Whamcloud - gitweb
LU-8648 all: remove all Sun license and URL references
[fs/lustre-release.git] / lustre / llite / rw.c
1 /*
2  * GPL HEADER START
3  *
4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * version 2 along with this program; If not, see
18  * http://www.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, 2015, 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/stat.h>
48 #include <asm/uaccess.h>
49 #include <linux/mm.h>
50 #include <linux/pagemap.h>
51 /* current_is_kswapd() */
52 #include <linux/swap.h>
53
54 #define DEBUG_SUBSYSTEM S_LLITE
55
56 #include <obd_cksum.h>
57 #include "llite_internal.h"
58 #include <lustre_compat.h>
59
60 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which);
61
62 /**
63  * Get readahead pages from the filesystem readahead pool of the client for a
64  * thread.
65  *
66  * /param sbi superblock for filesystem readahead state ll_ra_info
67  * /param ria per-thread readahead state
68  * /param pages number of pages requested for readahead for the thread.
69  *
70  * WARNING: This algorithm is used to reduce contention on sbi->ll_lock.
71  * It should work well if the ra_max_pages is much greater than the single
72  * file's read-ahead window, and not too many threads contending for
73  * these readahead pages.
74  *
75  * TODO: There may be a 'global sync problem' if many threads are trying
76  * to get an ra budget that is larger than the remaining readahead pages
77  * and reach here at exactly the same time. They will compute /a ret to
78  * consume the remaining pages, but will fail at atomic_add_return() and
79  * get a zero ra window, although there is still ra space remaining. - Jay */
80
81 static unsigned long ll_ra_count_get(struct ll_sb_info *sbi,
82                                      struct ra_io_arg *ria,
83                                      unsigned long pages, unsigned long min)
84 {
85         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
86         long ret;
87         ENTRY;
88
89         /* If read-ahead pages left are less than 1M, do not do read-ahead,
90          * otherwise it will form small read RPC(< 1M), which hurt server
91          * performance a lot. */
92         ret = min(ra->ra_max_pages - atomic_read(&ra->ra_cur_pages),
93                   pages);
94         if (ret < 0 || ret < min_t(long, PTLRPC_MAX_BRW_PAGES, pages))
95                 GOTO(out, ret = 0);
96
97         if (atomic_add_return(ret, &ra->ra_cur_pages) > ra->ra_max_pages) {
98                 atomic_sub(ret, &ra->ra_cur_pages);
99                 ret = 0;
100         }
101
102 out:
103         if (ret < min) {
104                 /* override ra limit for maximum performance */
105                 atomic_add(min - ret, &ra->ra_cur_pages);
106                 ret = min;
107         }
108         RETURN(ret);
109 }
110
111 void ll_ra_count_put(struct ll_sb_info *sbi, unsigned long len)
112 {
113         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
114         atomic_sub(len, &ra->ra_cur_pages);
115 }
116
117 static void ll_ra_stats_inc_sbi(struct ll_sb_info *sbi, enum ra_stat which)
118 {
119         LASSERTF(which >= 0 && which < _NR_RA_STAT, "which: %u\n", which);
120         lprocfs_counter_incr(sbi->ll_ra_stats, which);
121 }
122
123 void ll_ra_stats_inc(struct inode *inode, enum ra_stat which)
124 {
125         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
126         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, which);
127 }
128
129 #define RAS_CDEBUG(ras) \
130         CDEBUG(D_READA,                                                      \
131                "lrp %lu cr %lu cp %lu ws %lu wl %lu nra %lu rpc %lu "        \
132                "r %lu ri %lu csr %lu sf %lu sp %lu sl %lu\n",                \
133                ras->ras_last_readpage, ras->ras_consecutive_requests,        \
134                ras->ras_consecutive_pages, ras->ras_window_start,            \
135                ras->ras_window_len, ras->ras_next_readahead,                 \
136                ras->ras_rpc_size,                                            \
137                ras->ras_requests, ras->ras_request_index,                    \
138                ras->ras_consecutive_stride_requests, ras->ras_stride_offset, \
139                ras->ras_stride_pages, ras->ras_stride_length)
140
141 static int index_in_window(unsigned long index, unsigned long point,
142                            unsigned long before, unsigned long after)
143 {
144         unsigned long start = point - before, end = point + after;
145
146         if (start > point)
147                start = 0;
148         if (end < point)
149                end = ~0;
150
151         return start <= index && index <= end;
152 }
153
154 void ll_ras_enter(struct file *f)
155 {
156         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(f);
157         struct ll_readahead_state *ras = &fd->fd_ras;
158
159         spin_lock(&ras->ras_lock);
160         ras->ras_requests++;
161         ras->ras_request_index = 0;
162         ras->ras_consecutive_requests++;
163         spin_unlock(&ras->ras_lock);
164 }
165
166 /**
167  * Initiates read-ahead of a page with given index.
168  *
169  * \retval +ve: page was already uptodate so it will be skipped
170  *              from being added;
171  * \retval -ve: page wasn't added to \a queue for error;
172  * \retval   0: page was added into \a queue for read ahead.
173  */
174 static int ll_read_ahead_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
175                               struct cl_page_list *queue, pgoff_t index)
176 {
177         struct cl_object *clob  = io->ci_obj;
178         struct inode     *inode = vvp_object_inode(clob);
179         struct page      *vmpage;
180         struct cl_page   *page;
181         struct vvp_page  *vpg;
182         enum ra_stat      which = _NR_RA_STAT; /* keep gcc happy */
183         int               rc    = 0;
184         const char       *msg   = NULL;
185         ENTRY;
186
187         vmpage = grab_cache_page_nowait(inode->i_mapping, index);
188         if (vmpage == NULL) {
189                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
190                 msg   = "g_c_p_n failed";
191                 GOTO(out, rc = -EBUSY);
192         }
193
194         /* Check if vmpage was truncated or reclaimed */
195         if (vmpage->mapping != inode->i_mapping) {
196                 which = RA_STAT_WRONG_GRAB_PAGE;
197                 msg   = "g_c_p_n returned invalid page";
198                 GOTO(out, rc = -EBUSY);
199         }
200
201         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index, vmpage, CPT_CACHEABLE);
202         if (IS_ERR(page)) {
203                 which = RA_STAT_FAILED_GRAB_PAGE;
204                 msg   = "cl_page_find failed";
205                 GOTO(out, rc = PTR_ERR(page));
206         }
207
208         lu_ref_add(&page->cp_reference, "ra", current);
209         cl_page_assume(env, io, page);
210         vpg = cl2vvp_page(cl_object_page_slice(clob, page));
211         if (!vpg->vpg_defer_uptodate && !PageUptodate(vmpage)) {
212                 vpg->vpg_defer_uptodate = 1;
213                 vpg->vpg_ra_used = 0;
214                 cl_page_list_add(queue, page);
215         } else {
216                 /* skip completed pages */
217                 cl_page_unassume(env, io, page);
218                 /* This page is already uptodate, returning a positive number
219                  * to tell the callers about this */
220                 rc = 1;
221         }
222
223         lu_ref_del(&page->cp_reference, "ra", current);
224         cl_page_put(env, page);
225
226 out:
227         if (vmpage != NULL) {
228                 if (rc != 0)
229                         unlock_page(vmpage);
230                 put_page(vmpage);
231         }
232         if (msg != NULL) {
233                 ll_ra_stats_inc(inode, which);
234                 CDEBUG(D_READA, "%s\n", msg);
235
236         }
237
238         RETURN(rc);
239 }
240
241 #define RIA_DEBUG(ria)                                                       \
242         CDEBUG(D_READA, "rs %lu re %lu ro %lu rl %lu rp %lu\n",       \
243         ria->ria_start, ria->ria_end, ria->ria_stoff, ria->ria_length,\
244         ria->ria_pages)
245
246 static inline int stride_io_mode(struct ll_readahead_state *ras)
247 {
248         return ras->ras_consecutive_stride_requests > 1;
249 }
250
251 /* The function calculates how much pages will be read in
252  * [off, off + length], in such stride IO area,
253  * stride_offset = st_off, stride_lengh = st_len,
254  * stride_pages = st_pgs
255  *
256  *   |------------------|*****|------------------|*****|------------|*****|....
257  * st_off
258  *   |--- st_pgs     ---|
259  *   |-----     st_len   -----|
260  *
261  *              How many pages it should read in such pattern
262  *              |-------------------------------------------------------------|
263  *              off
264  *              |<------                  length                      ------->|
265  *
266  *          =   |<----->|  +  |-------------------------------------| +   |---|
267  *             start_left                 st_pgs * i                    end_left
268  */
269 static unsigned long
270 stride_pg_count(pgoff_t st_off, unsigned long st_len, unsigned long st_pgs,
271                 unsigned long off, unsigned long length)
272 {
273         __u64 start = off > st_off ? off - st_off : 0;
274         __u64 end = off + length > st_off ? off + length - st_off : 0;
275         unsigned long start_left = 0;
276         unsigned long end_left = 0;
277         unsigned long pg_count;
278
279         if (st_len == 0 || length == 0 || end == 0)
280                 return length;
281
282         start_left = do_div(start, st_len);
283         if (start_left < st_pgs)
284                 start_left = st_pgs - start_left;
285         else
286                 start_left = 0;
287
288         end_left = do_div(end, st_len);
289         if (end_left > st_pgs)
290                 end_left = st_pgs;
291
292         CDEBUG(D_READA, "start %llu, end %llu start_left %lu end_left %lu\n",
293                start, end, start_left, end_left);
294
295         if (start == end)
296                 pg_count = end_left - (st_pgs - start_left);
297         else
298                 pg_count = start_left + st_pgs * (end - start - 1) + end_left;
299
300         CDEBUG(D_READA, "st_off %lu, st_len %lu st_pgs %lu off %lu length %lu"
301                "pgcount %lu\n", st_off, st_len, st_pgs, off, length, pg_count);
302
303         return pg_count;
304 }
305
306 static int ria_page_count(struct ra_io_arg *ria)
307 {
308         __u64 length = ria->ria_end >= ria->ria_start ?
309                        ria->ria_end - ria->ria_start + 1 : 0;
310
311         return stride_pg_count(ria->ria_stoff, ria->ria_length,
312                                ria->ria_pages, ria->ria_start,
313                                length);
314 }
315
316 static unsigned long ras_align(struct ll_readahead_state *ras,
317                                unsigned long index,
318                                unsigned long *remainder)
319 {
320         unsigned long rem = index % ras->ras_rpc_size;
321         if (remainder != NULL)
322                 *remainder = rem;
323         return index - rem;
324 }
325
326 /*Check whether the index is in the defined ra-window */
327 static int ras_inside_ra_window(unsigned long idx, struct ra_io_arg *ria)
328 {
329         /* If ria_length == ria_pages, it means non-stride I/O mode,
330          * idx should always inside read-ahead window in this case
331          * For stride I/O mode, just check whether the idx is inside
332          * the ria_pages. */
333         return ria->ria_length == 0 || ria->ria_length == ria->ria_pages ||
334                (idx >= ria->ria_stoff && (idx - ria->ria_stoff) %
335                 ria->ria_length < ria->ria_pages);
336 }
337
338 static unsigned long
339 ll_read_ahead_pages(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
340                     struct cl_page_list *queue, struct ll_readahead_state *ras,
341                     struct ra_io_arg *ria)
342 {
343         struct cl_read_ahead ra = { 0 };
344         int rc = 0;
345         bool stride_ria;
346         unsigned long ra_end = 0;
347         pgoff_t page_idx;
348
349         LASSERT(ria != NULL);
350         RIA_DEBUG(ria);
351
352         stride_ria = ria->ria_length > ria->ria_pages && ria->ria_pages > 0;
353         for (page_idx = ria->ria_start;
354              page_idx <= ria->ria_end && ria->ria_reserved > 0; page_idx++) {
355                 if (ras_inside_ra_window(page_idx, ria)) {
356                         if (ra.cra_end == 0 || ra.cra_end < page_idx) {
357                                 unsigned long end;
358
359                                 cl_read_ahead_release(env, &ra);
360
361                                 rc = cl_io_read_ahead(env, io, page_idx, &ra);
362                                 if (rc < 0)
363                                         break;
364
365                                 CDEBUG(D_READA, "idx: %lu, ra: %lu, rpc: %lu\n",
366                                        page_idx, ra.cra_end, ra.cra_rpc_size);
367                                 LASSERTF(ra.cra_end >= page_idx,
368                                          "object: %p, indcies %lu / %lu\n",
369                                          io->ci_obj, ra.cra_end, page_idx);
370                                 /* update read ahead RPC size.
371                                  * NB: it's racy but doesn't matter */
372                                 if (ras->ras_rpc_size > ra.cra_rpc_size &&
373                                     ra.cra_rpc_size > 0)
374                                         ras->ras_rpc_size = ra.cra_rpc_size;
375                                 /* trim it to align with optimal RPC size */
376                                 end = ras_align(ras, ria->ria_end + 1, NULL);
377                                 if (end > 0 && !ria->ria_eof)
378                                         ria->ria_end = end - 1;
379                                 if (ria->ria_end < ria->ria_end_min)
380                                         ria->ria_end = ria->ria_end_min;
381                                 if (ria->ria_end > ra.cra_end)
382                                         ria->ria_end = ra.cra_end;
383                         }
384                         if (page_idx > ria->ria_end)
385                                 break;
386
387                         /* If the page is inside the read-ahead window */
388                         rc = ll_read_ahead_page(env, io, queue, page_idx);
389                         if (rc < 0)
390                                 break;
391
392                         ra_end = page_idx;
393                         if (rc == 0)
394                                 ria->ria_reserved--;
395                 } else if (stride_ria) {
396                         /* If it is not in the read-ahead window, and it is
397                          * read-ahead mode, then check whether it should skip
398                          * the stride gap */
399                         pgoff_t offset;
400                         /* FIXME: This assertion only is valid when it is for
401                          * forward read-ahead, it will be fixed when backward
402                          * read-ahead is implemented */
403                         LASSERTF(page_idx >= ria->ria_stoff,
404                                 "Invalid page_idx %lu rs %lu re %lu ro %lu "
405                                 "rl %lu rp %lu\n", page_idx,
406                                 ria->ria_start, ria->ria_end, ria->ria_stoff,
407                                 ria->ria_length, ria->ria_pages);
408                         offset = page_idx - ria->ria_stoff;
409                         offset = offset % (ria->ria_length);
410                         if (offset > ria->ria_pages) {
411                                 page_idx += ria->ria_length - offset;
412                                 CDEBUG(D_READA, "i %lu skip %lu \n", page_idx,
413                                        ria->ria_length - offset);
414                                 continue;
415                         }
416                 }
417         }
418
419         cl_read_ahead_release(env, &ra);
420
421         return ra_end;
422 }
423
424 static int ll_readahead(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
425                         struct cl_page_list *queue,
426                         struct ll_readahead_state *ras, bool hit)
427 {
428         struct vvp_io *vio = vvp_env_io(env);
429         struct ll_thread_info *lti = ll_env_info(env);
430         struct cl_attr *attr = vvp_env_thread_attr(env);
431         unsigned long len, mlen = 0;
432         pgoff_t ra_end, start = 0, end = 0;
433         struct inode *inode;
434         struct ra_io_arg *ria = &lti->lti_ria;
435         struct cl_object *clob;
436         int ret = 0;
437         __u64 kms;
438         ENTRY;
439
440         clob = io->ci_obj;
441         inode = vvp_object_inode(clob);
442
443         memset(ria, 0, sizeof *ria);
444
445         cl_object_attr_lock(clob);
446         ret = cl_object_attr_get(env, clob, attr);
447         cl_object_attr_unlock(clob);
448
449         if (ret != 0)
450                 RETURN(ret);
451         kms = attr->cat_kms;
452         if (kms == 0) {
453                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_LEN);
454                 RETURN(0);
455         }
456
457         spin_lock(&ras->ras_lock);
458
459         /**
460          * Note: other thread might rollback the ras_next_readahead,
461          * if it can not get the full size of prepared pages, see the
462          * end of this function. For stride read ahead, it needs to
463          * make sure the offset is no less than ras_stride_offset,
464          * so that stride read ahead can work correctly.
465          */
466         if (stride_io_mode(ras))
467                 start = max(ras->ras_next_readahead, ras->ras_stride_offset);
468         else
469                 start = ras->ras_next_readahead;
470
471         if (ras->ras_window_len > 0)
472                 end = ras->ras_window_start + ras->ras_window_len - 1;
473
474         /* Enlarge the RA window to encompass the full read */
475         if (vio->vui_ra_valid &&
476             end < vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count - 1)
477                 end = vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count - 1;
478
479         if (end != 0) {
480                 unsigned long end_index;
481
482                 /* Truncate RA window to end of file */
483                 end_index = (unsigned long)((kms - 1) >> PAGE_SHIFT);
484                 if (end_index <= end) {
485                         end = end_index;
486                         ria->ria_eof = true;
487                 }
488
489                 ras->ras_next_readahead = max(end, end + 1);
490                 RAS_CDEBUG(ras);
491         }
492         ria->ria_start = start;
493         ria->ria_end = end;
494         /* If stride I/O mode is detected, get stride window*/
495         if (stride_io_mode(ras)) {
496                 ria->ria_stoff = ras->ras_stride_offset;
497                 ria->ria_length = ras->ras_stride_length;
498                 ria->ria_pages = ras->ras_stride_pages;
499         }
500         spin_unlock(&ras->ras_lock);
501
502         if (end == 0) {
503                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
504                 RETURN(0);
505         }
506         len = ria_page_count(ria);
507         if (len == 0) {
508                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_ZERO_WINDOW);
509                 RETURN(0);
510         }
511
512         CDEBUG(D_READA, DFID": ria: %lu/%lu, bead: %lu/%lu, hit: %d\n",
513                PFID(lu_object_fid(&clob->co_lu)),
514                ria->ria_start, ria->ria_end,
515                vio->vui_ra_valid ? vio->vui_ra_start : 0,
516                vio->vui_ra_valid ? vio->vui_ra_count : 0,
517                hit);
518
519         /* at least to extend the readahead window to cover current read */
520         if (!hit && vio->vui_ra_valid &&
521             vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count > ria->ria_start) {
522                 unsigned long remainder;
523
524                 /* to the end of current read window. */
525                 mlen = vio->vui_ra_start + vio->vui_ra_count - ria->ria_start;
526                 /* trim to RPC boundary */
527                 ras_align(ras, ria->ria_start, &remainder);
528                 mlen = min(mlen, ras->ras_rpc_size - remainder);
529                 ria->ria_end_min = ria->ria_start + mlen;
530         }
531
532         ria->ria_reserved = ll_ra_count_get(ll_i2sbi(inode), ria, len, mlen);
533         if (ria->ria_reserved < len)
534                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_MAX_IN_FLIGHT);
535
536         CDEBUG(D_READA, "reserved pages: %lu/%lu/%lu, ra_cur %d, ra_max %lu\n",
537                ria->ria_reserved, len, mlen,
538                atomic_read(&ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_cur_pages),
539                ll_i2sbi(inode)->ll_ra_info.ra_max_pages);
540
541         ra_end = ll_read_ahead_pages(env, io, queue, ras, ria);
542
543         if (ria->ria_reserved != 0)
544                 ll_ra_count_put(ll_i2sbi(inode), ria->ria_reserved);
545
546         if (ra_end == end && ra_end == (kms >> PAGE_SHIFT))
547                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_EOF);
548
549         /* if we didn't get to the end of the region we reserved from
550          * the ras we need to go back and update the ras so that the
551          * next read-ahead tries from where we left off.  we only do so
552          * if the region we failed to issue read-ahead on is still ahead
553          * of the app and behind the next index to start read-ahead from */
554         CDEBUG(D_READA, "ra_end = %lu end = %lu stride end = %lu pages = %d\n",
555                ra_end, end, ria->ria_end, ret);
556
557         if (ra_end > 0 && ra_end != end) {
558                 ll_ra_stats_inc(inode, RA_STAT_FAILED_REACH_END);
559                 spin_lock(&ras->ras_lock);
560                 if (ra_end <= ras->ras_next_readahead &&
561                     index_in_window(ra_end, ras->ras_window_start, 0,
562                                     ras->ras_window_len)) {
563                         ras->ras_next_readahead = ra_end + 1;
564                         RAS_CDEBUG(ras);
565                 }
566                 spin_unlock(&ras->ras_lock);
567         }
568
569         RETURN(ret);
570 }
571
572 static void ras_set_start(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras,
573                           unsigned long index)
574 {
575         ras->ras_window_start = ras_align(ras, index, NULL);
576 }
577
578 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
579 static void ras_reset(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras,
580                       unsigned long index)
581 {
582         ras->ras_last_readpage = index;
583         ras->ras_consecutive_requests = 0;
584         ras->ras_consecutive_pages = 0;
585         ras->ras_window_len = 0;
586         ras_set_start(inode, ras, index);
587         ras->ras_next_readahead = max(ras->ras_window_start, index + 1);
588
589         RAS_CDEBUG(ras);
590 }
591
592 /* called with the ras_lock held or from places where it doesn't matter */
593 static void ras_stride_reset(struct ll_readahead_state *ras)
594 {
595         ras->ras_consecutive_stride_requests = 0;
596         ras->ras_stride_length = 0;
597         ras->ras_stride_pages = 0;
598         RAS_CDEBUG(ras);
599 }
600
601 void ll_readahead_init(struct inode *inode, struct ll_readahead_state *ras)
602 {
603         spin_lock_init(&ras->ras_lock);
604         ras->ras_rpc_size = PTLRPC_MAX_BRW_PAGES;
605         ras_reset(inode, ras, 0);
606         ras->ras_requests = 0;
607 }
608
609 /*
610  * Check whether the read request is in the stride window.
611  * If it is in the stride window, return 1, otherwise return 0.
612  */
613 static int index_in_stride_window(struct ll_readahead_state *ras,
614                                   unsigned long index)
615 {
616         unsigned long stride_gap;
617
618         if (ras->ras_stride_length == 0 || ras->ras_stride_pages == 0 ||
619             ras->ras_stride_pages == ras->ras_stride_length)
620                 return 0;
621
622         stride_gap = index - ras->ras_last_readpage - 1;
623
624         /* If it is contiguous read */
625         if (stride_gap == 0)
626                 return ras->ras_consecutive_pages + 1 <= ras->ras_stride_pages;
627
628         /* Otherwise check the stride by itself */
629         return (ras->ras_stride_length - ras->ras_stride_pages) == stride_gap &&
630                 ras->ras_consecutive_pages == ras->ras_stride_pages;
631 }
632
633 static void ras_update_stride_detector(struct ll_readahead_state *ras,
634                                        unsigned long index)
635 {
636         unsigned long stride_gap = index - ras->ras_last_readpage - 1;
637
638         if (!stride_io_mode(ras) && (stride_gap != 0 ||
639              ras->ras_consecutive_stride_requests == 0)) {
640                 ras->ras_stride_pages = ras->ras_consecutive_pages;
641                 ras->ras_stride_length = stride_gap +ras->ras_consecutive_pages;
642         }
643         LASSERT(ras->ras_request_index == 0);
644         LASSERT(ras->ras_consecutive_stride_requests == 0);
645
646         if (index <= ras->ras_last_readpage) {
647                 /*Reset stride window for forward read*/
648                 ras_stride_reset(ras);
649                 return;
650         }
651
652         ras->ras_stride_pages = ras->ras_consecutive_pages;
653         ras->ras_stride_length = stride_gap +ras->ras_consecutive_pages;
654
655         RAS_CDEBUG(ras);
656         return;
657 }
658
659 static unsigned long
660 stride_page_count(struct ll_readahead_state *ras, unsigned long len)
661 {
662         return stride_pg_count(ras->ras_stride_offset, ras->ras_stride_length,
663                                ras->ras_stride_pages, ras->ras_stride_offset,
664                                len);
665 }
666
667 /* Stride Read-ahead window will be increased inc_len according to
668  * stride I/O pattern */
669 static void ras_stride_increase_window(struct ll_readahead_state *ras,
670                                        struct ll_ra_info *ra,
671                                        unsigned long inc_len)
672 {
673         unsigned long left, step, window_len;
674         unsigned long stride_len;
675
676         LASSERT(ras->ras_stride_length > 0);
677         LASSERTF(ras->ras_window_start + ras->ras_window_len
678                  >= ras->ras_stride_offset, "window_start %lu, window_len %lu"
679                  " stride_offset %lu\n", ras->ras_window_start,
680                  ras->ras_window_len, ras->ras_stride_offset);
681
682         stride_len = ras->ras_window_start + ras->ras_window_len -
683                      ras->ras_stride_offset;
684
685         left = stride_len % ras->ras_stride_length;
686         window_len = ras->ras_window_len - left;
687
688         if (left < ras->ras_stride_pages)
689                 left += inc_len;
690         else
691                 left = ras->ras_stride_pages + inc_len;
692
693         LASSERT(ras->ras_stride_pages != 0);
694
695         step = left / ras->ras_stride_pages;
696         left %= ras->ras_stride_pages;
697
698         window_len += step * ras->ras_stride_length + left;
699
700         if (stride_page_count(ras, window_len) <= ra->ra_max_pages_per_file)
701                 ras->ras_window_len = window_len;
702
703         RAS_CDEBUG(ras);
704 }
705
706 static void ras_increase_window(struct inode *inode,
707                                 struct ll_readahead_state *ras,
708                                 struct ll_ra_info *ra)
709 {
710         /* The stretch of ra-window should be aligned with max rpc_size
711          * but current clio architecture does not support retrieve such
712          * information from lower layer. FIXME later
713          */
714         if (stride_io_mode(ras)) {
715                 ras_stride_increase_window(ras, ra, ras->ras_rpc_size);
716         } else {
717                 unsigned long wlen;
718
719                 wlen = min(ras->ras_window_len + ras->ras_rpc_size,
720                            ra->ra_max_pages_per_file);
721                 ras->ras_window_len = ras_align(ras, wlen, NULL);
722         }
723 }
724
725 static void ras_update(struct ll_sb_info *sbi, struct inode *inode,
726                        struct ll_readahead_state *ras, unsigned long index,
727                        enum ras_update_flags flags)
728 {
729         struct ll_ra_info *ra = &sbi->ll_ra_info;
730         bool hit = flags & LL_RAS_HIT;
731         int zero = 0, stride_detect = 0, ra_miss = 0;
732         ENTRY;
733
734         spin_lock(&ras->ras_lock);
735
736         if (!hit)
737                 CDEBUG(D_READA, DFID " pages at %lu miss.\n",
738                        PFID(ll_inode2fid(inode)), index);
739         ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, hit ? RA_STAT_HIT : RA_STAT_MISS);
740
741         /* reset the read-ahead window in two cases.  First when the app seeks
742          * or reads to some other part of the file.  Secondly if we get a
743          * read-ahead miss that we think we've previously issued.  This can
744          * be a symptom of there being so many read-ahead pages that the VM is
745          * reclaiming it before we get to it. */
746         if (!index_in_window(index, ras->ras_last_readpage, 8, 8)) {
747                 zero = 1;
748                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_DISTANT_READPAGE);
749         } else if (!hit && ras->ras_window_len &&
750                    index < ras->ras_next_readahead &&
751                    index_in_window(index, ras->ras_window_start, 0,
752                                    ras->ras_window_len)) {
753                 ra_miss = 1;
754                 ll_ra_stats_inc_sbi(sbi, RA_STAT_MISS_IN_WINDOW);
755         }
756
757         /* On the second access to a file smaller than the tunable
758          * ra_max_read_ahead_whole_pages trigger RA on all pages in the
759          * file up to ra_max_pages_per_file.  This is simply a best effort
760          * and only occurs once per open file.  Normal RA behavior is reverted
761          * to for subsequent IO.  The mmap case does not increment
762          * ras_requests and thus can never trigger this behavior. */
763         if (ras->ras_requests >= 2 && !ras->ras_request_index) {
764                 __u64 kms_pages;
765
766                 kms_pages = (i_size_read(inode) + PAGE_SIZE - 1) >>
767                             PAGE_SHIFT;
768
769                 CDEBUG(D_READA, "kmsp %llu mwp %lu mp %lu\n", kms_pages,
770                        ra->ra_max_read_ahead_whole_pages, ra->ra_max_pages_per_file);
771
772                 if (kms_pages &&
773                     kms_pages <= ra->ra_max_read_ahead_whole_pages) {
774                         ras->ras_window_start = 0;
775                         ras->ras_next_readahead = index + 1;
776                         ras->ras_window_len = min(ra->ra_max_pages_per_file,
777                                 ra->ra_max_read_ahead_whole_pages);
778                         GOTO(out_unlock, 0);
779                 }
780         }
781         if (zero) {
782                 /* check whether it is in stride I/O mode*/
783                 if (!index_in_stride_window(ras, index)) {
784                         if (ras->ras_consecutive_stride_requests == 0 &&
785                             ras->ras_request_index == 0) {
786                                 ras_update_stride_detector(ras, index);
787                                 ras->ras_consecutive_stride_requests++;
788                         } else {
789                                 ras_stride_reset(ras);
790                         }
791                         ras_reset(inode, ras, index);
792                         ras->ras_consecutive_pages++;
793                         GOTO(out_unlock, 0);
794                 } else {
795                         ras->ras_consecutive_pages = 0;
796                         ras->ras_consecutive_requests = 0;
797                         if (++ras->ras_consecutive_stride_requests > 1)
798                                 stride_detect = 1;
799                         RAS_CDEBUG(ras);
800                 }
801         } else {
802                 if (ra_miss) {
803                         if (index_in_stride_window(ras, index) &&
804                             stride_io_mode(ras)) {
805                                 /*If stride-RA hit cache miss, the stride dector
806                                  *will not be reset to avoid the overhead of
807                                  *redetecting read-ahead mode */
808                                 if (index != ras->ras_last_readpage + 1)
809                                         ras->ras_consecutive_pages = 0;
810                                 ras_reset(inode, ras, index);
811                                 RAS_CDEBUG(ras);
812                         } else {
813                                 /* Reset both stride window and normal RA
814                                  * window */
815                                 ras_reset(inode, ras, index);
816                                 ras->ras_consecutive_pages++;
817                                 ras_stride_reset(ras);
818                                 GOTO(out_unlock, 0);
819                         }
820                 } else if (stride_io_mode(ras)) {
821                         /* If this is contiguous read but in stride I/O mode
822                          * currently, check whether stride step still is valid,
823                          * if invalid, it will reset the stride ra window*/
824                         if (!index_in_stride_window(ras, index)) {
825                                 /* Shrink stride read-ahead window to be zero */
826                                 ras_stride_reset(ras);
827                                 ras->ras_window_len = 0;
828                                 ras->ras_next_readahead = index;
829                         }
830                 }
831         }
832         ras->ras_consecutive_pages++;
833         ras->ras_last_readpage = index;
834         ras_set_start(inode, ras, index);
835
836         if (stride_io_mode(ras)) {
837                 /* Since stride readahead is sentivite to the offset
838                  * of read-ahead, so we use original offset here,
839                  * instead of ras_window_start, which is RPC aligned */
840                 ras->ras_next_readahead = max(index, ras->ras_next_readahead);
841                 ras->ras_window_start = max(ras->ras_stride_offset,
842                                             ras->ras_window_start);
843         } else {
844                 if (ras->ras_next_readahead < ras->ras_window_start)
845                         ras->ras_next_readahead = ras->ras_window_start;
846                 if (!hit)
847                         ras->ras_next_readahead = index + 1;
848         }
849         RAS_CDEBUG(ras);
850
851         /* Trigger RA in the mmap case where ras_consecutive_requests
852          * is not incremented and thus can't be used to trigger RA */
853         if (ras->ras_consecutive_pages >= 4 && flags & LL_RAS_MMAP) {
854                 ras_increase_window(inode, ras, ra);
855                 /* reset consecutive pages so that the readahead window can
856                  * grow gradually. */
857                 ras->ras_consecutive_pages = 0;
858                 GOTO(out_unlock, 0);
859         }
860
861         /* Initially reset the stride window offset to next_readahead*/
862         if (ras->ras_consecutive_stride_requests == 2 && stride_detect) {
863                 /**
864                  * Once stride IO mode is detected, next_readahead should be
865                  * reset to make sure next_readahead > stride offset
866                  */
867                 ras->ras_next_readahead = max(index, ras->ras_next_readahead);
868                 ras->ras_stride_offset = index;
869                 ras->ras_window_start = max(index, ras->ras_window_start);
870         }
871
872         /* The initial ras_window_len is set to the request size.  To avoid
873          * uselessly reading and discarding pages for random IO the window is
874          * only increased once per consecutive request received. */
875         if ((ras->ras_consecutive_requests > 1 || stride_detect) &&
876             !ras->ras_request_index)
877                 ras_increase_window(inode, ras, ra);
878         EXIT;
879 out_unlock:
880         RAS_CDEBUG(ras);
881         ras->ras_request_index++;
882         spin_unlock(&ras->ras_lock);
883         return;
884 }
885
886 int ll_writepage(struct page *vmpage, struct writeback_control *wbc)
887 {
888         struct inode           *inode = vmpage->mapping->host;
889         struct ll_inode_info   *lli   = ll_i2info(inode);
890         struct lu_env          *env;
891         struct cl_io           *io;
892         struct cl_page         *page;
893         struct cl_object       *clob;
894         bool redirtied = false;
895         bool unlocked = false;
896         int result;
897         __u16 refcheck;
898         ENTRY;
899
900         LASSERT(PageLocked(vmpage));
901         LASSERT(!PageWriteback(vmpage));
902
903         LASSERT(ll_i2dtexp(inode) != NULL);
904
905         env = cl_env_get(&refcheck);
906         if (IS_ERR(env))
907                 GOTO(out, result = PTR_ERR(env));
908
909         clob  = ll_i2info(inode)->lli_clob;
910         LASSERT(clob != NULL);
911
912         io = vvp_env_thread_io(env);
913         io->ci_obj = clob;
914         io->ci_ignore_layout = 1;
915         result = cl_io_init(env, io, CIT_MISC, clob);
916         if (result == 0) {
917                 page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index,
918                                     vmpage, CPT_CACHEABLE);
919                 if (!IS_ERR(page)) {
920                         lu_ref_add(&page->cp_reference, "writepage",
921                                    current);
922                         cl_page_assume(env, io, page);
923                         result = cl_page_flush(env, io, page);
924                         if (result != 0) {
925                                 /*
926                                  * Re-dirty page on error so it retries write,
927                                  * but not in case when IO has actually
928                                  * occurred and completed with an error.
929                                  */
930                                 if (!PageError(vmpage)) {
931                                         redirty_page_for_writepage(wbc, vmpage);
932                                         result = 0;
933                                         redirtied = true;
934                                 }
935                         }
936                         cl_page_disown(env, io, page);
937                         unlocked = true;
938                         lu_ref_del(&page->cp_reference,
939                                    "writepage", current);
940                         cl_page_put(env, page);
941                 } else {
942                         result = PTR_ERR(page);
943                 }
944         }
945         cl_io_fini(env, io);
946
947         if (redirtied && wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL) {
948                 loff_t offset = cl_offset(clob, vmpage->index);
949
950                 /* Flush page failed because the extent is being written out.
951                  * Wait for the write of extent to be finished to avoid
952                  * breaking kernel which assumes ->writepage should mark
953                  * PageWriteback or clean the page. */
954                 result = cl_sync_file_range(inode, offset,
955                                             offset + PAGE_SIZE - 1,
956                                             CL_FSYNC_LOCAL, 1);
957                 if (result > 0) {
958                         /* actually we may have written more than one page.
959                          * decreasing this page because the caller will count
960                          * it. */
961                         wbc->nr_to_write -= result - 1;
962                         result = 0;
963                 }
964         }
965
966         cl_env_put(env, &refcheck);
967         GOTO(out, result);
968
969 out:
970         if (result < 0) {
971                 if (!lli->lli_async_rc)
972                         lli->lli_async_rc = result;
973                 SetPageError(vmpage);
974                 if (!unlocked)
975                         unlock_page(vmpage);
976         }
977         return result;
978 }
979
980 int ll_writepages(struct address_space *mapping, struct writeback_control *wbc)
981 {
982         struct inode *inode = mapping->host;
983         struct ll_sb_info *sbi = ll_i2sbi(inode);
984         loff_t start;
985         loff_t end;
986         enum cl_fsync_mode mode;
987         int range_whole = 0;
988         int result;
989         int ignore_layout = 0;
990         ENTRY;
991
992         if (wbc->range_cyclic) {
993                 start = mapping->writeback_index << PAGE_SHIFT;
994                 end = OBD_OBJECT_EOF;
995         } else {
996                 start = wbc->range_start;
997                 end = wbc->range_end;
998                 if (end == LLONG_MAX) {
999                         end = OBD_OBJECT_EOF;
1000                         range_whole = start == 0;
1001                 }
1002         }
1003
1004         mode = CL_FSYNC_NONE;
1005         if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL)
1006                 mode = CL_FSYNC_LOCAL;
1007
1008         if (sbi->ll_umounting)
1009                 /* if the mountpoint is being umounted, all pages have to be
1010                  * evicted to avoid hitting LBUG when truncate_inode_pages()
1011                  * is called later on. */
1012                 ignore_layout = 1;
1013
1014         if (ll_i2info(inode)->lli_clob == NULL)
1015                 RETURN(0);
1016
1017         result = cl_sync_file_range(inode, start, end, mode, ignore_layout);
1018         if (result > 0) {
1019                 wbc->nr_to_write -= result;
1020                 result = 0;
1021          }
1022
1023         if (wbc->range_cyclic || (range_whole && wbc->nr_to_write > 0)) {
1024                 if (end == OBD_OBJECT_EOF)
1025                         mapping->writeback_index = 0;
1026                 else
1027                         mapping->writeback_index = (end >> PAGE_SHIFT) + 1;
1028         }
1029         RETURN(result);
1030 }
1031
1032 struct ll_cl_context *ll_cl_find(struct file *file)
1033 {
1034         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1035         struct ll_cl_context *lcc;
1036         struct ll_cl_context *found = NULL;
1037
1038         read_lock(&fd->fd_lock);
1039         list_for_each_entry(lcc, &fd->fd_lccs, lcc_list) {
1040                 if (lcc->lcc_cookie == current) {
1041                         found = lcc;
1042                         break;
1043                 }
1044         }
1045         read_unlock(&fd->fd_lock);
1046
1047         return found;
1048 }
1049
1050 void ll_cl_add(struct file *file, const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
1051                enum lcc_type type)
1052 {
1053         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1054         struct ll_cl_context *lcc = &ll_env_info(env)->lti_io_ctx;
1055
1056         memset(lcc, 0, sizeof(*lcc));
1057         INIT_LIST_HEAD(&lcc->lcc_list);
1058         lcc->lcc_cookie = current;
1059         lcc->lcc_env = env;
1060         lcc->lcc_io = io;
1061         lcc->lcc_type = type;
1062
1063         write_lock(&fd->fd_lock);
1064         list_add(&lcc->lcc_list, &fd->fd_lccs);
1065         write_unlock(&fd->fd_lock);
1066 }
1067
1068 void ll_cl_remove(struct file *file, const struct lu_env *env)
1069 {
1070         struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1071         struct ll_cl_context *lcc = &ll_env_info(env)->lti_io_ctx;
1072
1073         write_lock(&fd->fd_lock);
1074         list_del_init(&lcc->lcc_list);
1075         write_unlock(&fd->fd_lock);
1076 }
1077
1078 static int ll_io_read_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
1079                            struct cl_page *page, struct file *file)
1080 {
1081         struct inode              *inode  = vvp_object_inode(page->cp_obj);
1082         struct ll_sb_info         *sbi    = ll_i2sbi(inode);
1083         struct ll_file_data       *fd     = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1084         struct ll_readahead_state *ras    = &fd->fd_ras;
1085         struct cl_2queue          *queue  = &io->ci_queue;
1086         struct vvp_page           *vpg;
1087         int                        rc = 0;
1088         bool                       uptodate;
1089         ENTRY;
1090
1091         vpg = cl2vvp_page(cl_object_page_slice(page->cp_obj, page));
1092         uptodate = vpg->vpg_defer_uptodate;
1093
1094         if (sbi->ll_ra_info.ra_max_pages_per_file > 0 &&
1095             sbi->ll_ra_info.ra_max_pages > 0 &&
1096             !vpg->vpg_ra_updated) {
1097                 struct vvp_io *vio = vvp_env_io(env);
1098                 enum ras_update_flags flags = 0;
1099
1100                 if (uptodate)
1101                         flags |= LL_RAS_HIT;
1102                 if (!vio->vui_ra_valid)
1103                         flags |= LL_RAS_MMAP;
1104                 ras_update(sbi, inode, ras, vvp_index(vpg), flags);
1105         }
1106
1107         cl_2queue_init(queue);
1108         if (uptodate) {
1109                 vpg->vpg_ra_used = 1;
1110                 cl_page_export(env, page, 1);
1111                 cl_page_disown(env, io, page);
1112         } else {
1113                 cl_2queue_add(queue, page);
1114         }
1115
1116         if (sbi->ll_ra_info.ra_max_pages_per_file > 0 &&
1117             sbi->ll_ra_info.ra_max_pages > 0) {
1118                 int rc2;
1119
1120                 rc2 = ll_readahead(env, io, &queue->c2_qin, ras,
1121                                    uptodate);
1122                 CDEBUG(D_READA, DFID "%d pages read ahead at %lu\n",
1123                        PFID(ll_inode2fid(inode)), rc2, vvp_index(vpg));
1124         }
1125
1126         if (queue->c2_qin.pl_nr > 0)
1127                 rc = cl_io_submit_rw(env, io, CRT_READ, queue);
1128
1129         /*
1130          * Unlock unsent pages in case of error.
1131          */
1132         cl_page_list_disown(env, io, &queue->c2_qin);
1133         cl_2queue_fini(env, queue);
1134
1135         RETURN(rc);
1136 }
1137
1138 int ll_readpage(struct file *file, struct page *vmpage)
1139 {
1140         struct inode *inode = file_inode(file);
1141         struct cl_object *clob = ll_i2info(inode)->lli_clob;
1142         struct ll_cl_context *lcc;
1143         const struct lu_env  *env;
1144         struct cl_io   *io;
1145         struct cl_page *page;
1146         int result;
1147         ENTRY;
1148
1149         lcc = ll_cl_find(file);
1150         if (lcc == NULL) {
1151                 unlock_page(vmpage);
1152                 RETURN(-EIO);
1153         }
1154
1155         env = lcc->lcc_env;
1156         io  = lcc->lcc_io;
1157         if (io == NULL) { /* fast read */
1158                 struct inode *inode = file_inode(file);
1159                 struct ll_file_data *fd = LUSTRE_FPRIVATE(file);
1160                 struct ll_readahead_state *ras = &fd->fd_ras;
1161                 struct vvp_page *vpg;
1162
1163                 result = -ENODATA;
1164
1165                 /* TODO: need to verify the layout version to make sure
1166                  * the page is not invalid due to layout change. */
1167                 page = cl_vmpage_page(vmpage, clob);
1168                 if (page == NULL) {
1169                         unlock_page(vmpage);
1170                         RETURN(result);
1171                 }
1172
1173                 vpg = cl2vvp_page(cl_object_page_slice(page->cp_obj, page));
1174                 if (vpg->vpg_defer_uptodate) {
1175                         enum ras_update_flags flags = LL_RAS_HIT;
1176
1177                         if (lcc->lcc_type == LCC_MMAP)
1178                                 flags |= LL_RAS_MMAP;
1179
1180                         /* For fast read, it updates read ahead state only
1181                          * if the page is hit in cache because non cache page
1182                          * case will be handled by slow read later. */
1183                         ras_update(ll_i2sbi(inode), inode, ras, vvp_index(vpg),
1184                                    flags);
1185                         /* avoid duplicate ras_update() call */
1186                         vpg->vpg_ra_updated = 1;
1187
1188                         /* Check if we can issue a readahead RPC, if that is
1189                          * the case, we can't do fast IO because we will need
1190                          * a cl_io to issue the RPC. */
1191                         if (ras->ras_window_start + ras->ras_window_len <
1192                             ras->ras_next_readahead + PTLRPC_MAX_BRW_PAGES) {
1193                                 /* export the page and skip io stack */
1194                                 vpg->vpg_ra_used = 1;
1195                                 cl_page_export(env, page, 1);
1196                                 result = 0;
1197                         }
1198                 }
1199
1200                 unlock_page(vmpage);
1201                 cl_page_put(env, page);
1202                 RETURN(result);
1203         }
1204
1205         LASSERT(io->ci_state == CIS_IO_GOING);
1206         page = cl_page_find(env, clob, vmpage->index, vmpage, CPT_CACHEABLE);
1207         if (!IS_ERR(page)) {
1208                 LASSERT(page->cp_type == CPT_CACHEABLE);
1209                 if (likely(!PageUptodate(vmpage))) {
1210                         cl_page_assume(env, io, page);
1211                         result = ll_io_read_page(env, io, page, file);
1212                 } else {
1213                         /* Page from a non-object file. */
1214                         unlock_page(vmpage);
1215                         result = 0;
1216                 }
1217                 cl_page_put(env, page);
1218         } else {
1219                 unlock_page(vmpage);
1220                 result = PTR_ERR(page);
1221         }
1222         RETURN(result);
1223 }
1224
1225 int ll_page_sync_io(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
1226                     struct cl_page *page, enum cl_req_type crt)
1227 {
1228         struct cl_2queue  *queue;
1229         int result;
1230
1231         LASSERT(io->ci_type == CIT_READ || io->ci_type == CIT_WRITE);
1232
1233         queue = &io->ci_queue;
1234         cl_2queue_init_page(queue, page);
1235
1236         result = cl_io_submit_sync(env, io, crt, queue, 0);
1237         LASSERT(cl_page_is_owned(page, io));
1238
1239         if (crt == CRT_READ)
1240                 /*
1241                  * in CRT_WRITE case page is left locked even in case of
1242                  * error.
1243                  */
1244                 cl_page_list_disown(env, io, &queue->c2_qin);
1245         cl_2queue_fini(env, queue);
1246
1247         return result;
1248 }