lustre/llite/rw.c

   1 /*
   2  * GPL HEADER START
   3  *
   4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
   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 version 2 only,
   8  * as published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
  14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * version 2 along with this program; If not, see
  18  * http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html
  19  *
  20  * GPL HEADER END
  21  */
  22 /*
  23  * Copyright (c) 2002, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
  24  * Use is subject to license terms.
  25  *
  26  * Copyright (c) 2011, 2017, Intel Corporation.
  27  */
  28 /*
  29  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
  30  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
  31  *
  32  * lustre/llite/rw.c
  33  *
  34  * Lustre Lite I/O page cache routines shared by different kernel revs
  35  */
  36
  37 #include <linux/kernel.h>
  38 #include <linux/mm.h>
  39 #include <linux/string.h>
  40 #include <linux/stat.h>
  41 #include <linux/errno.h>
  42 #include <linux/unistd.h>
  43 #include <linux/writeback.h>
  44 #include <asm/uaccess.h>
  45
  46 #include <linux/fs.h>
  47 #include <linux/file.h>
  48 #include <linux/stat.h>
  49 #include <asm/uaccess.h>
  50 #include <linux/mm.h>
  51 #include <linux/pagemap.h>
  52 /* current_is_kswapd() */
  53 #include <linux/swap.h>
  54 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
  55
  56 #define DEBUG_SUBSYSTEM S_LLITE
  57
  58 #include <obd_cksum.h>
  59 #include "llite_internal.h"
  60 #include <lustre_compat.h>
  61
  62 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which);
  63
  64 /**
  65  * Get readahead pages from the filesystem readahead pool of the client for a
  66  * thread.
  67  *
  68  * /param sbi superblock for filesystem readahead state ll_ra_info
  69  * /param ria per-thread readahead state
  70  * /param pages number of pages requested for readahead for the thread.
  71  *
  72  * WARNING: This algorithm is used to reduce contention on sbi->ll_lock.
  73  * It should work well if the ra_max_pages is much greater than the single
  74  * file's read-ahead window, and not too many threads contending for
  75  * these readahead pages.
  76  *
  77  * TODO: There may be a 'global sync problem' if many threads are trying
  78  * to get an ra budget that is larger than the remaining readahead pages
  79  * and reach here at exactly the same time. They will compute /a ret to
  80  * consume the remaining pages, but will fail at atomic_add_return() and
  81  * get a zero ra window, although there is still ra space remaining. - Jay */
  82
  83 static unsigned long ll_ra_count_get(struct ll_sb_info *sbi,
  84                                      struct ra_io_arg *ria,
  85                                      unsigned long pages,
  86                                      unsigned long pages_min)
  87 {
  88         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
  89         long ret;
  90         ENTRY;
  91
  92         /* If read-ahead pages left are less than 1M, do not do read-ahead,
  93          * otherwise it will form small read RPC(< 1M), which hurt server
  94          * performance a lot. */
  95         ret = min(ra->ra_max_pages - atomic_read(&ra->ra_cur_pages),
  96                   pages);
  97         if (ret < 0 || ret < min_t(long, PTLRPC_MAX_BRW_PAGES, pages))
  98                 GOTO(out, ret = 0);
  99
 100         if (atomic_add_return(ret, &ra->ra_cur_pages) > ra->ra_max_pages) {
 101                 atomic_sub(ret, &ra->ra_cur_pages);
 102                 ret = 0;
 103         }
 104
 105 out:
 106         if (ret < pages_min) {
 107                 /* override ra limit for maximum performance */
 108                 atomic_add(pages_min - ret, &ra->ra_cur_pages);
 109                 ret = pages_min;
 110         }
 111         RETURN(ret);
 112 }
 113
 114 void ll_ra_count_put(struct ll_sb_info *sbi, unsigned long pages)
 115 {
 116         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
 117         atomic_sub(pages, &ra->ra_cur_pages);
 118 }
 119
 120 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which)
 121 {
 122         LASSERTF(which < _NR_RA_STAT, "which: %u\n", which);
 123         lprocfs_counter_incr(sbi->ll_ra_stats, which);
 124 }
 125
 126 void ll_ra_stats_inc(struct inode *inode, enum ra_stat which)
 127 {
 128         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
 129         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, which);
 130 }
 131
 132 #define RAS_CDEBUG(ras) \
 133         CDEBUG(D_READA,                                                      \
 134                "lre %llu cr %lu cb %llu wsi %lu wp %lu nra %lu rpc %lu "     \
 135                "r %lu csr %lu so %llu sb %llu sl %llu lr %lu\n",             \
 136                ras->ras_last_read_end_bytes, ras->ras_consecutive_requests,  \
 137                ras->ras_consecutive_bytes, ras->ras_window_start_idx,        \
 138                ras->ras_window_pages, ras->ras_next_readahead_idx,           \
 139                ras->ras_rpc_pages, ras->ras_requests,                        \
 140                ras->ras_consecutive_stride_requests, ras->ras_stride_offset, \
 141                ras->ras_stride_bytes, ras->ras_stride_length,                \
 142                ras->ras_async_last_readpage_idx)
 143
 144 static bool pos_in_window(loff_t pos, loff_t point,
 145                           unsigned long before, unsigned long after)
 146 {
 147         loff_t start = point - before;
 148         loff_t end = point + after;
 149
 150         if (start > point)
 151                 start = 0;
 152         if (end < point)
 153                 end = ~0;
 154
 155         return start <= pos && pos <= end;
 156 }
 157
 158 /**
 159  * Initiates read-ahead of a page with given index.
 160  *
 161  * \retval +ve: page was already uptodate so it will be skipped
 162  *              from being added;
 163  * \retval -ve: page wasn't added to \a queue for error;
 164  * \retval   0: page was added into \a queue for read ahead.
 165  */
 166 static int ll_read_ahead_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 167                               struct cl_page_list *queue, pgoff_t index)
 168 {
 169         struct cl_object *clob  = io->ci_obj;
 170         struct inode     *inode = vvp_object_inode(clob);
 171         struct page      *vmpage;
 172         struct cl_page   *page;
 173         struct vvp_page  *vpg;
 174         enum ra_stat      which = _NR_RA_STAT; /* keep gcc happy */
 175         int               rc    = 0;
 176         const char       *msg   = NULL;
 177         ENTRY;
 178
 179         vmpage = grab_cache_page_nowait(inode->i_mapping, index);
 180         if (vmpage == NULL) {
 181                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
 182                 msg   = "g_c_p_n failed";
 183                 GOTO(out, rc = -EBUSY);
 184         }
 185
 186         /* Check if vmpage was truncated or reclaimed */
 187         if (vmpage->mapping != inode->i_mapping) {
 188                 which = RA_STAT_WRONG_GRAB_PAGE;
 189                 msg   = "g_c_p_n returned invalid page";
 190                 GOTO(out, rc = -EBUSY);
 191         }
 192
 193         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index, vmpage, CPT_CACHEABLE);
 194         if (IS_ERR(page)) {
 195                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
 196                 msg   = "cl_page_find failed";
 197                 GOTO(out, rc = PTR_ERR(page));
 198         }
 199
 200         lu_ref_add(&page->cp_reference, "ra", current);
 201         cl_page_assume(env, io, page);
 202         vpg = cl2vvp_page(cl_object_page_slice(clob, page));
 203         if (!vpg->vpg_defer_uptodate && !PageUptodate(vmpage)) {
 204                 vpg->vpg_defer_uptodate = 1;
 205                 vpg->vpg_ra_used = 0;
 206                 cl_page_list_add(queue, page);
 207         } else {
 208                 /* skip completed pages */
 209                 cl_page_unassume(env, io, page);
 210                 /* This page is already uptodate, returning a positive number
 211                  * to tell the callers about this */
 212                 rc = 1;
 213         }
 214
 215         lu_ref_del(&page->cp_reference, "ra", current);
 216         cl_page_put(env, page);
 217
 218 out:
 219         if (vmpage != NULL) {
 220                 if (rc != 0)
 221                         unlock_page(vmpage);
 222                 put_page(vmpage);
 223         }
 224         if (msg != NULL) {
 225                 ll_ra_stats_inc(inode, which);
 226                 CDEBUG(D_READA, "%s\n", msg);
 227
 228         }
 229
 230         RETURN(rc);
 231 }
 232
 233 #define RIA_DEBUG(ria)                                                  \
 234         CDEBUG(D_READA, "rs %lu re %lu ro %llu rl %llu rb %llu\n",      \
 235                ria->ria_start_idx, ria->ria_end_idx, ria->ria_stoff,    \
 236                ria->ria_length, ria->ria_bytes)
 237
 238 static inline int stride_io_mode(struct ll_readahead_state *ras)
 239 {
 240         return ras->ras_consecutive_stride_requests > 1;
 241 }
 242
 243 /* The function calculates how many bytes will be read in
 244  * [off, off + length], in such stride IO area,
 245  * stride_offset = st_off, stride_lengh = st_len,
 246  * stride_bytes = st_bytes
 247  *
 248  *   |------------------|*****|------------------|*****|------------|*****|....
 249  * st_off
 250  *   |--- st_bytes     ---|
 251  *   |-----     st_len   -----|
 252  *
 253  *              How many bytes it should read in such pattern
 254  *              |-------------------------------------------------------------|
 255  *              off
 256  *              |<------                  length                      ------->|
 257  *
 258  *          =   |<----->|  +  |-------------------------------------| +   |---|
 259  *             start_left                 st_bytes * i                 end_left
 260  */
 261 static loff_t stride_byte_count(loff_t st_off, loff_t st_len, loff_t st_bytes,
 262                                 loff_t off, loff_t length)
 263 {
 264         u64 start = off > st_off ? off - st_off : 0;
 265         u64 end = off + length > st_off ? off + length - st_off : 0;
 266         u64 start_left;
 267         u64 end_left;
 268         u64 bytes_count;
 269
 270         if (st_len == 0 || length == 0 || end == 0)
 271                 return length;
 272
 273         start = div64_u64_rem(start, st_len, &start_left);
 274         if (start_left < st_bytes)
 275                 start_left = st_bytes - start_left;
 276         else
 277                 start_left = 0;
 278
 279         end = div64_u64_rem(end, st_len, &end_left);
 280         if (end_left > st_bytes)
 281                 end_left = st_bytes;
 282
 283         CDEBUG(D_READA, "start %llu, end %llu start_left %llu end_left %llu\n",
 284                start, end, start_left, end_left);
 285
 286         if (start == end)
 287                 bytes_count = end_left - (st_bytes - start_left);
 288         else
 289                 bytes_count = start_left +
 290                         st_bytes * (end - start - 1) + end_left;
 291
 292         CDEBUG(D_READA,
 293                "st_off %llu, st_len %llu st_bytes %llu off %llu length %llu bytescount %llu\n",
 294                st_off, st_len, st_bytes, off, length, bytes_count);
 295
 296         return bytes_count;
 297 }
 298
 299 static unsigned long ria_page_count(struct ra_io_arg *ria)
 300 {
 301         loff_t length_bytes = ria->ria_end_idx >= ria->ria_start_idx ?
 302                 (loff_t)(ria->ria_end_idx -
 303                          ria->ria_start_idx + 1) << PAGE_SHIFT : 0;
 304         loff_t bytes_count;
 305
 306         if (ria->ria_length > ria->ria_bytes && ria->ria_bytes &&
 307             (ria->ria_length & ~PAGE_MASK || ria->ria_bytes & ~PAGE_MASK ||
 308              ria->ria_stoff & ~PAGE_MASK)) {
 309                 /* Over-estimate un-aligned page stride read */
 310                 unsigned long pg_count = ((ria->ria_bytes +
 311                                            PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) + 1;
 312                 pg_count *= length_bytes / ria->ria_length + 1;
 313
 314                 return pg_count;
 315         }
 316         bytes_count = stride_byte_count(ria->ria_stoff, ria->ria_length,
 317                                         ria->ria_bytes,
 318                                         (loff_t)ria->ria_start_idx<<PAGE_SHIFT,
 319                                         length_bytes);
 320         return (bytes_count + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 321 }
 322
 323 static pgoff_t ras_align(struct ll_readahead_state *ras, pgoff_t index)
 324 {
 325         return index - (index % ras->ras_rpc_pages);
 326 }
 327
 328 /* Check whether the index is in the defined ra-window */
 329 static bool ras_inside_ra_window(pgoff_t idx, struct ra_io_arg *ria)
 330 {
 331         loff_t pos = (loff_t)idx << PAGE_SHIFT;
 332
 333         /* If ria_length == ria_bytes, it means non-stride I/O mode,
 334          * idx should always inside read-ahead window in this case
 335          * For stride I/O mode, just check whether the idx is inside
 336          * the ria_bytes.
 337          */
 338         if (ria->ria_length == 0 || ria->ria_length == ria->ria_bytes)
 339                 return true;
 340
 341         if (pos >= ria->ria_stoff) {
 342                 u64 offset;
 343
 344                 div64_u64_rem(pos - ria->ria_stoff, ria->ria_length, &offset);
 345
 346                 if (offset < ria->ria_bytes ||
 347                     (ria->ria_length - offset) < PAGE_SIZE)
 348                         return true;
 349         } else if (pos + PAGE_SIZE > ria->ria_stoff) {
 350                 return true;
 351         }
 352
 353         return false;
 354 }
 355
 356 static unsigned long
 357 ll_read_ahead_pages(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 358                     struct cl_page_list *queue, struct ll_readahead_state *ras,
 359                     struct ra_io_arg *ria, pgoff_t *ra_end)
 360 {
 361         struct cl_read_ahead ra = { 0 };
 362         /* busy page count is per stride */
 363         int rc = 0, count = 0, busy_page_count = 0;
 364         pgoff_t page_idx;
 365
 366         LASSERT(ria != NULL);
 367         RIA_DEBUG(ria);
 368
 369         for (page_idx = ria->ria_start_idx;
 370              page_idx <= ria->ria_end_idx && ria->ria_reserved > 0;
 371              page_idx++) {
 372                 if (ras_inside_ra_window(page_idx, ria)) {
 373                         if (ra.cra_end_idx == 0 || ra.cra_end_idx < page_idx) {
 374                                 pgoff_t end_idx;
 375
 376                                 cl_read_ahead_release(env, &ra);
 377
 378                                 rc = cl_io_read_ahead(env, io, page_idx, &ra);
 379                                 if (rc < 0)
 380                                         break;
 381
 382                                 /* Do not shrink ria_end_idx at any case until
 383                                  * the minimum end of current read is covered.
 384                                  * And only shrink ria_end_idx if the matched
 385                                  * LDLM lock doesn't cover more. */
 386                                 if (page_idx > ra.cra_end_idx ||
 387                                     (ra.cra_contention &&
 388                                      page_idx > ria->ria_end_idx_min)) {
 389                                         ria->ria_end_idx = ra.cra_end_idx;
 390                                         break;
 391                                 }
 392
 393                                 CDEBUG(D_READA, "idx: %lu, ra: %lu, rpc: %lu\n",
 394                                        page_idx, ra.cra_end_idx,
 395                                        ra.cra_rpc_pages);
 396                                 LASSERTF(ra.cra_end_idx >= page_idx,
 397                                          "object: %p, indcies %lu / %lu\n",
 398                                          io->ci_obj, ra.cra_end_idx, page_idx);
 399                                 /* update read ahead RPC size.
 400                                  * NB: it's racy but doesn't matter */
 401                                 if (ras->ras_rpc_pages != ra.cra_rpc_pages &&
 402                                     ra.cra_rpc_pages > 0)
 403                                         ras->ras_rpc_pages = ra.cra_rpc_pages;
 404                                 /* trim it to align with optimal RPC size */
 405                                 end_idx = ras_align(ras, ria->ria_end_idx + 1);
 406                                 if (end_idx > 0 && !ria->ria_eof)
 407                                         ria->ria_end_idx = end_idx - 1;
 408                                 if (ria->ria_end_idx < ria->ria_end_idx_min)
 409                                         ria->ria_end_idx = ria->ria_end_idx_min;
 410                         }
 411                         if (page_idx > ria->ria_end_idx)
 412                                 break;
 413
 414                         /* If the page is inside the read-ahead window */
 415                         rc = ll_read_ahead_page(env, io, queue, page_idx);
 416                         if (rc < 0 && rc != -EBUSY)
 417                                 break;
 418                         if (rc == -EBUSY) {
 419                                 busy_page_count++;
 420                                 CDEBUG(D_READA,
 421                                        "skip busy page: %lu\n", page_idx);
 422                                 /* For page unaligned readahead the first
 423                                  * last pages of each region can be read by
 424                                  * another reader on the same node, and so
 425                                  * may be busy. So only stop for > 2 busy
 426                                  * pages. */
 427                                 if (busy_page_count > 2)
 428                                         break;
 429                         }
 430
 431                         *ra_end = page_idx;
 432                         /* Only subtract from reserve & count the page if we
 433                          * really did readahead on that page. */
 434                         if (rc == 0) {
 435                                 ria->ria_reserved--;
 436                                 count++;
 437                         }
 438                 } else if (stride_io_mode(ras)) {
 439                         /* If it is not in the read-ahead window, and it is
 440                          * read-ahead mode, then check whether it should skip
 441                          * the stride gap.
 442                          */
 443                         loff_t pos = (loff_t)page_idx << PAGE_SHIFT;
 444                         u64 offset;
 445
 446                         div64_u64_rem(pos - ria->ria_stoff, ria->ria_length,
 447                                       &offset);
 448                         if (offset >= ria->ria_bytes) {
 449                                 pos += (ria->ria_length - offset);
 450                                 if ((pos >> PAGE_SHIFT) >= page_idx + 1)
 451                                         page_idx = (pos >> PAGE_SHIFT) - 1;
 452                                 busy_page_count = 0;
 453                                 CDEBUG(D_READA,
 454                                        "Stride: jump %llu pages to %lu\n",
 455                                        ria->ria_length - offset, page_idx);
 456                                 continue;
 457                         }
 458                 }
 459         }
 460
 461         cl_read_ahead_release(env, &ra);
 462
 463         return count;
 464 }
 465
 466 static void ll_readahead_work_free(struct ll_readahead_work *work)
 467 {
 468         fput(work->lrw_file);
 469         OBD_FREE_PTR(work);
 470 }
 471
 472 static void ll_readahead_handle_work(struct work_struct *wq);
 473 static void ll_readahead_work_add(struct inode *inode,
 474                                   struct ll_readahead_work *work)
 475 {
 476         INIT_WORK(&work->lrw_readahead_work, ll_readahead_handle_work);
 477         queue_work(ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ll_readahead_wq,
 478                    &work->lrw_readahead_work);
 479 }
 480
 481 static int ll_readahead_file_kms(const struct lu_env *env,
 482                                 struct cl_io *io, __u64 *kms)
 483 {
 484         struct cl_object *clob;
 485         struct inode *inode;
 486         struct cl_attr *attr = vvp_env_thread_attr(env);
 487         int ret;
 488
 489         clob = io->ci_obj;
 490         inode = vvp_object_inode(clob);
 491
 492         cl_object_attr_lock(clob);
 493         ret = cl_object_attr_get(env, clob, attr);
 494         cl_object_attr_unlock(clob);
 495
 496         if (ret != 0)
 497                 RETURN(ret);
 498
 499         *kms = attr->cat_kms;
 500         return 0;
 501 }
 502
 503 static void ll_readahead_handle_work(struct work_struct *wq)
 504 {
 505         struct ll_readahead_work *work;
 506         struct lu_env *env;
 507         __u16 refcheck;
 508         struct ra_io_arg *ria;
 509         struct inode *inode;
 510         struct ll_file_data *fd;
 511         struct ll_readahead_state *ras;
 512         struct cl_io *io;
 513         struct cl_2queue *queue;
 514         pgoff_t ra_end_idx = 0;
 515         unsigned long pages, pages_min = 0;
 516         struct file *file;
 517         __u64 kms;
 518         int rc;
 519         pgoff_t eof_index;
 520
 521         work = container_of(wq, struct ll_readahead_work,
 522                             lrw_readahead_work);
 523         fd = LUSTRE_FPRIVATE(work->lrw_file);
 524         ras = &fd->fd_ras;
 525         file = work->lrw_file;
 526         inode = file_inode(file);
 527
 528         env = cl_env_alloc(&refcheck, LCT_NOREF);
 529         if (IS_ERR(env))
 530                 GOTO(out_free_work, rc = PTR_ERR(env));
 531
 532         io = vvp_env_thread_io(env);
 533         ll_io_init(io, file, CIT_READ, NULL);
 534
 535         rc = ll_readahead_file_kms(env, io, &kms);
 536         if (rc != 0)
 537                 GOTO(out_put_env, rc);
 538
 539         if (kms == 0) {
 540                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_LEN);
 541                 GOTO(out_put_env, rc = 0);
 542         }
 543
 544         ria = &ll_env_info(env)->lti_ria;
 545         memset(ria, 0, sizeof(*ria));
 546
 547         ria->ria_start_idx = work->lrw_start_idx;
 548         /* Truncate RA window to end of file */
 549         eof_index = (pgoff_t)(kms - 1) >> PAGE_SHIFT;
 550         if (eof_index <= work->lrw_end_idx) {
 551                 work->lrw_end_idx = eof_index;
 552                 ria->ria_eof = true;
 553         }
 554         if (work->lrw_end_idx <= work->lrw_start_idx)
 555                 GOTO(out_put_env, rc = 0);
 556
 557         ria->ria_end_idx = work->lrw_end_idx;
 558         pages = ria->ria_end_idx - ria->ria_start_idx + 1;
 559         ria->ria_reserved = ll_ra_count_get(ll_i2sbi(inode), ria,
 560                                             ria_page_count(ria), pages_min);
 561
 562         CDEBUG(D_READA,
 563                "async reserved pages: %lu/%lu/%lu, ra_cur %d, ra_max %lu\n",
 564                ria->ria_reserved, pages, pages_min,
 565                atomic_read(&ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_cur_pages),
 566                ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_max_pages);
 567
 568         if (ria->ria_reserved < pages) {
 569                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_MAX_IN_FLIGHT);
 570                 if (PAGES_TO_MiB(ria->ria_reserved) < 1) {
 571                         ll_ra_count_put(ll_i2sbi(inode), ria->ria_reserved);
 572                         GOTO(out_put_env, rc = 0);
 573                 }
 574         }
 575
 576         rc = cl_io_rw_init(env, io, CIT_READ, ria->ria_start_idx, pages);
 577         if (rc)
 578                 GOTO(out_put_env, rc);
 579
 580         vvp_env_io(env)->vui_io_subtype = IO_NORMAL;
 581         vvp_env_io(env)->vui_fd = fd;
 582         io->ci_state = CIS_LOCKED;
 583         io->ci_async_readahead = true;
 584         rc = cl_io_start(env, io);
 585         if (rc)
 586                 GOTO(out_io_fini, rc);
 587
 588         queue = &io->ci_queue;
 589         cl_2queue_init(queue);
 590
 591         rc = ll_read_ahead_pages(env, io, &queue->c2_qin, ras, ria,
 592                                  &ra_end_idx);
 593         if (ria->ria_reserved != 0)
 594                 ll_ra_count_put(ll_i2sbi(inode), ria->ria_reserved);
 595         if (queue->c2_qin.pl_nr > 0) {
 596                 int count = queue->c2_qin.pl_nr;
 597
 598                 rc = cl_io_submit_rw(env, io, CRT_READ, queue);
 599                 if (rc == 0)
 600                         task_io_account_read(PAGE_SIZE * count);
 601         }
 602         if (ria->ria_end_idx == ra_end_idx && ra_end_idx == (kms >> PAGE_SHIFT))
 603                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_EOF);
 604
 605         if (ra_end_idx != ria->ria_end_idx)
 606                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_FAILED_REACH_END);
 607
 608         /* TODO: discard all pages until page reinit route is implemented */
 609         cl_page_list_discard(env, io, &queue->c2_qin);
 610
 611         /* Unlock unsent read pages in case of error. */
 612         cl_page_list_disown(env, io, &queue->c2_qin);
 613
 614         cl_2queue_fini(env, queue);
 615 out_io_fini:
 616         cl_io_end(env, io);
 617         cl_io_fini(env, io);
 618 out_put_env:
 619         cl_env_put(env, &refcheck);
 620 out_free_work:
 621         if (ra_end_idx > 0)
 622                 ll_ra_stats_inc_sbi(ll_i2sbi(inode), RA_STAT_ASYNC);
 623         ll_readahead_work_free(work);
 624 }
 625
 626 static int ll_readahead(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 627                         struct cl_page_list *queue,
 628                         struct ll_readahead_state *ras, bool hit,
 629                         struct file *file)
 630 {
 631         struct vvp_io *vio = vvp_env_io(env);
 632         struct ll_thread_info *lti = ll_env_info(env);
 633         unsigned long pages, pages_min = 0;
 634         pgoff_t ra_end_idx = 0, start_idx = 0, end_idx = 0;
 635         struct inode *inode;
 636         struct ra_io_arg *ria = &lti->lti_ria;
 637         struct cl_object *clob;
 638         int ret = 0;
 639         __u64 kms;
 640         ENTRY;
 641
 642         clob = io->ci_obj;
 643         inode = vvp_object_inode(clob);
 644
 645         memset(ria, 0, sizeof(*ria));
 646         ret = ll_readahead_file_kms(env, io, &kms);
 647         if (ret != 0)
 648                 RETURN(ret);
 649
 650         if (kms == 0) {
 651                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_LEN);
 652                 RETURN(0);
 653         }
 654
 655         spin_lock(&ras->ras_lock);
 656
 657         /**
 658          * Note: other thread might rollback the ras_next_readahead_idx,
 659          * if it can not get the full size of prepared pages, see the
 660          * end of this function. For stride read ahead, it needs to
 661          * make sure the offset is no less than ras_stride_offset,
 662          * so that stride read ahead can work correctly.
 663          */
 664         if (stride_io_mode(ras))
 665                 start_idx = max_t(pgoff_t, ras->ras_next_readahead_idx,
 666                                   ras->ras_stride_offset >> PAGE_SHIFT);
 667         else
 668                 start_idx = ras->ras_next_readahead_idx;
 669
 670         if (ras->ras_window_pages > 0)
 671                 end_idx = ras->ras_window_start_idx + ras->ras_window_pages - 1;
 672
 673         /* Enlarge the RA window to encompass the full read */
 674         if (vio->vui_ra_valid &&
 675             end_idx < vio->vui_ra_start_idx + vio->vui_ra_pages - 1)
 676                 end_idx = vio->vui_ra_start_idx + vio->vui_ra_pages - 1;
 677
 678         if (end_idx != 0) {
 679                 pgoff_t eof_index;
 680
 681                 /* Truncate RA window to end of file */
 682                 eof_index = (pgoff_t)((kms - 1) >> PAGE_SHIFT);
 683                 if (eof_index <= end_idx) {
 684                         end_idx = eof_index;
 685                         ria->ria_eof = true;
 686                 }
 687         }
 688         ria->ria_start_idx = start_idx;
 689         ria->ria_end_idx = end_idx;
 690         /* If stride I/O mode is detected, get stride window*/
 691         if (stride_io_mode(ras)) {
 692                 ria->ria_stoff = ras->ras_stride_offset;
 693                 ria->ria_length = ras->ras_stride_length;
 694                 ria->ria_bytes = ras->ras_stride_bytes;
 695         }
 696         spin_unlock(&ras->ras_lock);
 697
 698         if (end_idx == 0) {
 699                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
 700                 RETURN(0);
 701         }
 702         pages = ria_page_count(ria);
 703         if (pages == 0) {
 704                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
 705                 RETURN(0);
 706         }
 707
 708         RAS_CDEBUG(ras);
 709         CDEBUG(D_READA, DFID": ria: %lu/%lu, bead: %lu/%lu, hit: %d\n",
 710                PFID(lu_object_fid(&clob->co_lu)),
 711                ria->ria_start_idx, ria->ria_end_idx,
 712                vio->vui_ra_valid ? vio->vui_ra_start_idx : 0,
 713                vio->vui_ra_valid ? vio->vui_ra_pages : 0,
 714                hit);
 715
 716         /* at least to extend the readahead window to cover current read */
 717         if (!hit && vio->vui_ra_valid &&
 718             vio->vui_ra_start_idx + vio->vui_ra_pages > ria->ria_start_idx)
 719                 ria->ria_end_idx_min =
 720                         vio->vui_ra_start_idx + vio->vui_ra_pages - 1;
 721
 722         ria->ria_reserved = ll_ra_count_get(ll_i2sbi(inode), ria, pages,
 723                                             pages_min);
 724         if (ria->ria_reserved < pages)
 725                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_MAX_IN_FLIGHT);
 726
 727         CDEBUG(D_READA, "reserved pages: %lu/%lu/%lu, ra_cur %d, ra_max %lu\n",
 728                ria->ria_reserved, pages, pages_min,
 729                atomic_read(&ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_cur_pages),
 730                ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_max_pages);
 731
 732         ret = ll_read_ahead_pages(env, io, queue, ras, ria, &ra_end_idx);
 733
 734         if (ria->ria_reserved != 0)
 735                 ll_ra_count_put(ll_i2sbi(inode), ria->ria_reserved);
 736
 737         if (ra_end_idx == end_idx && ra_end_idx == (kms >> PAGE_SHIFT))
 738                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_EOF);
 739
 740         CDEBUG(D_READA,
 741                "ra_end_idx = %lu end_idx = %lu stride end = %lu pages = %d\n",
 742                ra_end_idx, end_idx, ria->ria_end_idx, ret);
 743
 744         if (ra_end_idx != end_idx)
 745                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_FAILED_REACH_END);
 746         if (ra_end_idx > 0) {
 747                 /* update the ras so that the next read-ahead tries from
 748                  * where we left off. */
 749                 spin_lock(&ras->ras_lock);
 750                 ras->ras_next_readahead_idx = ra_end_idx + 1;
 751                 spin_unlock(&ras->ras_lock);
 752                 RAS_CDEBUG(ras);
 753         }
 754
 755         RETURN(ret);
 756 }
 757
 758 static void ras_set_start(struct ll_readahead_state *ras, pgoff_t index)
 759 {
 760         ras->ras_window_start_idx = ras_align(ras, index);
 761 }
 762
 763 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
 764 static void ras_reset(struct ll_readahead_state *ras, pgoff_t index)
 765 {
 766         ras->ras_consecutive_requests = 0;
 767         ras->ras_consecutive_bytes = 0;
 768         ras->ras_window_pages = 0;
 769         ras_set_start(ras, index);
 770         ras->ras_next_readahead_idx = max(ras->ras_window_start_idx, index + 1);
 771
 772         RAS_CDEBUG(ras);
 773 }
 774
 775 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
 776 static void ras_stride_reset(struct ll_readahead_state *ras)
 777 {
 778         ras->ras_consecutive_stride_requests = 0;
 779         ras->ras_stride_length = 0;
 780         ras->ras_stride_bytes = 0;
 781         RAS_CDEBUG(ras);
 782 }
 783
 784 void ll_readahead_init(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras)
 785 {
 786         spin_lock_init(&ras->ras_lock);
 787         ras->ras_rpc_pages = PTLRPC_MAX_BRW_PAGES;
 788         ras_reset(ras, 0);
 789         ras->ras_last_read_end_bytes = 0;
 790         ras->ras_requests = 0;
 791 }
 792
 793 /*
 794  * Check whether the read request is in the stride window.
 795  * If it is in the stride window, return true, otherwise return false.
 796  */
 797 static bool read_in_stride_window(struct ll_readahead_state *ras,
 798                                   loff_t pos, loff_t count)
 799 {
 800         loff_t stride_gap;
 801
 802         if (ras->ras_stride_length == 0 || ras->ras_stride_bytes == 0 ||
 803             ras->ras_stride_bytes == ras->ras_stride_length)
 804                 return false;
 805
 806         stride_gap = pos - ras->ras_last_read_end_bytes - 1;
 807
 808         /* If it is contiguous read */
 809         if (stride_gap == 0)
 810                 return ras->ras_consecutive_bytes + count <=
 811                         ras->ras_stride_bytes;
 812
 813         /* Otherwise check the stride by itself */
 814         return (ras->ras_stride_length - ras->ras_stride_bytes) == stride_gap &&
 815                 ras->ras_consecutive_bytes == ras->ras_stride_bytes &&
 816                 count <= ras->ras_stride_bytes;
 817 }
 818
 819 static void ras_init_stride_detector(struct ll_readahead_state *ras,
 820                                      loff_t pos, loff_t count)
 821 {
 822         loff_t stride_gap = pos - ras->ras_last_read_end_bytes - 1;
 823
 824         LASSERT(ras->ras_consecutive_stride_requests == 0);
 825
 826         if (pos <= ras->ras_last_read_end_bytes) {
 827                 /*Reset stride window for forward read*/
 828                 ras_stride_reset(ras);
 829                 return;
 830         }
 831
 832         ras->ras_stride_bytes = ras->ras_consecutive_bytes;
 833         ras->ras_stride_length = stride_gap + ras->ras_consecutive_bytes;
 834         ras->ras_consecutive_stride_requests++;
 835         ras->ras_stride_offset = pos;
 836
 837         RAS_CDEBUG(ras);
 838 }
 839
 840 static unsigned long
 841 stride_page_count(struct ll_readahead_state *ras, loff_t len)
 842 {
 843         loff_t bytes_count =
 844                 stride_byte_count(ras->ras_stride_offset,
 845                                   ras->ras_stride_length, ras->ras_stride_bytes,
 846                                   ras->ras_window_start_idx << PAGE_SHIFT, len);
 847
 848         return (bytes_count + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 849 }
 850
 851 /* Stride Read-ahead window will be increased inc_len according to
 852  * stride I/O pattern */
 853 static void ras_stride_increase_window(struct ll_readahead_state *ras,
 854                                        struct ll_ra_info *ra, loff_t inc_bytes)
 855 {
 856         loff_t window_bytes, stride_bytes;
 857         u64 left_bytes;
 858         u64 step;
 859         loff_t end;
 860
 861         /* temporarily store in page units to reduce LASSERT() cost below */
 862         end = ras->ras_window_start_idx + ras->ras_window_pages;
 863
 864         LASSERT(ras->ras_stride_length > 0);
 865         LASSERTF(end >= (ras->ras_stride_offset >> PAGE_SHIFT),
 866                  "window_start_idx %lu, window_pages %lu stride_offset %llu\n",
 867                  ras->ras_window_start_idx, ras->ras_window_pages,
 868                  ras->ras_stride_offset);
 869
 870         end <<= PAGE_SHIFT;
 871         if (end <= ras->ras_stride_offset)
 872                 stride_bytes = 0;
 873         else
 874                 stride_bytes = end - ras->ras_stride_offset;
 875
 876         div64_u64_rem(stride_bytes, ras->ras_stride_length, &left_bytes);
 877         window_bytes = (ras->ras_window_pages << PAGE_SHIFT);
 878         if (left_bytes < ras->ras_stride_bytes) {
 879                 if (ras->ras_stride_bytes - left_bytes >= inc_bytes) {
 880                         window_bytes += inc_bytes;
 881                         goto out;
 882                 } else {
 883                         window_bytes += (ras->ras_stride_bytes - left_bytes);
 884                         inc_bytes -= (ras->ras_stride_bytes - left_bytes);
 885                 }
 886         } else {
 887                 window_bytes += (ras->ras_stride_length - left_bytes);
 888         }
 889
 890         LASSERT(ras->ras_stride_bytes != 0);
 891
 892         step = div64_u64_rem(inc_bytes, ras->ras_stride_bytes, &left_bytes);
 893
 894         window_bytes += step * ras->ras_stride_length + left_bytes;
 895         LASSERT(window_bytes > 0);
 896
 897 out:
 898         if (stride_page_count(ras, window_bytes) <=
 899             ra->ra_max_pages_per_file || ras->ras_window_pages == 0)
 900                 ras->ras_window_pages = (window_bytes >> PAGE_SHIFT);
 901
 902         LASSERT(ras->ras_window_pages > 0);
 903
 904         RAS_CDEBUG(ras);
 905 }
 906
 907 static void ras_increase_window(struct inode *inode,
 908                                 struct ll_readahead_state *ras,
 909                                 struct ll_ra_info *ra)
 910 {
 911         /* The stretch of ra-window should be aligned with max rpc_size
 912          * but current clio architecture does not support retrieve such
 913          * information from lower layer. FIXME later
 914          */
 915         if (stride_io_mode(ras)) {
 916                 ras_stride_increase_window(ras, ra,
 917                                       (loff_t)ras->ras_rpc_pages << PAGE_SHIFT);
 918         } else {
 919                 pgoff_t window_pages;
 920
 921                 window_pages = min(ras->ras_window_pages + ras->ras_rpc_pages,
 922                                    ra->ra_max_pages_per_file);
 923                 if (window_pages < ras->ras_rpc_pages)
 924                         ras->ras_window_pages = window_pages;
 925                 else
 926                         ras->ras_window_pages = ras_align(ras, window_pages);
 927         }
 928 }
 929
 930 /**
 931  * Seek within 8 pages are considered as sequential read for now.
 932  */
 933 static inline bool is_loose_seq_read(struct ll_readahead_state *ras, loff_t pos)
 934 {
 935         return pos_in_window(pos, ras->ras_last_read_end_bytes,
 936                              8UL << PAGE_SHIFT, 8UL << PAGE_SHIFT);
 937 }
 938
 939 static void ras_detect_read_pattern(struct ll_readahead_state *ras,
 940                                     struct ll_sb_info *sbi,
 941                                     loff_t pos, size_t count, bool mmap)
 942 {
 943         bool stride_detect = false;
 944         pgoff_t index = pos >> PAGE_SHIFT;
 945
 946         /*
 947          * Reset the read-ahead window in two cases. First when the app seeks
 948          * or reads to some other part of the file. Secondly if we get a
 949          * read-ahead miss that we think we've previously issued. This can
 950          * be a symptom of there being so many read-ahead pages that the VM
 951          * is reclaiming it before we get to it.
 952          */
 953         if (!is_loose_seq_read(ras, pos)) {
 954                 /* Check whether it is in stride I/O mode */
 955                 if (!read_in_stride_window(ras, pos, count)) {
 956                         if (ras->ras_consecutive_stride_requests == 0)
 957                                 ras_init_stride_detector(ras, pos, count);
 958                         else
 959                                 ras_stride_reset(ras);
 960                         ras->ras_consecutive_bytes = 0;
 961                         ras_reset(ras, index);
 962                 } else {
 963                         ras->ras_consecutive_bytes = 0;
 964                         ras->ras_consecutive_requests = 0;
 965                         if (++ras->ras_consecutive_stride_requests > 1)
 966                                 stride_detect = true;
 967                         RAS_CDEBUG(ras);
 968                 }
 969                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_DISTANT_READPAGE);
 970         } else if (stride_io_mode(ras)) {
 971                 /*
 972                  * If this is contiguous read but in stride I/O mode
 973                  * currently, check whether stride step still is valid,
 974                  * if invalid, it will reset the stride ra window to
 975                  * be zero.
 976                  */
 977                 if (!read_in_stride_window(ras, pos, count)) {
 978                         ras_stride_reset(ras);
 979                         ras->ras_window_pages = 0;
 980                         ras->ras_next_readahead_idx = index;
 981                 }
 982         }
 983
 984         ras->ras_consecutive_bytes += count;
 985         if (mmap) {
 986                 pgoff_t idx = ras->ras_consecutive_bytes >> PAGE_SHIFT;
 987
 988                 if ((idx >= 4 && (idx & 3UL) == 0) || stride_detect)
 989                         ras->ras_need_increase_window = true;
 990         } else if ((ras->ras_consecutive_requests > 1 || stride_detect)) {
 991                 ras->ras_need_increase_window = true;
 992         }
 993
 994         ras->ras_last_read_end_bytes = pos + count - 1;
 995 }
 996
 997 void ll_ras_enter(struct file *f, loff_t pos, size_t count)
 998 {
 999         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(f);
1000         struct ll_readahead_state *ras = &fd->fd_ras;
1001         struct inode *inode = file_inode(f);
1002         unsigned long index = pos >> PAGE_SHIFT;
1003         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
1004
1005         spin_lock(&ras->ras_lock);
1006         ras->ras_requests++;
1007         ras->ras_consecutive_requests++;
1008         ras->ras_need_increase_window = false;
1009         ras->ras_no_miss_check = false;
1010         /*
1011          * On the second access to a file smaller than the tunable
1012          * ra_max_read_ahead_whole_pages trigger RA on all pages in the
1013          * file up to ra_max_pages_per_file.  This is simply a best effort
1014          * and only occurs once per open file. Normal RA behavior is reverted
1015          * to for subsequent IO.
1016          */
1017         if (ras->ras_requests >= 2) {
1018                 __u64 kms_pages;
1019                 struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
1020
1021                 kms_pages = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >>
1022                             PAGE_SHIFT;
1023
1024                 CDEBUG(D_READA, "kmsp %llu mwp %lu mp %lu\n", kms_pages,
1025                        ra->ra_max_read_ahead_whole_pages,
1026                        ra->ra_max_pages_per_file);
1027
1028                 if (kms_pages &&
1029                     kms_pages <= ra->ra_max_read_ahead_whole_pages) {
1030                         ras->ras_window_start_idx = 0;
1031                         ras->ras_next_readahead_idx = index + 1;
1032                         ras->ras_window_pages = min(ra->ra_max_pages_per_file,
1033                                             ra->ra_max_read_ahead_whole_pages);
1034                         ras->ras_no_miss_check = true;
1035                         GOTO(out_unlock, 0);
1036                 }
1037         }
1038         ras_detect_read_pattern(ras, sbi, pos, count, false);
1039 out_unlock:
1040         spin_unlock(&ras->ras_lock);
1041 }
1042
1043 static bool index_in_stride_window(struct ll_readahead_state *ras,
1044                                    pgoff_t index)
1045 {
1046         loff_t pos = (loff_t)index << PAGE_SHIFT;
1047
1048         if (ras->ras_stride_length == 0 || ras->ras_stride_bytes == 0 ||
1049             ras->ras_stride_bytes == ras->ras_stride_length)
1050                 return false;
1051
1052         if (pos >= ras->ras_stride_offset) {
1053                 u64 offset;
1054
1055                 div64_u64_rem(pos - ras->ras_stride_offset,
1056                               ras->ras_stride_length, &offset);
1057                 if (offset < ras->ras_stride_bytes ||
1058                     ras->ras_stride_length - offset < PAGE_SIZE)
1059                         return true;
1060         } else if (ras->ras_stride_offset - pos < PAGE_SIZE) {
1061                 return true;
1062         }
1063
1064         return false;
1065 }
1066
1067 /*
1068  * ll_ras_enter() is used to detect read pattern according to pos and count.
1069  *
1070  * ras_update() is used to detect cache miss and
1071  * reset window or increase window accordingly
1072  */
1073 static void ras_update(struct ll_sb_info *sbi, struct inode *inode,
1074                        struct ll_readahead_state *ras, pgoff_t index,
1075                        enum ras_update_flags flags)
1076 {
1077         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
1078         bool hit = flags & LL_RAS_HIT;
1079
1080         ENTRY;
1081         spin_lock(&ras->ras_lock);
1082
1083         if (!hit)
1084                 CDEBUG(D_READA, DFID " pages at %lu miss.\n",
1085                        PFID(ll_inode2fid(inode)), index);
1086         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, hit ? RA_STAT_HIT : RA_STAT_MISS);
1087
1088         /*
1089          * The readahead window has been expanded to cover whole
1090          * file size, we don't care whether ra miss happen or not.
1091          * Because we will read whole file to page cache even if
1092          * some pages missed.
1093          */
1094         if (ras->ras_no_miss_check)
1095                 GOTO(out_unlock, 0);
1096
1097         if (flags & LL_RAS_MMAP)
1098                 ras_detect_read_pattern(ras, sbi, (loff_t)index << PAGE_SHIFT,
1099                                         PAGE_SIZE, true);
1100
1101         if (!hit && ras->ras_window_pages &&
1102             index < ras->ras_next_readahead_idx &&
1103             pos_in_window(index, ras->ras_window_start_idx, 0,
1104                           ras->ras_window_pages)) {
1105                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_MISS_IN_WINDOW);
1106                 ras->ras_need_increase_window = false;
1107
1108                 if (index_in_stride_window(ras, index) &&
1109                     stride_io_mode(ras)) {
1110                         /*
1111                          * if (index != ras->ras_last_readpage + 1)
1112                          *      ras->ras_consecutive_pages = 0;
1113                          */
1114                         ras_reset(ras, index);
1115
1116                         /*
1117                          * If stride-RA hit cache miss, the stride
1118                          * detector will not be reset to avoid the
1119                          * overhead of redetecting read-ahead mode,
1120                          * but on the condition that the stride window
1121                          * is still intersect with normal sequential
1122                          * read-ahead window.
1123                          */
1124                         if (ras->ras_window_start_idx < ras->ras_stride_offset)
1125                                 ras_stride_reset(ras);
1126                         RAS_CDEBUG(ras);
1127                 } else {
1128                         /*
1129                          * Reset both stride window and normal RA
1130                          * window.
1131                          */
1132                         ras_reset(ras, index);
1133                         /* ras->ras_consecutive_pages++; */
1134                         ras->ras_consecutive_bytes = 0;
1135                         ras_stride_reset(ras);
1136                         GOTO(out_unlock, 0);
1137                 }
1138         }
1139         ras_set_start(ras, index);
1140
1141         if (stride_io_mode(ras)) {
1142                 /* Since stride readahead is sentivite to the offset
1143                  * of read-ahead, so we use original offset here,
1144                  * instead of ras_window_start_idx, which is RPC aligned.
1145                  */
1146                 ras->ras_next_readahead_idx = max(index + 1,
1147                                                   ras->ras_next_readahead_idx);
1148                 ras->ras_window_start_idx =
1149                                 max_t(pgoff_t, ras->ras_window_start_idx,
1150                                       ras->ras_stride_offset >> PAGE_SHIFT);
1151         } else {
1152                 if (ras->ras_next_readahead_idx < ras->ras_window_start_idx)
1153                         ras->ras_next_readahead_idx = ras->ras_window_start_idx;
1154                 if (!hit)
1155                         ras->ras_next_readahead_idx = index + 1;
1156         }
1157
1158         if (ras->ras_need_increase_window) {
1159                 ras_increase_window(inode, ras, ra);
1160                 ras->ras_need_increase_window = false;
1161         }
1162
1163         EXIT;
1164 out_unlock:
1165         spin_unlock(&ras->ras_lock);
1166 }
1167
1168 int ll_writepage(struct page *vmpage, struct writeback_control *wbc)
1169 {
1170         struct inode           *inode = vmpage->mapping->host;
1171         struct ll_inode_info   *lli   = ll_i2info(inode);
1172         struct lu_env          *env;
1173         struct cl_io           *io;
1174         struct cl_page         *page;
1175         struct cl_object       *clob;
1176         bool redirtied = false;
1177         bool unlocked = false;
1178         int result;
1179         __u16 refcheck;
1180         ENTRY;
1181
1182         LASSERT(PageLocked(vmpage));
1183         LASSERT(!PageWriteback(vmpage));
1184
1185         LASSERT(ll_i2dtexp(inode) != NULL);
1186
1187         env = cl_env_get(&refcheck);
1188         if (IS_ERR(env))
1189                 GOTO(out, result = PTR_ERR(env));
1190
1191         clob  = ll_i2info(inode)->lli_clob;
1192         LASSERT(clob != NULL);
1193
1194         io = vvp_env_thread_io(env);
1195         io->ci_obj = clob;
1196         io->ci_ignore_layout = 1;
1197         result = cl_io_init(env, io, CIT_MISC, clob);
1198         if (result == 0) {
1199                 page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index,
1200                                     vmpage, CPT_CACHEABLE);
1201                 if (!IS_ERR(page)) {
1202                         lu_ref_add(&page->cp_reference, "writepage",
1203                                    current);
1204                         cl_page_assume(env, io, page);
1205                         result = cl_page_flush(env, io, page);
1206                         if (result != 0) {
1207                                 /*
1208                                  * Re-dirty page on error so it retries write,
1209                                  * but not in case when IO has actually
1210                                  * occurred and completed with an error.
1211                                  */
1212                                 if (!PageError(vmpage)) {
1213                                         redirty_page_for_writepage(wbc, vmpage);
1214                                         result = 0;
1215                                         redirtied = true;
1216                                 }
1217                         }
1218                         cl_page_disown(env, io, page);
1219                         unlocked = true;
1220                         lu_ref_del(&page->cp_reference,
1221                                    "writepage", current);
1222                         cl_page_put(env, page);
1223                 } else {
1224                         result = PTR_ERR(page);
1225                 }
1226         }
1227         cl_io_fini(env, io);
1228
1229         if (redirtied && wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL) {
1230                 loff_t offset = cl_offset(clob, vmpage->index);
1231
1232                 /* Flush page failed because the extent is being written out.
1233                  * Wait for the write of extent to be finished to avoid
1234                  * breaking kernel which assumes ->writepage should mark
1235                  * PageWriteback or clean the page. */
1236                 result = cl_sync_file_range(inode, offset,
1237                                             offset + PAGE_SIZE - 1,
1238                                             CL_FSYNC_LOCAL, 1);
1239                 if (result > 0) {
1240                         /* actually we may have written more than one page.
1241                          * decreasing this page because the caller will count
1242                          * it. */
1243                         wbc->nr_to_write -= result - 1;
1244                         result = 0;
1245                 }
1246         }
1247
1248         cl_env_put(env, &refcheck);
1249         GOTO(out, result);
1250
1251 out:
1252         if (result < 0) {
1253                 if (!lli->lli_async_rc)
1254                         lli->lli_async_rc = result;
1255                 SetPageError(vmpage);
1256                 if (!unlocked)
1257                         unlock_page(vmpage);
1258         }
1259         return result;
1260 }
1261
1262 int ll_writepages(struct address_space *mapping, struct writeback_control *wbc)
1263 {
1264         struct inode *inode = mapping->host;
1265         loff_t start;
1266         loff_t end;
1267         enum cl_fsync_mode mode;
1268         int range_whole = 0;
1269         int result;
1270         ENTRY;
1271
1272         if (wbc->range_cyclic) {
1273                 start = (loff_t)mapping->writeback_index << PAGE_SHIFT;
1274                 end = OBD_OBJECT_EOF;
1275         } else {
1276                 start = wbc->range_start;
1277                 end = wbc->range_end;
1278                 if (end == LLONG_MAX) {
1279                         end = OBD_OBJECT_EOF;
1280                         range_whole = start == 0;
1281                 }
1282         }
1283
1284         mode = CL_FSYNC_NONE;
1285         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL)
1286                 mode = CL_FSYNC_LOCAL;
1287
1288         if (ll_i2info(inode)->lli_clob == NULL)
1289                 RETURN(0);
1290
1291         /* for directio, it would call writepages() to evict cached pages
1292          * inside the IO context of write, which will cause deadlock at
1293          * layout_conf since it waits for active IOs to complete. */
1294         result = cl_sync_file_range(inode, start, end, mode, 1);
1295         if (result > 0) {
1296                 wbc->nr_to_write -= result;
1297                 result = 0;
1298          }
1299
1300         if (wbc->range_cyclic || (range_whole && wbc->nr_to_write > 0)) {
1301                 if (end == OBD_OBJECT_EOF)
1302                         mapping->writeback_index = 0;
1303                 else
1304                         mapping->writeback_index = (end >> PAGE_SHIFT) + 1;
1305         }
1306         RETURN(result);
1307 }
1308
1309 struct ll_cl_context *ll_cl_find(struct file *file)
1310 {
1311         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1312         struct ll_cl_context *lcc;
1313         struct ll_cl_context *found = NULL;
1314
1315         read_lock(&fd->fd_lock);
1316         list_for_each_entry(lcc, &fd->fd_lccs, lcc_list) {
1317                 if (lcc->lcc_cookie == current) {
1318                         found = lcc;
1319                         break;
1320                 }
1321         }
1322         read_unlock(&fd->fd_lock);
1323
1324         return found;
1325 }
1326
1327 void ll_cl_add(struct file *file, const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
1328                enum lcc_type type)
1329 {
1330         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1331         struct ll_cl_context *lcc = &ll_env_info(env)->lti_io_ctx;
1332
1333         memset(lcc, 0, sizeof(*lcc));
1334         INIT_LIST_HEAD(&lcc->lcc_list);
1335         lcc->lcc_cookie = current;
1336         lcc->lcc_env = env;
1337         lcc->lcc_io = io;
1338         lcc->lcc_type = type;
1339
1340         write_lock(&fd->fd_lock);
1341         list_add(&lcc->lcc_list, &fd->fd_lccs);
1342         write_unlock(&fd->fd_lock);
1343 }
1344
1345 void ll_cl_remove(struct file *file, const struct lu_env *env)
1346 {
1347         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1348         struct ll_cl_context *lcc = &ll_env_info(env)->lti_io_ctx;
1349
1350         write_lock(&fd->fd_lock);
1351         list_del_init(&lcc->lcc_list);
1352         write_unlock(&fd->fd_lock);
1353 }
1354
1355 int ll_io_read_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
1356                            struct cl_page *page, struct file *file)
1357 {
1358         struct inode              *inode  = vvp_object_inode(page->cp_obj);
1359         struct ll_sb_info         *sbi    = ll_i2sbi(inode);
1360         struct ll_file_data       *fd     = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1361         struct ll_readahead_state *ras    = &fd->fd_ras;
1362         struct cl_2queue          *queue  = &io->ci_queue;
1363         struct cl_sync_io         *anchor = NULL;
1364         struct vvp_page           *vpg;
1365         int                        rc = 0;
1366         bool                       uptodate;
1367         ENTRY;
1368
1369         vpg = cl2vvp_page(cl_object_page_slice(page->cp_obj, page));
1370         uptodate = vpg->vpg_defer_uptodate;
1371
1372         if (sbi->ll_ra_info.ra_max_pages_per_file > 0 &&
1373             sbi->ll_ra_info.ra_max_pages > 0 &&
1374             !vpg->vpg_ra_updated) {
1375                 struct vvp_io *vio = vvp_env_io(env);
1376                 enum ras_update_flags flags = 0;
1377
1378                 if (uptodate)
1379                         flags |= LL_RAS_HIT;
1380                 if (!vio->vui_ra_valid)
1381                         flags |= LL_RAS_MMAP;
1382                 ras_update(sbi, inode, ras, vvp_index(vpg), flags);
1383         }
1384
1385         cl_2queue_init(queue);
1386         if (uptodate) {
1387                 vpg->vpg_ra_used = 1;
1388                 cl_page_export(env, page, 1);
1389                 cl_page_disown(env, io, page);
1390         } else {
1391                 anchor = &vvp_env_info(env)->vti_anchor;
1392                 cl_sync_io_init(anchor, 1);
1393                 page->cp_sync_io = anchor;
1394
1395                 cl_2queue_add(queue, page);
1396         }
1397
1398         if (sbi->ll_ra_info.ra_max_pages_per_file > 0 &&
1399             sbi->ll_ra_info.ra_max_pages > 0) {
1400                 int rc2;
1401
1402                 rc2 = ll_readahead(env, io, &queue->c2_qin, ras,
1403                                    uptodate, file);
1404                 CDEBUG(D_READA, DFID "%d pages read ahead at %lu\n",
1405                        PFID(ll_inode2fid(inode)), rc2, vvp_index(vpg));
1406         }
1407
1408         if (queue->c2_qin.pl_nr > 0) {
1409                 int count = queue->c2_qin.pl_nr;
1410                 rc = cl_io_submit_rw(env, io, CRT_READ, queue);
1411                 if (rc == 0)
1412                         task_io_account_read(PAGE_SIZE * count);
1413         }
1414
1415
1416         if (anchor != NULL && !cl_page_is_owned(page, io)) { /* have sent */
1417                 rc = cl_sync_io_wait(env, anchor, 0);
1418
1419                 cl_page_assume(env, io, page);
1420                 cl_page_list_del(env, &queue->c2_qout, page);
1421
1422                 if (!PageUptodate(cl_page_vmpage(page))) {
1423                         /* Failed to read a mirror, discard this page so that
1424                          * new page can be created with new mirror.
1425                          *
1426                          * TODO: this is not needed after page reinit
1427                          * route is implemented */
1428                         cl_page_discard(env, io, page);
1429                 }
1430                 cl_page_disown(env, io, page);
1431         }
1432
1433         /* TODO: discard all pages until page reinit route is implemented */
1434         cl_page_list_discard(env, io, &queue->c2_qin);
1435
1436         /* Unlock unsent read pages in case of error. */
1437         cl_page_list_disown(env, io, &queue->c2_qin);
1438
1439         cl_2queue_fini(env, queue);
1440
1441         RETURN(rc);
1442 }
1443
1444 /*
1445  * Possible return value:
1446  * 0 no async readahead triggered and fast read could not be used.
1447  * 1 no async readahead, but fast read could be used.
1448  * 2 async readahead triggered and fast read could be used too.
1449  * < 0 on error.
1450  */
1451 static int kickoff_async_readahead(struct file *file, unsigned long pages)
1452 {
1453         struct ll_readahead_work *lrw;
1454         struct inode *inode = file_inode(file);
1455         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
1456         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1457         struct ll_readahead_state *ras = &fd->fd_ras;
1458         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
1459         unsigned long throttle;
1460         pgoff_t start_idx = ras_align(ras, ras->ras_next_readahead_idx);
1461         pgoff_t end_idx = start_idx + pages - 1;
1462
1463         throttle = min(ra->ra_async_pages_per_file_threshold,
1464                        ra->ra_max_pages_per_file);
1465         /*
1466          * If this is strided i/o or the window is smaller than the
1467          * throttle limit, we do not do async readahead. Otherwise,
1468          * we do async readahead, allowing the user thread to do fast i/o.
1469          */
1470         if (stride_io_mode(ras) || !throttle ||
1471             ras->ras_window_pages < throttle)
1472                 return 0;
1473
1474         if ((atomic_read(&ra->ra_cur_pages) + pages) > ra->ra_max_pages)
1475                 return 0;
1476
1477         if (ras->ras_async_last_readpage_idx == start_idx)
1478                 return 1;
1479
1480         /* ll_readahead_work_free() free it */
1481         OBD_ALLOC_PTR(lrw);
1482         if (lrw) {
1483                 lrw->lrw_file = get_file(file);
1484                 lrw->lrw_start_idx = start_idx;
1485                 lrw->lrw_end_idx = end_idx;
1486                 spin_lock(&ras->ras_lock);
1487                 ras->ras_next_readahead_idx = end_idx + 1;
1488                 ras->ras_async_last_readpage_idx = start_idx;
1489                 spin_unlock(&ras->ras_lock);
1490                 ll_readahead_work_add(inode, lrw);
1491         } else {
1492                 return -ENOMEM;
1493         }
1494
1495         return 2;
1496 }
1497
1498 /*
1499  * Check if we can issue a readahead RPC, if that is
1500  * the case, we can't do fast IO because we will need
1501  * a cl_io to issue the RPC.
1502  */
1503 static bool ll_use_fast_io(struct file *file,
1504                            struct ll_readahead_state *ras, pgoff_t index)
1505 {
1506         unsigned long fast_read_pages =
1507                 max(RA_REMAIN_WINDOW_MIN, ras->ras_rpc_pages);
1508         loff_t skip_pages;
1509
1510         if (stride_io_mode(ras)) {
1511                 skip_pages = (ras->ras_stride_length +
1512                         ras->ras_stride_bytes - 1) / ras->ras_stride_bytes;
1513                 skip_pages *= fast_read_pages;
1514         } else {
1515                 skip_pages = fast_read_pages;
1516         }
1517
1518         if (ras->ras_window_start_idx + ras->ras_window_pages <
1519             ras->ras_next_readahead_idx + skip_pages ||
1520             kickoff_async_readahead(file, fast_read_pages) > 0)
1521                 return true;
1522
1523         return false;
1524 }
1525
1526 int ll_readpage(struct file *file, struct page *vmpage)
1527 {
1528         struct inode *inode = file_inode(file);
1529         struct cl_object *clob = ll_i2info(inode)->lli_clob;
1530         struct ll_cl_context *lcc;
1531         const struct lu_env  *env = NULL;
1532         struct cl_io   *io = NULL;
1533         struct cl_page *page;
1534         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
1535         int result;
1536         ENTRY;
1537
1538         lcc = ll_cl_find(file);
1539         if (lcc != NULL) {
1540                 env = lcc->lcc_env;
1541                 io  = lcc->lcc_io;
1542         }
1543
1544         if (io == NULL) { /* fast read */
1545                 struct inode *inode = file_inode(file);
1546                 struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1547                 struct ll_readahead_state *ras = &fd->fd_ras;
1548                 struct lu_env  *local_env = NULL;
1549                 struct vvp_page *vpg;
1550
1551                 result = -ENODATA;
1552
1553                 /* TODO: need to verify the layout version to make sure
1554                  * the page is not invalid due to layout change. */
1555                 page = cl_vmpage_page(vmpage, clob);
1556                 if (page == NULL) {
1557                         unlock_page(vmpage);
1558                         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_FAILED_FAST_READ);
1559                         RETURN(result);
1560                 }
1561
1562                 vpg = cl2vvp_page(cl_object_page_slice(page->cp_obj, page));
1563                 if (vpg->vpg_defer_uptodate) {
1564                         enum ras_update_flags flags = LL_RAS_HIT;
1565
1566                         if (lcc && lcc->lcc_type == LCC_MMAP)
1567                                 flags |= LL_RAS_MMAP;
1568
1569                         /* For fast read, it updates read ahead state only
1570                          * if the page is hit in cache because non cache page
1571                          * case will be handled by slow read later. */
1572                         ras_update(sbi, inode, ras, vvp_index(vpg), flags);
1573                         /* avoid duplicate ras_update() call */
1574                         vpg->vpg_ra_updated = 1;
1575
1576                         if (ll_use_fast_io(file, ras, vvp_index(vpg)))
1577                                 result = 0;
1578                 }
1579
1580                 if (!env) {
1581                         local_env = cl_env_percpu_get();
1582                         env = local_env;
1583                 }
1584
1585                 /* export the page and skip io stack */
1586                 if (result == 0) {
1587                         vpg->vpg_ra_used = 1;
1588                         cl_page_export(env, page, 1);
1589                 } else {
1590                         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_FAILED_FAST_READ);
1591                 }
1592                 /* release page refcount before unlocking the page to ensure
1593                  * the object won't be destroyed in the calling path of
1594                  * cl_page_put(). Please see comment in ll_releasepage(). */
1595                 cl_page_put(env, page);
1596                 unlock_page(vmpage);
1597                 if (local_env)
1598                         cl_env_percpu_put(local_env);
1599
1600                 RETURN(result);
1601         }
1602
1603         /**
1604          * Direct read can fall back to buffered read, but DIO is done
1605          * with lockless i/o, and buffered requires LDLM locking, so in
1606          * this case we must restart without lockless.
1607          */
1608         if (file->f_flags & O_DIRECT &&
1609             lcc && lcc->lcc_type == LCC_RW &&
1610             !io->ci_ignore_lockless) {
1611                 unlock_page(vmpage);
1612                 io->ci_ignore_lockless = 1;
1613                 io->ci_need_restart = 1;
1614                 RETURN(-ENOLCK);
1615         }
1616
1617         LASSERT(io->ci_state == CIS_IO_GOING);
1618         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index, vmpage, CPT_CACHEABLE);
1619         if (!IS_ERR(page)) {
1620                 LASSERT(page->cp_type == CPT_CACHEABLE);
1621                 if (likely(!PageUptodate(vmpage))) {
1622                         cl_page_assume(env, io, page);
1623
1624                         result = ll_io_read_page(env, io, page, file);
1625                 } else {
1626                         /* Page from a non-object file. */
1627                         unlock_page(vmpage);
1628                         result = 0;
1629                 }
1630                 cl_page_put(env, page);
1631         } else {
1632                 unlock_page(vmpage);
1633                 result = PTR_ERR(page);
1634         }
1635         RETURN(result);
1636 }