,
 557         .releasepage            = iomap_releasepage,
 558         .invalidatepage         = iomap_invalidatepage,
 559         .bmap                   = xfs_vm_bmap,
 560         .direct_IO              = noop_direct_IO,
 561         .migratepage            = iomap_migrate_page,
 562         .is_partially_uptodate  = iomap_is_partially_uptodate,
 563         .error_remove_page      = generic_error_remove_page,
 564         .swap_activate          = xfs_iomap_swapfile_activate,
 565 };
 566
 567 const struct address_space_operations xfs_dax_aops = {
 568         .writepages             = xfs_dax_writepages,
 569         .direct_IO              = noop_direct_IO,
 570         .set_page_dirty         = __set_page_dirty_no_writeback,
 571         .invalidatepage         = noop_invalidatepage,
 572         .swap_activate          = xfs_iomap_swapfile_activate,
 573 };