136967605f00094bfbff1facd303ce9332a07973
[linux-2.6.git] / fs / fs-writeback.c
1 /*
2  * fs/fs-writeback.c
3  *
4  * Copyright (C) 2002, Linus Torvalds.
5  *
6  * Contains all the functions related to writing back and waiting
7  * upon dirty inodes against superblocks, and writing back dirty
8  * pages against inodes.  ie: data writeback.  Writeout of the
9  * inode itself is not handled here.
10  *
11  * 10Apr2002    akpm@zip.com.au
12  *              Split out of fs/inode.c
13  *              Additions for address_space-based writeback
14  */
15
16 #include <linux/kernel.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/sched.h>
19 #include <linux/fs.h>
20 #include <linux/mm.h>
21 #include <linux/writeback.h>
22 #include <linux/blkdev.h>
23 #include <linux/backing-dev.h>
24 #include <linux/buffer_head.h>
25
26 extern struct super_block *blockdev_superblock;
27
28 /**
29  *      __mark_inode_dirty -    internal function
30  *      @inode: inode to mark
31  *      @flags: what kind of dirty (i.e. I_DIRTY_SYNC)
32  *      Mark an inode as dirty. Callers should use mark_inode_dirty or
33  *      mark_inode_dirty_sync.
34  *
35  * Put the inode on the super block's dirty list.
36  *
37  * CAREFUL! We mark it dirty unconditionally, but move it onto the
38  * dirty list only if it is hashed or if it refers to a blockdev.
39  * If it was not hashed, it will never be added to the dirty list
40  * even if it is later hashed, as it will have been marked dirty already.
41  *
42  * In short, make sure you hash any inodes _before_ you start marking
43  * them dirty.
44  *
45  * This function *must* be atomic for the I_DIRTY_PAGES case -
46  * set_page_dirty() is called under spinlock in several places.
47  *
48  * Note that for blockdevs, inode->dirtied_when represents the dirtying time of
49  * the block-special inode (/dev/hda1) itself.  And the ->dirtied_when field of
50  * the kernel-internal blockdev inode represents the dirtying time of the
51  * blockdev's pages.  This is why for I_DIRTY_PAGES we always use
52  * page->mapping->host, so the page-dirtying time is recorded in the internal
53  * blockdev inode.
54  */
55 void __mark_inode_dirty(struct inode *inode, int flags)
56 {
57         struct super_block *sb = inode->i_sb;
58
59         /*
60          * Don't do this for I_DIRTY_PAGES - that doesn't actually
61          * dirty the inode itself
62          */
63         if (flags & (I_DIRTY_SYNC | I_DIRTY_DATASYNC)) {
64                 if (sb->s_op->dirty_inode)
65                         sb->s_op->dirty_inode(inode);
66         }
67
68         /*
69          * make sure that changes are seen by all cpus before we test i_state
70          * -- mikulas
71          */
72         smp_mb();
73
74         /* avoid the locking if we can */
75         if ((inode->i_state & flags) == flags)
76                 return;
77
78         if (unlikely(block_dump)) {
79                 struct dentry *dentry = NULL;
80                 const char *name = "?";
81
82                 if (!list_empty(&inode->i_dentry)) {
83                         dentry = list_entry(inode->i_dentry.next,
84                                             struct dentry, d_alias);
85                         if (dentry && dentry->d_name.name)
86                                 name = (const char *) dentry->d_name.name;
87                 }
88
89                 if (inode->i_ino || strcmp(inode->i_sb->s_id, "bdev"))
90                         printk(KERN_DEBUG
91                                "%s(%d): dirtied inode %lu (%s) on %s\n",
92                                current->comm, current->pid, inode->i_ino,
93                                name, inode->i_sb->s_id);
94         }
95
96         spin_lock(&inode_lock);
97         if ((inode->i_state & flags) != flags) {
98                 const int was_dirty = inode->i_state & I_DIRTY;
99
100                 inode->i_state |= flags;
101
102                 /*
103                  * If the inode is locked, just update its dirty state. 
104                  * The unlocker will place the inode on the appropriate
105                  * superblock list, based upon its state.
106                  */
107                 if (inode->i_state & I_LOCK)
108                         goto out;
109
110                 /*
111                  * Only add valid (hashed) inodes to the superblock's
112                  * dirty list.  Add blockdev inodes as well.
113                  */
114                 if (!S_ISBLK(inode->i_mode)) {
115                         if (hlist_unhashed(&inode->i_hash))
116                                 goto out;
117                 }
118                 if (inode->i_state & (I_FREEING|I_CLEAR))
119                         goto out;
120
121                 /*
122                  * If the inode was already on s_dirty or s_io, don't
123                  * reposition it (that would break s_dirty time-ordering).
124                  */
125                 if (!was_dirty) {
126                         inode->dirtied_when = jiffies;
127                         list_move(&inode->i_list, &sb->s_dirty);
128                 }
129         }
130 out:
131         spin_unlock(&inode_lock);
132 }
133
134 EXPORT_SYMBOL(__mark_inode_dirty);
135
136 static void write_inode(struct inode *inode, int sync)
137 {
138         if (inode->i_sb->s_op->write_inode && !is_bad_inode(inode))
139                 inode->i_sb->s_op->write_inode(inode, sync);
140 }
141
142 /*
143  * Write a single inode's dirty pages and inode data out to disk.
144  * If `wait' is set, wait on the writeout.
145  *
146  * The whole writeout design is quite complex and fragile.  We want to avoid
147  * starvation of particular inodes when others are being redirtied, prevent
148  * livelocks, etc.
149  *
150  * Called under inode_lock.
151  */
152 static int
153 __sync_single_inode(struct inode *inode, struct writeback_control *wbc)
154 {
155         unsigned dirty;
156         struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
157         struct super_block *sb = inode->i_sb;
158         int wait = wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL;
159         int ret;
160
161         BUG_ON(inode->i_state & I_LOCK);
162
163         /* Set I_LOCK, reset I_DIRTY */
164         dirty = inode->i_state & I_DIRTY;
165         inode->i_state |= I_LOCK;
166         inode->i_state &= ~I_DIRTY;
167
168         spin_unlock(&inode_lock);
169
170         ret = do_writepages(mapping, wbc);
171
172         /* Don't write the inode if only I_DIRTY_PAGES was set */
173         if (dirty & (I_DIRTY_SYNC | I_DIRTY_DATASYNC))
174                 write_inode(inode, wait);
175
176         if (wait) {
177                 int err = filemap_fdatawait(mapping);
178                 if (ret == 0)
179                         ret = err;
180         }
181
182         spin_lock(&inode_lock);
183         inode->i_state &= ~I_LOCK;
184         if (!(inode->i_state & I_FREEING)) {
185                 if (!(inode->i_state & I_DIRTY) &&
186                     mapping_tagged(mapping, PAGECACHE_TAG_DIRTY)) {
187                         /*
188                          * We didn't write back all the pages.  nfs_writepages()
189                          * sometimes bales out without doing anything. Redirty
190                          * the inode.  It is still on sb->s_io.
191                          */
192                         if (wbc->for_kupdate) {
193                                 /*
194                                  * For the kupdate function we leave the inode
195                                  * at the head of sb_dirty so it will get more
196                                  * writeout as soon as the queue becomes
197                                  * uncongested.
198                                  */
199                                 inode->i_state |= I_DIRTY_PAGES;
200                                 list_move_tail(&inode->i_list, &sb->s_dirty);
201                         } else {
202                                 /*
203                                  * Otherwise fully redirty the inode so that
204                                  * other inodes on this superblock will get some
205                                  * writeout.  Otherwise heavy writing to one
206                                  * file would indefinitely suspend writeout of
207                                  * all the other files.
208                                  */
209                                 inode->i_state |= I_DIRTY_PAGES;
210                                 inode->dirtied_when = jiffies;
211                                 list_move(&inode->i_list, &sb->s_dirty);
212                         }
213                 } else if (inode->i_state & I_DIRTY) {
214                         /*
215                          * Someone redirtied the inode while were writing back
216                          * the pages.
217                          */
218                         list_move(&inode->i_list, &sb->s_dirty);
219                 } else if (atomic_read(&inode->i_count)) {
220                         /*
221                          * The inode is clean, inuse
222                          */
223                         list_move(&inode->i_list, &inode_in_use);
224                 } else {
225                         /*
226                          * The inode is clean, unused
227                          */
228                         list_move(&inode->i_list, &inode_unused);
229                         inodes_stat.nr_unused++;
230                 }
231         }
232         wake_up_inode(inode);
233         return ret;
234 }
235
236 /*
237  * Write out an inode's dirty pages.  Called under inode_lock.
238  */
239 static int
240 __writeback_single_inode(struct inode *inode,
241                         struct writeback_control *wbc)
242 {
243         if ((wbc->sync_mode != WB_SYNC_ALL) && (inode->i_state & I_LOCK)) {
244                 list_move(&inode->i_list, &inode->i_sb->s_dirty);
245                 return 0;
246         }
247
248         /*
249          * It's a data-integrity sync.  We must wait.
250          */
251         while (inode->i_state & I_LOCK) {
252                 __iget(inode);
253                 spin_unlock(&inode_lock);
254                 __wait_on_inode(inode);
255                 iput(inode);
256                 spin_lock(&inode_lock);
257         }
258         return __sync_single_inode(inode, wbc);
259 }
260
261 /*
262  * Write out a superblock's list of dirty inodes.  A wait will be performed
263  * upon no inodes, all inodes or the final one, depending upon sync_mode.
264  *
265  * If older_than_this is non-NULL, then only write out inodes which
266  * had their first dirtying at a time earlier than *older_than_this.
267  *
268  * If we're a pdlfush thread, then implement pdflush collision avoidance
269  * against the entire list.
270  *
271  * WB_SYNC_HOLD is a hack for sys_sync(): reattach the inode to sb->s_dirty so
272  * that it can be located for waiting on in __writeback_single_inode().
273  *
274  * Called under inode_lock.
275  *
276  * If `bdi' is non-zero then we're being asked to writeback a specific queue.
277  * This function assumes that the blockdev superblock's inodes are backed by
278  * a variety of queues, so all inodes are searched.  For other superblocks,
279  * assume that all inodes are backed by the same queue.
280  *
281  * FIXME: this linear search could get expensive with many fileystems.  But
282  * how to fix?  We need to go from an address_space to all inodes which share
283  * a queue with that address_space.  (Easy: have a global "dirty superblocks"
284  * list).
285  *
286  * The inodes to be written are parked on sb->s_io.  They are moved back onto
287  * sb->s_dirty as they are selected for writing.  This way, none can be missed
288  * on the writer throttling path, and we get decent balancing between many
289  * throttled threads: we don't want them all piling up on __wait_on_inode.
290  */
291 static void
292 sync_sb_inodes(struct super_block *sb, struct writeback_control *wbc)
293 {
294         const unsigned long start = jiffies;    /* livelock avoidance */
295
296         if (!wbc->for_kupdate || list_empty(&sb->s_io))
297                 list_splice_init(&sb->s_dirty, &sb->s_io);
298
299         while (!list_empty(&sb->s_io)) {
300                 struct inode *inode = list_entry(sb->s_io.prev,
301                                                 struct inode, i_list);
302                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
303                 struct backing_dev_info *bdi = mapping->backing_dev_info;
304                 long pages_skipped;
305
306                 if (bdi->memory_backed) {
307                         if (sb == blockdev_superblock) {
308                                 /*
309                                  * Dirty memory-backed blockdev: the ramdisk
310                                  * driver does this.
311                                  */
312                                 list_move(&inode->i_list, &sb->s_dirty);
313                                 continue;
314                         }
315                 }
316
317                 if (wbc->nonblocking && bdi_write_congested(bdi)) {
318                         wbc->encountered_congestion = 1;
319                         if (sb != blockdev_superblock)
320                                 break;          /* Skip a congested fs */
321                         list_move(&inode->i_list, &sb->s_dirty);
322                         continue;               /* Skip a congested blockdev */
323                 }
324
325                 if (wbc->bdi && bdi != wbc->bdi) {
326                         if (sb != blockdev_superblock)
327                                 break;          /* fs has the wrong queue */
328                         list_move(&inode->i_list, &sb->s_dirty);
329                         continue;               /* blockdev has wrong queue */
330                 }
331
332                 /* Was this inode dirtied after sync_sb_inodes was called? */
333                 if (time_after(inode->dirtied_when, start))
334                         break;
335
336                 /* Was this inode dirtied too recently? */
337                 if (wbc->older_than_this && time_after(inode->dirtied_when,
338                                                 *wbc->older_than_this))
339                         break;
340
341                 /* Is another pdflush already flushing this queue? */
342                 if (current_is_pdflush() && !writeback_acquire(bdi))
343                         break;
344
345                 BUG_ON(inode->i_state & I_FREEING);
346                 __iget(inode);
347                 pages_skipped = wbc->pages_skipped;
348                 __writeback_single_inode(inode, wbc);
349                 if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_HOLD) {
350                         inode->dirtied_when = jiffies;
351                         list_move(&inode->i_list, &sb->s_dirty);
352                 }
353                 if (current_is_pdflush())
354                         writeback_release(bdi);
355                 if (wbc->pages_skipped != pages_skipped) {
356                         /*
357                          * writeback is not making progress due to locked
358                          * buffers.  Skip this inode for now.
359                          */
360                         list_move(&inode->i_list, &sb->s_dirty);
361                 }
362                 spin_unlock(&inode_lock);
363                 cond_resched();
364                 iput(inode);
365                 spin_lock(&inode_lock);
366                 if (wbc->nr_to_write <= 0)
367                         break;
368         }
369         return;         /* Leave any unwritten inodes on s_io */
370 }
371
372 /*
373  * Start writeback of dirty pagecache data against all unlocked inodes.
374  *
375  * Note:
376  * We don't need to grab a reference to superblock here. If it has non-empty
377  * ->s_dirty it's hadn't been killed yet and kill_super() won't proceed
378  * past sync_inodes_sb() until both the ->s_dirty and ->s_io lists are
379  * empty. Since __sync_single_inode() regains inode_lock before it finally moves
380  * inode from superblock lists we are OK.
381  *
382  * If `older_than_this' is non-zero then only flush inodes which have a
383  * flushtime older than *older_than_this.
384  *
385  * If `bdi' is non-zero then we will scan the first inode against each
386  * superblock until we find the matching ones.  One group will be the dirty
387  * inodes against a filesystem.  Then when we hit the dummy blockdev superblock,
388  * sync_sb_inodes will seekout the blockdev which matches `bdi'.  Maybe not
389  * super-efficient but we're about to do a ton of I/O...
390  */
391 void
392 writeback_inodes(struct writeback_control *wbc)
393 {
394         struct super_block *sb;
395
396         might_sleep();
397         spin_lock(&inode_lock);
398         spin_lock(&sb_lock);
399 restart:
400         sb = sb_entry(super_blocks.prev);
401         for (; sb != sb_entry(&super_blocks); sb = sb_entry(sb->s_list.prev)) {
402                 if (!list_empty(&sb->s_dirty) || !list_empty(&sb->s_io)) {
403                         /* we're making our own get_super here */
404                         sb->s_count++;
405                         spin_unlock(&sb_lock);
406                         /*
407                          * If we can't get the readlock, there's no sense in
408                          * waiting around, most of the time the FS is going to
409                          * be unmounted by the time it is released.
410                          */
411                         if (down_read_trylock(&sb->s_umount)) {
412                                 if (sb->s_root)
413                                         sync_sb_inodes(sb, wbc);
414                                 up_read(&sb->s_umount);
415                         }
416                         spin_lock(&sb_lock);
417                         if (__put_super(sb))
418                                 goto restart;
419                 }
420                 if (wbc->nr_to_write <= 0)
421                         break;
422         }
423         spin_unlock(&sb_lock);
424         spin_unlock(&inode_lock);
425 }
426
427 /*
428  * writeback and wait upon the filesystem's dirty inodes.  The caller will
429  * do this in two passes - one to write, and one to wait.  WB_SYNC_HOLD is
430  * used to park the written inodes on sb->s_dirty for the wait pass.
431  *
432  * A finite limit is set on the number of pages which will be written.
433  * To prevent infinite livelock of sys_sync().
434  *
435  * We add in the number of potentially dirty inodes, because each inode write
436  * can dirty pagecache in the underlying blockdev.
437  */
438 void sync_inodes_sb(struct super_block *sb, int wait)
439 {
440         struct writeback_control wbc = {
441                 .sync_mode      = wait ? WB_SYNC_ALL : WB_SYNC_HOLD,
442         };
443         unsigned long nr_dirty = read_page_state(nr_dirty);
444         unsigned long nr_unstable = read_page_state(nr_unstable);
445
446         wbc.nr_to_write = nr_dirty + nr_unstable +
447                         (inodes_stat.nr_inodes - inodes_stat.nr_unused) +
448                         nr_dirty + nr_unstable;
449         wbc.nr_to_write += wbc.nr_to_write / 2;         /* Bit more for luck */
450         spin_lock(&inode_lock);
451         sync_sb_inodes(sb, &wbc);
452         spin_unlock(&inode_lock);
453 }
454
455 /*
456  * Rather lame livelock avoidance.
457  */
458 static void set_sb_syncing(int val)
459 {
460         struct super_block *sb;
461         spin_lock(&sb_lock);
462         sb = sb_entry(super_blocks.prev);
463         for (; sb != sb_entry(&super_blocks); sb = sb_entry(sb->s_list.prev)) {
464                 sb->s_syncing = val;
465         }
466         spin_unlock(&sb_lock);
467 }
468
469 /*
470  * Find a superblock with inodes that need to be synced
471  */
472 static struct super_block *get_super_to_sync(void)
473 {
474         struct super_block *sb;
475 restart:
476         spin_lock(&sb_lock);
477         sb = sb_entry(super_blocks.prev);
478         for (; sb != sb_entry(&super_blocks); sb = sb_entry(sb->s_list.prev)) {
479                 if (sb->s_syncing)
480                         continue;
481                 sb->s_syncing = 1;
482                 sb->s_count++;
483                 spin_unlock(&sb_lock);
484                 down_read(&sb->s_umount);
485                 if (!sb->s_root) {
486                         drop_super(sb);
487                         goto restart;
488                 }
489                 return sb;
490         }
491         spin_unlock(&sb_lock);
492         return NULL;
493 }
494
495 /**
496  * sync_inodes
497  *
498  * sync_inodes() goes through each super block's dirty inode list, writes the
499  * inodes out, waits on the writeout and puts the inodes back on the normal
500  * list.
501  *
502  * This is for sys_sync().  fsync_dev() uses the same algorithm.  The subtle
503  * part of the sync functions is that the blockdev "superblock" is processed
504  * last.  This is because the write_inode() function of a typical fs will
505  * perform no I/O, but will mark buffers in the blockdev mapping as dirty.
506  * What we want to do is to perform all that dirtying first, and then write
507  * back all those inode blocks via the blockdev mapping in one sweep.  So the
508  * additional (somewhat redundant) sync_blockdev() calls here are to make
509  * sure that really happens.  Because if we call sync_inodes_sb(wait=1) with
510  * outstanding dirty inodes, the writeback goes block-at-a-time within the
511  * filesystem's write_inode().  This is extremely slow.
512  */
513 void sync_inodes(int wait)
514 {
515         struct super_block *sb;
516
517         set_sb_syncing(0);
518         while ((sb = get_super_to_sync()) != NULL) {
519                 sync_inodes_sb(sb, 0);
520                 sync_blockdev(sb->s_bdev);
521                 drop_super(sb);
522         }
523         if (wait) {
524                 set_sb_syncing(0);
525                 while ((sb = get_super_to_sync()) != NULL) {
526                         sync_inodes_sb(sb, 1);
527                         sync_blockdev(sb->s_bdev);
528                         drop_super(sb);
529                 }
530         }
531 }
532
533 /**
534  *      write_inode_now -       write an inode to disk
535  *      @inode: inode to write to disk
536  *      @sync: whether the write should be synchronous or not
537  *
538  *      This function commits an inode to disk immediately if it is
539  *      dirty. This is primarily needed by knfsd.
540  */
541  
542 void write_inode_now(struct inode *inode, int sync)
543 {
544         struct writeback_control wbc = {
545                 .nr_to_write = LONG_MAX,
546                 .sync_mode = WB_SYNC_ALL,
547         };
548
549         if (inode->i_mapping->backing_dev_info->memory_backed)
550                 return;
551
552         might_sleep();
553         spin_lock(&inode_lock);
554         __writeback_single_inode(inode, &wbc);
555         spin_unlock(&inode_lock);
556         if (sync)
557                 wait_on_inode(inode);
558 }
559 EXPORT_SYMBOL(write_inode_now);
560
561 /**
562  * sync_inode - write an inode and its pages to disk.
563  * @inode: the inode to sync
564  * @wbc: controls the writeback mode
565  *
566  * sync_inode() will write an inode and its pages to disk.  It will also
567  * correctly update the inode on its superblock's dirty inode lists and will
568  * update inode->i_state.
569  *
570  * The caller must have a ref on the inode.
571  */
572 int sync_inode(struct inode *inode, struct writeback_control *wbc)
573 {
574         int ret;
575
576         spin_lock(&inode_lock);
577         ret = __writeback_single_inode(inode, wbc);
578         spin_unlock(&inode_lock);
579         return ret;
580 }
581 EXPORT_SYMBOL(sync_inode);
582
583 /**
584  * generic_osync_inode - flush all dirty data for a given inode to disk
585  * @inode: inode to write
586  * @what:  what to write and wait upon
587  *
588  * This can be called by file_write functions for files which have the
589  * O_SYNC flag set, to flush dirty writes to disk.
590  *
591  * @what is a bitmask, specifying which part of the inode's data should be
592  * written and waited upon:
593  *
594  *    OSYNC_DATA:     i_mapping's dirty data
595  *    OSYNC_METADATA: the buffers at i_mapping->private_list
596  *    OSYNC_INODE:    the inode itself
597  */
598
599 int generic_osync_inode(struct inode *inode, struct address_space *mapping, int what)
600 {
601         int err = 0;
602         int need_write_inode_now = 0;
603         int err2;
604
605         current->flags |= PF_SYNCWRITE;
606         if (what & OSYNC_DATA)
607                 err = filemap_fdatawrite(mapping);
608         if (what & (OSYNC_METADATA|OSYNC_DATA)) {
609                 err2 = sync_mapping_buffers(mapping);
610                 if (!err)
611                         err = err2;
612         }
613         if (what & OSYNC_DATA) {
614                 err2 = filemap_fdatawait(mapping);
615                 if (!err)
616                         err = err2;
617         }
618         current->flags &= ~PF_SYNCWRITE;
619
620         spin_lock(&inode_lock);
621         if ((inode->i_state & I_DIRTY) &&
622             ((what & OSYNC_INODE) || (inode->i_state & I_DIRTY_DATASYNC)))
623                 need_write_inode_now = 1;
624         spin_unlock(&inode_lock);
625
626         if (need_write_inode_now)
627                 write_inode_now(inode, 1);
628         else
629                 wait_on_inode(inode);
630
631         return err;
632 }
633
634 EXPORT_SYMBOL(generic_osync_inode);
635
636 /**
637  * writeback_acquire: attempt to get exclusive writeback access to a device
638  * @bdi: the device's backing_dev_info structure
639  *
640  * It is a waste of resources to have more than one pdflush thread blocked on
641  * a single request queue.  Exclusion at the request_queue level is obtained
642  * via a flag in the request_queue's backing_dev_info.state.
643  *
644  * Non-request_queue-backed address_spaces will share default_backing_dev_info,
645  * unless they implement their own.  Which is somewhat inefficient, as this
646  * may prevent concurrent writeback against multiple devices.
647  */
648 int writeback_acquire(struct backing_dev_info *bdi)
649 {
650         return !test_and_set_bit(BDI_pdflush, &bdi->state);
651 }
652
653 /**
654  * writeback_in_progress: determine whether there is writeback in progress
655  *                        against a backing device.
656  * @bdi: the device's backing_dev_info structure.
657  */
658 int writeback_in_progress(struct backing_dev_info *bdi)
659 {
660         return test_bit(BDI_pdflush, &bdi->state);
661 }
662
663 /**
664  * writeback_release: relinquish exclusive writeback access against a device.
665  * @bdi: the device's backing_dev_info structure
666  */
667 void writeback_release(struct backing_dev_info *bdi)
668 {
669         BUG_ON(!writeback_in_progress(bdi));
670         clear_bit(BDI_pdflush, &bdi->state);
671 }