fs/xfs/xfs_buf.h

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Copyright (c) 2000-2005 Silicon Graphics, Inc.
   4  * All Rights Reserved.
   5  */
   6 #ifndef __XFS_BUF_H__
   7 #define __XFS_BUF_H__
   8
   9 #include <linux/list.h>
  10 #include <linux/types.h>
  11 #include <linux/spinlock.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/fs.h>
  14 #include <linux/dax.h>
  15 #include <linux/buffer_head.h>
  16 #include <linux/uio.h>
  17 #include <linux/list_lru.h>
  18
  19 /*
  20  *      Base types
  21  */
  22
  23 #define XFS_BUF_DADDR_NULL      ((xfs_daddr_t) (-1LL))
  24
  25 typedef enum {
  26         XBRW_READ = 1,                  /* transfer into target memory */
  27         XBRW_WRITE = 2,                 /* transfer from target memory */
  28         XBRW_ZERO = 3,                  /* Zero target memory */
  29 } xfs_buf_rw_t;
  30
  31 #define XBF_READ         (1 << 0) /* buffer intended for reading from device */
  32 #define XBF_WRITE        (1 << 1) /* buffer intended for writing to device */
  33 #define XBF_READ_AHEAD   (1 << 2) /* asynchronous read-ahead */
  34 #define XBF_NO_IOACCT    (1 << 3) /* bypass I/O accounting (non-LRU bufs) */
  35 #define XBF_ASYNC        (1 << 4) /* initiator will not wait for completion */
  36 #define XBF_DONE         (1 << 5) /* all pages in the buffer uptodate */
  37 #define XBF_STALE        (1 << 6) /* buffer has been staled, do not find it */
  38 #define XBF_WRITE_FAIL   (1 << 24)/* async writes have failed on this buffer */
  39
  40 /* I/O hints for the BIO layer */
  41 #define XBF_SYNCIO       (1 << 10)/* treat this buffer as synchronous I/O */
  42 #define XBF_FUA          (1 << 11)/* force cache write through mode */
  43 #define XBF_FLUSH        (1 << 12)/* flush the disk cache before a write */
  44
  45 /* flags used only as arguments to access routines */
  46 #define XBF_TRYLOCK      (1 << 16)/* lock requested, but do not wait */
  47 #define XBF_UNMAPPED     (1 << 17)/* do not map the buffer */
  48
  49 /* flags used only internally */
  50 #define _XBF_PAGES       (1 << 20)/* backed by refcounted pages */
  51 #define _XBF_KMEM        (1 << 21)/* backed by heap memory */
  52 #define _XBF_DELWRI_Q    (1 << 22)/* buffer on a delwri queue */
  53 #define _XBF_COMPOUND    (1 << 23)/* compound buffer */
  54
  55 typedef unsigned int xfs_buf_flags_t;
  56
  57 #define XFS_BUF_FLAGS \
  58         { XBF_READ,             "READ" }, \
  59         { XBF_WRITE,            "WRITE" }, \
  60         { XBF_READ_AHEAD,       "READ_AHEAD" }, \
  61         { XBF_NO_IOACCT,        "NO_IOACCT" }, \
  62         { XBF_ASYNC,            "ASYNC" }, \
  63         { XBF_DONE,             "DONE" }, \
  64         { XBF_STALE,            "STALE" }, \
  65         { XBF_WRITE_FAIL,       "WRITE_FAIL" }, \
  66         { XBF_SYNCIO,           "SYNCIO" }, \
  67         { XBF_FUA,              "FUA" }, \
  68         { XBF_FLUSH,            "FLUSH" }, \
  69         { XBF_TRYLOCK,          "TRYLOCK" },    /* should never be set */\
  70         { XBF_UNMAPPED,         "UNMAPPED" },   /* ditto */\
  71         { _XBF_PAGES,           "PAGES" }, \
  72         { _XBF_KMEM,            "KMEM" }, \
  73         { _XBF_DELWRI_Q,        "DELWRI_Q" }, \
  74         { _XBF_COMPOUND,        "COMPOUND" }
  75
  76
  77 /*
  78  * Internal state flags.
  79  */
  80 #define XFS_BSTATE_DISPOSE       (1 << 0)       /* buffer being discarded */
  81 #define XFS_BSTATE_IN_FLIGHT     (1 << 1)       /* I/O in flight */
  82
  83 /*
  84  * The xfs_buftarg contains 2 notions of "sector size" -
  85  *
  86  * 1) The metadata sector size, which is the minimum unit and
  87  *    alignment of IO which will be performed by metadata operations.
  88  * 2) The device logical sector size
  89  *
  90  * The first is specified at mkfs time, and is stored on-disk in the
  91  * superblock's sb_sectsize.
  92  *
  93  * The latter is derived from the underlying device, and controls direct IO
  94  * alignment constraints.
  95  */
  96 typedef struct xfs_buftarg {
  97         dev_t                   bt_dev;
  98         struct block_device     *bt_bdev;
  99         struct dax_device       *bt_daxdev;
 100         struct xfs_mount        *bt_mount;
 101         unsigned int            bt_meta_sectorsize;
 102         size_t                  bt_meta_sectormask;
 103         size_t                  bt_logical_sectorsize;
 104         size_t                  bt_logical_sectormask;
 105
 106         /* LRU control structures */
 107         struct shrinker         bt_shrinker;
 108         struct list_lru         bt_lru;
 109
 110         struct percpu_counter   bt_io_count;
 111 } xfs_buftarg_t;
 112
 113 struct xfs_buf;
 114 typedef void (*xfs_buf_iodone_t)(struct xfs_buf *);
 115
 116
 117 #define XB_PAGES        2
 118
 119 struct xfs_buf_map {
 120         xfs_daddr_t             bm_bn;  /* block number for I/O */
 121         int                     bm_len; /* size of I/O */
 122 };
 123
 124 #define DEFINE_SINGLE_BUF_MAP(map, blkno, numblk) \
 125         struct xfs_buf_map (map) = { .bm_bn = (blkno), .bm_len = (numblk) };
 126
 127 struct xfs_buf_ops {
 128         char *name;
 129         void (*verify_read)(struct xfs_buf *);
 130         void (*verify_write)(struct xfs_buf *);
 131         xfs_failaddr_t (*verify_struct)(struct xfs_buf *bp);
 132 };
 133
 134 typedef struct xfs_buf {
 135         /*
 136          * first cacheline holds all the fields needed for an uncontended cache
 137          * hit to be fully processed. The semaphore straddles the cacheline
 138          * boundary, but the counter and lock sits on the first cacheline,
 139          * which is the only bit that is touched if we hit the semaphore
 140          * fast-path on locking.
 141          */
 142         struct rhash_head       b_rhash_head;   /* pag buffer hash node */
 143         xfs_daddr_t             b_bn;           /* block number of buffer */
 144         int                     b_length;       /* size of buffer in BBs */
 145         atomic_t                b_hold;         /* reference count */
 146         atomic_t                b_lru_ref;      /* lru reclaim ref count */
 147         xfs_buf_flags_t         b_flags;        /* status flags */
 148         struct semaphore        b_sema;         /* semaphore for lockables */
 149
 150         /*
 151          * concurrent access to b_lru and b_lru_flags are protected by
 152          * bt_lru_lock and not by b_sema
 153          */
 154         struct list_head        b_lru;          /* lru list */
 155         spinlock_t              b_lock;         /* internal state lock */
 156         unsigned int            b_state;        /* internal state flags */
 157         int                     b_io_error;     /* internal IO error state */
 158         wait_queue_head_t       b_waiters;      /* unpin waiters */
 159         struct list_head        b_list;
 160         struct xfs_perag        *b_pag;         /* contains rbtree root */
 161         xfs_buftarg_t           *b_target;      /* buffer target (device) */
 162         void                    *b_addr;        /* virtual address of buffer */
 163         struct work_struct      b_ioend_work;
 164         struct workqueue_struct *b_ioend_wq;    /* I/O completion wq */
 165         xfs_buf_iodone_t        b_iodone;       /* I/O completion function */
 166         struct completion       b_iowait;       /* queue for I/O waiters */
 167         void                    *b_log_item;
 168         struct list_head        b_li_list;      /* Log items list head */
 169         struct xfs_trans        *b_transp;
 170         struct page             **b_pages;      /* array of page pointers */
 171         struct page             *b_page_array[XB_PAGES]; /* inline pages */
 172         struct xfs_buf_map      *b_maps;        /* compound buffer map */
 173         struct xfs_buf_map      __b_map;        /* inline compound buffer map */
 174         int                     b_map_count;
 175         int                     b_io_length;    /* IO size in BBs */
 176         atomic_t                b_pin_count;    /* pin count */
 177         atomic_t                b_io_remaining; /* #outstanding I/O requests */
 178         unsigned int            b_page_count;   /* size of page array */
 179         unsigned int            b_offset;       /* page offset in first page */
 180         int                     b_error;        /* error code on I/O */
 181
 182         /*
 183          * async write failure retry count. Initialised to zero on the first
 184          * failure, then when it exceeds the maximum configured without a
 185          * success the write is considered to be failed permanently and the
 186          * iodone handler will take appropriate action.
 187          *
 188          * For retry timeouts, we record the jiffie of the first failure. This
 189          * means that we can change the retry timeout for buffers already under
 190          * I/O and thus avoid getting stuck in a retry loop with a long timeout.
 191          *
 192          * last_error is used to ensure that we are getting repeated errors, not
 193          * different errors. e.g. a block device might change ENOSPC to EIO when
 194          * a failure timeout occurs, so we want to re-initialise the error
 195          * retry behaviour appropriately when that happens.
 196          */
 197         int                     b_retries;
 198         unsigned long           b_first_retry_time; /* in jiffies */
 199         int                     b_last_error;
 200
 201         const struct xfs_buf_ops        *b_ops;
 202
 203 #ifdef XFS_BUF_LOCK_TRACKING
 204         int                     b_last_holder;
 205 #endif
 206 } xfs_buf_t;
 207
 208 /* Finding and Reading Buffers */
 209 struct xfs_buf *xfs_buf_incore(struct xfs_buftarg *target,
 210                            xfs_daddr_t blkno, size_t numblks,
 211                            xfs_buf_flags_t flags);
 212
 213 struct xfs_buf *_xfs_buf_alloc(struct xfs_buftarg *target,
 214                                struct xfs_buf_map *map, int nmaps,
 215                                xfs_buf_flags_t flags);
 216
 217 static inline struct xfs_buf *
 218 xfs_buf_alloc(
 219         struct xfs_buftarg      *target,
 220         xfs_daddr_t             blkno,
 221         size_t                  numblks,
 222         xfs_buf_flags_t         flags)
 223 {
 224         DEFINE_SINGLE_BUF_MAP(map, blkno, numblks);
 225         return _xfs_buf_alloc(target, &map, 1, flags);
 226 }
 227
 228 struct xfs_buf *xfs_buf_get_map(struct xfs_buftarg *target,
 229                                struct xfs_buf_map *map, int nmaps,
 230                                xfs_buf_flags_t flags);
 231 struct xfs_buf *xfs_buf_read_map(struct xfs_buftarg *target,
 232                                struct xfs_buf_map *map, int nmaps,
 233                                xfs_buf_flags_t flags,
 234                                const struct xfs_buf_ops *ops);
 235 void xfs_buf_readahead_map(struct xfs_buftarg *target,
 236                                struct xfs_buf_map *map, int nmaps,
 237                                const struct xfs_buf_ops *ops);
 238
 239 static inline struct xfs_buf *
 240 xfs_buf_get(
 241         struct xfs_buftarg      *target,
 242         xfs_daddr_t             blkno,
 243         size_t                  numblks,
 244         xfs_buf_flags_t         flags)
 245 {
 246         DEFINE_SINGLE_BUF_MAP(map, blkno, numblks);
 247         return xfs_buf_get_map(target, &map, 1, flags);
 248 }
 249
 250 static inline struct xfs_buf *
 251 xfs_buf_read(
 252         struct xfs_buftarg      *target,
 253         xfs_daddr_t             blkno,
 254         size_t                  numblks,
 255         xfs_buf_flags_t         flags,
 256         const struct xfs_buf_ops *ops)
 257 {
 258         DEFINE_SINGLE_BUF_MAP(map, blkno, numblks);
 259         return xfs_buf_read_map(target, &map, 1, flags, ops);
 260 }
 261
 262 static inline void
 263 xfs_buf_readahead(
 264         struct xfs_buftarg      *target,
 265         xfs_daddr_t             blkno,
 266         size_t                  numblks,
 267         const struct xfs_buf_ops *ops)
 268 {
 269         DEFINE_SINGLE_BUF_MAP(map, blkno, numblks);
 270         return xfs_buf_readahead_map(target, &map, 1, ops);
 271 }
 272
 273 void xfs_buf_set_empty(struct xfs_buf *bp, size_t numblks);
 274 int xfs_buf_associate_memory(struct xfs_buf *bp, void *mem, size_t length);
 275
 276 struct xfs_buf *xfs_buf_get_uncached(struct xfs_buftarg *target, size_t numblks,
 277                                 int flags);
 278 int xfs_buf_read_uncached(struct xfs_buftarg *target, xfs_daddr_t daddr,
 279                           size_t numblks, int flags, struct xfs_buf **bpp,
 280                           const struct xfs_buf_ops *ops);
 281 void xfs_buf_hold(struct xfs_buf *bp);
 282
 283 /* Releasing Buffers */
 284 extern void xfs_buf_free(xfs_buf_t *);
 285 extern void xfs_buf_rele(xfs_buf_t *);
 286
 287 /* Locking and Unlocking Buffers */
 288 extern int xfs_buf_trylock(xfs_buf_t *);
 289 extern void xfs_buf_lock(xfs_buf_t *);
 290 extern void xfs_buf_unlock(xfs_buf_t *);
 291 #define xfs_buf_islocked(bp) \
 292         ((bp)->b_sema.count <= 0)
 293
 294 /* Buffer Read and Write Routines */
 295 extern int xfs_bwrite(struct xfs_buf *bp);
 296 extern void xfs_buf_ioend(struct xfs_buf *bp);
 297 extern void __xfs_buf_ioerror(struct xfs_buf *bp, int error,
 298                 xfs_failaddr_t failaddr);
 299 #define xfs_buf_ioerror(bp, err) __xfs_buf_ioerror((bp), (err), __this_address)
 300 extern void xfs_buf_ioerror_alert(struct xfs_buf *, const char *func);
 301 extern void xfs_buf_submit(struct xfs_buf *bp);
 302 extern int xfs_buf_submit_wait(struct xfs_buf *bp);
 303 extern void xfs_buf_iomove(xfs_buf_t *, size_t, size_t, void *,
 304                                 xfs_buf_rw_t);
 305 #define xfs_buf_zero(bp, off, len) \
 306             xfs_buf_iomove((bp), (off), (len), NULL, XBRW_ZERO)
 307
 308 /* Buffer Utility Routines */
 309 extern void *xfs_buf_offset(struct xfs_buf *, size_t);
 310 extern void xfs_buf_stale(struct xfs_buf *bp);
 311
 312 /* Delayed Write Buffer Routines */
 313 extern void xfs_buf_delwri_cancel(struct list_head *);
 314 extern bool xfs_buf_delwri_queue(struct xfs_buf *, struct list_head *);
 315 extern int xfs_buf_delwri_submit(struct list_head *);
 316 extern int xfs_buf_delwri_submit_nowait(struct list_head *);
 317 extern int xfs_buf_delwri_pushbuf(struct xfs_buf *, struct list_head *);
 318
 319 /* Buffer Daemon Setup Routines */
 320 extern int xfs_buf_init(void);
 321 extern void xfs_buf_terminate(void);
 322
 323 /*
 324  * These macros use the IO block map rather than b_bn. b_bn is now really
 325  * just for the buffer cache index for cached buffers. As IO does not use b_bn
 326  * anymore, uncached buffers do not use b_bn at all and hence must modify the IO
 327  * map directly. Uncached buffers are not allowed to be discontiguous, so this
 328  * is safe to do.
 329  *
 330  * In future, uncached buffers will pass the block number directly to the io
 331  * request function and hence these macros will go away at that point.
 332  */
 333 #define XFS_BUF_ADDR(bp)                ((bp)->b_maps[0].bm_bn)
 334 #define XFS_BUF_SET_ADDR(bp, bno)       ((bp)->b_maps[0].bm_bn = (xfs_daddr_t)(bno))
 335
 336 void xfs_buf_set_ref(struct xfs_buf *bp, int lru_ref);
 337
 338 /*
 339  * If the buffer is already on the LRU, do nothing. Otherwise set the buffer
 340  * up with a reference count of 0 so it will be tossed from the cache when
 341  * released.
 342  */
 343 static inline void xfs_buf_oneshot(struct xfs_buf *bp)
 344 {
 345         if (!list_empty(&bp->b_lru) || atomic_read(&bp->b_lru_ref) > 1)
 346                 return;
 347         atomic_set(&bp->b_lru_ref, 0);
 348 }
 349
 350 static inline int xfs_buf_ispinned(struct xfs_buf *bp)
 351 {
 352         return atomic_read(&bp->b_pin_count);
 353 }
 354
 355 static inline void xfs_buf_relse(xfs_buf_t *bp)
 356 {
 357         xfs_buf_unlock(bp);
 358         xfs_buf_rele(bp);
 359 }
 360
 361 static inline int
 362 xfs_buf_verify_cksum(struct xfs_buf *bp, unsigned long cksum_offset)
 363 {
 364         return xfs_verify_cksum(bp->b_addr, BBTOB(bp->b_length),
 365                                 cksum_offset);
 366 }
 367
 368 static inline void
 369 xfs_buf_update_cksum(struct xfs_buf *bp, unsigned long cksum_offset)
 370 {
 371         xfs_update_cksum(bp->b_addr, BBTOB(bp->b_length),
 372                          cksum_offset);
 373 }
 374
 375 /*
 376  *      Handling of buftargs.
 377  */
 378 extern xfs_buftarg_t *xfs_alloc_buftarg(struct xfs_mount *,
 379                         struct block_device *, struct dax_device *);
 380 extern void xfs_free_buftarg(struct xfs_buftarg *);
 381 extern void xfs_wait_buftarg(xfs_buftarg_t *);
 382 extern int xfs_setsize_buftarg(xfs_buftarg_t *, unsigned int);
 383
 384 #define xfs_getsize_buftarg(buftarg)    block_size((buftarg)->bt_bdev)
 385 #define xfs_readonly_buftarg(buftarg)   bdev_read_only((buftarg)->bt_bdev)
 386
 387 #endif  /* __XFS_BUF_H__ */