fs/jfs/jfs_metapage.c

   1 /*
   2  *   Copyright (C) International Business Machines Corp., 2000-2003
   3  *   Portions Copyright (C) Christoph Hellwig, 2001-2002
   4  *
   5  *   This program is free software;  you can redistribute it and/or modify
   6  *   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8  *   (at your option) any later version.
   9  *
  10  *   This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  *   but WITHOUT ANY WARRANTY;  without even the implied warranty of
  12  *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See
  13  *   the GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  *   You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  *   along with this program;  if not, write to the Free Software
  17  *   Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA
  18  */
  19
  20 #include <linux/fs.h>
  21 #include <linux/init.h>
  22 #include <linux/buffer_head.h>
  23 #include <linux/mempool.h>
  24 #include "jfs_incore.h"
  25 #include "jfs_superblock.h"
  26 #include "jfs_filsys.h"
  27 #include "jfs_metapage.h"
  28 #include "jfs_txnmgr.h"
  29 #include "jfs_debug.h"
  30
  31 static spinlock_t meta_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
  32
  33 #ifdef CONFIG_JFS_STATISTICS
  34 struct {
  35         uint    pagealloc;      /* # of page allocations */
  36         uint    pagefree;       /* # of page frees */
  37         uint    lockwait;       /* # of sleeping lock_metapage() calls */
  38 } mpStat;
  39 #endif
  40
  41
  42 #define HASH_BITS 10            /* This makes hash_table 1 4K page */
  43 #define HASH_SIZE (1 << HASH_BITS)
  44 static struct metapage **hash_table = NULL;
  45 static unsigned long hash_order;
  46
  47
  48 static inline int metapage_locked(struct metapage *mp)
  49 {
  50         return test_bit(META_locked, &mp->flag);
  51 }
  52
  53 static inline int trylock_metapage(struct metapage *mp)
  54 {
  55         return test_and_set_bit(META_locked, &mp->flag);
  56 }
  57
  58 static inline void unlock_metapage(struct metapage *mp)
  59 {
  60         clear_bit(META_locked, &mp->flag);
  61         wake_up(&mp->wait);
  62 }
  63
  64 static void __lock_metapage(struct metapage *mp)
  65 {
  66         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
  67
  68         INCREMENT(mpStat.lockwait);
  69
  70         add_wait_queue_exclusive(&mp->wait, &wait);
  71         do {
  72                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
  73                 if (metapage_locked(mp)) {
  74                         spin_unlock(&meta_lock);
  75                         schedule();
  76                         spin_lock(&meta_lock);
  77                 }
  78         } while (trylock_metapage(mp));
  79         __set_current_state(TASK_RUNNING);
  80         remove_wait_queue(&mp->wait, &wait);
  81 }
  82
  83 /* needs meta_lock */
  84 static inline void lock_metapage(struct metapage *mp)
  85 {
  86         if (trylock_metapage(mp))
  87                 __lock_metapage(mp);
  88 }
  89
  90 #define METAPOOL_MIN_PAGES 32
  91 static kmem_cache_t *metapage_cache;
  92 static mempool_t *metapage_mempool;
  93
  94 static void init_once(void *foo, kmem_cache_t *cachep, unsigned long flags)
  95 {
  96         struct metapage *mp = (struct metapage *)foo;
  97
  98         if ((flags & (SLAB_CTOR_VERIFY|SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR)) ==
  99             SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR) {
 100                 mp->lid = 0;
 101                 mp->lsn = 0;
 102                 mp->flag = 0;
 103                 mp->data = NULL;
 104                 mp->clsn = 0;
 105                 mp->log = NULL;
 106                 set_bit(META_free, &mp->flag);
 107                 init_waitqueue_head(&mp->wait);
 108         }
 109 }
 110
 111 static inline struct metapage *alloc_metapage(int no_wait)
 112 {
 113         return mempool_alloc(metapage_mempool, no_wait ? GFP_ATOMIC : GFP_NOFS);
 114 }
 115
 116 static inline void free_metapage(struct metapage *mp)
 117 {
 118         mp->flag = 0;
 119         set_bit(META_free, &mp->flag);
 120
 121         mempool_free(mp, metapage_mempool);
 122 }
 123
 124 int __init metapage_init(void)
 125 {
 126         /*
 127          * Allocate the metapage structures
 128          */
 129         metapage_cache = kmem_cache_create("jfs_mp", sizeof(struct metapage),
 130                                            0, 0, init_once, NULL);
 131         if (metapage_cache == NULL)
 132                 return -ENOMEM;
 133
 134         metapage_mempool = mempool_create(METAPOOL_MIN_PAGES, mempool_alloc_slab,
 135                                           mempool_free_slab, metapage_cache);
 136
 137         if (metapage_mempool == NULL) {
 138                 kmem_cache_destroy(metapage_cache);
 139                 return -ENOMEM;
 140         }
 141         /*
 142          * Now the hash list
 143          */
 144         for (hash_order = 0;
 145              ((PAGE_SIZE << hash_order) / sizeof(void *)) < HASH_SIZE;
 146              hash_order++);
 147         hash_table =
 148             (struct metapage **) __get_free_pages(GFP_KERNEL, hash_order);
 149         assert(hash_table);
 150         memset(hash_table, 0, PAGE_SIZE << hash_order);
 151
 152         return 0;
 153 }
 154
 155 void metapage_exit(void)
 156 {
 157         mempool_destroy(metapage_mempool);
 158         kmem_cache_destroy(metapage_cache);
 159 }
 160
 161 /*
 162  * Basically same hash as in pagemap.h, but using our hash table
 163  */
 164 static struct metapage **meta_hash(struct address_space *mapping,
 165                                    unsigned long index)
 166 {
 167 #define i (((unsigned long)mapping)/ \
 168            (sizeof(struct inode) & ~(sizeof(struct inode) -1 )))
 169 #define s(x) ((x) + ((x) >> HASH_BITS))
 170         return hash_table + (s(i + index) & (HASH_SIZE - 1));
 171 #undef i
 172 #undef s
 173 }
 174
 175 static struct metapage *search_hash(struct metapage ** hash_ptr,
 176                                     struct address_space *mapping,
 177                                unsigned long index)
 178 {
 179         struct metapage *ptr;
 180
 181         for (ptr = *hash_ptr; ptr; ptr = ptr->hash_next) {
 182                 if ((ptr->mapping == mapping) && (ptr->index == index))
 183                         return ptr;
 184         }
 185
 186         return NULL;
 187 }
 188
 189 static void add_to_hash(struct metapage * mp, struct metapage ** hash_ptr)
 190 {
 191         if (*hash_ptr)
 192                 (*hash_ptr)->hash_prev = mp;
 193
 194         mp->hash_prev = NULL;
 195         mp->hash_next = *hash_ptr;
 196         *hash_ptr = mp;
 197 }
 198
 199 static void remove_from_hash(struct metapage * mp, struct metapage ** hash_ptr)
 200 {
 201         if (mp->hash_prev)
 202                 mp->hash_prev->hash_next = mp->hash_next;
 203         else {
 204                 assert(*hash_ptr == mp);
 205                 *hash_ptr = mp->hash_next;
 206         }
 207
 208         if (mp->hash_next)
 209                 mp->hash_next->hash_prev = mp->hash_prev;
 210 }
 211
 212 struct metapage *__get_metapage(struct inode *inode, unsigned long lblock,
 213                                 unsigned int size, int absolute,
 214                                 unsigned long new)
 215 {
 216         struct metapage **hash_ptr;
 217         int l2BlocksPerPage;
 218         int l2bsize;
 219         struct address_space *mapping;
 220         struct metapage *mp;
 221         unsigned long page_index;
 222         unsigned long page_offset;
 223
 224         jfs_info("__get_metapage: inode = 0x%p, lblock = 0x%lx", inode, lblock);
 225
 226         if (absolute)
 227                 mapping = inode->i_sb->s_bdev->bd_inode->i_mapping;
 228         else
 229                 mapping = inode->i_mapping;
 230
 231         spin_lock(&meta_lock);
 232         hash_ptr = meta_hash(mapping, lblock);
 233         mp = search_hash(hash_ptr, mapping, lblock);
 234         if (mp) {
 235               page_found:
 236                 if (test_bit(META_discard, &mp->flag)) {
 237                         if (!new) {
 238                                 spin_unlock(&meta_lock);
 239                                 jfs_error(inode->i_sb,
 240                                           "__get_metapage: using a "
 241                                           "discarded metapage");
 242                                 return NULL;
 243                         }
 244                         clear_bit(META_discard, &mp->flag);
 245                 }
 246                 mp->count++;
 247                 jfs_info("__get_metapage: found 0x%p, in hash", mp);
 248                 if (mp->logical_size != size) {
 249                         spin_unlock(&meta_lock);
 250                         jfs_error(inode->i_sb,
 251                                   "__get_metapage: mp->logical_size != size");
 252                         return NULL;
 253                 }
 254                 lock_metapage(mp);
 255                 spin_unlock(&meta_lock);
 256         } else {
 257                 l2bsize = inode->i_blkbits;
 258                 l2BlocksPerPage = PAGE_CACHE_SHIFT - l2bsize;
 259                 page_index = lblock >> l2BlocksPerPage;
 260                 page_offset = (lblock - (page_index << l2BlocksPerPage)) <<
 261                     l2bsize;
 262                 if ((page_offset + size) > PAGE_CACHE_SIZE) {
 263                         spin_unlock(&meta_lock);
 264                         jfs_err("MetaData crosses page boundary!!");
 265                         return NULL;
 266                 }
 267
 268                 /*
 269                  * Locks held on aggregate inode pages are usually
 270                  * not held long, and they are taken in critical code
 271                  * paths (committing dirty inodes, txCommit thread)
 272                  *
 273                  * Attempt to get metapage without blocking, tapping into
 274                  * reserves if necessary.
 275                  */
 276                 mp = NULL;
 277                 if (JFS_IP(inode)->fileset == AGGREGATE_I) {
 278                         mp =  mempool_alloc(metapage_mempool, GFP_ATOMIC);
 279                         if (!mp) {
 280                                 /*
 281                                  * mempool is supposed to protect us from
 282                                  * failing here.  We will try a blocking
 283                                  * call, but a deadlock is possible here
 284                                  */
 285                                 printk(KERN_WARNING
 286                                        "__get_metapage: atomic call to mempool_alloc failed.\n");
 287                                 printk(KERN_WARNING
 288                                        "Will attempt blocking call\n");
 289                         }
 290                 }
 291                 if (!mp) {
 292                         struct metapage *mp2;
 293
 294                         spin_unlock(&meta_lock);
 295                         mp =  mempool_alloc(metapage_mempool, GFP_NOFS);
 296                         spin_lock(&meta_lock);
 297
 298                         /* we dropped the meta_lock, we need to search the
 299                          * hash again.
 300                          */
 301                         mp2 = search_hash(hash_ptr, mapping, lblock);
 302                         if (mp2) {
 303                                 free_metapage(mp);
 304                                 mp = mp2;
 305                                 goto page_found;
 306                         }
 307                 }
 308                 mp->flag = 0;
 309                 lock_metapage(mp);
 310                 if (absolute)
 311                         set_bit(META_absolute, &mp->flag);
 312                 mp->xflag = COMMIT_PAGE;
 313                 mp->count = 1;
 314                 atomic_set(&mp->nohomeok,0);
 315                 mp->mapping = mapping;
 316                 mp->index = lblock;
 317                 mp->page = 0;
 318                 mp->logical_size = size;
 319                 add_to_hash(mp, hash_ptr);
 320                 spin_unlock(&meta_lock);
 321
 322                 if (new) {
 323                         jfs_info("__get_metapage: Calling grab_cache_page");
 324                         mp->page = grab_cache_page(mapping, page_index);
 325                         if (!mp->page) {
 326                                 jfs_err("grab_cache_page failed!");
 327                                 goto freeit;
 328                         } else {
 329                                 INCREMENT(mpStat.pagealloc);
 330                                 unlock_page(mp->page);
 331                         }
 332                 } else {
 333                         jfs_info("__get_metapage: Calling read_cache_page");
 334                         mp->page = read_cache_page(mapping, lblock,
 335                                     (filler_t *)mapping->a_ops->readpage, NULL);
 336                         if (IS_ERR(mp->page)) {
 337                                 jfs_err("read_cache_page failed!");
 338                                 goto freeit;
 339                         } else
 340                                 INCREMENT(mpStat.pagealloc);
 341                 }
 342                 mp->data = kmap(mp->page) + page_offset;
 343         }
 344
 345         if (new)
 346                 memset(mp->data, 0, PSIZE);
 347
 348         jfs_info("__get_metapage: returning = 0x%p", mp);
 349         return mp;
 350
 351 freeit:
 352         spin_lock(&meta_lock);
 353         remove_from_hash(mp, hash_ptr);
 354         free_metapage(mp);
 355         spin_unlock(&meta_lock);
 356         return NULL;
 357 }
 358
 359 void hold_metapage(struct metapage * mp, int force)
 360 {
 361         spin_lock(&meta_lock);
 362
 363         mp->count++;
 364
 365         if (force) {
 366                 ASSERT (!(test_bit(META_forced, &mp->flag)));
 367                 if (trylock_metapage(mp))
 368                         set_bit(META_forced, &mp->flag);
 369         } else
 370                 lock_metapage(mp);
 371
 372         spin_unlock(&meta_lock);
 373 }
 374
 375 static void __write_metapage(struct metapage * mp)
 376 {
 377         int l2bsize = mp->mapping->host->i_blkbits;
 378         int l2BlocksPerPage = PAGE_CACHE_SHIFT - l2bsize;
 379         unsigned long page_index;
 380         unsigned long page_offset;
 381         int rc;
 382
 383         jfs_info("__write_metapage: mp = 0x%p", mp);
 384
 385         if (test_bit(META_discard, &mp->flag)) {
 386                 /*
 387                  * This metadata is no longer valid
 388                  */
 389                 clear_bit(META_dirty, &mp->flag);
 390                 return;
 391         }
 392
 393         page_index = mp->page->index;
 394         page_offset =
 395             (mp->index - (page_index << l2BlocksPerPage)) << l2bsize;
 396
 397         lock_page(mp->page);
 398         rc = mp->mapping->a_ops->prepare_write(NULL, mp->page, page_offset,
 399                                                page_offset +
 400                                                mp->logical_size);
 401         if (rc) {
 402                 jfs_err("prepare_write return %d!", rc);
 403                 ClearPageUptodate(mp->page);
 404                 unlock_page(mp->page);
 405                 clear_bit(META_dirty, &mp->flag);
 406                 return;
 407         }
 408         rc = mp->mapping->a_ops->commit_write(NULL, mp->page, page_offset,
 409                                               page_offset +
 410                                               mp->logical_size);
 411         if (rc) {
 412                 jfs_err("commit_write returned %d", rc);
 413         }
 414
 415         unlock_page(mp->page);
 416         clear_bit(META_dirty, &mp->flag);
 417
 418         jfs_info("__write_metapage done");
 419 }
 420
 421 static inline void sync_metapage(struct metapage *mp)
 422 {
 423         struct page *page = mp->page;
 424
 425         page_cache_get(page);
 426         lock_page(page);
 427
 428         /* we're done with this page - no need to check for errors */
 429         if (page_has_buffers(page))
 430                 write_one_page(page, 1);
 431         else
 432                 unlock_page(page);
 433         page_cache_release(page);
 434 }
 435
 436 void release_metapage(struct metapage * mp)
 437 {
 438         struct jfs_log *log;
 439
 440         jfs_info("release_metapage: mp = 0x%p, flag = 0x%lx", mp, mp->flag);
 441
 442         spin_lock(&meta_lock);
 443         if (test_bit(META_forced, &mp->flag)) {
 444                 clear_bit(META_forced, &mp->flag);
 445                 mp->count--;
 446                 spin_unlock(&meta_lock);
 447                 return;
 448         }
 449
 450         assert(mp->count);
 451         if (--mp->count || atomic_read(&mp->nohomeok)) {
 452                 unlock_metapage(mp);
 453                 spin_unlock(&meta_lock);
 454         } else {
 455                 remove_from_hash(mp, meta_hash(mp->mapping, mp->index));
 456                 spin_unlock(&meta_lock);
 457
 458                 if (mp->page) {
 459                         kunmap(mp->page);
 460                         mp->data = 0;
 461                         if (test_bit(META_dirty, &mp->flag))
 462                                 __write_metapage(mp);
 463                         if (test_bit(META_sync, &mp->flag)) {
 464                                 sync_metapage(mp);
 465                                 clear_bit(META_sync, &mp->flag);
 466                         }
 467
 468                         if (test_bit(META_discard, &mp->flag)) {
 469                                 lock_page(mp->page);
 470                                 block_invalidatepage(mp->page, 0);
 471                                 unlock_page(mp->page);
 472                         }
 473
 474                         page_cache_release(mp->page);
 475                         INCREMENT(mpStat.pagefree);
 476                 }
 477
 478                 if (mp->lsn) {
 479                         /*
 480                          * Remove metapage from logsynclist.
 481                          */
 482                         log = mp->log;
 483                         LOGSYNC_LOCK(log);
 484                         mp->log = 0;
 485                         mp->lsn = 0;
 486                         mp->clsn = 0;
 487                         log->count--;
 488                         list_del(&mp->synclist);
 489                         LOGSYNC_UNLOCK(log);
 490                 }
 491
 492                 free_metapage(mp);
 493         }
 494 }
 495
 496 void __invalidate_metapages(struct inode *ip, s64 addr, int len)
 497 {
 498         struct metapage **hash_ptr;
 499         unsigned long lblock;
 500         int l2BlocksPerPage = PAGE_CACHE_SHIFT - ip->i_blkbits;
 501         /* All callers are interested in block device's mapping */
 502         struct address_space *mapping = ip->i_sb->s_bdev->bd_inode->i_mapping;
 503         struct metapage *mp;
 504         struct page *page;
 505
 506         /*
 507          * First, mark metapages to discard.  They will eventually be
 508          * released, but should not be written.
 509          */
 510         for (lblock = addr; lblock < addr + len;
 511              lblock += 1 << l2BlocksPerPage) {
 512                 hash_ptr = meta_hash(mapping, lblock);
 513                 spin_lock(&meta_lock);
 514                 mp = search_hash(hash_ptr, mapping, lblock);
 515                 if (mp) {
 516                         set_bit(META_discard, &mp->flag);
 517                         spin_unlock(&meta_lock);
 518                 } else {
 519                         spin_unlock(&meta_lock);
 520                         page = find_lock_page(mapping, lblock>>l2BlocksPerPage);
 521                         if (page) {
 522                                 block_invalidatepage(page, 0);
 523                                 unlock_page(page);
 524                         }
 525                 }
 526         }
 527 }
 528
 529 #ifdef CONFIG_JFS_STATISTICS
 530 int jfs_mpstat_read(char *buffer, char **start, off_t offset, int length,
 531                     int *eof, void *data)
 532 {
 533         int len = 0;
 534         off_t begin;
 535
 536         len += sprintf(buffer,
 537                        "JFS Metapage statistics\n"
 538                        "=======================\n"
 539                        "page allocations = %d\n"
 540                        "page frees = %d\n"
 541                        "lock waits = %d\n",
 542                        mpStat.pagealloc,
 543                        mpStat.pagefree,
 544                        mpStat.lockwait);
 545
 546         begin = offset;
 547         *start = buffer + begin;
 548         len -= begin;
 549
 550         if (len > length)
 551                 len = length;
 552         else
 553                 *eof = 1;
 554
 555         if (len < 0)
 556                 len = 0;
 557
 558         return len;
 559 }
 560 #endif