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                                 /*
 377                                  * Do not shrink ria_end_idx at any case until
 378                                  * the minimum end of current read is covered.
 379                                  *
 380                                  * Do not extend read lock accross stripe if
 381                                  * lock contention detected.
 382                                  */
 383                                 if (ra.cra_contention &&
 384                                     page_idx > ria->ria_end_idx_min) {
 385                                         ria->ria_end_idx = *ra_end;
 386                                         break;
 387                                 }
 388
 389                                 cl_read_ahead_release(env, &ra);
 390
 391                                 rc = cl_io_read_ahead(env, io, page_idx, &ra);
 392                                 if (rc < 0)
 393                                         break;
 394
 395                                  /*
 396                                   * Only shrink ria_end_idx if the matched
 397                                   * LDLM lock doesn't cover more.
 398                                   */
 399                                 if (page_idx > ra.cra_end_idx) {
 400                                         ria->ria_end_idx = ra.cra_end_idx;
 401                                         break;
 402                                 }
 403
 404                                 CDEBUG(D_READA, "idx: %lu, ra: %lu, rpc: %lu\n",
 405                                        page_idx, ra.cra_end_idx,
 406                                        ra.cra_rpc_pages);
 407                                 LASSERTF(ra.cra_end_idx >= page_idx,
 408                                          "object: %p, indcies %lu / %lu\n",
 409                                          io->ci_obj, ra.cra_end_idx, page_idx);
 410                                 /* update read ahead RPC size.
 411                                  * NB: it's racy but doesn't matter */
 412                                 if (ras->ras_rpc_pages != ra.cra_rpc_pages &&
 413                                     ra.cra_rpc_pages > 0)
 414                                         ras->ras_rpc_pages = ra.cra_rpc_pages;
 415                                 /* trim it to align with optimal RPC size */
 416                                 end_idx = ras_align(ras, ria->ria_end_idx + 1);
 417                                 if (end_idx > 0 && !ria->ria_eof)
 418                                         ria->ria_end_idx = end_idx - 1;
 419                                 if (ria->ria_end_idx < ria->ria_end_idx_min)
 420                                         ria->ria_end_idx = ria->ria_end_idx_min;
 421                         }
 422                         if (page_idx > ria->ria_end_idx)
 423                                 break;
 424
 425                         /* If the page is inside the read-ahead window */
 426                         rc = ll_read_ahead_page(env, io, queue, page_idx);
 427                         if (rc < 0 && rc != -EBUSY)
 428                                 break;
 429                         if (rc == -EBUSY) {
 430                                 busy_page_count++;
 431                                 CDEBUG(D_READA,
 432                                        "skip busy page: %lu\n", page_idx);
 433                                 /* For page unaligned readahead the first
 434                                  * last pages of each region can be read by
 435                                  * another reader on the same node, and so
 436                                  * may be busy. So only stop for > 2 busy
 437                                  * pages. */
 438                                 if (busy_page_count > 2)
 439                                         break;
 440                         }
 441
 442                         *ra_end = page_idx;
 443                         /* Only subtract from reserve & count the page if we
 444                          * really did readahead on that page. */
 445                         if (rc == 0) {
 446                                 ria->ria_reserved--;
 447                                 count++;
 448                         }
 449                 } else if (stride_io_mode(ras)) {
 450                         /* If it is not in the read-ahead window, and it is
 451                          * read-ahead mode, then check whether it should skip
 452                          * the stride gap.
 453                          */
 454                         loff_t pos = (loff_t)page_idx << PAGE_SHIFT;
 455                         u64 offset;
 456
 457                         div64_u64_rem(pos - ria->ria_stoff, ria->ria_length,
 458                                       &offset);
 459                         if (offset >= ria->ria_bytes) {
 460                                 pos += (ria->ria_length - offset);
 461                                 if ((pos >> PAGE_SHIFT) >= page_idx + 1)
 462                                         page_idx = (pos >> PAGE_SHIFT) - 1;
 463                                 busy_page_count = 0;
 464                                 CDEBUG(D_READA,
 465                                        "Stride: jump %llu pages to %lu\n",
 466                                        ria->ria_length - offset, page_idx);
 467                                 continue;
 468                         }
 469                 }
 470         }
 471
 472         cl_read_ahead_release(env, &ra);
 473
 474         return count;
 475 }
 476
 477 static void ll_readahead_work_free(struct ll_readahead_work *work)
 478 {
 479         fput(work->lrw_file);
 480         OBD_FREE_PTR(work);
 481 }
 482
 483 static void ll_readahead_handle_work(struct work_struct *wq);
 484 static void ll_readahead_work_add(struct inode *inode,
 485                                   struct ll_readahead_work *work)
 486 {
 487         INIT_WORK(&work->lrw_readahead_work, ll_readahead_handle_work);
 488         queue_work(ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ll_readahead_wq,
 489                    &work->lrw_readahead_work);
 490 }
 491
 492 static int ll_readahead_file_kms(const struct lu_env *env,
 493                                 struct cl_io *io, __u64 *kms)
 494 {
 495         struct cl_object *clob;
 496         struct inode *inode;
 497         struct cl_attr *attr = vvp_env_thread_attr(env);
 498         int ret;
 499
 500         clob = io->ci_obj;
 501         inode = vvp_object_inode(clob);
 502
 503         cl_object_attr_lock(clob);
 504         ret = cl_object_attr_get(env, clob, attr);
 505         cl_object_attr_unlock(clob);
 506
 507         if (ret != 0)
 508                 RETURN(ret);
 509
 510         *kms = attr->cat_kms;
 511         return 0;
 512 }
 513
 514 static void ll_readahead_handle_work(struct work_struct *wq)
 515 {
 516         struct ll_readahead_work *work;
 517         struct lu_env *env;
 518         __u16 refcheck;
 519         struct ra_io_arg *ria;
 520         struct inode *inode;
 521         struct ll_file_data *fd;
 522         struct ll_readahead_state *ras;
 523         struct cl_io *io;
 524         struct cl_2queue *queue;
 525         pgoff_t ra_end_idx = 0;
 526         unsigned long pages, pages_min = 0;
 527         struct file *file;
 528         __u64 kms;
 529         int rc;
 530         pgoff_t eof_index;
 531         struct ll_sb_info *sbi;
 532
 533         work = container_of(wq, struct ll_readahead_work,
 534                             lrw_readahead_work);
 535         fd = work->lrw_file->private_data;
 536         ras = &fd->fd_ras;
 537         file = work->lrw_file;
 538         inode = file_inode(file);
 539         sbi = ll_i2sbi(inode);
 540
 541         env = cl_env_alloc(&refcheck, LCT_NOREF);
 542         if (IS_ERR(env))
 543                 GOTO(out_free_work, rc = PTR_ERR(env));
 544
 545         io = vvp_env_thread_io(env);
 546         ll_io_init(io, file, CIT_READ, NULL);
 547
 548         rc = ll_readahead_file_kms(env, io, &kms);
 549         if (rc != 0)
 550                 GOTO(out_put_env, rc);
 551
 552         if (kms == 0) {
 553                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_LEN);
 554                 GOTO(out_put_env, rc = 0);
 555         }
 556
 557         ria = &ll_env_info(env)->lti_ria;
 558         memset(ria, 0, sizeof(*ria));
 559
 560         ria->ria_start_idx = work->lrw_start_idx;
 561         /* Truncate RA window to end of file */
 562         eof_index = (pgoff_t)(kms - 1) >> PAGE_SHIFT;
 563         if (eof_index <= work->lrw_end_idx) {
 564                 work->lrw_end_idx = eof_index;
 565                 ria->ria_eof = true;
 566         }
 567         if (work->lrw_end_idx <= work->lrw_start_idx)
 568                 GOTO(out_put_env, rc = 0);
 569
 570         ria->ria_end_idx = work->lrw_end_idx;
 571         pages = ria->ria_end_idx - ria->ria_start_idx + 1;
 572         ria->ria_reserved = ll_ra_count_get(sbi, ria,
 573                                             ria_page_count(ria), pages_min);
 574
 575         CDEBUG(D_READA,
 576                "async reserved pages: %lu/%lu/%lu, ra_cur %d, ra_max %lu\n",
 577                ria->ria_reserved, pages, pages_min,
 578                atomic_read(&ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_cur_pages),
 579                ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_max_pages);
 580
 581         if (ria->ria_reserved < pages) {
 582                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_MAX_IN_FLIGHT);
 583                 if (PAGES_TO_MiB(ria->ria_reserved) < 1) {
 584                         ll_ra_count_put(ll_i2sbi(inode), ria->ria_reserved);
 585                         GOTO(out_put_env, rc = 0);
 586                 }
 587         }
 588
 589         rc = cl_io_rw_init(env, io, CIT_READ, ria->ria_start_idx, pages);
 590         if (rc)
 591                 GOTO(out_put_env, rc);
 592
 593         vvp_env_io(env)->vui_io_subtype = IO_NORMAL;
 594         vvp_env_io(env)->vui_fd = fd;
 595         io->ci_state = CIS_LOCKED;
 596         io->ci_async_readahead = true;
 597         rc = cl_io_start(env, io);
 598         if (rc)
 599                 GOTO(out_io_fini, rc);
 600
 601         queue = &io->ci_queue;
 602         cl_2queue_init(queue);
 603
 604         rc = ll_read_ahead_pages(env, io, &queue->c2_qin, ras, ria,
 605                                  &ra_end_idx);
 606         if (ria->ria_reserved != 0)
 607                 ll_ra_count_put(ll_i2sbi(inode), ria->ria_reserved);
 608         if (queue->c2_qin.pl_nr > 0) {
 609                 int count = queue->c2_qin.pl_nr;
 610
 611                 rc = cl_io_submit_rw(env, io, CRT_READ, queue);
 612                 if (rc == 0)
 613                         task_io_account_read(PAGE_SIZE * count);
 614         }
 615         if (ria->ria_end_idx == ra_end_idx && ra_end_idx == (kms >> PAGE_SHIFT))
 616                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_EOF);
 617
 618         if (ra_end_idx != ria->ria_end_idx)
 619                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_FAILED_REACH_END);
 620
 621         /* TODO: discard all pages until page reinit route is implemented */
 622         cl_page_list_discard(env, io, &queue->c2_qin);
 623
 624         /* Unlock unsent read pages in case of error. */
 625         cl_page_list_disown(env, io, &queue->c2_qin);
 626
 627         cl_2queue_fini(env, queue);
 628 out_io_fini:
 629         cl_io_end(env, io);
 630         cl_io_fini(env, io);
 631 out_put_env:
 632         cl_env_put(env, &refcheck);
 633 out_free_work:
 634         if (ra_end_idx > 0)
 635                 ll_ra_stats_inc_sbi(ll_i2sbi(inode), RA_STAT_ASYNC);
 636         atomic_dec(&sbi->ll_ra_info.ra_async_inflight);
 637         ll_readahead_work_free(work);
 638 }
 639
 640 static int ll_readahead(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 641                         struct cl_page_list *queue,
 642                         struct ll_readahead_state *ras, bool hit,
 643                         struct file *file)
 644 {
 645         struct vvp_io *vio = vvp_env_io(env);
 646         struct ll_thread_info *lti = ll_env_info(env);
 647         unsigned long pages, pages_min = 0;
 648         pgoff_t ra_end_idx = 0, start_idx = 0, end_idx = 0;
 649         struct inode *inode;
 650         struct ra_io_arg *ria = &lti->lti_ria;
 651         struct cl_object *clob;
 652         int ret = 0;
 653         __u64 kms;
 654         ENTRY;
 655
 656         clob = io->ci_obj;
 657         inode = vvp_object_inode(clob);
 658
 659         memset(ria, 0, sizeof(*ria));
 660         ret = ll_readahead_file_kms(env, io, &kms);
 661         if (ret != 0)
 662                 RETURN(ret);
 663
 664         if (kms == 0) {
 665                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_LEN);
 666                 RETURN(0);
 667         }
 668
 669         spin_lock(&ras->ras_lock);
 670
 671         /**
 672          * Note: other thread might rollback the ras_next_readahead_idx,
 673          * if it can not get the full size of prepared pages, see the
 674          * end of this function. For stride read ahead, it needs to
 675          * make sure the offset is no less than ras_stride_offset,
 676          * so that stride read ahead can work correctly.
 677          */
 678         if (stride_io_mode(ras))
 679                 start_idx = max_t(pgoff_t, ras->ras_next_readahead_idx,
 680                                   ras->ras_stride_offset >> PAGE_SHIFT);
 681         else
 682                 start_idx = ras->ras_next_readahead_idx;
 683
 684         if (ras->ras_window_pages > 0)
 685                 end_idx = ras->ras_window_start_idx + ras->ras_window_pages - 1;
 686
 687         /* Enlarge the RA window to encompass the full read */
 688         if (vio->vui_ra_valid &&
 689             end_idx < vio->vui_ra_start_idx + vio->vui_ra_pages - 1)
 690                 end_idx = vio->vui_ra_start_idx + vio->vui_ra_pages - 1;
 691
 692         if (end_idx != 0) {
 693                 pgoff_t eof_index;
 694
 695                 /* Truncate RA window to end of file */
 696                 eof_index = (pgoff_t)((kms - 1) >> PAGE_SHIFT);
 697                 if (eof_index <= end_idx) {
 698                         end_idx = eof_index;
 699                         ria->ria_eof = true;
 700                 }
 701         }
 702         ria->ria_start_idx = start_idx;
 703         ria->ria_end_idx = end_idx;
 704         /* If stride I/O mode is detected, get stride window*/
 705         if (stride_io_mode(ras)) {
 706                 ria->ria_stoff = ras->ras_stride_offset;
 707                 ria->ria_length = ras->ras_stride_length;
 708                 ria->ria_bytes = ras->ras_stride_bytes;
 709         }
 710         spin_unlock(&ras->ras_lock);
 711
 712         if (end_idx == 0) {
 713                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
 714                 RETURN(0);
 715         }
 716         pages = ria_page_count(ria);
 717         if (pages == 0) {
 718                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
 719                 RETURN(0);
 720         }
 721
 722         RAS_CDEBUG(ras);
 723         CDEBUG(D_READA, DFID": ria: %lu/%lu, bead: %lu/%lu, hit: %d\n",
 724                PFID(lu_object_fid(&clob->co_lu)),
 725                ria->ria_start_idx, ria->ria_end_idx,
 726                vio->vui_ra_valid ? vio->vui_ra_start_idx : 0,
 727                vio->vui_ra_valid ? vio->vui_ra_pages : 0,
 728                hit);
 729
 730         /* at least to extend the readahead window to cover current read */
 731         if (!hit && vio->vui_ra_valid &&
 732             vio->vui_ra_start_idx + vio->vui_ra_pages > ria->ria_start_idx) {
 733                 ria->ria_end_idx_min =
 734                         vio->vui_ra_start_idx + vio->vui_ra_pages - 1;
 735                 pages_min = vio->vui_ra_start_idx + vio->vui_ra_pages -
 736                                 ria->ria_start_idx;
 737         }
 738
 739         ria->ria_reserved = ll_ra_count_get(ll_i2sbi(inode), ria, pages,
 740                                             pages_min);
 741         if (ria->ria_reserved < pages)
 742                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_MAX_IN_FLIGHT);
 743
 744         CDEBUG(D_READA, "reserved pages: %lu/%lu/%lu, ra_cur %d, ra_max %lu\n",
 745                ria->ria_reserved, pages, pages_min,
 746                atomic_read(&ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_cur_pages),
 747                ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_max_pages);
 748
 749         ret = ll_read_ahead_pages(env, io, queue, ras, ria, &ra_end_idx);
 750
 751         if (ria->ria_reserved != 0)
 752                 ll_ra_count_put(ll_i2sbi(inode), ria->ria_reserved);
 753
 754         if (ra_end_idx == end_idx && ra_end_idx == (kms >> PAGE_SHIFT))
 755                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_EOF);
 756
 757         CDEBUG(D_READA,
 758                "ra_end_idx = %lu end_idx = %lu stride end = %lu pages = %d\n",
 759                ra_end_idx, end_idx, ria->ria_end_idx, ret);
 760
 761         if (ra_end_idx != end_idx)
 762                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_FAILED_REACH_END);
 763         if (ra_end_idx > 0) {
 764                 /* update the ras so that the next read-ahead tries from
 765                  * where we left off. */
 766                 spin_lock(&ras->ras_lock);
 767                 ras->ras_next_readahead_idx = ra_end_idx + 1;
 768                 spin_unlock(&ras->ras_lock);
 769                 RAS_CDEBUG(ras);
 770         }
 771
 772         RETURN(ret);
 773 }
 774
 775 static void ras_set_start(struct ll_readahead_state *ras, pgoff_t index)
 776 {
 777         ras->ras_window_start_idx = ras_align(ras, index);
 778 }
 779
 780 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
 781 static void ras_reset(struct ll_readahead_state *ras, pgoff_t index)
 782 {
 783         ras->ras_consecutive_requests = 0;
 784         ras->ras_consecutive_bytes = 0;
 785         ras->ras_window_pages = 0;
 786         ras_set_start(ras, index);
 787         ras->ras_next_readahead_idx = max(ras->ras_window_start_idx, index + 1);
 788
 789         RAS_CDEBUG(ras);
 790 }
 791
 792 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
 793 static void ras_stride_reset(struct ll_readahead_state *ras)
 794 {
 795         ras->ras_consecutive_stride_requests = 0;
 796         ras->ras_stride_length = 0;
 797         ras->ras_stride_bytes = 0;
 798         RAS_CDEBUG(ras);
 799 }
 800
 801 void ll_readahead_init(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras)
 802 {
 803         spin_lock_init(&ras->ras_lock);
 804         ras->ras_rpc_pages = PTLRPC_MAX_BRW_PAGES;
 805         ras_reset(ras, 0);
 806         ras->ras_last_read_end_bytes = 0;
 807         ras->ras_requests = 0;
 808 }
 809
 810 /*
 811  * Check whether the read request is in the stride window.
 812  * If it is in the stride window, return true, otherwise return false.
 813  */
 814 static bool read_in_stride_window(struct ll_readahead_state *ras,
 815                                   loff_t pos, loff_t count)
 816 {
 817         loff_t stride_gap;
 818
 819         if (ras->ras_stride_length == 0 || ras->ras_stride_bytes == 0 ||
 820             ras->ras_stride_bytes == ras->ras_stride_length)
 821                 return false;
 822
 823         stride_gap = pos - ras->ras_last_read_end_bytes - 1;
 824
 825         /* If it is contiguous read */
 826         if (stride_gap == 0)
 827                 return ras->ras_consecutive_bytes + count <=
 828                         ras->ras_stride_bytes;
 829
 830         /* Otherwise check the stride by itself */
 831         return (ras->ras_stride_length - ras->ras_stride_bytes) == stride_gap &&
 832                 ras->ras_consecutive_bytes == ras->ras_stride_bytes &&
 833                 count <= ras->ras_stride_bytes;
 834 }
 835
 836 static void ras_init_stride_detector(struct ll_readahead_state *ras,
 837                                      loff_t pos, loff_t count)
 838 {
 839         loff_t stride_gap = pos - ras->ras_last_read_end_bytes - 1;
 840
 841         LASSERT(ras->ras_consecutive_stride_requests == 0);
 842
 843         if (pos <= ras->ras_last_read_end_bytes) {
 844                 /*Reset stride window for forward read*/
 845                 ras_stride_reset(ras);
 846                 return;
 847         }
 848
 849         ras->ras_stride_bytes = ras->ras_consecutive_bytes;
 850         ras->ras_stride_length = stride_gap + ras->ras_consecutive_bytes;
 851         ras->ras_consecutive_stride_requests++;
 852         ras->ras_stride_offset = pos;
 853
 854         RAS_CDEBUG(ras);
 855 }
 856
 857 static unsigned long
 858 stride_page_count(struct ll_readahead_state *ras, loff_t len)
 859 {
 860         loff_t bytes_count =
 861                 stride_byte_count(ras->ras_stride_offset,
 862                                   ras->ras_stride_length, ras->ras_stride_bytes,
 863                                   ras->ras_window_start_idx << PAGE_SHIFT, len);
 864
 865         return (bytes_count + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 866 }
 867
 868 /* Stride Read-ahead window will be increased inc_len according to
 869  * stride I/O pattern */
 870 static void ras_stride_increase_window(struct ll_readahead_state *ras,
 871                                        struct ll_ra_info *ra, loff_t inc_bytes)
 872 {
 873         loff_t window_bytes, stride_bytes;
 874         u64 left_bytes;
 875         u64 step;
 876         loff_t end;
 877
 878         /* temporarily store in page units to reduce LASSERT() cost below */
 879         end = ras->ras_window_start_idx + ras->ras_window_pages;
 880
 881         LASSERT(ras->ras_stride_length > 0);
 882         LASSERTF(end >= (ras->ras_stride_offset >> PAGE_SHIFT),
 883                  "window_start_idx %lu, window_pages %lu stride_offset %llu\n",
 884                  ras->ras_window_start_idx, ras->ras_window_pages,
 885                  ras->ras_stride_offset);
 886
 887         end <<= PAGE_SHIFT;
 888         if (end <= ras->ras_stride_offset)
 889                 stride_bytes = 0;
 890         else
 891                 stride_bytes = end - ras->ras_stride_offset;
 892
 893         div64_u64_rem(stride_bytes, ras->ras_stride_length, &left_bytes);
 894         window_bytes = (ras->ras_window_pages << PAGE_SHIFT);
 895         if (left_bytes < ras->ras_stride_bytes) {
 896                 if (ras->ras_stride_bytes - left_bytes >= inc_bytes) {
 897                         window_bytes += inc_bytes;
 898                         goto out;
 899                 } else {
 900                         window_bytes += (ras->ras_stride_bytes - left_bytes);
 901                         inc_bytes -= (ras->ras_stride_bytes - left_bytes);
 902                 }
 903         } else {
 904                 window_bytes += (ras->ras_stride_length - left_bytes);
 905         }
 906
 907         LASSERT(ras->ras_stride_bytes != 0);
 908
 909         step = div64_u64_rem(inc_bytes, ras->ras_stride_bytes, &left_bytes);
 910
 911         window_bytes += step * ras->ras_stride_length + left_bytes;
 912         LASSERT(window_bytes > 0);
 913
 914 out:
 915         if (stride_page_count(ras, window_bytes) <=
 916             ra->ra_max_pages_per_file || ras->ras_window_pages == 0)
 917                 ras->ras_window_pages = (window_bytes >> PAGE_SHIFT);
 918
 919         LASSERT(ras->ras_window_pages > 0);
 920
 921         RAS_CDEBUG(ras);
 922 }
 923
 924 static void ras_increase_window(struct inode *inode,
 925                                 struct ll_readahead_state *ras,
 926                                 struct ll_ra_info *ra)
 927 {
 928         /* The stretch of ra-window should be aligned with max rpc_size
 929          * but current clio architecture does not support retrieve such
 930          * information from lower layer. FIXME later
 931          */
 932         if (stride_io_mode(ras)) {
 933                 ras_stride_increase_window(ras, ra,
 934                                       (loff_t)ras->ras_rpc_pages << PAGE_SHIFT);
 935         } else {
 936                 pgoff_t window_pages;
 937
 938                 window_pages = min(ras->ras_window_pages + ras->ras_rpc_pages,
 939                                    ra->ra_max_pages_per_file);
 940                 if (window_pages < ras->ras_rpc_pages)
 941                         ras->ras_window_pages = window_pages;
 942                 else
 943                         ras->ras_window_pages = ras_align(ras, window_pages);
 944         }
 945 }
 946
 947 /**
 948  * Seek within 8 pages are considered as sequential read for now.
 949  */
 950 static inline bool is_loose_seq_read(struct ll_readahead_state *ras, loff_t pos)
 951 {
 952         return pos_in_window(pos, ras->ras_last_read_end_bytes,
 953                              8UL << PAGE_SHIFT, 8UL << PAGE_SHIFT);
 954 }
 955
 956 static void ras_detect_read_pattern(struct ll_readahead_state *ras,
 957                                     struct ll_sb_info *sbi,
 958                                     loff_t pos, size_t count, bool mmap)
 959 {
 960         bool stride_detect = false;
 961         pgoff_t index = pos >> PAGE_SHIFT;
 962
 963         /*
 964          * Reset the read-ahead window in two cases. First when the app seeks
 965          * or reads to some other part of the file. Secondly if we get a
 966          * read-ahead miss that we think we've previously issued. This can
 967          * be a symptom of there being so many read-ahead pages that the VM
 968          * is reclaiming it before we get to it.
 969          */
 970         if (!is_loose_seq_read(ras, pos)) {
 971                 /* Check whether it is in stride I/O mode */
 972                 if (!read_in_stride_window(ras, pos, count)) {
 973                         if (ras->ras_consecutive_stride_requests == 0)
 974                                 ras_init_stride_detector(ras, pos, count);
 975                         else
 976                                 ras_stride_reset(ras);
 977                         ras->ras_consecutive_bytes = 0;
 978                         ras_reset(ras, index);
 979                 } else {
 980                         ras->ras_consecutive_bytes = 0;
 981                         ras->ras_consecutive_requests = 0;
 982                         if (++ras->ras_consecutive_stride_requests > 1)
 983                                 stride_detect = true;
 984                         RAS_CDEBUG(ras);
 985                 }
 986                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_DISTANT_READPAGE);
 987         } else if (stride_io_mode(ras)) {
 988                 /*
 989                  * If this is contiguous read but in stride I/O mode
 990                  * currently, check whether stride step still is valid,
 991                  * if invalid, it will reset the stride ra window to
 992                  * be zero.
 993                  */
 994                 if (!read_in_stride_window(ras, pos, count)) {
 995                         ras_stride_reset(ras);
 996                         ras->ras_window_pages = 0;
 997                         ras->ras_next_readahead_idx = index;
 998                 }
 999         }
1000
1001         ras->ras_consecutive_bytes += count;
1002         if (mmap) {
1003                 pgoff_t idx = ras->ras_consecutive_bytes >> PAGE_SHIFT;
1004
1005                 if ((idx >= 4 && (idx & 3UL) == 0) || stride_detect)
1006                         ras->ras_need_increase_window = true;
1007         } else if ((ras->ras_consecutive_requests > 1 || stride_detect)) {
1008                 ras->ras_need_increase_window = true;
1009         }
1010
1011         ras->ras_last_read_end_bytes = pos + count - 1;
1012 }
1013
1014 void ll_ras_enter(struct file *f, loff_t pos, size_t count)
1015 {
1016         struct ll_file_data *fd = f->private_data;
1017         struct ll_readahead_state *ras = &fd->fd_ras;
1018         struct inode *inode = file_inode(f);
1019         unsigned long index = pos >> PAGE_SHIFT;
1020         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
1021
1022         spin_lock(&ras->ras_lock);
1023         ras->ras_requests++;
1024         ras->ras_consecutive_requests++;
1025         ras->ras_need_increase_window = false;
1026         ras->ras_no_miss_check = false;
1027         /*
1028          * On the second access to a file smaller than the tunable
1029          * ra_max_read_ahead_whole_pages trigger RA on all pages in the
1030          * file up to ra_max_pages_per_file.  This is simply a best effort
1031          * and only occurs once per open file. Normal RA behavior is reverted
1032          * to for subsequent IO.
1033          */
1034         if (ras->ras_requests >= 2) {
1035                 __u64 kms_pages;
1036                 struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
1037
1038                 kms_pages = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >>
1039                             PAGE_SHIFT;
1040
1041                 CDEBUG(D_READA, "kmsp %llu mwp %lu mp %lu\n", kms_pages,
1042                        ra->ra_max_read_ahead_whole_pages,
1043                        ra->ra_max_pages_per_file);
1044
1045                 if (kms_pages &&
1046                     kms_pages <= ra->ra_max_read_ahead_whole_pages) {
1047                         ras->ras_window_start_idx = 0;
1048                         ras->ras_next_readahead_idx = index + 1;
1049                         ras->ras_window_pages = min(ra->ra_max_pages_per_file,
1050                                             ra->ra_max_read_ahead_whole_pages);
1051                         ras->ras_no_miss_check = true;
1052                         GOTO(out_unlock, 0);
1053                 }
1054         }
1055         ras_detect_read_pattern(ras, sbi, pos, count, false);
1056 out_unlock:
1057         spin_unlock(&ras->ras_lock);
1058 }
1059
1060 static bool index_in_stride_window(struct ll_readahead_state *ras,
1061                                    pgoff_t index)
1062 {
1063         loff_t pos = (loff_t)index << PAGE_SHIFT;
1064
1065         if (ras->ras_stride_length == 0 || ras->ras_stride_bytes == 0 ||
1066             ras->ras_stride_bytes == ras->ras_stride_length)
1067                 return false;
1068
1069         if (pos >= ras->ras_stride_offset) {
1070                 u64 offset;
1071
1072                 div64_u64_rem(pos - ras->ras_stride_offset,
1073                               ras->ras_stride_length, &offset);
1074                 if (offset < ras->ras_stride_bytes ||
1075                     ras->ras_stride_length - offset < PAGE_SIZE)
1076                         return true;
1077         } else if (ras->ras_stride_offset - pos < PAGE_SIZE) {
1078                 return true;
1079         }
1080
1081         return false;
1082 }
1083
1084 /*
1085  * ll_ras_enter() is used to detect read pattern according to pos and count.
1086  *
1087  * ras_update() is used to detect cache miss and
1088  * reset window or increase window accordingly
1089  */
1090 static void ras_update(struct ll_sb_info *sbi, struct inode *inode,
1091                        struct ll_readahead_state *ras, pgoff_t index,
1092                        enum ras_update_flags flags)
1093 {
1094         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
1095         bool hit = flags & LL_RAS_HIT;
1096
1097         ENTRY;
1098         spin_lock(&ras->ras_lock);
1099
1100         if (!hit)
1101                 CDEBUG(D_READA, DFID " pages at %lu miss.\n",
1102                        PFID(ll_inode2fid(inode)), index);
1103         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, hit ? RA_STAT_HIT : RA_STAT_MISS);
1104
1105         /*
1106          * The readahead window has been expanded to cover whole
1107          * file size, we don't care whether ra miss happen or not.
1108          * Because we will read whole file to page cache even if
1109          * some pages missed.
1110          */
1111         if (ras->ras_no_miss_check)
1112                 GOTO(out_unlock, 0);
1113
1114         if (flags & LL_RAS_MMAP)
1115                 ras_detect_read_pattern(ras, sbi, (loff_t)index << PAGE_SHIFT,
1116                                         PAGE_SIZE, true);
1117
1118         if (!hit && ras->ras_window_pages &&
1119             index < ras->ras_next_readahead_idx &&
1120             pos_in_window(index, ras->ras_window_start_idx, 0,
1121                           ras->ras_window_pages)) {
1122                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_MISS_IN_WINDOW);
1123                 ras->ras_need_increase_window = false;
1124
1125                 if (index_in_stride_window(ras, index) &&
1126                     stride_io_mode(ras)) {
1127                         /*
1128                          * if (index != ras->ras_last_readpage + 1)
1129                          *      ras->ras_consecutive_pages = 0;
1130                          */
1131                         ras_reset(ras, index);
1132
1133                         /*
1134                          * If stride-RA hit cache miss, the stride
1135                          * detector will not be reset to avoid the
1136                          * overhead of redetecting read-ahead mode,
1137                          * but on the condition that the stride window
1138                          * is still intersect with normal sequential
1139                          * read-ahead window.
1140                          */
1141                         if (ras->ras_window_start_idx < ras->ras_stride_offset)
1142                                 ras_stride_reset(ras);
1143                         RAS_CDEBUG(ras);
1144                 } else {
1145                         /*
1146                          * Reset both stride window and normal RA
1147                          * window.
1148                          */
1149                         ras_reset(ras, index);
1150                         /* ras->ras_consecutive_pages++; */
1151                         ras->ras_consecutive_bytes = 0;
1152                         ras_stride_reset(ras);
1153                         GOTO(out_unlock, 0);
1154                 }
1155         }
1156         ras_set_start(ras, index);
1157
1158         if (stride_io_mode(ras)) {
1159                 /* Since stride readahead is sentivite to the offset
1160                  * of read-ahead, so we use original offset here,
1161                  * instead of ras_window_start_idx, which is RPC aligned.
1162                  */
1163                 ras->ras_next_readahead_idx = max(index + 1,
1164                                                   ras->ras_next_readahead_idx);
1165                 ras->ras_window_start_idx =
1166                                 max_t(pgoff_t, ras->ras_window_start_idx,
1167                                       ras->ras_stride_offset >> PAGE_SHIFT);
1168         } else {
1169                 if (ras->ras_next_readahead_idx < ras->ras_window_start_idx)
1170                         ras->ras_next_readahead_idx = ras->ras_window_start_idx;
1171                 if (!hit)
1172                         ras->ras_next_readahead_idx = index + 1;
1173         }
1174
1175         if (ras->ras_need_increase_window) {
1176                 ras_increase_window(inode, ras, ra);
1177                 ras->ras_need_increase_window = false;
1178         }
1179
1180         EXIT;
1181 out_unlock:
1182         spin_unlock(&ras->ras_lock);
1183 }
1184
1185 int ll_writepage(struct page *vmpage, struct writeback_control *wbc)
1186 {
1187         struct inode           *inode = vmpage->mapping->host;
1188         struct ll_inode_info   *lli   = ll_i2info(inode);
1189         struct lu_env          *env;
1190         struct cl_io           *io;
1191         struct cl_page         *page;
1192         struct cl_object       *clob;
1193         bool redirtied = false;
1194         bool unlocked = false;
1195         int result;
1196         __u16 refcheck;
1197         ENTRY;
1198
1199         LASSERT(PageLocked(vmpage));
1200         LASSERT(!PageWriteback(vmpage));
1201
1202         LASSERT(ll_i2dtexp(inode) != NULL);
1203
1204         env = cl_env_get(&refcheck);
1205         if (IS_ERR(env))
1206                 GOTO(out, result = PTR_ERR(env));
1207
1208         clob  = ll_i2info(inode)->lli_clob;
1209         LASSERT(clob != NULL);
1210
1211         io = vvp_env_thread_io(env);
1212         io->ci_obj = clob;
1213         io->ci_ignore_layout = 1;
1214         result = cl_io_init(env, io, CIT_MISC, clob);
1215         if (result == 0) {
1216                 page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index,
1217                                     vmpage, CPT_CACHEABLE);
1218                 if (!IS_ERR(page)) {
1219                         lu_ref_add(&page->cp_reference, "writepage",
1220                                    current);
1221                         cl_page_assume(env, io, page);
1222                         result = cl_page_flush(env, io, page);
1223                         if (result != 0) {
1224                                 /*
1225                                  * Re-dirty page on error so it retries write,
1226                                  * but not in case when IO has actually
1227                                  * occurred and completed with an error.
1228                                  */
1229                                 if (!PageError(vmpage)) {
1230                                         redirty_page_for_writepage(wbc, vmpage);
1231                                         result = 0;
1232                                         redirtied = true;
1233                                 }
1234                         }
1235                         cl_page_disown(env, io, page);
1236                         unlocked = true;
1237                         lu_ref_del(&page->cp_reference,
1238                                    "writepage", current);
1239                         cl_page_put(env, page);
1240                 } else {
1241                         result = PTR_ERR(page);
1242                 }
1243         }
1244         cl_io_fini(env, io);
1245
1246         if (redirtied && wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL) {
1247                 loff_t offset = cl_offset(clob, vmpage->index);
1248
1249                 /* Flush page failed because the extent is being written out.
1250                  * Wait for the write of extent to be finished to avoid
1251                  * breaking kernel which assumes ->writepage should mark
1252                  * PageWriteback or clean the page. */
1253                 result = cl_sync_file_range(inode, offset,
1254                                             offset + PAGE_SIZE - 1,
1255                                             CL_FSYNC_LOCAL, 1);
1256                 if (result > 0) {
1257                         /* actually we may have written more than one page.
1258                          * decreasing this page because the caller will count
1259                          * it. */
1260                         wbc->nr_to_write -= result - 1;
1261                         result = 0;
1262                 }
1263         }
1264
1265         cl_env_put(env, &refcheck);
1266         GOTO(out, result);
1267
1268 out:
1269         if (result < 0) {
1270                 if (!lli->lli_async_rc)
1271                         lli->lli_async_rc = result;
1272                 SetPageError(vmpage);
1273                 if (!unlocked)
1274                         unlock_page(vmpage);
1275         }
1276         return result;
1277 }
1278
1279 int ll_writepages(struct address_space *mapping, struct writeback_control *wbc)
1280 {
1281         struct inode *inode = mapping->host;
1282         loff_t start;
1283         loff_t end;
1284         enum cl_fsync_mode mode;
1285         int range_whole = 0;
1286         int result;
1287         ENTRY;
1288
1289         if (wbc->range_cyclic) {
1290                 start = (loff_t)mapping->writeback_index << PAGE_SHIFT;
1291                 end = OBD_OBJECT_EOF;
1292         } else {
1293                 start = wbc->range_start;
1294                 end = wbc->range_end;
1295                 if (end == LLONG_MAX) {
1296                         end = OBD_OBJECT_EOF;
1297                         range_whole = start == 0;
1298                 }
1299         }
1300
1301         mode = CL_FSYNC_NONE;
1302         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL)
1303                 mode = CL_FSYNC_LOCAL;
1304
1305         if (ll_i2info(inode)->lli_clob == NULL)
1306                 RETURN(0);
1307
1308         /* for directio, it would call writepages() to evict cached pages
1309          * inside the IO context of write, which will cause deadlock at
1310          * layout_conf since it waits for active IOs to complete. */
1311         result = cl_sync_file_range(inode, start, end, mode, 1);
1312         if (result > 0) {
1313                 wbc->nr_to_write -= result;
1314                 result = 0;
1315          }
1316
1317         if (wbc->range_cyclic || (range_whole && wbc->nr_to_write > 0)) {
1318                 if (end == OBD_OBJECT_EOF)
1319                         mapping->writeback_index = 0;
1320                 else
1321                         mapping->writeback_index = (end >> PAGE_SHIFT) + 1;
1322         }
1323         RETURN(result);
1324 }
1325
1326 struct ll_cl_context *ll_cl_find(struct file *file)
1327 {
1328         struct ll_file_data *fd = file->private_data;
1329         struct ll_cl_context *lcc;
1330         struct ll_cl_context *found = NULL;
1331
1332         read_lock(&fd->fd_lock);
1333         list_for_each_entry(lcc, &fd->fd_lccs, lcc_list) {
1334                 if (lcc->lcc_cookie == current) {
1335                         found = lcc;
1336                         break;
1337                 }
1338         }
1339         read_unlock(&fd->fd_lock);
1340
1341         return found;
1342 }
1343
1344 void ll_cl_add(struct file *file, const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
1345                enum lcc_type type)
1346 {
1347         struct ll_file_data *fd = file->private_data;
1348         struct ll_cl_context *lcc = &ll_env_info(env)->lti_io_ctx;
1349
1350         memset(lcc, 0, sizeof(*lcc));
1351         INIT_LIST_HEAD(&lcc->lcc_list);
1352         lcc->lcc_cookie = current;
1353         lcc->lcc_env = env;
1354         lcc->lcc_io = io;
1355         lcc->lcc_type = type;
1356
1357         write_lock(&fd->fd_lock);
1358         list_add(&lcc->lcc_list, &fd->fd_lccs);
1359         write_unlock(&fd->fd_lock);
1360 }
1361
1362 void ll_cl_remove(struct file *file, const struct lu_env *env)
1363 {
1364         struct ll_file_data *fd = file->private_data;
1365         struct ll_cl_context *lcc = &ll_env_info(env)->lti_io_ctx;
1366
1367         write_lock(&fd->fd_lock);
1368         list_del_init(&lcc->lcc_list);
1369         write_unlock(&fd->fd_lock);
1370 }
1371
1372 int ll_io_read_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
1373                            struct cl_page *page, struct file *file)
1374 {
1375         struct inode              *inode  = vvp_object_inode(page->cp_obj);
1376         struct ll_sb_info         *sbi    = ll_i2sbi(inode);
1377         struct ll_file_data       *fd     = file->private_data;
1378         struct ll_readahead_state *ras    = &fd->fd_ras;
1379         struct cl_2queue          *queue  = &io->ci_queue;
1380         struct cl_sync_io         *anchor = NULL;
1381         struct vvp_page           *vpg;
1382         int                        rc = 0;
1383         bool                       uptodate;
1384         ENTRY;
1385
1386         vpg = cl2vvp_page(cl_object_page_slice(page->cp_obj, page));
1387         uptodate = vpg->vpg_defer_uptodate;
1388
1389         if (sbi->ll_ra_info.ra_max_pages_per_file > 0 &&
1390             sbi->ll_ra_info.ra_max_pages > 0 &&
1391             !vpg->vpg_ra_updated) {
1392                 struct vvp_io *vio = vvp_env_io(env);
1393                 enum ras_update_flags flags = 0;
1394
1395                 if (uptodate)
1396                         flags |= LL_RAS_HIT;
1397                 if (!vio->vui_ra_valid)
1398                         flags |= LL_RAS_MMAP;
1399                 ras_update(sbi, inode, ras, vvp_index(vpg), flags);
1400         }
1401
1402         cl_2queue_init(queue);
1403         if (uptodate) {
1404                 vpg->vpg_ra_used = 1;
1405                 cl_page_export(env, page, 1);
1406                 cl_page_disown(env, io, page);
1407         } else {
1408                 anchor = &vvp_env_info(env)->vti_anchor;
1409                 cl_sync_io_init(anchor, 1);
1410                 page->cp_sync_io = anchor;
1411
1412                 cl_2queue_add(queue, page);
1413         }
1414
1415         if (sbi->ll_ra_info.ra_max_pages_per_file > 0 &&
1416             sbi->ll_ra_info.ra_max_pages > 0) {
1417                 int rc2;
1418
1419                 rc2 = ll_readahead(env, io, &queue->c2_qin, ras,
1420                                    uptodate, file);
1421                 CDEBUG(D_READA, DFID "%d pages read ahead at %lu\n",
1422                        PFID(ll_inode2fid(inode)), rc2, vvp_index(vpg));
1423         }
1424
1425         if (queue->c2_qin.pl_nr > 0) {
1426                 int count = queue->c2_qin.pl_nr;
1427                 rc = cl_io_submit_rw(env, io, CRT_READ, queue);
1428                 if (rc == 0)
1429                         task_io_account_read(PAGE_SIZE * count);
1430         }
1431
1432
1433         if (anchor != NULL && !cl_page_is_owned(page, io)) { /* have sent */
1434                 rc = cl_sync_io_wait(env, anchor, 0);
1435
1436                 cl_page_assume(env, io, page);
1437                 cl_page_list_del(env, &queue->c2_qout, page);
1438
1439                 if (!PageUptodate(cl_page_vmpage(page))) {
1440                         /* Failed to read a mirror, discard this page so that
1441                          * new page can be created with new mirror.
1442                          *
1443                          * TODO: this is not needed after page reinit
1444                          * route is implemented */
1445                         cl_page_discard(env, io, page);
1446                 }
1447                 cl_page_disown(env, io, page);
1448         }
1449
1450         /* TODO: discard all pages until page reinit route is implemented */
1451         cl_page_list_discard(env, io, &queue->c2_qin);
1452
1453         /* Unlock unsent read pages in case of error. */
1454         cl_page_list_disown(env, io, &queue->c2_qin);
1455
1456         cl_2queue_fini(env, queue);
1457
1458         RETURN(rc);
1459 }
1460
1461 /*
1462  * Possible return value:
1463  * 0 no async readahead triggered and fast read could not be used.
1464  * 1 no async readahead, but fast read could be used.
1465  * 2 async readahead triggered and fast read could be used too.
1466  * < 0 on error.
1467  */
1468 static int kickoff_async_readahead(struct file *file, unsigned long pages)
1469 {
1470         struct ll_readahead_work *lrw;
1471         struct inode *inode = file_inode(file);
1472         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
1473         struct ll_file_data *fd = file->private_data;
1474         struct ll_readahead_state *ras = &fd->fd_ras;
1475         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
1476         unsigned long throttle;
1477         pgoff_t start_idx = ras_align(ras, ras->ras_next_readahead_idx);
1478         pgoff_t end_idx = start_idx + pages - 1;
1479
1480         throttle = min(ra->ra_async_pages_per_file_threshold,
1481                        ra->ra_max_pages_per_file);
1482         /*
1483          * If this is strided i/o or the window is smaller than the
1484          * throttle limit, we do not do async readahead. Otherwise,
1485          * we do async readahead, allowing the user thread to do fast i/o.
1486          */
1487         if (stride_io_mode(ras) || !throttle ||
1488             ras->ras_window_pages < throttle ||
1489             atomic_read(&ra->ra_async_inflight) > ra->ra_async_max_active)
1490                 return 0;
1491
1492         if ((atomic_read(&ra->ra_cur_pages) + pages) > ra->ra_max_pages)
1493                 return 0;
1494
1495         if (ras->ras_async_last_readpage_idx == start_idx)
1496                 return 1;
1497
1498         /* ll_readahead_work_free() free it */
1499         OBD_ALLOC_PTR(lrw);
1500         if (lrw) {
1501                 atomic_inc(&sbi->ll_ra_info.ra_async_inflight);
1502                 lrw->lrw_file = get_file(file);
1503                 lrw->lrw_start_idx = start_idx;
1504                 lrw->lrw_end_idx = end_idx;
1505                 spin_lock(&ras->ras_lock);
1506                 ras->ras_next_readahead_idx = end_idx + 1;
1507                 ras->ras_async_last_readpage_idx = start_idx;
1508                 spin_unlock(&ras->ras_lock);
1509                 ll_readahead_work_add(inode, lrw);
1510         } else {
1511                 return -ENOMEM;
1512         }
1513
1514         return 2;
1515 }
1516
1517 /*
1518  * Check if we can issue a readahead RPC, if that is
1519  * the case, we can't do fast IO because we will need
1520  * a cl_io to issue the RPC.
1521  */
1522 static bool ll_use_fast_io(struct file *file,
1523                            struct ll_readahead_state *ras, pgoff_t index)
1524 {
1525         unsigned long fast_read_pages =
1526                 max(RA_REMAIN_WINDOW_MIN, ras->ras_rpc_pages);
1527         loff_t skip_pages;
1528
1529         if (stride_io_mode(ras)) {
1530                 skip_pages = (ras->ras_stride_length +
1531                         ras->ras_stride_bytes - 1) / ras->ras_stride_bytes;
1532                 skip_pages *= fast_read_pages;
1533         } else {
1534                 skip_pages = fast_read_pages;
1535         }
1536
1537         if (ras->ras_window_start_idx + ras->ras_window_pages <
1538             ras->ras_next_readahead_idx + skip_pages ||
1539             kickoff_async_readahead(file, fast_read_pages) > 0)
1540                 return true;
1541
1542         return false;
1543 }
1544
1545 int ll_readpage(struct file *file, struct page *vmpage)
1546 {
1547         struct inode *inode = file_inode(file);
1548         struct cl_object *clob = ll_i2info(inode)->lli_clob;
1549         struct ll_cl_context *lcc;
1550         const struct lu_env  *env = NULL;
1551         struct cl_io   *io = NULL;
1552         struct cl_page *page;
1553         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
1554         int result;
1555         ENTRY;
1556
1557         lcc = ll_cl_find(file);
1558         if (lcc != NULL) {
1559                 env = lcc->lcc_env;
1560                 io  = lcc->lcc_io;
1561         }
1562
1563         if (io == NULL) { /* fast read */
1564                 struct inode *inode = file_inode(file);
1565                 struct ll_file_data *fd = file->private_data;
1566                 struct ll_readahead_state *ras = &fd->fd_ras;
1567                 struct lu_env  *local_env = NULL;
1568                 struct vvp_page *vpg;
1569
1570                 result = -ENODATA;
1571
1572                 /* TODO: need to verify the layout version to make sure
1573                  * the page is not invalid due to layout change. */
1574                 page = cl_vmpage_page(vmpage, clob);
1575                 if (page == NULL) {
1576                         unlock_page(vmpage);
1577                         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_FAILED_FAST_READ);
1578                         RETURN(result);
1579                 }
1580
1581                 vpg = cl2vvp_page(cl_object_page_slice(page->cp_obj, page));
1582                 if (vpg->vpg_defer_uptodate) {
1583                         enum ras_update_flags flags = LL_RAS_HIT;
1584
1585                         if (lcc && lcc->lcc_type == LCC_MMAP)
1586                                 flags |= LL_RAS_MMAP;
1587
1588                         /* For fast read, it updates read ahead state only
1589                          * if the page is hit in cache because non cache page
1590                          * case will be handled by slow read later. */
1591                         ras_update(sbi, inode, ras, vvp_index(vpg), flags);
1592                         /* avoid duplicate ras_update() call */
1593                         vpg->vpg_ra_updated = 1;
1594
1595                         if (ll_use_fast_io(file, ras, vvp_index(vpg)))
1596                                 result = 0;
1597                 }
1598
1599                 if (!env) {
1600                         local_env = cl_env_percpu_get();
1601                         env = local_env;
1602                 }
1603
1604                 /* export the page and skip io stack */
1605                 if (result == 0) {
1606                         vpg->vpg_ra_used = 1;
1607                         cl_page_export(env, page, 1);
1608                 } else {
1609                         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_FAILED_FAST_READ);
1610                 }
1611                 /* release page refcount before unlocking the page to ensure
1612                  * the object won't be destroyed in the calling path of
1613                  * cl_page_put(). Please see comment in ll_releasepage(). */
1614                 cl_page_put(env, page);
1615                 unlock_page(vmpage);
1616                 if (local_env)
1617                         cl_env_percpu_put(local_env);
1618
1619                 RETURN(result);
1620         }
1621
1622         /**
1623          * Direct read can fall back to buffered read, but DIO is done
1624          * with lockless i/o, and buffered requires LDLM locking, so in
1625          * this case we must restart without lockless.
1626          */
1627         if (file->f_flags & O_DIRECT &&
1628             lcc && lcc->lcc_type == LCC_RW &&
1629             !io->ci_ignore_lockless) {
1630                 unlock_page(vmpage);
1631                 io->ci_ignore_lockless = 1;
1632                 io->ci_need_restart = 1;
1633                 RETURN(-ENOLCK);
1634         }
1635
1636         LASSERT(io->ci_state == CIS_IO_GOING);
1637         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index, vmpage, CPT_CACHEABLE);
1638         if (!IS_ERR(page)) {
1639                 LASSERT(page->cp_type == CPT_CACHEABLE);
1640                 if (likely(!PageUptodate(vmpage))) {
1641                         cl_page_assume(env, io, page);
1642
1643                         result = ll_io_read_page(env, io, page, file);
1644                 } else {
1645                         /* Page from a non-object file. */
1646                         unlock_page(vmpage);
1647                         result = 0;
1648                 }
1649                 cl_page_put(env, page);
1650         } else {
1651                 unlock_page(vmpage);
1652                 result = PTR_ERR(page);
1653         }
1654         RETURN(result);
1655 }