fs/nilfs2/mdt.c

   1 /*
   2  * mdt.c - meta data file for NILFS
   3  *
   4  * Copyright (C) 2005-2008 Nippon Telegraph and Telephone Corporation.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  19  *
  20  * Written by Ryusuke Konishi <ryusuke@osrg.net>
  21  */
  22
  23 #include <linux/buffer_head.h>
  24 #include <linux/mpage.h>
  25 #include <linux/mm.h>
  26 #include <linux/writeback.h>
  27 #include <linux/backing-dev.h>
  28 #include <linux/swap.h>
  29 #include "nilfs.h"
  30 #include "segment.h"
  31 #include "page.h"
  32 #include "mdt.h"
  33
  34
  35 #define NILFS_MDT_MAX_RA_BLOCKS         (16 - 1)
  36
  37 #define INIT_UNUSED_INODE_FIELDS
  38
  39 static int
  40 nilfs_mdt_insert_new_block(struct inode *inode, unsigned long block,
  41                            struct buffer_head *bh,
  42                            void (*init_block)(struct inode *,
  43                                               struct buffer_head *, void *))
  44 {
  45         struct nilfs_inode_info *ii = NILFS_I(inode);
  46         void *kaddr;
  47         int ret;
  48
  49         /* Caller exclude read accesses using page lock */
  50
  51         /* set_buffer_new(bh); */
  52         bh->b_blocknr = 0;
  53
  54         ret = nilfs_bmap_insert(ii->i_bmap, block, (unsigned long)bh);
  55         if (unlikely(ret))
  56                 return ret;
  57
  58         set_buffer_mapped(bh);
  59
  60         kaddr = kmap_atomic(bh->b_page, KM_USER0);
  61         memset(kaddr + bh_offset(bh), 0, 1 << inode->i_blkbits);
  62         if (init_block)
  63                 init_block(inode, bh, kaddr);
  64         flush_dcache_page(bh->b_page);
  65         kunmap_atomic(kaddr, KM_USER0);
  66
  67         set_buffer_uptodate(bh);
  68         nilfs_mark_buffer_dirty(bh);
  69         nilfs_mdt_mark_dirty(inode);
  70         return 0;
  71 }
  72
  73 static int nilfs_mdt_create_block(struct inode *inode, unsigned long block,
  74                                   struct buffer_head **out_bh,
  75                                   void (*init_block)(struct inode *,
  76                                                      struct buffer_head *,
  77                                                      void *))
  78 {
  79         struct the_nilfs *nilfs = NILFS_MDT(inode)->mi_nilfs;
  80         struct nilfs_sb_info *writer = NULL;
  81         struct super_block *sb = inode->i_sb;
  82         struct nilfs_transaction_info ti;
  83         struct buffer_head *bh;
  84         int err;
  85
  86         if (!sb) {
  87                 writer = nilfs_get_writer(nilfs);
  88                 if (!writer) {
  89                         err = -EROFS;
  90                         goto out;
  91                 }
  92                 sb = writer->s_super;
  93         }
  94
  95         nilfs_transaction_begin(sb, &ti, 0);
  96
  97         err = -ENOMEM;
  98         bh = nilfs_grab_buffer(inode, inode->i_mapping, block, 0);
  99         if (unlikely(!bh))
 100                 goto failed_unlock;
 101
 102         err = -EEXIST;
 103         if (buffer_uptodate(bh) || buffer_mapped(bh))
 104                 goto failed_bh;
 105 #if 0
 106         /* The uptodate flag is not protected by the page lock, but
 107            the mapped flag is.  Thus, we don't have to wait the buffer. */
 108         wait_on_buffer(bh);
 109         if (buffer_uptodate(bh))
 110                 goto failed_bh;
 111 #endif
 112
 113         bh->b_bdev = nilfs->ns_bdev;
 114         err = nilfs_mdt_insert_new_block(inode, block, bh, init_block);
 115         if (likely(!err)) {
 116                 get_bh(bh);
 117                 *out_bh = bh;
 118         }
 119
 120  failed_bh:
 121         unlock_page(bh->b_page);
 122         page_cache_release(bh->b_page);
 123         brelse(bh);
 124
 125  failed_unlock:
 126         if (likely(!err))
 127                 err = nilfs_transaction_commit(sb);
 128         else
 129                 nilfs_transaction_abort(sb);
 130         if (writer)
 131                 nilfs_put_writer(nilfs);
 132  out:
 133         return err;
 134 }
 135
 136 static int
 137 nilfs_mdt_submit_block(struct inode *inode, unsigned long blkoff,
 138                        int mode, struct buffer_head **out_bh)
 139 {
 140         struct buffer_head *bh;
 141         unsigned long blknum = 0;
 142         int ret = -ENOMEM;
 143
 144         bh = nilfs_grab_buffer(inode, inode->i_mapping, blkoff, 0);
 145         if (unlikely(!bh))
 146                 goto failed;
 147
 148         ret = -EEXIST; /* internal code */
 149         if (buffer_uptodate(bh))
 150                 goto out;
 151
 152         if (mode == READA) {
 153                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 154                         ret = -EBUSY;
 155                         goto failed_bh;
 156                 }
 157         } else {
 158                 BUG_ON(mode != READ);
 159                 lock_buffer(bh);
 160         }
 161
 162         if (buffer_uptodate(bh)) {
 163                 unlock_buffer(bh);
 164                 goto out;
 165         }
 166         if (!buffer_mapped(bh)) { /* unused buffer */
 167                 ret = nilfs_bmap_lookup(NILFS_I(inode)->i_bmap, blkoff,
 168                                         &blknum);
 169                 if (unlikely(ret)) {
 170                         unlock_buffer(bh);
 171                         goto failed_bh;
 172                 }
 173                 bh->b_bdev = NILFS_MDT(inode)->mi_nilfs->ns_bdev;
 174                 bh->b_blocknr = blknum;
 175                 set_buffer_mapped(bh);
 176         }
 177
 178         bh->b_end_io = end_buffer_read_sync;
 179         get_bh(bh);
 180         submit_bh(mode, bh);
 181         ret = 0;
 182  out:
 183         get_bh(bh);
 184         *out_bh = bh;
 185
 186  failed_bh:
 187         unlock_page(bh->b_page);
 188         page_cache_release(bh->b_page);
 189         brelse(bh);
 190  failed:
 191         return ret;
 192 }
 193
 194 static int nilfs_mdt_read_block(struct inode *inode, unsigned long block,
 195                                 struct buffer_head **out_bh)
 196 {
 197         struct buffer_head *first_bh, *bh;
 198         unsigned long blkoff;
 199         int i, nr_ra_blocks = NILFS_MDT_MAX_RA_BLOCKS;
 200         int err;
 201
 202         err = nilfs_mdt_submit_block(inode, block, READ, &first_bh);
 203         if (err == -EEXIST) /* internal code */
 204                 goto out;
 205
 206         if (unlikely(err))
 207                 goto failed;
 208
 209         blkoff = block + 1;
 210         for (i = 0; i < nr_ra_blocks; i++, blkoff++) {
 211                 err = nilfs_mdt_submit_block(inode, blkoff, READA, &bh);
 212                 if (likely(!err || err == -EEXIST))
 213                         brelse(bh);
 214                 else if (err != -EBUSY)
 215                         break; /* abort readahead if bmap lookup failed */
 216
 217                 if (!buffer_locked(first_bh))
 218                         goto out_no_wait;
 219         }
 220
 221         wait_on_buffer(first_bh);
 222
 223  out_no_wait:
 224         err = -EIO;
 225         if (!buffer_uptodate(first_bh))
 226                 goto failed_bh;
 227  out:
 228         *out_bh = first_bh;
 229         return 0;
 230
 231  failed_bh:
 232         brelse(first_bh);
 233  failed:
 234         return err;
 235 }
 236
 237 /**
 238  * nilfs_mdt_get_block - read or create a buffer on meta data file.
 239  * @inode: inode of the meta data file
 240  * @blkoff: block offset
 241  * @create: create flag
 242  * @init_block: initializer used for newly allocated block
 243  * @out_bh: output of a pointer to the buffer_head
 244  *
 245  * nilfs_mdt_get_block() looks up the specified buffer and tries to create
 246  * a new buffer if @create is not zero.  On success, the returned buffer is
 247  * assured to be either existing or formatted using a buffer lock on success.
 248  * @out_bh is substituted only when zero is returned.
 249  *
 250  * Return Value: On success, it returns 0. On error, the following negative
 251  * error code is returned.
 252  *
 253  * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 254  *
 255  * %-EIO - I/O error
 256  *
 257  * %-ENOENT - the specified block does not exist (hole block)
 258  *
 259  * %-EINVAL - bmap is broken. (the caller should call nilfs_error())
 260  *
 261  * %-EROFS - Read only filesystem (for create mode)
 262  */
 263 int nilfs_mdt_get_block(struct inode *inode, unsigned long blkoff, int create,
 264                         void (*init_block)(struct inode *,
 265                                            struct buffer_head *, void *),
 266                         struct buffer_head **out_bh)
 267 {
 268         int ret;
 269
 270         /* Should be rewritten with merging nilfs_mdt_read_block() */
 271  retry:
 272         ret = nilfs_mdt_read_block(inode, blkoff, out_bh);
 273         if (!create || ret != -ENOENT)
 274                 return ret;
 275
 276         ret = nilfs_mdt_create_block(inode, blkoff, out_bh, init_block);
 277         if (unlikely(ret == -EEXIST)) {
 278                 /* create = 0; */  /* limit read-create loop retries */
 279                 goto retry;
 280         }
 281         return ret;
 282 }
 283
 284 /**
 285  * nilfs_mdt_delete_block - make a hole on the meta data file.
 286  * @inode: inode of the meta data file
 287  * @block: block offset
 288  *
 289  * Return Value: On success, zero is returned.
 290  * On error, one of the following negative error code is returned.
 291  *
 292  * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 293  *
 294  * %-EIO - I/O error
 295  *
 296  * %-EINVAL - bmap is broken. (the caller should call nilfs_error())
 297  */
 298 int nilfs_mdt_delete_block(struct inode *inode, unsigned long block)
 299 {
 300         struct nilfs_inode_info *ii = NILFS_I(inode);
 301         int err;
 302
 303         err = nilfs_bmap_delete(ii->i_bmap, block);
 304         if (likely(!err)) {
 305                 nilfs_mdt_mark_dirty(inode);
 306                 nilfs_mdt_forget_block(inode, block);
 307         }
 308         return err;
 309 }
 310
 311 /**
 312  * nilfs_mdt_forget_block - discard dirty state and try to remove the page
 313  * @inode: inode of the meta data file
 314  * @block: block offset
 315  *
 316  * nilfs_mdt_forget_block() clears a dirty flag of the specified buffer, and
 317  * tries to release the page including the buffer from a page cache.
 318  *
 319  * Return Value: On success, 0 is returned. On error, one of the following
 320  * negative error code is returned.
 321  *
 322  * %-EBUSY - page has an active buffer.
 323  *
 324  * %-ENOENT - page cache has no page addressed by the offset.
 325  */
 326 int nilfs_mdt_forget_block(struct inode *inode, unsigned long block)
 327 {
 328         pgoff_t index = (pgoff_t)block >>
 329                 (PAGE_CACHE_SHIFT - inode->i_blkbits);
 330         struct page *page;
 331         unsigned long first_block;
 332         int ret = 0;
 333         int still_dirty;
 334
 335         page = find_lock_page(inode->i_mapping, index);
 336         if (!page)
 337                 return -ENOENT;
 338
 339         wait_on_page_writeback(page);
 340
 341         first_block = (unsigned long)index <<
 342                 (PAGE_CACHE_SHIFT - inode->i_blkbits);
 343         if (page_has_buffers(page)) {
 344                 struct buffer_head *bh;
 345
 346                 bh = nilfs_page_get_nth_block(page, block - first_block);
 347                 nilfs_forget_buffer(bh);
 348         }
 349         still_dirty = PageDirty(page);
 350         unlock_page(page);
 351         page_cache_release(page);
 352
 353         if (still_dirty ||
 354             invalidate_inode_pages2_range(inode->i_mapping, index, index) != 0)
 355                 ret = -EBUSY;
 356         return ret;
 357 }
 358
 359 /**
 360  * nilfs_mdt_mark_block_dirty - mark a block on the meta data file dirty.
 361  * @inode: inode of the meta data file
 362  * @block: block offset
 363  *
 364  * Return Value: On success, it returns 0. On error, the following negative
 365  * error code is returned.
 366  *
 367  * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 368  *
 369  * %-EIO - I/O error
 370  *
 371  * %-ENOENT - the specified block does not exist (hole block)
 372  *
 373  * %-EINVAL - bmap is broken. (the caller should call nilfs_error())
 374  */
 375 int nilfs_mdt_mark_block_dirty(struct inode *inode, unsigned long block)
 376 {
 377         struct buffer_head *bh;
 378         int err;
 379
 380         err = nilfs_mdt_read_block(inode, block, &bh);
 381         if (unlikely(err))
 382                 return err;
 383         nilfs_mark_buffer_dirty(bh);
 384         nilfs_mdt_mark_dirty(inode);
 385         brelse(bh);
 386         return 0;
 387 }
 388
 389 int nilfs_mdt_fetch_dirty(struct inode *inode)
 390 {
 391         struct nilfs_inode_info *ii = NILFS_I(inode);
 392
 393         if (nilfs_bmap_test_and_clear_dirty(ii->i_bmap)) {
 394                 set_bit(NILFS_I_DIRTY, &ii->i_state);
 395                 return 1;
 396         }
 397         return test_bit(NILFS_I_DIRTY, &ii->i_state);
 398 }
 399
 400 static int
 401 nilfs_mdt_write_page(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 402 {
 403         struct inode *inode = container_of(page->mapping,
 404                                            struct inode, i_data);
 405         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 406         struct nilfs_sb_info *writer = NULL;
 407         int err = 0;
 408
 409         redirty_page_for_writepage(wbc, page);
 410         unlock_page(page);
 411
 412         if (page->mapping->assoc_mapping)
 413                 return 0; /* Do not request flush for shadow page cache */
 414         if (!sb) {
 415                 writer = nilfs_get_writer(NILFS_MDT(inode)->mi_nilfs);
 416                 if (!writer)
 417                         return -EROFS;
 418                 sb = writer->s_super;
 419         }
 420
 421         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL)
 422                 err = nilfs_construct_segment(sb);
 423         else if (wbc->for_reclaim)
 424                 nilfs_flush_segment(sb, inode->i_ino);
 425
 426         if (writer)
 427                 nilfs_put_writer(NILFS_MDT(inode)->mi_nilfs);
 428         return err;
 429 }
 430
 431
 432 static struct address_space_operations def_mdt_aops = {
 433         .writepage              = nilfs_mdt_write_page,
 434 };
 435
 436 static struct inode_operations def_mdt_iops;
 437 static struct file_operations def_mdt_fops;
 438
 439 /*
 440  * NILFS2 uses pseudo inodes for meta data files such as DAT, cpfile, sufile,
 441  * ifile, or gcinodes.  This allows the B-tree code and segment constructor
 442  * to treat them like regular files, and this helps to simplify the
 443  * implementation.
 444  *   On the other hand, some of the pseudo inodes have an irregular point:
 445  * They don't have valid inode->i_sb pointer because their lifetimes are
 446  * longer than those of the super block structs; they may continue for
 447  * several consecutive mounts/umounts.  This would need discussions.
 448  */
 449 struct inode *
 450 nilfs_mdt_new_common(struct the_nilfs *nilfs, struct super_block *sb,
 451                      ino_t ino, gfp_t gfp_mask)
 452 {
 453         struct inode *inode = nilfs_alloc_inode(sb);
 454
 455         if (!inode)
 456                 return NULL;
 457         else {
 458                 struct address_space * const mapping = &inode->i_data;
 459                 struct nilfs_mdt_info *mi = kzalloc(sizeof(*mi), GFP_NOFS);
 460
 461                 if (!mi) {
 462                         nilfs_destroy_inode(inode);
 463                         return NULL;
 464                 }
 465                 mi->mi_nilfs = nilfs;
 466                 init_rwsem(&mi->mi_sem);
 467
 468                 inode->i_sb = sb; /* sb may be NULL for some meta data files */
 469                 inode->i_blkbits = nilfs->ns_blocksize_bits;
 470                 inode->i_flags = 0;
 471                 atomic_set(&inode->i_count, 1);
 472                 inode->i_nlink = 1;
 473                 inode->i_ino = ino;
 474                 inode->i_mode = S_IFREG;
 475                 inode->i_private = mi;
 476
 477 #ifdef INIT_UNUSED_INODE_FIELDS
 478                 atomic_set(&inode->i_writecount, 0);
 479                 inode->i_size = 0;
 480                 inode->i_blocks = 0;
 481                 inode->i_bytes = 0;
 482                 inode->i_generation = 0;
 483 #ifdef CONFIG_QUOTA
 484                 memset(&inode->i_dquot, 0, sizeof(inode->i_dquot));
 485 #endif
 486                 inode->i_pipe = NULL;
 487                 inode->i_bdev = NULL;
 488                 inode->i_cdev = NULL;
 489                 inode->i_rdev = 0;
 490 #ifdef CONFIG_SECURITY
 491                 inode->i_security = NULL;
 492 #endif
 493                 inode->dirtied_when = 0;
 494
 495                 INIT_LIST_HEAD(&inode->i_list);
 496                 INIT_LIST_HEAD(&inode->i_sb_list);
 497                 inode->i_state = 0;
 498 #endif
 499
 500                 spin_lock_init(&inode->i_lock);
 501                 mutex_init(&inode->i_mutex);
 502                 init_rwsem(&inode->i_alloc_sem);
 503
 504                 mapping->host = NULL;  /* instead of inode */
 505                 mapping->flags = 0;
 506                 mapping_set_gfp_mask(mapping, gfp_mask);
 507                 mapping->assoc_mapping = NULL;
 508                 mapping->backing_dev_info = nilfs->ns_bdi;
 509
 510                 inode->i_mapping = mapping;
 511         }
 512
 513         return inode;
 514 }
 515
 516 struct inode *nilfs_mdt_new(struct the_nilfs *nilfs, struct super_block *sb,
 517                             ino_t ino, gfp_t gfp_mask)
 518 {
 519         struct inode *inode = nilfs_mdt_new_common(nilfs, sb, ino, gfp_mask);
 520
 521         if (!inode)
 522                 return NULL;
 523
 524         inode->i_op = &def_mdt_iops;
 525         inode->i_fop = &def_mdt_fops;
 526         inode->i_mapping->a_ops = &def_mdt_aops;
 527         return inode;
 528 }
 529
 530 void nilfs_mdt_set_entry_size(struct inode *inode, unsigned entry_size,
 531                               unsigned header_size)
 532 {
 533         struct nilfs_mdt_info *mi = NILFS_MDT(inode);
 534
 535         mi->mi_entry_size = entry_size;
 536         mi->mi_entries_per_block = (1 << inode->i_blkbits) / entry_size;
 537         mi->mi_first_entry_offset = DIV_ROUND_UP(header_size, entry_size);
 538 }
 539
 540 void nilfs_mdt_set_shadow(struct inode *orig, struct inode *shadow)
 541 {
 542         shadow->i_mapping->assoc_mapping = orig->i_mapping;
 543         NILFS_I(shadow)->i_btnode_cache.assoc_mapping =
 544                 &NILFS_I(orig)->i_btnode_cache;
 545 }
 546
 547 void nilfs_mdt_clear(struct inode *inode)
 548 {
 549         struct nilfs_inode_info *ii = NILFS_I(inode);
 550
 551         invalidate_mapping_pages(inode->i_mapping, 0, -1);
 552         truncate_inode_pages(inode->i_mapping, 0);
 553
 554         nilfs_bmap_clear(ii->i_bmap);
 555         nilfs_btnode_cache_clear(&ii->i_btnode_cache);
 556 }
 557
 558 void nilfs_mdt_destroy(struct inode *inode)
 559 {
 560         struct nilfs_mdt_info *mdi = NILFS_MDT(inode);
 561
 562         kfree(mdi->mi_bgl); /* kfree(NULL) is safe */
 563         kfree(mdi);
 564         nilfs_destroy_inode(inode);
 565 }