Whamcloud - gitweb
8ea255afc0a7f4ff61af8efb52c30be48d61e92c
[fs/lustre-release.git] / 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.sun.com/software/products/lustre/docs/GPLv2.pdf
19  *
20  * Please contact Sun Microsystems, Inc., 4150 Network Circle, Santa Clara,
21  * CA 95054 USA or visit www.sun.com if you need additional information or
22  * have any questions.
23  *
24  * GPL HEADER END
25  */
26 /*
27  * Copyright (c) 2002, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
28  * Use is subject to license terms.
29  *
30  * Copyright (c) 2011, 2013, Intel Corporation.
31  */
32 /*
33  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
34  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
35  *
36  * lustre/llite/rw.c
37  *
38  * Lustre Lite I/O page cache routines shared by different kernel revs
39  */
40
41 #include <linux/kernel.h>
42 #include <linux/mm.h>
43 #include <linux/string.h>
44 #include <linux/stat.h>
45 #include <linux/errno.h>
46 #include <linux/unistd.h>
47 #include <linux/writeback.h>
48 #include <asm/uaccess.h>
49
50 #include <linux/fs.h>
51 #include <linux/stat.h>
52 #include <asm/uaccess.h>
53 #include <linux/mm.h>
54 #include <linux/pagemap.h>
55 /* current_is_kswapd() */
56 #include <linux/swap.h>
57
58 #define DEBUG_SUBSYSTEM S_LLITE
59
60 #include <lustre_lite.h>
61 #include <obd_cksum.h>
62 #include "llite_internal.h"
63 #include <linux/lustre_compat25.h>
64
65 struct obd_capa *cl_capa_lookup(struct inode *inode, enum cl_req_type crt)
66 {
67         __u64 opc;
68
69         opc = crt == CRT_WRITE ? CAPA_OPC_OSS_WRITE : CAPA_OPC_OSS_RW;
70         return ll_osscapa_get(inode, opc);
71 }
72
73 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which);
74
75 /**
76  * Get readahead pages from the filesystem readahead pool of the client for a
77  * thread.
78  *
79  * /param sbi superblock for filesystem readahead state ll_ra_info
80  * /param ria per-thread readahead state
81  * /param pages number of pages requested for readahead for the thread.
82  *
83  * WARNING: This algorithm is used to reduce contention on sbi->ll_lock.
84  * It should work well if the ra_max_pages is much greater than the single
85  * file's read-ahead window, and not too many threads contending for
86  * these readahead pages.
87  *
88  * TODO: There may be a 'global sync problem' if many threads are trying
89  * to get an ra budget that is larger than the remaining readahead pages
90  * and reach here at exactly the same time. They will compute /a ret to
91  * consume the remaining pages, but will fail at atomic_add_return() and
92  * get a zero ra window, although there is still ra space remaining. - Jay */
93
94 static unsigned long ll_ra_count_get(struct ll_sb_info *sbi,
95                                      struct ra_io_arg *ria,
96                                      unsigned long pages, unsigned long min)
97 {
98         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
99         long ret;
100         ENTRY;
101
102         /* If read-ahead pages left are less than 1M, do not do read-ahead,
103          * otherwise it will form small read RPC(< 1M), which hurt server
104          * performance a lot. */
105         ret = min(ra->ra_max_pages - atomic_read(&ra->ra_cur_pages), pages);
106         if (ret < 0 || ret < min_t(long, PTLRPC_MAX_BRW_PAGES, pages))
107                 GOTO(out, ret = 0);
108
109         /* If the non-strided (ria_pages == 0) readahead window
110          * (ria_start + ret) has grown across an RPC boundary, then trim
111          * readahead size by the amount beyond the RPC so it ends on an
112          * RPC boundary. If the readahead window is already ending on
113          * an RPC boundary (beyond_rpc == 0), or smaller than a full
114          * RPC (beyond_rpc < ret) the readahead size is unchanged.
115          * The (beyond_rpc != 0) check is skipped since the conditional
116          * branch is more expensive than subtracting zero from the result.
117          *
118          * Strided read is left unaligned to avoid small fragments beyond
119          * the RPC boundary from needing an extra read RPC. */
120         if (ria->ria_pages == 0) {
121                 long beyond_rpc = (ria->ria_start + ret) % PTLRPC_MAX_BRW_PAGES;
122                 if (/* beyond_rpc != 0 && */ beyond_rpc < ret)
123                         ret -= beyond_rpc;
124         }
125
126         if (atomic_add_return(ret, &ra->ra_cur_pages) > ra->ra_max_pages) {
127                 atomic_sub(ret, &ra->ra_cur_pages);
128                 ret = 0;
129         }
130
131 out:
132         if (ret < min) {
133                 /* override ra limit for maximum performance */
134                 atomic_add(min - ret, &ra->ra_cur_pages);
135                 ret = min;
136         }
137         RETURN(ret);
138 }
139
140 void ll_ra_count_put(struct ll_sb_info *sbi, unsigned long len)
141 {
142         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
143         atomic_sub(len, &ra->ra_cur_pages);
144 }
145
146 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which)
147 {
148         LASSERTF(which >= 0 && which < _NR_RA_STAT, "which: %u\n", which);
149         lprocfs_counter_incr(sbi->ll_ra_stats, which);
150 }
151
152 void ll_ra_stats_inc(struct inode *inode, enum ra_stat which)
153 {
154         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
155         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, which);
156 }
157
158 #define RAS_CDEBUG(ras) \
159         CDEBUG(D_READA,                                                      \
160                "lrp %lu cr %lu cp %lu ws %lu wl %lu nra %lu r %lu ri %lu"    \
161                "csr %lu sf %lu sp %lu sl %lu \n",                            \
162                ras->ras_last_readpage, ras->ras_consecutive_requests,        \
163                ras->ras_consecutive_pages, ras->ras_window_start,            \
164                ras->ras_window_len, ras->ras_next_readahead,                 \
165                ras->ras_requests, ras->ras_request_index,                    \
166                ras->ras_consecutive_stride_requests, ras->ras_stride_offset, \
167                ras->ras_stride_pages, ras->ras_stride_length)
168
169 static int index_in_window(unsigned long index, unsigned long point,
170                            unsigned long before, unsigned long after)
171 {
172         unsigned long start = point - before, end = point + after;
173
174         if (start > point)
175                start = 0;
176         if (end < point)
177                end = ~0;
178
179         return start <= index && index <= end;
180 }
181
182 static struct ll_readahead_state *ll_ras_get(struct file *f)
183 {
184         struct ll_file_data       *fd;
185
186         fd = LUSTRE_FPRIVATE(f);
187         return &fd->fd_ras;
188 }
189
190 void ll_ra_read_in(struct file *f, struct ll_ra_read *rar)
191 {
192         struct ll_readahead_state *ras;
193
194         ras = ll_ras_get(f);
195
196         spin_lock(&ras->ras_lock);
197         ras->ras_requests++;
198         ras->ras_request_index = 0;
199         ras->ras_consecutive_requests++;
200         rar->lrr_reader = current;
201
202         list_add(&rar->lrr_linkage, &ras->ras_read_beads);
203         spin_unlock(&ras->ras_lock);
204 }
205
206 void ll_ra_read_ex(struct file *f, struct ll_ra_read *rar)
207 {
208         struct ll_readahead_state *ras;
209
210         ras = ll_ras_get(f);
211
212         spin_lock(&ras->ras_lock);
213         list_del_init(&rar->lrr_linkage);
214         spin_unlock(&ras->ras_lock);
215 }
216
217 static struct ll_ra_read *ll_ra_read_get_locked(struct ll_readahead_state *ras)
218 {
219         struct ll_ra_read *scan;
220
221         list_for_each_entry(scan, &ras->ras_read_beads, lrr_linkage) {
222                 if (scan->lrr_reader == current)
223                         return scan;
224         }
225         return NULL;
226 }
227
228 struct ll_ra_read *ll_ra_read_get(struct file *f)
229 {
230         struct ll_readahead_state *ras;
231         struct ll_ra_read         *bead;
232
233         ras = ll_ras_get(f);
234
235         spin_lock(&ras->ras_lock);
236         bead = ll_ra_read_get_locked(ras);
237         spin_unlock(&ras->ras_lock);
238         return bead;
239 }
240
241 static int cl_read_ahead_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
242                               struct cl_page_list *queue, struct cl_page *page,
243                               struct cl_object *clob, pgoff_t *max_index)
244 {
245         struct page *vmpage = page->cp_vmpage;
246         struct ccc_page *cp;
247         int              rc;
248
249         ENTRY;
250
251         rc = 0;
252         cl_page_assume(env, io, page);
253         lu_ref_add(&page->cp_reference, "ra", current);
254         cp = cl2ccc_page(cl_object_page_slice(clob, page));
255         if (!cp->cpg_defer_uptodate && !PageUptodate(vmpage)) {
256                 CDEBUG(D_READA, "page index %lu, max_index: %lu\n",
257                        ccc_index(cp), *max_index);
258                 /* Disable the optimization on prefetching maximum readahead
259                  * index because there is a race with lock cancellation. This
260                  * optimization will be revived later.
261                  * if (*max_index == 0 || ccc_index(cp) > *max_index) */
262                 rc = cl_page_is_under_lock(env, io, page, max_index);
263                 if (rc == 0) {
264                         cp->cpg_defer_uptodate = 1;
265                         cp->cpg_ra_used = 0;
266                         cl_page_list_add(queue, page);
267                         rc = 1;
268                 } else {
269                         cl_page_discard(env, io, page);
270                         rc = -ENOLCK;
271                 }
272         } else {
273                 /* skip completed pages */
274                 cl_page_unassume(env, io, page);
275         }
276         lu_ref_del(&page->cp_reference, "ra", current);
277         cl_page_put(env, page);
278         RETURN(rc);
279 }
280
281 /**
282  * Initiates read-ahead of a page with given index.
283  *
284  * \retval     +ve: page was added to \a queue.
285  *
286  * \retval -ENOLCK: there is no extent lock for this part of a file, stop
287  *                  read-ahead.
288  *
289  * \retval  -ve, 0: page wasn't added to \a queue for other reason.
290  */
291 static int ll_read_ahead_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
292                               struct cl_page_list *queue,
293                               pgoff_t index, pgoff_t *max_index)
294 {
295         struct cl_object *clob  = io->ci_obj;
296         struct inode     *inode = ccc_object_inode(clob);
297         struct page      *vmpage;
298         struct cl_page   *page;
299         enum ra_stat      which = _NR_RA_STAT; /* keep gcc happy */
300         unsigned int      gfp_mask;
301         int               rc    = 0;
302         const char       *msg   = NULL;
303
304         ENTRY;
305
306         gfp_mask = GFP_HIGHUSER & ~__GFP_WAIT;
307 #ifdef __GFP_NOWARN
308         gfp_mask |= __GFP_NOWARN;
309 #endif
310         vmpage = grab_cache_page_nowait(inode->i_mapping, index);
311         if (vmpage != NULL) {
312                 /* Check if vmpage was truncated or reclaimed */
313                 if (vmpage->mapping == inode->i_mapping) {
314                         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index,
315                                             vmpage, CPT_CACHEABLE);
316                         if (!IS_ERR(page)) {
317                                 rc = cl_read_ahead_page(env, io, queue,
318                                                         page, clob, max_index);
319                                 if (rc == -ENOLCK) {
320                                         which = RA_STAT_FAILED_MATCH;
321                                         msg   = "lock match failed";
322                                 }
323                         } else {
324                                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
325                                 msg   = "cl_page_find failed";
326                         }
327                 } else {
328                         which = RA_STAT_WRONG_GRAB_PAGE;
329                         msg   = "g_c_p_n returned invalid page";
330                 }
331                 if (rc != 1)
332                         unlock_page(vmpage);
333                 page_cache_release(vmpage);
334         } else {
335                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
336                 msg   = "g_c_p_n failed";
337         }
338         if (msg != NULL) {
339                 ll_ra_stats_inc(inode, which);
340                 CDEBUG(D_READA, "%s\n", msg);
341         }
342         RETURN(rc);
343 }
344
345 #define RIA_DEBUG(ria)                                                       \
346         CDEBUG(D_READA, "rs %lu re %lu ro %lu rl %lu rp %lu\n",       \
347         ria->ria_start, ria->ria_end, ria->ria_stoff, ria->ria_length,\
348         ria->ria_pages)
349
350 /* Limit this to the blocksize instead of PTLRPC_BRW_MAX_SIZE, since we don't
351  * know what the actual RPC size is.  If this needs to change, it makes more
352  * sense to tune the i_blkbits value for the file based on the OSTs it is
353  * striped over, rather than having a constant value for all files here. */
354
355 /* RAS_INCREASE_STEP should be (1UL << (inode->i_blkbits - PAGE_CACHE_SHIFT)).
356  * Temprarily set RAS_INCREASE_STEP to 1MB. After 4MB RPC is enabled
357  * by default, this should be adjusted corresponding with max_read_ahead_mb
358  * and max_read_ahead_per_file_mb otherwise the readahead budget can be used
359  * up quickly which will affect read performance siginificantly. See LU-2816 */
360 #define RAS_INCREASE_STEP(inode) (ONE_MB_BRW_SIZE >> PAGE_CACHE_SHIFT)
361
362 static inline int stride_io_mode(struct ll_readahead_state *ras)
363 {
364         return ras->ras_consecutive_stride_requests > 1;
365 }
366 /* The function calculates how much pages will be read in
367  * [off, off + length], in such stride IO area,
368  * stride_offset = st_off, stride_lengh = st_len,
369  * stride_pages = st_pgs
370  *
371  *   |------------------|*****|------------------|*****|------------|*****|....
372  * st_off
373  *   |--- st_pgs     ---|
374  *   |-----     st_len   -----|
375  *
376  *              How many pages it should read in such pattern
377  *              |-------------------------------------------------------------|
378  *              off
379  *              |<------                  length                      ------->|
380  *
381  *          =   |<----->|  +  |-------------------------------------| +   |---|
382  *             start_left                 st_pgs * i                    end_left
383  */
384 static unsigned long
385 stride_pg_count(pgoff_t st_off, unsigned long st_len, unsigned long st_pgs,
386                 unsigned long off, unsigned long length)
387 {
388         __u64 start = off > st_off ? off - st_off : 0;
389         __u64 end = off + length > st_off ? off + length - st_off : 0;
390         unsigned long start_left = 0;
391         unsigned long end_left = 0;
392         unsigned long pg_count;
393
394         if (st_len == 0 || length == 0 || end == 0)
395                 return length;
396
397         start_left = do_div(start, st_len);
398         if (start_left < st_pgs)
399                 start_left = st_pgs - start_left;
400         else
401                 start_left = 0;
402
403         end_left = do_div(end, st_len);
404         if (end_left > st_pgs)
405                 end_left = st_pgs;
406
407         CDEBUG(D_READA, "start "LPU64", end "LPU64" start_left %lu end_left %lu \n",
408                start, end, start_left, end_left);
409
410         if (start == end)
411                 pg_count = end_left - (st_pgs - start_left);
412         else
413                 pg_count = start_left + st_pgs * (end - start - 1) + end_left;
414
415         CDEBUG(D_READA, "st_off %lu, st_len %lu st_pgs %lu off %lu length %lu"
416                "pgcount %lu\n", st_off, st_len, st_pgs, off, length, pg_count);
417
418         return pg_count;
419 }
420
421 static int ria_page_count(struct ra_io_arg *ria)
422 {
423         __u64 length = ria->ria_end >= ria->ria_start ?
424                        ria->ria_end - ria->ria_start + 1 : 0;
425
426         return stride_pg_count(ria->ria_stoff, ria->ria_length,
427                                ria->ria_pages, ria->ria_start,
428                                length);
429 }
430
431 /*Check whether the index is in the defined ra-window */
432 static int ras_inside_ra_window(unsigned long idx, struct ra_io_arg *ria)
433 {
434         /* If ria_length == ria_pages, it means non-stride I/O mode,
435          * idx should always inside read-ahead window in this case
436          * For stride I/O mode, just check whether the idx is inside
437          * the ria_pages. */
438         return ria->ria_length == 0 || ria->ria_length == ria->ria_pages ||
439                (idx >= ria->ria_stoff && (idx - ria->ria_stoff) %
440                 ria->ria_length < ria->ria_pages);
441 }
442
443 static int ll_read_ahead_pages(const struct lu_env *env,
444                                struct cl_io *io, struct cl_page_list *queue,
445                                struct ra_io_arg *ria,
446                                unsigned long *reserved_pages,
447                                unsigned long *ra_end)
448 {
449         int rc, count = 0;
450         bool stride_ria;
451         pgoff_t page_idx;
452         pgoff_t max_index = 0;
453
454         LASSERT(ria != NULL);
455         RIA_DEBUG(ria);
456
457         stride_ria = ria->ria_length > ria->ria_pages && ria->ria_pages > 0;
458         for (page_idx = ria->ria_start;
459              page_idx <= ria->ria_end && *reserved_pages > 0; page_idx++) {
460                 if (ras_inside_ra_window(page_idx, ria)) {
461                         /* If the page is inside the read-ahead window*/
462                         rc = ll_read_ahead_page(env, io, queue,
463                                                 page_idx, &max_index);
464                         if (rc == 1) {
465                                 (*reserved_pages)--;
466                                 count++;
467                         } else if (rc == -ENOLCK)
468                                 break;
469                 } else if (stride_ria) {
470                         /* If it is not in the read-ahead window, and it is
471                          * read-ahead mode, then check whether it should skip
472                          * the stride gap */
473                         pgoff_t offset;
474                         /* FIXME: This assertion only is valid when it is for
475                          * forward read-ahead, it will be fixed when backward
476                          * read-ahead is implemented */
477                         LASSERTF(page_idx > ria->ria_stoff, "Invalid page_idx %lu"
478                                 "rs %lu re %lu ro %lu rl %lu rp %lu\n", page_idx,
479                                 ria->ria_start, ria->ria_end, ria->ria_stoff,
480                                 ria->ria_length, ria->ria_pages);
481                         offset = page_idx - ria->ria_stoff;
482                         offset = offset % (ria->ria_length);
483                         if (offset > ria->ria_pages) {
484                                 page_idx += ria->ria_length - offset;
485                                 CDEBUG(D_READA, "i %lu skip %lu \n", page_idx,
486                                        ria->ria_length - offset);
487                                 continue;
488                         }
489                 }
490         }
491         *ra_end = page_idx;
492         return count;
493 }
494
495 int ll_readahead(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
496                  struct cl_page_list *queue, struct ll_readahead_state *ras,
497                  bool hit)
498 {
499         struct vvp_io *vio = vvp_env_io(env);
500         struct vvp_thread_info *vti = vvp_env_info(env);
501         struct cl_attr *attr = ccc_env_thread_attr(env);
502         unsigned long start = 0, end = 0, reserved;
503         unsigned long ra_end, len, mlen = 0;
504         struct inode *inode;
505         struct ll_ra_read *bead;
506         struct ra_io_arg *ria = &vti->vti_ria;
507         struct cl_object *clob;
508         int ret = 0;
509         __u64 kms;
510         ENTRY;
511
512         clob = io->ci_obj;
513         inode = ccc_object_inode(clob);
514
515         memset(ria, 0, sizeof *ria);
516
517         cl_object_attr_lock(clob);
518         ret = cl_object_attr_get(env, clob, attr);
519         cl_object_attr_unlock(clob);
520
521         if (ret != 0)
522                 RETURN(ret);
523         kms = attr->cat_kms;
524         if (kms == 0) {
525                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_LEN);
526                 RETURN(0);
527         }
528
529         spin_lock(&ras->ras_lock);
530         if (vio->cui_ra_window_set)
531                 bead = &vio->cui_bead;
532         else
533                 bead = NULL;
534
535         /* Enlarge the RA window to encompass the full read */
536         if (bead != NULL && ras->ras_window_start + ras->ras_window_len <
537             bead->lrr_start + bead->lrr_count) {
538                 ras->ras_window_len = bead->lrr_start + bead->lrr_count -
539                                       ras->ras_window_start;
540         }
541         /* Reserve a part of the read-ahead window that we'll be issuing */
542         if (ras->ras_window_len) {
543                 start = ras->ras_next_readahead;
544                 end = ras->ras_window_start + ras->ras_window_len - 1;
545         }
546         if (end != 0) {
547                 unsigned long rpc_boundary;
548                 /*
549                  * Align RA window to an optimal boundary.
550                  *
551                  * XXX This would be better to align to cl_max_pages_per_rpc
552                  * instead of PTLRPC_MAX_BRW_PAGES, because the RPC size may
553                  * be aligned to the RAID stripe size in the future and that
554                  * is more important than the RPC size.
555                  */
556                 /* Note: we only trim the RPC, instead of extending the RPC
557                  * to the boundary, so to avoid reading too much pages during
558                  * random reading. */
559                 rpc_boundary = ((end + 1) & (~(PTLRPC_MAX_BRW_PAGES - 1)));
560                 if (rpc_boundary > 0)
561                         rpc_boundary--;
562
563                 if (rpc_boundary  > start)
564                         end = rpc_boundary;
565
566                 /* Truncate RA window to end of file */
567                 end = min(end, (unsigned long)((kms - 1) >> PAGE_CACHE_SHIFT));
568
569                 ras->ras_next_readahead = max(end, end + 1);
570                 RAS_CDEBUG(ras);
571         }
572         ria->ria_start = start;
573         ria->ria_end = end;
574         /* If stride I/O mode is detected, get stride window*/
575         if (stride_io_mode(ras)) {
576                 ria->ria_stoff = ras->ras_stride_offset;
577                 ria->ria_length = ras->ras_stride_length;
578                 ria->ria_pages = ras->ras_stride_pages;
579         }
580         spin_unlock(&ras->ras_lock);
581
582         if (end == 0) {
583                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
584                 RETURN(0);
585         }
586         len = ria_page_count(ria);
587         if (len == 0) {
588                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
589                 RETURN(0);
590         }
591
592         CDEBUG(D_READA, DFID": ria: %lu/%lu, bead: %lu/%lu, hit: %d\n",
593                PFID(lu_object_fid(&clob->co_lu)),
594                ria->ria_start, ria->ria_end,
595                bead == NULL ? 0 : bead->lrr_start,
596                bead == NULL ? 0 : bead->lrr_count,
597                hit);
598
599         /* at least to extend the readahead window to cover current read */
600         if (!hit && bead != NULL &&
601             bead->lrr_start + bead->lrr_count > ria->ria_start) {
602                 /* to the end of current read window. */
603                 mlen = bead->lrr_start + bead->lrr_count - ria->ria_start;
604                 /* trim to RPC boundary */
605                 start = ria->ria_start & (PTLRPC_MAX_BRW_PAGES - 1);
606                 mlen = min(mlen, PTLRPC_MAX_BRW_PAGES - start);
607         }
608
609         reserved = ll_ra_count_get(ll_i2sbi(inode), ria, len, mlen);
610         if (reserved < len)
611                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_MAX_IN_FLIGHT);
612
613         CDEBUG(D_READA, "reserved pages: %lu/%lu/%lu, ra_cur %d, ra_max %lu\n",
614                reserved, len, mlen,
615                atomic_read(&ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_cur_pages),
616                ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_max_pages);
617
618         ret = ll_read_ahead_pages(env, io, queue, ria, &reserved, &ra_end);
619
620         if (reserved != 0)
621                 ll_ra_count_put(ll_i2sbi(inode), reserved);
622
623         if (ra_end == end + 1 && ra_end == (kms >> PAGE_CACHE_SHIFT))
624                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_EOF);
625
626         /* if we didn't get to the end of the region we reserved from
627          * the ras we need to go back and update the ras so that the
628          * next read-ahead tries from where we left off.  we only do so
629          * if the region we failed to issue read-ahead on is still ahead
630          * of the app and behind the next index to start read-ahead from */
631         CDEBUG(D_READA, "ra_end %lu end %lu stride end %lu \n",
632                ra_end, end, ria->ria_end);
633
634         if (ra_end != end + 1) {
635                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_FAILED_REACH_END);
636                 spin_lock(&ras->ras_lock);
637                 if (ra_end < ras->ras_next_readahead &&
638                     index_in_window(ra_end, ras->ras_window_start, 0,
639                                     ras->ras_window_len)) {
640                         ras->ras_next_readahead = ra_end;
641                         RAS_CDEBUG(ras);
642                 }
643                 spin_unlock(&ras->ras_lock);
644         }
645
646         RETURN(ret);
647 }
648
649 static void ras_set_start(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras,
650                           unsigned long index)
651 {
652         ras->ras_window_start = index & (~(RAS_INCREASE_STEP(inode) - 1));
653 }
654
655 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
656 static void ras_reset(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras,
657                       unsigned long index)
658 {
659         ras->ras_last_readpage = index;
660         ras->ras_consecutive_requests = 0;
661         ras->ras_consecutive_pages = 0;
662         ras->ras_window_len = 0;
663         ras_set_start(inode, ras, index);
664         ras->ras_next_readahead = max(ras->ras_window_start, index);
665
666         RAS_CDEBUG(ras);
667 }
668
669 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
670 static void ras_stride_reset(struct ll_readahead_state *ras)
671 {
672         ras->ras_consecutive_stride_requests = 0;
673         ras->ras_stride_length = 0;
674         ras->ras_stride_pages = 0;
675         RAS_CDEBUG(ras);
676 }
677
678 void ll_readahead_init(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras)
679 {
680         spin_lock_init(&ras->ras_lock);
681         ras_reset(inode, ras, 0);
682         ras->ras_requests = 0;
683         INIT_LIST_HEAD(&ras->ras_read_beads);
684 }
685
686 /*
687  * Check whether the read request is in the stride window.
688  * If it is in the stride window, return 1, otherwise return 0.
689  */
690 static int index_in_stride_window(struct ll_readahead_state *ras,
691                                   unsigned long index)
692 {
693         unsigned long stride_gap;
694
695         if (ras->ras_stride_length == 0 || ras->ras_stride_pages == 0 ||
696             ras->ras_stride_pages == ras->ras_stride_length)
697                 return 0;
698
699         stride_gap = index - ras->ras_last_readpage - 1;
700
701         /* If it is contiguous read */
702         if (stride_gap == 0)
703                 return ras->ras_consecutive_pages + 1 <= ras->ras_stride_pages;
704
705         /* Otherwise check the stride by itself */
706         return (ras->ras_stride_length - ras->ras_stride_pages) == stride_gap &&
707                 ras->ras_consecutive_pages == ras->ras_stride_pages;
708 }
709
710 static void ras_update_stride_detector(struct ll_readahead_state *ras,
711                                        unsigned long index)
712 {
713         unsigned long stride_gap = index - ras->ras_last_readpage - 1;
714
715         if (!stride_io_mode(ras) && (stride_gap != 0 ||
716              ras->ras_consecutive_stride_requests == 0)) {
717                 ras->ras_stride_pages = ras->ras_consecutive_pages;
718                 ras->ras_stride_length = stride_gap +ras->ras_consecutive_pages;
719         }
720         LASSERT(ras->ras_request_index == 0);
721         LASSERT(ras->ras_consecutive_stride_requests == 0);
722
723         if (index <= ras->ras_last_readpage) {
724                 /*Reset stride window for forward read*/
725                 ras_stride_reset(ras);
726                 return;
727         }
728
729         ras->ras_stride_pages = ras->ras_consecutive_pages;
730         ras->ras_stride_length = stride_gap +ras->ras_consecutive_pages;
731
732         RAS_CDEBUG(ras);
733         return;
734 }
735
736 static unsigned long
737 stride_page_count(struct ll_readahead_state *ras, unsigned long len)
738 {
739         return stride_pg_count(ras->ras_stride_offset, ras->ras_stride_length,
740                                ras->ras_stride_pages, ras->ras_stride_offset,
741                                len);
742 }
743
744 /* Stride Read-ahead window will be increased inc_len according to
745  * stride I/O pattern */
746 static void ras_stride_increase_window(struct ll_readahead_state *ras,
747                                        struct ll_ra_info *ra,
748                                        unsigned long inc_len)
749 {
750         unsigned long left, step, window_len;
751         unsigned long stride_len;
752
753         LASSERT(ras->ras_stride_length > 0);
754         LASSERTF(ras->ras_window_start + ras->ras_window_len
755                  >= ras->ras_stride_offset, "window_start %lu, window_len %lu"
756                  " stride_offset %lu\n", ras->ras_window_start,
757                  ras->ras_window_len, ras->ras_stride_offset);
758
759         stride_len = ras->ras_window_start + ras->ras_window_len -
760                      ras->ras_stride_offset;
761
762         left = stride_len % ras->ras_stride_length;
763         window_len = ras->ras_window_len - left;
764
765         if (left < ras->ras_stride_pages)
766                 left += inc_len;
767         else
768                 left = ras->ras_stride_pages + inc_len;
769
770         LASSERT(ras->ras_stride_pages != 0);
771
772         step = left / ras->ras_stride_pages;
773         left %= ras->ras_stride_pages;
774
775         window_len += step * ras->ras_stride_length + left;
776
777         if (stride_page_count(ras, window_len) <= ra->ra_max_pages_per_file)
778                 ras->ras_window_len = window_len;
779
780         RAS_CDEBUG(ras);
781 }
782
783 static void ras_increase_window(struct inode *inode,
784                                 struct ll_readahead_state *ras,
785                                 struct ll_ra_info *ra)
786 {
787         /* The stretch of ra-window should be aligned with max rpc_size
788          * but current clio architecture does not support retrieve such
789          * information from lower layer. FIXME later
790          */
791         if (stride_io_mode(ras))
792                 ras_stride_increase_window(ras, ra, RAS_INCREASE_STEP(inode));
793         else
794                 ras->ras_window_len = min(ras->ras_window_len +
795                                           RAS_INCREASE_STEP(inode),
796                                           ra->ra_max_pages_per_file);
797 }
798
799 void ras_update(struct ll_sb_info *sbi, struct inode *inode,
800                 struct ll_readahead_state *ras, unsigned long index,
801                 unsigned hit)
802 {
803         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
804         int zero = 0, stride_detect = 0, ra_miss = 0;
805         ENTRY;
806
807         spin_lock(&ras->ras_lock);
808
809         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, hit ? RA_STAT_HIT : RA_STAT_MISS);
810
811         /* reset the read-ahead window in two cases.  First when the app seeks
812          * or reads to some other part of the file.  Secondly if we get a
813          * read-ahead miss that we think we've previously issued.  This can
814          * be a symptom of there being so many read-ahead pages that the VM is
815          * reclaiming it before we get to it. */
816         if (!index_in_window(index, ras->ras_last_readpage, 8, 8)) {
817                 zero = 1;
818                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_DISTANT_READPAGE);
819         } else if (!hit && ras->ras_window_len &&
820                    index < ras->ras_next_readahead &&
821                    index_in_window(index, ras->ras_window_start, 0,
822                                    ras->ras_window_len)) {
823                 ra_miss = 1;
824                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_MISS_IN_WINDOW);
825         }
826
827         /* On the second access to a file smaller than the tunable
828          * ra_max_read_ahead_whole_pages trigger RA on all pages in the
829          * file up to ra_max_pages_per_file.  This is simply a best effort
830          * and only occurs once per open file.  Normal RA behavior is reverted
831          * to for subsequent IO.  The mmap case does not increment
832          * ras_requests and thus can never trigger this behavior. */
833         if (ras->ras_requests == 2 && !ras->ras_request_index) {
834                 __u64 kms_pages;
835
836                 kms_pages = (i_size_read(inode) + PAGE_CACHE_SIZE - 1) >>
837                             PAGE_CACHE_SHIFT;
838
839                 CDEBUG(D_READA, "kmsp "LPU64" mwp %lu mp %lu\n", kms_pages,
840                        ra->ra_max_read_ahead_whole_pages, ra->ra_max_pages_per_file);
841
842                 if (kms_pages &&
843                     kms_pages <= ra->ra_max_read_ahead_whole_pages) {
844                         ras->ras_window_start = 0;
845                         ras->ras_last_readpage = 0;
846                         ras->ras_next_readahead = 0;
847                         ras->ras_window_len = min(ra->ra_max_pages_per_file,
848                                 ra->ra_max_read_ahead_whole_pages);
849                         GOTO(out_unlock, 0);
850                 }
851         }
852         if (zero) {
853                 /* check whether it is in stride I/O mode*/
854                 if (!index_in_stride_window(ras, index)) {
855                         if (ras->ras_consecutive_stride_requests == 0 &&
856                             ras->ras_request_index == 0) {
857                                 ras_update_stride_detector(ras, index);
858                                 ras->ras_consecutive_stride_requests++;
859                         } else {
860                                 ras_stride_reset(ras);
861                         }
862                         ras_reset(inode, ras, index);
863                         ras->ras_consecutive_pages++;
864                         GOTO(out_unlock, 0);
865                 } else {
866                         ras->ras_consecutive_pages = 0;
867                         ras->ras_consecutive_requests = 0;
868                         if (++ras->ras_consecutive_stride_requests > 1)
869                                 stride_detect = 1;
870                         RAS_CDEBUG(ras);
871                 }
872         } else {
873                 if (ra_miss) {
874                         if (index_in_stride_window(ras, index) &&
875                             stride_io_mode(ras)) {
876                                 /*If stride-RA hit cache miss, the stride dector
877                                  *will not be reset to avoid the overhead of
878                                  *redetecting read-ahead mode */
879                                 if (index != ras->ras_last_readpage + 1)
880                                         ras->ras_consecutive_pages = 0;
881                                 ras_reset(inode, ras, index);
882                                 RAS_CDEBUG(ras);
883                         } else {
884                                 /* Reset both stride window and normal RA
885                                  * window */
886                                 ras_reset(inode, ras, index);
887                                 ras->ras_consecutive_pages++;
888                                 ras_stride_reset(ras);
889                                 GOTO(out_unlock, 0);
890                         }
891                 } else if (stride_io_mode(ras)) {
892                         /* If this is contiguous read but in stride I/O mode
893                          * currently, check whether stride step still is valid,
894                          * if invalid, it will reset the stride ra window*/
895                         if (!index_in_stride_window(ras, index)) {
896                                 /* Shrink stride read-ahead window to be zero */
897                                 ras_stride_reset(ras);
898                                 ras->ras_window_len = 0;
899                                 ras->ras_next_readahead = index;
900                         }
901                 }
902         }
903         ras->ras_consecutive_pages++;
904         ras->ras_last_readpage = index;
905         ras_set_start(inode, ras, index);
906
907         if (stride_io_mode(ras)) {
908                 /* Since stride readahead is sentivite to the offset
909                  * of read-ahead, so we use original offset here,
910                  * instead of ras_window_start, which is RPC aligned */
911                 ras->ras_next_readahead = max(index, ras->ras_next_readahead);
912         } else {
913                 if (ras->ras_next_readahead < ras->ras_window_start)
914                         ras->ras_next_readahead = ras->ras_window_start;
915                 if (!hit)
916                         ras->ras_next_readahead = index + 1;
917         }
918         RAS_CDEBUG(ras);
919
920         /* Trigger RA in the mmap case where ras_consecutive_requests
921          * is not incremented and thus can't be used to trigger RA */
922         if (!ras->ras_window_len && ras->ras_consecutive_pages == 4) {
923                 ras->ras_window_len = RAS_INCREASE_STEP(inode);
924                 GOTO(out_unlock, 0);
925         }
926
927         /* Initially reset the stride window offset to next_readahead*/
928         if (ras->ras_consecutive_stride_requests == 2 && stride_detect) {
929                 /**
930                  * Once stride IO mode is detected, next_readahead should be
931                  * reset to make sure next_readahead > stride offset
932                  */
933                 ras->ras_next_readahead = max(index, ras->ras_next_readahead);
934                 ras->ras_stride_offset = index;
935                 ras->ras_window_len = RAS_INCREASE_STEP(inode);
936         }
937
938         /* The initial ras_window_len is set to the request size.  To avoid
939          * uselessly reading and discarding pages for random IO the window is
940          * only increased once per consecutive request received. */
941         if ((ras->ras_consecutive_requests > 1 || stride_detect) &&
942             !ras->ras_request_index)
943                 ras_increase_window(inode, ras, ra);
944         EXIT;
945 out_unlock:
946         RAS_CDEBUG(ras);
947         ras->ras_request_index++;
948         spin_unlock(&ras->ras_lock);
949         return;
950 }
951
952 int ll_writepage(struct page *vmpage, struct writeback_control *wbc)
953 {
954         struct inode           *inode = vmpage->mapping->host;
955         struct ll_inode_info   *lli   = ll_i2info(inode);
956         struct lu_env          *env;
957         struct cl_io           *io;
958         struct cl_page         *page;
959         struct cl_object       *clob;
960         struct cl_env_nest      nest;
961         bool redirtied = false;
962         bool unlocked = false;
963         int result;
964         ENTRY;
965
966         LASSERT(PageLocked(vmpage));
967         LASSERT(!PageWriteback(vmpage));
968
969         LASSERT(ll_i2dtexp(inode) != NULL);
970
971         env = cl_env_nested_get(&nest);
972         if (IS_ERR(env))
973                 GOTO(out, result = PTR_ERR(env));
974
975         clob  = ll_i2info(inode)->lli_clob;
976         LASSERT(clob != NULL);
977
978         io = ccc_env_thread_io(env);
979         io->ci_obj = clob;
980         io->ci_ignore_layout = 1;
981         result = cl_io_init(env, io, CIT_MISC, clob);
982         if (result == 0) {
983                 page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index,
984                                     vmpage, CPT_CACHEABLE);
985                 if (!IS_ERR(page)) {
986                         lu_ref_add(&page->cp_reference, "writepage",
987                                    current);
988                         cl_page_assume(env, io, page);
989                         result = cl_page_flush(env, io, page);
990                         if (result != 0) {
991                                 /*
992                                  * Re-dirty page on error so it retries write,
993                                  * but not in case when IO has actually
994                                  * occurred and completed with an error.
995                                  */
996                                 if (!PageError(vmpage)) {
997                                         redirty_page_for_writepage(wbc, vmpage);
998                                         result = 0;
999                                         redirtied = true;
1000                                 }
1001                         }
1002                         cl_page_disown(env, io, page);
1003                         unlocked = true;
1004                         lu_ref_del(&page->cp_reference,
1005                                    "writepage", current);
1006                         cl_page_put(env, page);
1007                 } else {
1008                         result = PTR_ERR(page);
1009                 }
1010         }
1011         cl_io_fini(env, io);
1012
1013         if (redirtied && wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL) {
1014                 loff_t offset = cl_offset(clob, vmpage->index);
1015
1016                 /* Flush page failed because the extent is being written out.
1017                  * Wait for the write of extent to be finished to avoid
1018                  * breaking kernel which assumes ->writepage should mark
1019                  * PageWriteback or clean the page. */
1020                 result = cl_sync_file_range(inode, offset,
1021                                             offset + PAGE_CACHE_SIZE - 1,
1022                                             CL_FSYNC_LOCAL, 1);
1023                 if (result > 0) {
1024                         /* actually we may have written more than one page.
1025                          * decreasing this page because the caller will count
1026                          * it. */
1027                         wbc->nr_to_write -= result - 1;
1028                         result = 0;
1029                 }
1030         }
1031
1032         cl_env_nested_put(&nest, env);
1033         GOTO(out, result);
1034
1035 out:
1036         if (result < 0) {
1037                 if (!lli->lli_async_rc)
1038                         lli->lli_async_rc = result;
1039                 SetPageError(vmpage);
1040                 if (!unlocked)
1041                         unlock_page(vmpage);
1042         }
1043         return result;
1044 }
1045
1046 int ll_writepages(struct address_space *mapping, struct writeback_control *wbc)
1047 {
1048         struct inode *inode = mapping->host;
1049         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
1050         loff_t start;
1051         loff_t end;
1052         enum cl_fsync_mode mode;
1053         int range_whole = 0;
1054         int result;
1055         int ignore_layout = 0;
1056         ENTRY;
1057
1058         if (wbc->range_cyclic) {
1059                 start = mapping->writeback_index << PAGE_CACHE_SHIFT;
1060                 end = OBD_OBJECT_EOF;
1061         } else {
1062                 start = wbc->range_start;
1063                 end = wbc->range_end;
1064                 if (end == LLONG_MAX) {
1065                         end = OBD_OBJECT_EOF;
1066                         range_whole = start == 0;
1067                 }
1068         }
1069
1070         mode = CL_FSYNC_NONE;
1071         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL)
1072                 mode = CL_FSYNC_LOCAL;
1073
1074         if (sbi->ll_umounting)
1075                 /* if the mountpoint is being umounted, all pages have to be
1076                  * evicted to avoid hitting LBUG when truncate_inode_pages()
1077                  * is called later on. */
1078                 ignore_layout = 1;
1079
1080         if (cl_i2info(inode)->lli_clob == NULL)
1081                 RETURN(0);
1082
1083         result = cl_sync_file_range(inode, start, end, mode, ignore_layout);
1084         if (result > 0) {
1085                 wbc->nr_to_write -= result;
1086                 result = 0;
1087          }
1088
1089         if (wbc->range_cyclic || (range_whole && wbc->nr_to_write > 0)) {
1090                 if (end == OBD_OBJECT_EOF)
1091                         mapping->writeback_index = 0;
1092                 else
1093                         mapping->writeback_index = (end >> PAGE_CACHE_SHIFT) +1;
1094         }
1095         RETURN(result);
1096 }
1097
1098 struct ll_cl_context *ll_cl_find(struct file *file)
1099 {
1100         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1101         struct ll_cl_context *lcc;
1102         struct ll_cl_context *found = NULL;
1103
1104         read_lock(&fd->fd_lock);
1105         list_for_each_entry(lcc, &fd->fd_lccs, lcc_list) {
1106                 if (lcc->lcc_cookie == current) {
1107                         found = lcc;
1108                         break;
1109                 }
1110         }
1111         read_unlock(&fd->fd_lock);
1112
1113         return found;
1114 }
1115
1116 void ll_cl_add(struct file *file, const struct lu_env *env, struct cl_io *io)
1117 {
1118         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1119         struct ll_cl_context *lcc = &vvp_env_info(env)->vti_io_ctx;
1120
1121         memset(lcc, 0, sizeof(*lcc));
1122         INIT_LIST_HEAD(&lcc->lcc_list);
1123         lcc->lcc_cookie = current;
1124         lcc->lcc_env = env;
1125         lcc->lcc_io = io;
1126
1127         write_lock(&fd->fd_lock);
1128         list_add(&lcc->lcc_list, &fd->fd_lccs);
1129         write_unlock(&fd->fd_lock);
1130 }
1131
1132 void ll_cl_remove(struct file *file, const struct lu_env *env)
1133 {
1134         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1135         struct ll_cl_context *lcc = &vvp_env_info(env)->vti_io_ctx;
1136
1137         write_lock(&fd->fd_lock);
1138         list_del_init(&lcc->lcc_list);
1139         write_unlock(&fd->fd_lock);
1140 }
1141
1142 int ll_readpage(struct file *file, struct page *vmpage)
1143 {
1144         struct cl_object *clob = ll_i2info(file->f_dentry->d_inode)->lli_clob;
1145         struct ll_cl_context *lcc;
1146         const struct lu_env  *env;
1147         struct cl_io   *io;
1148         struct cl_page *page;
1149         int result;
1150         ENTRY;
1151
1152         lcc = ll_cl_find(file);
1153         if (lcc == NULL) {
1154                 unlock_page(vmpage);
1155                 RETURN(-EIO);
1156         }
1157
1158         env = lcc->lcc_env;
1159         io  = lcc->lcc_io;
1160         LASSERT(io != NULL);
1161         LASSERT(io->ci_state == CIS_IO_GOING);
1162         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index, vmpage, CPT_CACHEABLE);
1163         if (!IS_ERR(page)) {
1164                 LASSERT(page->cp_type == CPT_CACHEABLE);
1165                 if (likely(!PageUptodate(vmpage))) {
1166                         cl_page_assume(env, io, page);
1167                         result = cl_io_read_page(env, io, page);
1168                 } else {
1169                         /* Page from a non-object file. */
1170                         unlock_page(vmpage);
1171                         result = 0;
1172                 }
1173                 cl_page_put(env, page);
1174         } else {
1175                 unlock_page(vmpage);
1176                 result = PTR_ERR(page);
1177         }
1178         RETURN(result);
1179 }
1180
1181 int ll_page_sync_io(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
1182                     struct cl_page *page, enum cl_req_type crt)
1183 {
1184         struct cl_2queue  *queue;
1185         int result;
1186
1187         LASSERT(io->ci_type == CIT_READ || io->ci_type == CIT_WRITE);
1188
1189         queue = &io->ci_queue;
1190         cl_2queue_init_page(queue, page);
1191
1192         result = cl_io_submit_sync(env, io, crt, queue, 0);
1193         LASSERT(cl_page_is_owned(page, io));
1194
1195         if (crt == CRT_READ)
1196                 /*
1197                  * in CRT_WRITE case page is left locked even in case of
1198                  * error.
1199                  */
1200                 cl_page_list_disown(env, io, &queue->c2_qin);
1201         cl_2queue_fini(env, queue);
1202
1203         return result;
1204 }