lustre/llite/rw.c

   1 /* -*- mode: c; c-basic-offset: 8; indent-tabs-mode: nil; -*-
   2  * vim:expandtab:shiftwidth=8:tabstop=8:
   3  *
   4  * GPL HEADER START
   5  *
   6  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
  10  * as published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
  16  * in the LICENSE file that accompanied this code).
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * version 2 along with this program; If not, see
  20  * http://www.sun.com/software/products/lustre/docs/GPLv2.pdf
  21  *
  22  * Please contact Sun Microsystems, Inc., 4150 Network Circle, Santa Clara,
  23  * CA 95054 USA or visit www.sun.com if you need additional information or
  24  * have any questions.
  25  *
  26  * GPL HEADER END
  27  */
  28 /*
  29  * Copyright  2008 Sun Microsystems, Inc. All rights reserved
  30  * Use is subject to license terms.
  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/autoconf.h>
  42 #include <linux/kernel.h>
  43 #include <linux/mm.h>
  44 #include <linux/string.h>
  45 #include <linux/stat.h>
  46 #include <linux/errno.h>
  47 #include <linux/smp_lock.h>
  48 #include <linux/unistd.h>
  49 #include <linux/version.h>
  50 #include <asm/system.h>
  51 #include <asm/uaccess.h>
  52
  53 #include <linux/fs.h>
  54 #include <linux/stat.h>
  55 #include <asm/uaccess.h>
  56 #include <linux/mm.h>
  57 #include <linux/pagemap.h>
  58 #include <linux/smp_lock.h>
  59 /* current_is_kswapd() */
  60 #include <linux/swap.h>
  61
  62 #define DEBUG_SUBSYSTEM S_LLITE
  63
  64 //#include <lustre_mdc.h>
  65 #include <lustre_lite.h>
  66 #include <obd_cksum.h>
  67 #include "llite_internal.h"
  68 #include <linux/lustre_compat25.h>
  69
  70 /* this isn't where truncate starts.   roughly:
  71  * sys_truncate->ll_setattr_raw->vmtruncate->ll_truncate. setattr_raw grabs
  72  * DLM lock on [size, EOF], i_mutex, ->lli_size_sem, and WRITE_I_ALLOC_SEM to
  73  * avoid races.
  74  *
  75  * must be called under ->lli_size_sem */
  76 void ll_truncate(struct inode *inode)
  77 {
  78         struct ll_inode_info *lli = ll_i2info(inode);
  79         ENTRY;
  80
  81         CDEBUG(D_VFSTRACE, "VFS Op:inode=%lu/%u(%p) to %Lu\n",inode->i_ino,
  82                inode->i_generation, inode, i_size_read(inode));
  83
  84         ll_stats_ops_tally(ll_i2sbi(inode), LPROC_LL_TRUNC, 1);
  85         if (lli->lli_size_sem_owner == cfs_current()) {
  86                 LASSERT_SEM_LOCKED(&lli->lli_size_sem);
  87                 ll_inode_size_unlock(inode, 0);
  88         }
  89
  90         EXIT;
  91         return;
  92 } /* ll_truncate */
  93
  94 /**
  95  * Finalizes cl-data before exiting typical address_space operation. Dual to
  96  * ll_cl_init().
  97  */
  98 static void ll_cl_fini(struct ll_cl_context *lcc)
  99 {
 100         struct lu_env  *env  = lcc->lcc_env;
 101         struct cl_io   *io   = lcc->lcc_io;
 102         struct cl_page *page = lcc->lcc_page;
 103
 104         LASSERT(lcc->lcc_cookie == current);
 105         LASSERT(env != NULL);
 106
 107         if (page != NULL) {
 108                 lu_ref_del(&page->cp_reference, "cl_io", io);
 109                 cl_page_put(env, page);
 110         }
 111
 112         if (io && lcc->lcc_created) {
 113                 cl_io_end(env, io);
 114                 cl_io_unlock(env, io);
 115                 cl_io_iter_fini(env, io);
 116                 cl_io_fini(env, io);
 117         }
 118         cl_env_put(env, &lcc->lcc_refcheck);
 119 }
 120
 121 /**
 122  * Initializes common cl-data at the typical address_space operation entry
 123  * point.
 124  */
 125 static struct ll_cl_context *ll_cl_init(struct file *file,
 126                                         struct page *vmpage, int create)
 127 {
 128         struct ll_cl_context *lcc;
 129         struct lu_env    *env;
 130         struct cl_io     *io;
 131         struct cl_object *clob;
 132         struct ccc_io    *cio;
 133
 134         int refcheck;
 135         int result = 0;
 136
 137         clob = ll_i2info(vmpage->mapping->host)->lli_clob;
 138         LASSERT(clob != NULL);
 139
 140         env = cl_env_get(&refcheck);
 141         if (IS_ERR(env))
 142                 return ERR_PTR(PTR_ERR(env));
 143
 144         lcc = &vvp_env_info(env)->vti_io_ctx;
 145         memset(lcc, 0, sizeof(*lcc));
 146         lcc->lcc_env = env;
 147         lcc->lcc_refcheck = refcheck;
 148         lcc->lcc_cookie = current;
 149
 150         cio = ccc_env_io(env);
 151         io = cio->cui_cl.cis_io;
 152         if (io == NULL && create) {
 153                 struct vvp_io *vio;
 154                 loff_t pos;
 155
 156                 /*
 157                  * Loop-back driver calls ->prepare_write() and ->sendfile()
 158                  * methods directly, bypassing file system ->write() operation,
 159                  * so cl_io has to be created here.
 160                  */
 161
 162                 io = &ccc_env_info(env)->cti_io;
 163                 vio = vvp_env_io(env);
 164                 ll_io_init(io, file, 1);
 165
 166                 /* No lock at all for this kind of IO - we can't do it because
 167                  * we have held page lock, it would cause deadlock.
 168                  * XXX: This causes poor performance to loop device - One page
 169                  *      per RPC.
 170                  *      In order to get better performance, users should use
 171                  *      lloop driver instead.
 172                  */
 173                 io->ci_lockreq = CILR_NEVER;
 174
 175                 pos = (vmpage->index << CFS_PAGE_SHIFT);
 176
 177                 /* Create a temp IO to serve write. */
 178                 result = cl_io_rw_init(env, io, CIT_WRITE, pos, CFS_PAGE_SIZE);
 179                 if (result == 0) {
 180                         cio->cui_fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
 181                         cio->cui_iov = NULL;
 182                         cio->cui_nrsegs = 0;
 183                         result = cl_io_iter_init(env, io);
 184                         if (result == 0) {
 185                                 result = cl_io_lock(env, io);
 186                                 if (result == 0)
 187                                         result = cl_io_start(env, io);
 188                         }
 189                 } else
 190                         result = io->ci_result;
 191                 lcc->lcc_created = 1;
 192         }
 193
 194         lcc->lcc_io = io;
 195         if (io == NULL)
 196                 result = -EIO;
 197         if (result == 0) {
 198                 struct cl_page   *page;
 199
 200                 LASSERT(io != NULL);
 201                 LASSERT(io->ci_state == CIS_IO_GOING);
 202                 LASSERT(cio->cui_fd == LUSTRE_FPRIVATE(file));
 203                 page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index, vmpage,
 204                                     CPT_CACHEABLE);
 205                 if (!IS_ERR(page)) {
 206                         lcc->lcc_page = page;
 207                         lu_ref_add(&page->cp_reference, "cl_io", io);
 208                         result = 0;
 209                 } else
 210                         result = PTR_ERR(page);
 211         }
 212         if (result) {
 213                 ll_cl_fini(lcc);
 214                 lcc = ERR_PTR(result);
 215         }
 216
 217         CDEBUG(D_VFSTRACE, "%lu@"DFID" -> %i %p %p\n",
 218                vmpage->index, PFID(lu_object_fid(&clob->co_lu)), result,
 219                env, io);
 220         return lcc;
 221 }
 222
 223 static struct ll_cl_context *ll_cl_get(void)
 224 {
 225         struct ll_cl_context *lcc;
 226         struct lu_env *env;
 227         int refcheck;
 228
 229         env = cl_env_get(&refcheck);
 230         LASSERT(!IS_ERR(env));
 231         lcc = &vvp_env_info(env)->vti_io_ctx;
 232         LASSERT(env == lcc->lcc_env);
 233         LASSERT(current == lcc->lcc_cookie);
 234         cl_env_put(env, &refcheck);
 235
 236         /* env has got in ll_cl_init, so it is still usable. */
 237         return lcc;
 238 }
 239
 240 /**
 241  * ->prepare_write() address space operation called by generic_file_write()
 242  * for every page during write.
 243  */
 244 int ll_prepare_write(struct file *file, struct page *vmpage, unsigned from,
 245                      unsigned to)
 246 {
 247         struct ll_cl_context *lcc;
 248         int result;
 249         ENTRY;
 250
 251         lcc = ll_cl_init(file, vmpage, 1);
 252         if (!IS_ERR(lcc)) {
 253                 struct lu_env  *env = lcc->lcc_env;
 254                 struct cl_io   *io  = lcc->lcc_io;
 255                 struct cl_page *page = lcc->lcc_page;
 256
 257                 cl_page_assume(env, io, page);
 258                 if (cl_io_is_append(io)) {
 259                         struct cl_object   *obj   = io->ci_obj;
 260                         struct inode       *inode = ccc_object_inode(obj);
 261                         /**
 262                          * In VFS file->page write loop, for appending, the
 263                          * write offset might be reset according to the new
 264                          * file size before holding i_mutex. So crw_pos should
 265                          * be reset here. BUG:17711.
 266                          */
 267                         io->u.ci_wr.wr.crw_pos = i_size_read(inode);
 268                 }
 269                 result = cl_io_prepare_write(env, io, page, from, to);
 270                 if (result == 0) {
 271                         /*
 272                          * Add a reference, so that page is not evicted from
 273                          * the cache until ->commit_write() is called.
 274                          */
 275                         cl_page_get(page);
 276                         lu_ref_add(&page->cp_reference, "prepare_write",
 277                                    cfs_current());
 278                 } else {
 279                         cl_page_unassume(env, io, page);
 280                         ll_cl_fini(lcc);
 281                 }
 282                 /* returning 0 in prepare assumes commit must be called
 283                  * afterwards */
 284         } else {
 285                 result = PTR_ERR(lcc);
 286         }
 287         RETURN(result);
 288 }
 289
 290 int ll_commit_write(struct file *file, struct page *vmpage, unsigned from,
 291                     unsigned to)
 292 {
 293         struct ll_cl_context *lcc;
 294         struct lu_env    *env;
 295         struct cl_io     *io;
 296         struct cl_page   *page;
 297         int result;
 298         ENTRY;
 299
 300         lcc  = ll_cl_get();
 301         env  = lcc->lcc_env;
 302         page = lcc->lcc_page;
 303         io   = lcc->lcc_io;
 304
 305         LASSERT(cl_page_is_owned(page, io));
 306         result = cl_io_commit_write(env, io, page, from, to);
 307         if (cl_page_is_owned(page, io))
 308                 cl_page_unassume(env, io, page);
 309         /*
 310          * Release reference acquired by cl_io_prepare_write().
 311          */
 312         lu_ref_del(&page->cp_reference, "prepare_write", cfs_current());
 313         cl_page_put(env, page);
 314         ll_cl_fini(lcc);
 315         RETURN(result);
 316 }
 317
 318 struct obd_capa *cl_capa_lookup(struct inode *inode, enum cl_req_type crt)
 319 {
 320         __u64 opc;
 321
 322         opc = crt == CRT_WRITE ? CAPA_OPC_OSS_WRITE : CAPA_OPC_OSS_RW;
 323         return ll_osscapa_get(inode, opc);
 324 }
 325
 326 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which);
 327
 328 /* WARNING: This algorithm is used to reduce the contention on
 329  * sbi->ll_lock. It should work well if the ra_max_pages is much
 330  * greater than the single file's read-ahead window.
 331  *
 332  * TODO: There may exist a `global sync problem' in this implementation.
 333  * Considering the global ra window is 100M, and each file's ra window is 10M,
 334  * there are over 10 files trying to get its ra budget and reach
 335  * ll_ra_count_get at the exactly same time. All of them will get a zero ra
 336  * window, although the global window is 100M. -jay
 337  */
 338 static unsigned long ll_ra_count_get(struct ll_sb_info *sbi, unsigned long len)
 339 {
 340         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
 341         unsigned long ret;
 342         ENTRY;
 343
 344         /**
 345          * If read-ahead pages left are less than 1M, do not do read-ahead,
 346          * otherwise it will form small read RPC(< 1M), which hurt server
 347          * performance a lot.
 348          */
 349         ret = min(ra->ra_max_pages - cfs_atomic_read(&ra->ra_cur_pages), len);
 350         if ((int)ret < 0 || ret < min((unsigned long)PTLRPC_MAX_BRW_PAGES, len))
 351                 GOTO(out, ret = 0);
 352
 353         if (cfs_atomic_add_return(ret, &ra->ra_cur_pages) > ra->ra_max_pages) {
 354                 cfs_atomic_sub(ret, &ra->ra_cur_pages);
 355                 ret = 0;
 356         }
 357 out:
 358         RETURN(ret);
 359 }
 360
 361 void ll_ra_count_put(struct ll_sb_info *sbi, unsigned long len)
 362 {
 363         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
 364         cfs_atomic_sub(len, &ra->ra_cur_pages);
 365 }
 366
 367 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which)
 368 {
 369         LASSERTF(which >= 0 && which < _NR_RA_STAT, "which: %u\n", which);
 370         lprocfs_counter_incr(sbi->ll_ra_stats, which);
 371 }
 372
 373 void ll_ra_stats_inc(struct address_space *mapping, enum ra_stat which)
 374 {
 375         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(mapping->host);
 376         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, which);
 377 }
 378
 379 #define RAS_CDEBUG(ras) \
 380         CDEBUG(D_READA,                                                      \
 381                "lrp %lu cr %lu cp %lu ws %lu wl %lu nra %lu r %lu ri %lu"    \
 382                "csr %lu sf %lu sp %lu sl %lu \n",                            \
 383                ras->ras_last_readpage, ras->ras_consecutive_requests,        \
 384                ras->ras_consecutive_pages, ras->ras_window_start,            \
 385                ras->ras_window_len, ras->ras_next_readahead,                 \
 386                ras->ras_requests, ras->ras_request_index,                    \
 387                ras->ras_consecutive_stride_requests, ras->ras_stride_offset, \
 388                ras->ras_stride_pages, ras->ras_stride_length)
 389
 390 static int index_in_window(unsigned long index, unsigned long point,
 391                            unsigned long before, unsigned long after)
 392 {
 393         unsigned long start = point - before, end = point + after;
 394
 395         if (start > point)
 396                start = 0;
 397         if (end < point)
 398                end = ~0;
 399
 400         return start <= index && index <= end;
 401 }
 402
 403 static struct ll_readahead_state *ll_ras_get(struct file *f)
 404 {
 405         struct ll_file_data       *fd;
 406
 407         fd = LUSTRE_FPRIVATE(f);
 408         return &fd->fd_ras;
 409 }
 410
 411 void ll_ra_read_in(struct file *f, struct ll_ra_read *rar)
 412 {
 413         struct ll_readahead_state *ras;
 414
 415         ras = ll_ras_get(f);
 416
 417         cfs_spin_lock(&ras->ras_lock);
 418         ras->ras_requests++;
 419         ras->ras_request_index = 0;
 420         ras->ras_consecutive_requests++;
 421         rar->lrr_reader = current;
 422
 423         cfs_list_add(&rar->lrr_linkage, &ras->ras_read_beads);
 424         cfs_spin_unlock(&ras->ras_lock);
 425 }
 426
 427 void ll_ra_read_ex(struct file *f, struct ll_ra_read *rar)
 428 {
 429         struct ll_readahead_state *ras;
 430
 431         ras = ll_ras_get(f);
 432
 433         cfs_spin_lock(&ras->ras_lock);
 434         cfs_list_del_init(&rar->lrr_linkage);
 435         cfs_spin_unlock(&ras->ras_lock);
 436 }
 437
 438 static struct ll_ra_read *ll_ra_read_get_locked(struct ll_readahead_state *ras)
 439 {
 440         struct ll_ra_read *scan;
 441
 442         cfs_list_for_each_entry(scan, &ras->ras_read_beads, lrr_linkage) {
 443                 if (scan->lrr_reader == current)
 444                         return scan;
 445         }
 446         return NULL;
 447 }
 448
 449 struct ll_ra_read *ll_ra_read_get(struct file *f)
 450 {
 451         struct ll_readahead_state *ras;
 452         struct ll_ra_read         *bead;
 453
 454         ras = ll_ras_get(f);
 455
 456         cfs_spin_lock(&ras->ras_lock);
 457         bead = ll_ra_read_get_locked(ras);
 458         cfs_spin_unlock(&ras->ras_lock);
 459         return bead;
 460 }
 461
 462 static int cl_read_ahead_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 463                               struct cl_page_list *queue, struct cl_page *page,
 464                               struct page *vmpage)
 465 {
 466         struct ccc_page *cp;
 467         int              rc;
 468
 469         ENTRY;
 470
 471         rc = 0;
 472         cl_page_assume(env, io, page);
 473         lu_ref_add(&page->cp_reference, "ra", cfs_current());
 474         cp = cl2ccc_page(cl_page_at(page, &vvp_device_type));
 475         if (!cp->cpg_defer_uptodate && !Page_Uptodate(vmpage)) {
 476                 rc = cl_page_is_under_lock(env, io, page);
 477                 if (rc == -EBUSY) {
 478                         cp->cpg_defer_uptodate = 1;
 479                         cp->cpg_ra_used = 0;
 480                         cl_page_list_add(queue, page);
 481                         rc = 1;
 482                 } else {
 483                         cl_page_delete(env, page);
 484                         rc = -ENOLCK;
 485                 }
 486         } else
 487                 /* skip completed pages */
 488                 cl_page_unassume(env, io, page);
 489         lu_ref_del(&page->cp_reference, "ra", cfs_current());
 490         cl_page_put(env, page);
 491         RETURN(rc);
 492 }
 493
 494 /**
 495  * Initiates read-ahead of a page with given index.
 496  *
 497  * \retval     +ve: page was added to \a queue.
 498  *
 499  * \retval -ENOLCK: there is no extent lock for this part of a file, stop
 500  *                  read-ahead.
 501  *
 502  * \retval  -ve, 0: page wasn't added to \a queue for other reason.
 503  */
 504 static int ll_read_ahead_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 505                               struct cl_page_list *queue,
 506                               int index, struct address_space *mapping)
 507 {
 508         struct page      *vmpage;
 509         struct cl_object *clob  = ll_i2info(mapping->host)->lli_clob;
 510         struct cl_page   *page;
 511         enum ra_stat      which = _NR_RA_STAT; /* keep gcc happy */
 512         unsigned int      gfp_mask;
 513         int               rc    = 0;
 514         const char       *msg   = NULL;
 515
 516         ENTRY;
 517
 518         gfp_mask = GFP_HIGHUSER & ~__GFP_WAIT;
 519 #ifdef __GFP_NOWARN
 520         gfp_mask |= __GFP_NOWARN;
 521 #endif
 522         vmpage = grab_cache_page_nowait_gfp(mapping, index, gfp_mask);
 523         if (vmpage != NULL) {
 524                 /* Check if vmpage was truncated or reclaimed */
 525                 if (vmpage->mapping == mapping) {
 526                         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index,
 527                                             vmpage, CPT_CACHEABLE);
 528                         if (!IS_ERR(page)) {
 529                                 rc = cl_read_ahead_page(env, io, queue,
 530                                                         page, vmpage);
 531                                 if (rc == -ENOLCK) {
 532                                         which = RA_STAT_FAILED_MATCH;
 533                                         msg   = "lock match failed";
 534                                 }
 535                         } else {
 536                                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
 537                                 msg   = "cl_page_find failed";
 538                         }
 539                 } else {
 540                         which = RA_STAT_WRONG_GRAB_PAGE;
 541                         msg   = "g_c_p_n returned invalid page";
 542                 }
 543                 if (rc != 1)
 544                         unlock_page(vmpage);
 545                 page_cache_release(vmpage);
 546         } else {
 547                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
 548                 msg   = "g_c_p_n failed";
 549         }
 550         if (msg != NULL) {
 551                 ll_ra_stats_inc(mapping, which);
 552                 CDEBUG(D_READA, "%s\n", msg);
 553         }
 554         RETURN(rc);
 555 }
 556
 557 #define RIA_DEBUG(ria)                                                       \
 558         CDEBUG(D_READA, "rs %lu re %lu ro %lu rl %lu rp %lu\n",       \
 559         ria->ria_start, ria->ria_end, ria->ria_stoff, ria->ria_length,\
 560         ria->ria_pages)
 561
 562 #define RAS_INCREASE_STEP PTLRPC_MAX_BRW_PAGES
 563
 564 static inline int stride_io_mode(struct ll_readahead_state *ras)
 565 {
 566         return ras->ras_consecutive_stride_requests > 1;
 567 }
 568 /* The function calculates how much pages will be read in
 569  * [off, off + length], in such stride IO area,
 570  * stride_offset = st_off, stride_lengh = st_len,
 571  * stride_pages = st_pgs
 572  *
 573  *   |------------------|*****|------------------|*****|------------|*****|....
 574  * st_off
 575  *   |--- st_pgs     ---|
 576  *   |-----     st_len   -----|
 577  *
 578  *              How many pages it should read in such pattern
 579  *              |-------------------------------------------------------------|
 580  *              off
 581  *              |<------                  length                      ------->|
 582  *
 583  *          =   |<----->|  +  |-------------------------------------| +   |---|
 584  *             start_left                 st_pgs * i                    end_left
 585  */
 586 static unsigned long
 587 stride_pg_count(pgoff_t st_off, unsigned long st_len, unsigned long st_pgs,
 588                 unsigned long off, unsigned long length)
 589 {
 590         unsigned long start = off > st_off ? off - st_off : 0;
 591         unsigned long end = off + length > st_off ? off + length - st_off : 0;
 592         unsigned long start_left = 0;
 593         unsigned long end_left = 0;
 594         unsigned long pg_count;
 595
 596         if (st_len == 0 || length == 0 || end == 0)
 597                 return length;
 598
 599         start_left = do_div(start, st_len);
 600         if (start_left < st_pgs)
 601                 start_left = st_pgs - start_left;
 602         else
 603                 start_left = 0;
 604
 605         end_left = do_div(end, st_len);
 606         if (end_left > st_pgs)
 607                 end_left = st_pgs;
 608
 609         CDEBUG(D_READA, "start %lu, end %lu start_left %lu end_left %lu \n",
 610                start, end, start_left, end_left);
 611
 612         if (start == end)
 613                 pg_count = end_left - (st_pgs - start_left);
 614         else
 615                 pg_count = start_left + st_pgs * (end - start - 1) + end_left;
 616
 617         CDEBUG(D_READA, "st_off %lu, st_len %lu st_pgs %lu off %lu length %lu"
 618                "pgcount %lu\n", st_off, st_len, st_pgs, off, length, pg_count);
 619
 620         return pg_count;
 621 }
 622
 623 static int ria_page_count(struct ra_io_arg *ria)
 624 {
 625         __u64 length = ria->ria_end >= ria->ria_start ?
 626                        ria->ria_end - ria->ria_start + 1 : 0;
 627
 628         return stride_pg_count(ria->ria_stoff, ria->ria_length,
 629                                ria->ria_pages, ria->ria_start,
 630                                length);
 631 }
 632
 633 /*Check whether the index is in the defined ra-window */
 634 static int ras_inside_ra_window(unsigned long idx, struct ra_io_arg *ria)
 635 {
 636         /* If ria_length == ria_pages, it means non-stride I/O mode,
 637          * idx should always inside read-ahead window in this case
 638          * For stride I/O mode, just check whether the idx is inside
 639          * the ria_pages. */
 640         return ria->ria_length == 0 || ria->ria_length == ria->ria_pages ||
 641                (idx - ria->ria_stoff) % ria->ria_length < ria->ria_pages;
 642 }
 643
 644 static int ll_read_ahead_pages(const struct lu_env *env,
 645                                struct cl_io *io, struct cl_page_list *queue,
 646                                struct ra_io_arg *ria,
 647                                unsigned long *reserved_pages,
 648                                struct address_space *mapping,
 649                                unsigned long *ra_end)
 650 {
 651         int rc, count = 0, stride_ria;
 652         unsigned long page_idx;
 653
 654         LASSERT(ria != NULL);
 655         RIA_DEBUG(ria);
 656
 657         stride_ria = ria->ria_length > ria->ria_pages && ria->ria_pages > 0;
 658         for (page_idx = ria->ria_start; page_idx <= ria->ria_end &&
 659                         *reserved_pages > 0; page_idx++) {
 660                 if (ras_inside_ra_window(page_idx, ria)) {
 661                         /* If the page is inside the read-ahead window*/
 662                         rc = ll_read_ahead_page(env, io, queue,
 663                                                 page_idx, mapping);
 664                         if (rc == 1) {
 665                                 (*reserved_pages)--;
 666                                 count ++;
 667                         } else if (rc == -ENOLCK)
 668                                 break;
 669                 } else if (stride_ria) {
 670                         /* If it is not in the read-ahead window, and it is
 671                          * read-ahead mode, then check whether it should skip
 672                          * the stride gap */
 673                         pgoff_t offset;
 674                         /* FIXME: This assertion only is valid when it is for
 675                          * forward read-ahead, it will be fixed when backward
 676                          * read-ahead is implemented */
 677                         LASSERTF(page_idx > ria->ria_stoff, "since %lu in the"
 678                                 " gap of ra window,it should bigger than stride"
 679                                 " offset %lu \n", page_idx, ria->ria_stoff);
 680
 681                         offset = page_idx - ria->ria_stoff;
 682                         offset = offset % (ria->ria_length);
 683                         if (offset > ria->ria_pages) {
 684                                 page_idx += ria->ria_length - offset;
 685                                 CDEBUG(D_READA, "i %lu skip %lu \n", page_idx,
 686                                        ria->ria_length - offset);
 687                                 continue;
 688                         }
 689                 }
 690         }
 691         *ra_end = page_idx;
 692         return count;
 693 }
 694
 695 int ll_readahead(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
 696                  struct ll_readahead_state *ras, struct address_space *mapping,
 697                  struct cl_page_list *queue, int flags)
 698 {
 699         struct vvp_io *vio = vvp_env_io(env);
 700         struct vvp_thread_info *vti = vvp_env_info(env);
 701         struct cl_attr *attr = ccc_env_thread_attr(env);
 702         unsigned long start = 0, end = 0, reserved;
 703         unsigned long ra_end, len;
 704         struct inode *inode;
 705         struct ll_ra_read *bead;
 706         struct ra_io_arg *ria = &vti->vti_ria;
 707         struct ll_inode_info *lli;
 708         struct cl_object *clob;
 709         int ret = 0;
 710         __u64 kms;
 711         ENTRY;
 712
 713         inode = mapping->host;
 714         lli = ll_i2info(inode);
 715         clob = lli->lli_clob;
 716
 717         memset(ria, 0, sizeof *ria);
 718
 719         cl_object_attr_lock(clob);
 720         ret = cl_object_attr_get(env, clob, attr);
 721         cl_object_attr_unlock(clob);
 722
 723         if (ret != 0)
 724                 RETURN(ret);
 725         kms = attr->cat_kms;
 726         if (kms == 0) {
 727                 ll_ra_stats_inc(mapping, RA_STAT_ZERO_LEN);
 728                 RETURN(0);
 729         }
 730
 731         cfs_spin_lock(&ras->ras_lock);
 732         if (vio->cui_ra_window_set)
 733                 bead = &vio->cui_bead;
 734         else
 735                 bead = NULL;
 736
 737         /* Enlarge the RA window to encompass the full read */
 738         if (bead != NULL && ras->ras_window_start + ras->ras_window_len <
 739             bead->lrr_start + bead->lrr_count) {
 740                 ras->ras_window_len = bead->lrr_start + bead->lrr_count -
 741                                       ras->ras_window_start;
 742         }
 743         /* Reserve a part of the read-ahead window that we'll be issuing */
 744         if (ras->ras_window_len) {
 745                 start = ras->ras_next_readahead;
 746                 end = ras->ras_window_start + ras->ras_window_len - 1;
 747         }
 748         if (end != 0) {
 749                 /* Truncate RA window to end of file */
 750                 end = min(end, (unsigned long)((kms - 1) >> CFS_PAGE_SHIFT));
 751                 ras->ras_next_readahead = max(end, end + 1);
 752                 RAS_CDEBUG(ras);
 753         }
 754         ria->ria_start = start;
 755         ria->ria_end = end;
 756         /* If stride I/O mode is detected, get stride window*/
 757         if (stride_io_mode(ras)) {
 758                 ria->ria_stoff = ras->ras_stride_offset;
 759                 ria->ria_length = ras->ras_stride_length;
 760                 ria->ria_pages = ras->ras_stride_pages;
 761         }
 762         cfs_spin_unlock(&ras->ras_lock);
 763
 764         if (end == 0) {
 765                 ll_ra_stats_inc(mapping, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
 766                 RETURN(0);
 767         }
 768         len = ria_page_count(ria);
 769         if (len == 0)
 770                 RETURN(0);
 771
 772         reserved = ll_ra_count_get(ll_i2sbi(inode), len);
 773
 774         if (reserved < len)
 775                 ll_ra_stats_inc(mapping, RA_STAT_MAX_IN_FLIGHT);
 776
 777         CDEBUG(D_READA, "reserved page %lu \n", reserved);
 778
 779         ret = ll_read_ahead_pages(env, io, queue,
 780                                   ria, &reserved, mapping, &ra_end);
 781
 782         LASSERTF(reserved >= 0, "reserved %lu\n", reserved);
 783         if (reserved != 0)
 784                 ll_ra_count_put(ll_i2sbi(inode), reserved);
 785
 786         if (ra_end == end + 1 && ra_end == (kms >> CFS_PAGE_SHIFT))
 787                 ll_ra_stats_inc(mapping, RA_STAT_EOF);
 788
 789         /* if we didn't get to the end of the region we reserved from
 790          * the ras we need to go back and update the ras so that the
 791          * next read-ahead tries from where we left off.  we only do so
 792          * if the region we failed to issue read-ahead on is still ahead
 793          * of the app and behind the next index to start read-ahead from */
 794         CDEBUG(D_READA, "ra_end %lu end %lu stride end %lu \n",
 795                ra_end, end, ria->ria_end);
 796
 797         if (ra_end != end + 1) {
 798                 cfs_spin_lock(&ras->ras_lock);
 799                 if (ra_end < ras->ras_next_readahead &&
 800                     index_in_window(ra_end, ras->ras_window_start, 0,
 801                                     ras->ras_window_len)) {
 802                         ras->ras_next_readahead = ra_end;
 803                                RAS_CDEBUG(ras);
 804                 }
 805                 cfs_spin_unlock(&ras->ras_lock);
 806         }
 807
 808         RETURN(ret);
 809 }
 810
 811 static void ras_set_start(struct ll_readahead_state *ras, unsigned long index)
 812 {
 813         ras->ras_window_start = index & (~(RAS_INCREASE_STEP - 1));
 814 }
 815
 816 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
 817 static void ras_reset(struct ll_readahead_state *ras, unsigned long index)
 818 {
 819         ras->ras_last_readpage = index;
 820         ras->ras_consecutive_requests = 0;
 821         ras->ras_consecutive_pages = 0;
 822         ras->ras_window_len = 0;
 823         ras_set_start(ras, index);
 824         ras->ras_next_readahead = max(ras->ras_window_start, index);
 825
 826         RAS_CDEBUG(ras);
 827 }
 828
 829 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
 830 static void ras_stride_reset(struct ll_readahead_state *ras)
 831 {
 832         ras->ras_consecutive_stride_requests = 0;
 833         ras->ras_stride_length = 0;
 834         ras->ras_stride_pages = 0;
 835         RAS_CDEBUG(ras);
 836 }
 837
 838 void ll_readahead_init(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras)
 839 {
 840         cfs_spin_lock_init(&ras->ras_lock);
 841         ras_reset(ras, 0);
 842         ras->ras_requests = 0;
 843         CFS_INIT_LIST_HEAD(&ras->ras_read_beads);
 844 }
 845
 846 /*
 847  * Check whether the read request is in the stride window.
 848  * If it is in the stride window, return 1, otherwise return 0.
 849  */
 850 static int index_in_stride_window(unsigned long index,
 851                                   struct ll_readahead_state *ras,
 852                                   struct inode *inode)
 853 {
 854         unsigned long stride_gap = index - ras->ras_last_readpage - 1;
 855
 856         if (ras->ras_stride_length == 0 || ras->ras_stride_pages == 0 ||
 857             ras->ras_stride_pages == ras->ras_stride_length)
 858                 return 0;
 859
 860         /* If it is contiguous read */
 861         if (stride_gap == 0)
 862                 return ras->ras_consecutive_pages + 1 <= ras->ras_stride_pages;
 863
 864         /*Otherwise check the stride by itself */
 865         return (ras->ras_stride_length - ras->ras_stride_pages) == stride_gap &&
 866              ras->ras_consecutive_pages == ras->ras_stride_pages;
 867 }
 868
 869 static void ras_update_stride_detector(struct ll_readahead_state *ras,
 870                                        unsigned long index)
 871 {
 872         unsigned long stride_gap = index - ras->ras_last_readpage - 1;
 873
 874         if (!stride_io_mode(ras) && (stride_gap != 0 ||
 875              ras->ras_consecutive_stride_requests == 0)) {
 876                 ras->ras_stride_pages = ras->ras_consecutive_pages;
 877                 ras->ras_stride_length = stride_gap +ras->ras_consecutive_pages;
 878         }
 879         LASSERT(ras->ras_request_index == 0);
 880         LASSERT(ras->ras_consecutive_stride_requests == 0);
 881
 882         if (index <= ras->ras_last_readpage) {
 883                 /*Reset stride window for forward read*/
 884                 ras_stride_reset(ras);
 885                 return;
 886         }
 887
 888         ras->ras_stride_pages = ras->ras_consecutive_pages;
 889         ras->ras_stride_length = stride_gap +ras->ras_consecutive_pages;
 890
 891         RAS_CDEBUG(ras);
 892         return;
 893 }
 894
 895 static unsigned long
 896 stride_page_count(struct ll_readahead_state *ras, unsigned long len)
 897 {
 898         return stride_pg_count(ras->ras_stride_offset, ras->ras_stride_length,
 899                                ras->ras_stride_pages, ras->ras_stride_offset,
 900                                len);
 901 }
 902
 903 /* Stride Read-ahead window will be increased inc_len according to
 904  * stride I/O pattern */
 905 static void ras_stride_increase_window(struct ll_readahead_state *ras,
 906                                        struct ll_ra_info *ra,
 907                                        unsigned long inc_len)
 908 {
 909         unsigned long left, step, window_len;
 910         unsigned long stride_len;
 911
 912         LASSERT(ras->ras_stride_length > 0);
 913         LASSERTF(ras->ras_window_start + ras->ras_window_len
 914                  >= ras->ras_stride_offset, "window_start %lu, window_len %lu"
 915                  " stride_offset %lu\n", ras->ras_window_start,
 916                  ras->ras_window_len, ras->ras_stride_offset);
 917
 918         stride_len = ras->ras_window_start + ras->ras_window_len -
 919                      ras->ras_stride_offset;
 920
 921         left = stride_len % ras->ras_stride_length;
 922         window_len = ras->ras_window_len - left;
 923
 924         if (left < ras->ras_stride_pages)
 925                 left += inc_len;
 926         else
 927                 left = ras->ras_stride_pages + inc_len;
 928
 929         LASSERT(ras->ras_stride_pages != 0);
 930
 931         step = left / ras->ras_stride_pages;
 932         left %= ras->ras_stride_pages;
 933
 934         window_len += step * ras->ras_stride_length + left;
 935
 936         if (stride_page_count(ras, window_len) <= ra->ra_max_pages_per_file)
 937                 ras->ras_window_len = window_len;
 938
 939         RAS_CDEBUG(ras);
 940 }
 941
 942 static void ras_increase_window(struct ll_readahead_state *ras,
 943                                 struct ll_ra_info *ra, struct inode *inode)
 944 {
 945         /* The stretch of ra-window should be aligned with max rpc_size
 946          * but current clio architecture does not support retrieve such
 947          * information from lower layer. FIXME later
 948          */
 949         if (stride_io_mode(ras))
 950                 ras_stride_increase_window(ras, ra, RAS_INCREASE_STEP);
 951         else
 952                 ras->ras_window_len = min(ras->ras_window_len +
 953                                           RAS_INCREASE_STEP,
 954                                           ra->ra_max_pages_per_file);
 955 }
 956
 957 void ras_update(struct ll_sb_info *sbi, struct inode *inode,
 958                 struct ll_readahead_state *ras, unsigned long index,
 959                 unsigned hit)
 960 {
 961         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
 962         int zero = 0, stride_detect = 0, ra_miss = 0;
 963         ENTRY;
 964
 965         cfs_spin_lock(&sbi->ll_lock);
 966         cfs_spin_lock(&ras->ras_lock);
 967
 968         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, hit ? RA_STAT_HIT : RA_STAT_MISS);
 969
 970         /* reset the read-ahead window in two cases.  First when the app seeks
 971          * or reads to some other part of the file.  Secondly if we get a
 972          * read-ahead miss that we think we've previously issued.  This can
 973          * be a symptom of there being so many read-ahead pages that the VM is
 974          * reclaiming it before we get to it. */
 975         if (!index_in_window(index, ras->ras_last_readpage, 8, 8)) {
 976                 zero = 1;
 977                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_DISTANT_READPAGE);
 978         } else if (!hit && ras->ras_window_len &&
 979                    index < ras->ras_next_readahead &&
 980                    index_in_window(index, ras->ras_window_start, 0,
 981                                    ras->ras_window_len)) {
 982                 ra_miss = 1;
 983                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_MISS_IN_WINDOW);
 984         }
 985
 986         /* On the second access to a file smaller than the tunable
 987          * ra_max_read_ahead_whole_pages trigger RA on all pages in the
 988          * file up to ra_max_pages_per_file.  This is simply a best effort
 989          * and only occurs once per open file.  Normal RA behavior is reverted
 990          * to for subsequent IO.  The mmap case does not increment
 991          * ras_requests and thus can never trigger this behavior. */
 992         if (ras->ras_requests == 2 && !ras->ras_request_index) {
 993                 __u64 kms_pages;
 994
 995                 kms_pages = (i_size_read(inode) + CFS_PAGE_SIZE - 1) >>
 996                             CFS_PAGE_SHIFT;
 997
 998                 CDEBUG(D_READA, "kmsp "LPU64" mwp %lu mp %lu\n", kms_pages,
 999                        ra->ra_max_read_ahead_whole_pages, ra->ra_max_pages_per_file);
1000
1001                 if (kms_pages &&
1002                     kms_pages <= ra->ra_max_read_ahead_whole_pages) {
1003                         ras->ras_window_start = 0;
1004                         ras->ras_last_readpage = 0;
1005                         ras->ras_next_readahead = 0;
1006                         ras->ras_window_len = min(ra->ra_max_pages_per_file,
1007                                 ra->ra_max_read_ahead_whole_pages);
1008                         GOTO(out_unlock, 0);
1009                 }
1010         }
1011         if (zero) {
1012                 /* check whether it is in stride I/O mode*/
1013                 if (!index_in_stride_window(index, ras, inode)) {
1014                         if (ras->ras_consecutive_stride_requests == 0 &&
1015                             ras->ras_request_index == 0) {
1016                                 ras_update_stride_detector(ras, index);
1017                                 ras->ras_consecutive_stride_requests ++;
1018                         } else {
1019                                 ras_stride_reset(ras);
1020                         }
1021                         ras_reset(ras, index);
1022                         ras->ras_consecutive_pages++;
1023                         GOTO(out_unlock, 0);
1024                 } else {
1025                         ras->ras_consecutive_pages = 0;
1026                         ras->ras_consecutive_requests = 0;
1027                         if (++ras->ras_consecutive_stride_requests > 1)
1028                                 stride_detect = 1;
1029                         RAS_CDEBUG(ras);
1030                 }
1031         } else {
1032                 if (ra_miss) {
1033                         if (index_in_stride_window(index, ras, inode) &&
1034                             stride_io_mode(ras)) {
1035                                 /*If stride-RA hit cache miss, the stride dector
1036                                  *will not be reset to avoid the overhead of
1037                                  *redetecting read-ahead mode */
1038                                 if (index != ras->ras_last_readpage + 1)
1039                                        ras->ras_consecutive_pages = 0;
1040                                 ras_reset(ras, index);
1041                                 RAS_CDEBUG(ras);
1042                         } else {
1043                                 /* Reset both stride window and normal RA
1044                                  * window */
1045                                 ras_reset(ras, index);
1046                                 ras->ras_consecutive_pages++;
1047                                 ras_stride_reset(ras);
1048                                 GOTO(out_unlock, 0);
1049                         }
1050                 } else if (stride_io_mode(ras)) {
1051                         /* If this is contiguous read but in stride I/O mode
1052                          * currently, check whether stride step still is valid,
1053                          * if invalid, it will reset the stride ra window*/
1054                         if (!index_in_stride_window(index, ras, inode)) {
1055                                 /* Shrink stride read-ahead window to be zero */
1056                                 ras_stride_reset(ras);
1057                                 ras->ras_window_len = 0;
1058                                 ras->ras_next_readahead = index;
1059                         }
1060                 }
1061         }
1062         ras->ras_consecutive_pages++;
1063         ras->ras_last_readpage = index;
1064         ras_set_start(ras, index);
1065         ras->ras_next_readahead = max(ras->ras_window_start,
1066                                       ras->ras_next_readahead);
1067         RAS_CDEBUG(ras);
1068
1069         /* Trigger RA in the mmap case where ras_consecutive_requests
1070          * is not incremented and thus can't be used to trigger RA */
1071         if (!ras->ras_window_len && ras->ras_consecutive_pages == 4) {
1072                 ras->ras_window_len = RAS_INCREASE_STEP;
1073                 GOTO(out_unlock, 0);
1074         }
1075
1076         /* Initially reset the stride window offset to next_readahead*/
1077         if (ras->ras_consecutive_stride_requests == 2 && stride_detect) {
1078                 /**
1079                  * Once stride IO mode is detected, next_readahead should be
1080                  * reset to make sure next_readahead > stride offset
1081                  */
1082                 ras->ras_next_readahead = max(index, ras->ras_next_readahead);
1083                 ras->ras_stride_offset = index;
1084                 ras->ras_window_len = RAS_INCREASE_STEP;
1085         }
1086
1087         /* The initial ras_window_len is set to the request size.  To avoid
1088          * uselessly reading and discarding pages for random IO the window is
1089          * only increased once per consecutive request received. */
1090         if ((ras->ras_consecutive_requests > 1 || stride_detect) &&
1091             !ras->ras_request_index)
1092                 ras_increase_window(ras, ra, inode);
1093         EXIT;
1094 out_unlock:
1095         RAS_CDEBUG(ras);
1096         ras->ras_request_index++;
1097         cfs_spin_unlock(&ras->ras_lock);
1098         cfs_spin_unlock(&sbi->ll_lock);
1099         return;
1100 }
1101
1102 int ll_writepage(struct page *vmpage, struct writeback_control *unused)
1103 {
1104         struct inode           *inode = vmpage->mapping->host;
1105         struct lu_env          *env;
1106         struct cl_io           *io;
1107         struct cl_page         *page;
1108         struct cl_object       *clob;
1109         struct cl_2queue       *queue;
1110         struct cl_env_nest      nest;
1111         int result;
1112         ENTRY;
1113
1114         LASSERT(PageLocked(vmpage));
1115         LASSERT(!PageWriteback(vmpage));
1116
1117         if (ll_i2dtexp(inode) == NULL)
1118                 RETURN(-EINVAL);
1119
1120         env = cl_env_nested_get(&nest);
1121         if (IS_ERR(env))
1122                 RETURN(PTR_ERR(env));
1123
1124         io    = &ccc_env_info(env)->cti_io;
1125         queue = &vvp_env_info(env)->vti_queue;
1126         clob  = ll_i2info(inode)->lli_clob;
1127         LASSERT(clob != NULL);
1128
1129         io->ci_obj = clob;
1130         result = cl_io_init(env, io, CIT_MISC, clob);
1131         if (result == 0) {
1132                 page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index,
1133                                     vmpage, CPT_CACHEABLE);
1134                 if (!IS_ERR(page)) {
1135                         lu_ref_add(&page->cp_reference, "writepage",
1136                                    cfs_current());
1137                         cl_page_assume(env, io, page);
1138                         /*
1139                          * Mark page dirty, because this is what
1140                          * ->vio_submit()->cpo_prep_write() assumes.
1141                          *
1142                          * XXX better solution is to detect this from within
1143                          * cl_io_submit_rw() somehow.
1144                          */
1145                         set_page_dirty(vmpage);
1146                         cl_2queue_init_page(queue, page);
1147                         result = cl_io_submit_rw(env, io, CRT_WRITE,
1148                                                  queue, CRP_NORMAL);
1149                         cl_page_list_disown(env, io, &queue->c2_qin);
1150                         if (result != 0) {
1151                                 /*
1152                                  * There is no need to clear PG_writeback, as
1153                                  * cl_io_submit_rw() calls completion callback
1154                                  * on failure.
1155                                  */
1156                                 /*
1157                                  * Re-dirty page on error so it retries write,
1158                                  * but not in case when IO has actually
1159                                  * occurred and completed with an error.
1160                                  */
1161                                 if (!PageError(vmpage))
1162                                         set_page_dirty(vmpage);
1163                         }
1164                         LASSERT(!cl_page_is_owned(page, io));
1165                         lu_ref_del(&page->cp_reference,
1166                                    "writepage", cfs_current());
1167                         cl_page_put(env, page);
1168                         cl_2queue_fini(env, queue);
1169                 }
1170         }
1171         cl_io_fini(env, io);
1172         cl_env_nested_put(&nest, env);
1173         RETURN(result);
1174 }
1175
1176 int ll_readpage(struct file *file, struct page *vmpage)
1177 {
1178         struct ll_cl_context *lcc;
1179         int result;
1180         ENTRY;
1181
1182         lcc = ll_cl_init(file, vmpage, 0);
1183         if (!IS_ERR(lcc)) {
1184                 struct lu_env  *env  = lcc->lcc_env;
1185                 struct cl_io   *io   = lcc->lcc_io;
1186                 struct cl_page *page = lcc->lcc_page;
1187
1188                 LASSERT(page->cp_type == CPT_CACHEABLE);
1189                 if (likely(!PageUptodate(vmpage))) {
1190                         cl_page_assume(env, io, page);
1191                         result = cl_io_read_page(env, io, page);
1192                 } else {
1193                         /* Page from a non-object file. */
1194                         LASSERT(!ll_i2info(vmpage->mapping->host)->lli_smd);
1195                         unlock_page(vmpage);
1196                         result = 0;
1197                 }
1198                 ll_cl_fini(lcc);
1199         } else {
1200                 result = PTR_ERR(lcc);
1201         }
1202         RETURN(result);
1203 }
1204