]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - drivers/block/drbd/drbd_bitmap.c
drbd: use copy_highpage
[~andy/linux] / drivers / block / drbd / drbd_bitmap.c
1 /*
2    drbd_bitmap.c
3
4    This file is part of DRBD by Philipp Reisner and Lars Ellenberg.
5
6    Copyright (C) 2004-2008, LINBIT Information Technologies GmbH.
7    Copyright (C) 2004-2008, Philipp Reisner <philipp.reisner@linbit.com>.
8    Copyright (C) 2004-2008, Lars Ellenberg <lars.ellenberg@linbit.com>.
9
10    drbd is free software; you can redistribute it and/or modify
11    it under the terms of the GNU General Public License as published by
12    the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
13    any later version.
14
15    drbd is distributed in the hope that it will be useful,
16    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18    GNU General Public License for more details.
19
20    You should have received a copy of the GNU General Public License
21    along with drbd; see the file COPYING.  If not, write to
22    the Free Software Foundation, 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
23  */
24
25 #include <linux/bitops.h>
26 #include <linux/vmalloc.h>
27 #include <linux/string.h>
28 #include <linux/drbd.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <asm/kmap_types.h>
31
32 #include "drbd_int.h"
33
34
35 /* OPAQUE outside this file!
36  * interface defined in drbd_int.h
37
38  * convention:
39  * function name drbd_bm_... => used elsewhere, "public".
40  * function name      bm_... => internal to implementation, "private".
41  */
42
43
44 /*
45  * LIMITATIONS:
46  * We want to support >= peta byte of backend storage, while for now still using
47  * a granularity of one bit per 4KiB of storage.
48  * 1 << 50              bytes backend storage (1 PiB)
49  * 1 << (50 - 12)       bits needed
50  *      38 --> we need u64 to index and count bits
51  * 1 << (38 - 3)        bitmap bytes needed
52  *      35 --> we still need u64 to index and count bytes
53  *                      (that's 32 GiB of bitmap for 1 PiB storage)
54  * 1 << (35 - 2)        32bit longs needed
55  *      33 --> we'd even need u64 to index and count 32bit long words.
56  * 1 << (35 - 3)        64bit longs needed
57  *      32 --> we could get away with a 32bit unsigned int to index and count
58  *      64bit long words, but I rather stay with unsigned long for now.
59  *      We probably should neither count nor point to bytes or long words
60  *      directly, but either by bitnumber, or by page index and offset.
61  * 1 << (35 - 12)
62  *      22 --> we need that much 4KiB pages of bitmap.
63  *      1 << (22 + 3) --> on a 64bit arch,
64  *      we need 32 MiB to store the array of page pointers.
65  *
66  * Because I'm lazy, and because the resulting patch was too large, too ugly
67  * and still incomplete, on 32bit we still "only" support 16 TiB (minus some),
68  * (1 << 32) bits * 4k storage.
69  *
70
71  * bitmap storage and IO:
72  *      Bitmap is stored little endian on disk, and is kept little endian in
73  *      core memory. Currently we still hold the full bitmap in core as long
74  *      as we are "attached" to a local disk, which at 32 GiB for 1PiB storage
75  *      seems excessive.
76  *
77  *      We plan to reduce the amount of in-core bitmap pages by paging them in
78  *      and out against their on-disk location as necessary, but need to make
79  *      sure we don't cause too much meta data IO, and must not deadlock in
80  *      tight memory situations. This needs some more work.
81  */
82
83 /*
84  * NOTE
85  *  Access to the *bm_pages is protected by bm_lock.
86  *  It is safe to read the other members within the lock.
87  *
88  *  drbd_bm_set_bits is called from bio_endio callbacks,
89  *  We may be called with irq already disabled,
90  *  so we need spin_lock_irqsave().
91  *  And we need the kmap_atomic.
92  */
93 struct drbd_bitmap {
94         struct page **bm_pages;
95         spinlock_t bm_lock;
96
97         /* see LIMITATIONS: above */
98
99         unsigned long bm_set;       /* nr of set bits; THINK maybe atomic_t? */
100         unsigned long bm_bits;
101         size_t   bm_words;
102         size_t   bm_number_of_pages;
103         sector_t bm_dev_capacity;
104         struct mutex bm_change; /* serializes resize operations */
105
106         wait_queue_head_t bm_io_wait; /* used to serialize IO of single pages */
107
108         enum bm_flag bm_flags;
109
110         /* debugging aid, in case we are still racy somewhere */
111         char          *bm_why;
112         struct task_struct *bm_task;
113 };
114
115 #define bm_print_lock_info(m) __bm_print_lock_info(m, __func__)
116 static void __bm_print_lock_info(struct drbd_conf *mdev, const char *func)
117 {
118         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
119         if (!__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
120                 return;
121         dev_err(DEV, "FIXME %s in %s, bitmap locked for '%s' by %s\n",
122                 drbd_task_to_thread_name(mdev->tconn, current),
123                 func, b->bm_why ?: "?",
124                 drbd_task_to_thread_name(mdev->tconn, b->bm_task));
125 }
126
127 void drbd_bm_lock(struct drbd_conf *mdev, char *why, enum bm_flag flags)
128 {
129         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
130         int trylock_failed;
131
132         if (!b) {
133                 dev_err(DEV, "FIXME no bitmap in drbd_bm_lock!?\n");
134                 return;
135         }
136
137         trylock_failed = !mutex_trylock(&b->bm_change);
138
139         if (trylock_failed) {
140                 dev_warn(DEV, "%s going to '%s' but bitmap already locked for '%s' by %s\n",
141                          drbd_task_to_thread_name(mdev->tconn, current),
142                          why, b->bm_why ?: "?",
143                          drbd_task_to_thread_name(mdev->tconn, b->bm_task));
144                 mutex_lock(&b->bm_change);
145         }
146         if (BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags)
147                 dev_err(DEV, "FIXME bitmap already locked in bm_lock\n");
148         b->bm_flags |= flags & BM_LOCKED_MASK;
149
150         b->bm_why  = why;
151         b->bm_task = current;
152 }
153
154 void drbd_bm_unlock(struct drbd_conf *mdev)
155 {
156         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
157         if (!b) {
158                 dev_err(DEV, "FIXME no bitmap in drbd_bm_unlock!?\n");
159                 return;
160         }
161
162         if (!(BM_LOCKED_MASK & mdev->bitmap->bm_flags))
163                 dev_err(DEV, "FIXME bitmap not locked in bm_unlock\n");
164
165         b->bm_flags &= ~BM_LOCKED_MASK;
166         b->bm_why  = NULL;
167         b->bm_task = NULL;
168         mutex_unlock(&b->bm_change);
169 }
170
171 /* we store some "meta" info about our pages in page->private */
172 /* at a granularity of 4k storage per bitmap bit:
173  * one peta byte storage: 1<<50 byte, 1<<38 * 4k storage blocks
174  *  1<<38 bits,
175  *  1<<23 4k bitmap pages.
176  * Use 24 bits as page index, covers 2 peta byte storage
177  * at a granularity of 4k per bit.
178  * Used to report the failed page idx on io error from the endio handlers.
179  */
180 #define BM_PAGE_IDX_MASK        ((1UL<<24)-1)
181 /* this page is currently read in, or written back */
182 #define BM_PAGE_IO_LOCK         31
183 /* if there has been an IO error for this page */
184 #define BM_PAGE_IO_ERROR        30
185 /* this is to be able to intelligently skip disk IO,
186  * set if bits have been set since last IO. */
187 #define BM_PAGE_NEED_WRITEOUT   29
188 /* to mark for lazy writeout once syncer cleared all clearable bits,
189  * we if bits have been cleared since last IO. */
190 #define BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT   28
191 /* pages marked with this "HINT" will be considered for writeout
192  * on activity log transactions */
193 #define BM_PAGE_HINT_WRITEOUT   27
194
195 /* store_page_idx uses non-atomic assignment. It is only used directly after
196  * allocating the page.  All other bm_set_page_* and bm_clear_page_* need to
197  * use atomic bit manipulation, as set_out_of_sync (and therefore bitmap
198  * changes) may happen from various contexts, and wait_on_bit/wake_up_bit
199  * requires it all to be atomic as well. */
200 static void bm_store_page_idx(struct page *page, unsigned long idx)
201 {
202         BUG_ON(0 != (idx & ~BM_PAGE_IDX_MASK));
203         set_page_private(page, idx);
204 }
205
206 static unsigned long bm_page_to_idx(struct page *page)
207 {
208         return page_private(page) & BM_PAGE_IDX_MASK;
209 }
210
211 /* As is very unlikely that the same page is under IO from more than one
212  * context, we can get away with a bit per page and one wait queue per bitmap.
213  */
214 static void bm_page_lock_io(struct drbd_conf *mdev, int page_nr)
215 {
216         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
217         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
218         wait_event(b->bm_io_wait, !test_and_set_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr));
219 }
220
221 static void bm_page_unlock_io(struct drbd_conf *mdev, int page_nr)
222 {
223         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
224         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
225         clear_bit_unlock(BM_PAGE_IO_LOCK, addr);
226         wake_up(&mdev->bitmap->bm_io_wait);
227 }
228
229 /* set _before_ submit_io, so it may be reset due to being changed
230  * while this page is in flight... will get submitted later again */
231 static void bm_set_page_unchanged(struct page *page)
232 {
233         /* use cmpxchg? */
234         clear_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
235         clear_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
236 }
237
238 static void bm_set_page_need_writeout(struct page *page)
239 {
240         set_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
241 }
242
243 /**
244  * drbd_bm_mark_for_writeout() - mark a page with a "hint" to be considered for writeout
245  * @mdev:       DRBD device.
246  * @page_nr:    the bitmap page to mark with the "hint" flag
247  *
248  * From within an activity log transaction, we mark a few pages with these
249  * hints, then call drbd_bm_write_hinted(), which will only write out changed
250  * pages which are flagged with this mark.
251  */
252 void drbd_bm_mark_for_writeout(struct drbd_conf *mdev, int page_nr)
253 {
254         struct page *page;
255         if (page_nr >= mdev->bitmap->bm_number_of_pages) {
256                 dev_warn(DEV, "BAD: page_nr: %u, number_of_pages: %u\n",
257                          page_nr, (int)mdev->bitmap->bm_number_of_pages);
258                 return;
259         }
260         page = mdev->bitmap->bm_pages[page_nr];
261         set_bit(BM_PAGE_HINT_WRITEOUT, &page_private(page));
262 }
263
264 static int bm_test_page_unchanged(struct page *page)
265 {
266         volatile const unsigned long *addr = &page_private(page);
267         return (*addr & ((1UL<<BM_PAGE_NEED_WRITEOUT)|(1UL<<BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT))) == 0;
268 }
269
270 static void bm_set_page_io_err(struct page *page)
271 {
272         set_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
273 }
274
275 static void bm_clear_page_io_err(struct page *page)
276 {
277         clear_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
278 }
279
280 static void bm_set_page_lazy_writeout(struct page *page)
281 {
282         set_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
283 }
284
285 static int bm_test_page_lazy_writeout(struct page *page)
286 {
287         return test_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
288 }
289
290 /* on a 32bit box, this would allow for exactly (2<<38) bits. */
291 static unsigned int bm_word_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, unsigned long long_nr)
292 {
293         /* page_nr = (word*sizeof(long)) >> PAGE_SHIFT; */
294         unsigned int page_nr = long_nr >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3);
295         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
296         return page_nr;
297 }
298
299 static unsigned int bm_bit_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, u64 bitnr)
300 {
301         /* page_nr = (bitnr/8) >> PAGE_SHIFT; */
302         unsigned int page_nr = bitnr >> (PAGE_SHIFT + 3);
303         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
304         return page_nr;
305 }
306
307 static unsigned long *__bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
308 {
309         struct page *page = b->bm_pages[idx];
310         return (unsigned long *) kmap_atomic(page);
311 }
312
313 static unsigned long *bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
314 {
315         return __bm_map_pidx(b, idx);
316 }
317
318 static void __bm_unmap(unsigned long *p_addr)
319 {
320         kunmap_atomic(p_addr);
321 };
322
323 static void bm_unmap(unsigned long *p_addr)
324 {
325         return __bm_unmap(p_addr);
326 }
327
328 /* long word offset of _bitmap_ sector */
329 #define S2W(s)  ((s)<<(BM_EXT_SHIFT-BM_BLOCK_SHIFT-LN2_BPL))
330 /* word offset from start of bitmap to word number _in_page_
331  * modulo longs per page
332 #define MLPP(X) ((X) % (PAGE_SIZE/sizeof(long))
333  hm, well, Philipp thinks gcc might not optimize the % into & (... - 1)
334  so do it explicitly:
335  */
336 #define MLPP(X) ((X) & ((PAGE_SIZE/sizeof(long))-1))
337
338 /* Long words per page */
339 #define LWPP (PAGE_SIZE/sizeof(long))
340
341 /*
342  * actually most functions herein should take a struct drbd_bitmap*, not a
343  * struct drbd_conf*, but for the debug macros I like to have the mdev around
344  * to be able to report device specific.
345  */
346
347
348 static void bm_free_pages(struct page **pages, unsigned long number)
349 {
350         unsigned long i;
351         if (!pages)
352                 return;
353
354         for (i = 0; i < number; i++) {
355                 if (!pages[i]) {
356                         printk(KERN_ALERT "drbd: bm_free_pages tried to free "
357                                           "a NULL pointer; i=%lu n=%lu\n",
358                                           i, number);
359                         continue;
360                 }
361                 __free_page(pages[i]);
362                 pages[i] = NULL;
363         }
364 }
365
366 static void bm_vk_free(void *ptr, int v)
367 {
368         if (v)
369                 vfree(ptr);
370         else
371                 kfree(ptr);
372 }
373
374 /*
375  * "have" and "want" are NUMBER OF PAGES.
376  */
377 static struct page **bm_realloc_pages(struct drbd_bitmap *b, unsigned long want)
378 {
379         struct page **old_pages = b->bm_pages;
380         struct page **new_pages, *page;
381         unsigned int i, bytes, vmalloced = 0;
382         unsigned long have = b->bm_number_of_pages;
383
384         BUG_ON(have == 0 && old_pages != NULL);
385         BUG_ON(have != 0 && old_pages == NULL);
386
387         if (have == want)
388                 return old_pages;
389
390         /* Trying kmalloc first, falling back to vmalloc.
391          * GFP_NOIO, as this is called while drbd IO is "suspended",
392          * and during resize or attach on diskless Primary,
393          * we must not block on IO to ourselves.
394          * Context is receiver thread or dmsetup. */
395         bytes = sizeof(struct page *)*want;
396         new_pages = kzalloc(bytes, GFP_NOIO);
397         if (!new_pages) {
398                 new_pages = __vmalloc(bytes,
399                                 GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
400                                 PAGE_KERNEL);
401                 if (!new_pages)
402                         return NULL;
403                 vmalloced = 1;
404         }
405
406         if (want >= have) {
407                 for (i = 0; i < have; i++)
408                         new_pages[i] = old_pages[i];
409                 for (; i < want; i++) {
410                         page = alloc_page(GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM);
411                         if (!page) {
412                                 bm_free_pages(new_pages + have, i - have);
413                                 bm_vk_free(new_pages, vmalloced);
414                                 return NULL;
415                         }
416                         /* we want to know which page it is
417                          * from the endio handlers */
418                         bm_store_page_idx(page, i);
419                         new_pages[i] = page;
420                 }
421         } else {
422                 for (i = 0; i < want; i++)
423                         new_pages[i] = old_pages[i];
424                 /* NOT HERE, we are outside the spinlock!
425                 bm_free_pages(old_pages + want, have - want);
426                 */
427         }
428
429         if (vmalloced)
430                 b->bm_flags |= BM_P_VMALLOCED;
431         else
432                 b->bm_flags &= ~BM_P_VMALLOCED;
433
434         return new_pages;
435 }
436
437 /*
438  * called on driver init only. TODO call when a device is created.
439  * allocates the drbd_bitmap, and stores it in mdev->bitmap.
440  */
441 int drbd_bm_init(struct drbd_conf *mdev)
442 {
443         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
444         WARN_ON(b != NULL);
445         b = kzalloc(sizeof(struct drbd_bitmap), GFP_KERNEL);
446         if (!b)
447                 return -ENOMEM;
448         spin_lock_init(&b->bm_lock);
449         mutex_init(&b->bm_change);
450         init_waitqueue_head(&b->bm_io_wait);
451
452         mdev->bitmap = b;
453
454         return 0;
455 }
456
457 sector_t drbd_bm_capacity(struct drbd_conf *mdev)
458 {
459         if (!expect(mdev->bitmap))
460                 return 0;
461         return mdev->bitmap->bm_dev_capacity;
462 }
463
464 /* called on driver unload. TODO: call when a device is destroyed.
465  */
466 void drbd_bm_cleanup(struct drbd_conf *mdev)
467 {
468         if (!expect(mdev->bitmap))
469                 return;
470         bm_free_pages(mdev->bitmap->bm_pages, mdev->bitmap->bm_number_of_pages);
471         bm_vk_free(mdev->bitmap->bm_pages, (BM_P_VMALLOCED & mdev->bitmap->bm_flags));
472         kfree(mdev->bitmap);
473         mdev->bitmap = NULL;
474 }
475
476 /*
477  * since (b->bm_bits % BITS_PER_LONG) != 0,
478  * this masks out the remaining bits.
479  * Returns the number of bits cleared.
480  */
481 #define BITS_PER_PAGE           (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
482 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE - 1)
483 #define BITS_PER_LONG_MASK      (BITS_PER_LONG - 1)
484 static int bm_clear_surplus(struct drbd_bitmap *b)
485 {
486         unsigned long mask;
487         unsigned long *p_addr, *bm;
488         int tmp;
489         int cleared = 0;
490
491         /* number of bits modulo bits per page */
492         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
493         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
494         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
495         /* bitmap is always stored little endian,
496          * on disk and in core memory alike */
497         mask = cpu_to_lel(mask);
498
499         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
500         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
501         if (mask) {
502                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
503                  * to the long containing the last bit.
504                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
505                  * after the last (long word aligned) bit. */
506                 cleared = hweight_long(*bm & ~mask);
507                 *bm &= mask;
508                 bm++;
509         }
510
511         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
512                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
513                  * a padding long to align with a 64bit remote */
514                 cleared += hweight_long(*bm);
515                 *bm = 0;
516         }
517         bm_unmap(p_addr);
518         return cleared;
519 }
520
521 static void bm_set_surplus(struct drbd_bitmap *b)
522 {
523         unsigned long mask;
524         unsigned long *p_addr, *bm;
525         int tmp;
526
527         /* number of bits modulo bits per page */
528         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
529         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
530         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
531         /* bitmap is always stored little endian,
532          * on disk and in core memory alike */
533         mask = cpu_to_lel(mask);
534
535         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
536         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
537         if (mask) {
538                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
539                  * to the long containing the last bit.
540                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
541                  * after the last (long word aligned) bit. */
542                 *bm |= ~mask;
543                 bm++;
544         }
545
546         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
547                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
548                  * a padding long to align with a 64bit remote */
549                 *bm = ~0UL;
550         }
551         bm_unmap(p_addr);
552 }
553
554 /* you better not modify the bitmap while this is running,
555  * or its results will be stale */
556 static unsigned long bm_count_bits(struct drbd_bitmap *b)
557 {
558         unsigned long *p_addr;
559         unsigned long bits = 0;
560         unsigned long mask = (1UL << (b->bm_bits & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
561         int idx, i, last_word;
562
563         /* all but last page */
564         for (idx = 0; idx < b->bm_number_of_pages - 1; idx++) {
565                 p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
566                 for (i = 0; i < LWPP; i++)
567                         bits += hweight_long(p_addr[i]);
568                 __bm_unmap(p_addr);
569                 cond_resched();
570         }
571         /* last (or only) page */
572         last_word = ((b->bm_bits - 1) & BITS_PER_PAGE_MASK) >> LN2_BPL;
573         p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
574         for (i = 0; i < last_word; i++)
575                 bits += hweight_long(p_addr[i]);
576         p_addr[last_word] &= cpu_to_lel(mask);
577         bits += hweight_long(p_addr[last_word]);
578         /* 32bit arch, may have an unused padding long */
579         if (BITS_PER_LONG == 32 && (last_word & 1) == 0)
580                 p_addr[last_word+1] = 0;
581         __bm_unmap(p_addr);
582         return bits;
583 }
584
585 /* offset and len in long words.*/
586 static void bm_memset(struct drbd_bitmap *b, size_t offset, int c, size_t len)
587 {
588         unsigned long *p_addr, *bm;
589         unsigned int idx;
590         size_t do_now, end;
591
592         end = offset + len;
593
594         if (end > b->bm_words) {
595                 printk(KERN_ALERT "drbd: bm_memset end > bm_words\n");
596                 return;
597         }
598
599         while (offset < end) {
600                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset + 1, LWPP), end) - offset;
601                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
602                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
603                 bm = p_addr + MLPP(offset);
604                 if (bm+do_now > p_addr + LWPP) {
605                         printk(KERN_ALERT "drbd: BUG BUG BUG! p_addr:%p bm:%p do_now:%d\n",
606                                p_addr, bm, (int)do_now);
607                 } else
608                         memset(bm, c, do_now * sizeof(long));
609                 bm_unmap(p_addr);
610                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
611                 offset += do_now;
612         }
613 }
614
615 /*
616  * make sure the bitmap has enough room for the attached storage,
617  * if necessary, resize.
618  * called whenever we may have changed the device size.
619  * returns -ENOMEM if we could not allocate enough memory, 0 on success.
620  * In case this is actually a resize, we copy the old bitmap into the new one.
621  * Otherwise, the bitmap is initialized to all bits set.
622  */
623 int drbd_bm_resize(struct drbd_conf *mdev, sector_t capacity, int set_new_bits)
624 {
625         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
626         unsigned long bits, words, owords, obits;
627         unsigned long want, have, onpages; /* number of pages */
628         struct page **npages, **opages = NULL;
629         int err = 0, growing;
630         int opages_vmalloced;
631
632         if (!expect(b))
633                 return -ENOMEM;
634
635         drbd_bm_lock(mdev, "resize", BM_LOCKED_MASK);
636
637         dev_info(DEV, "drbd_bm_resize called with capacity == %llu\n",
638                         (unsigned long long)capacity);
639
640         if (capacity == b->bm_dev_capacity)
641                 goto out;
642
643         opages_vmalloced = (BM_P_VMALLOCED & b->bm_flags);
644
645         if (capacity == 0) {
646                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
647                 opages = b->bm_pages;
648                 onpages = b->bm_number_of_pages;
649                 owords = b->bm_words;
650                 b->bm_pages = NULL;
651                 b->bm_number_of_pages =
652                 b->bm_set   =
653                 b->bm_bits  =
654                 b->bm_words =
655                 b->bm_dev_capacity = 0;
656                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
657                 bm_free_pages(opages, onpages);
658                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
659                 goto out;
660         }
661         bits  = BM_SECT_TO_BIT(ALIGN(capacity, BM_SECT_PER_BIT));
662
663         /* if we would use
664            words = ALIGN(bits,BITS_PER_LONG) >> LN2_BPL;
665            a 32bit host could present the wrong number of words
666            to a 64bit host.
667         */
668         words = ALIGN(bits, 64) >> LN2_BPL;
669
670         if (get_ldev(mdev)) {
671                 u64 bits_on_disk = ((u64)mdev->ldev->md.md_size_sect-MD_BM_OFFSET) << 12;
672                 put_ldev(mdev);
673                 if (bits > bits_on_disk) {
674                         dev_info(DEV, "bits = %lu\n", bits);
675                         dev_info(DEV, "bits_on_disk = %llu\n", bits_on_disk);
676                         err = -ENOSPC;
677                         goto out;
678                 }
679         }
680
681         want = ALIGN(words*sizeof(long), PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
682         have = b->bm_number_of_pages;
683         if (want == have) {
684                 D_ASSERT(b->bm_pages != NULL);
685                 npages = b->bm_pages;
686         } else {
687                 if (drbd_insert_fault(mdev, DRBD_FAULT_BM_ALLOC))
688                         npages = NULL;
689                 else
690                         npages = bm_realloc_pages(b, want);
691         }
692
693         if (!npages) {
694                 err = -ENOMEM;
695                 goto out;
696         }
697
698         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
699         opages = b->bm_pages;
700         owords = b->bm_words;
701         obits  = b->bm_bits;
702
703         growing = bits > obits;
704         if (opages && growing && set_new_bits)
705                 bm_set_surplus(b);
706
707         b->bm_pages = npages;
708         b->bm_number_of_pages = want;
709         b->bm_bits  = bits;
710         b->bm_words = words;
711         b->bm_dev_capacity = capacity;
712
713         if (growing) {
714                 if (set_new_bits) {
715                         bm_memset(b, owords, 0xff, words-owords);
716                         b->bm_set += bits - obits;
717                 } else
718                         bm_memset(b, owords, 0x00, words-owords);
719
720         }
721
722         if (want < have) {
723                 /* implicit: (opages != NULL) && (opages != npages) */
724                 bm_free_pages(opages + want, have - want);
725         }
726
727         (void)bm_clear_surplus(b);
728
729         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
730         if (opages != npages)
731                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
732         if (!growing)
733                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
734         dev_info(DEV, "resync bitmap: bits=%lu words=%lu pages=%lu\n", bits, words, want);
735
736  out:
737         drbd_bm_unlock(mdev);
738         return err;
739 }
740
741 /* inherently racy:
742  * if not protected by other means, return value may be out of date when
743  * leaving this function...
744  * we still need to lock it, since it is important that this returns
745  * bm_set == 0 precisely.
746  *
747  * maybe bm_set should be atomic_t ?
748  */
749 unsigned long _drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
750 {
751         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
752         unsigned long s;
753         unsigned long flags;
754
755         if (!expect(b))
756                 return 0;
757         if (!expect(b->bm_pages))
758                 return 0;
759
760         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
761         s = b->bm_set;
762         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
763
764         return s;
765 }
766
767 unsigned long drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
768 {
769         unsigned long s;
770         /* if I don't have a disk, I don't know about out-of-sync status */
771         if (!get_ldev_if_state(mdev, D_NEGOTIATING))
772                 return 0;
773         s = _drbd_bm_total_weight(mdev);
774         put_ldev(mdev);
775         return s;
776 }
777
778 size_t drbd_bm_words(struct drbd_conf *mdev)
779 {
780         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
781         if (!expect(b))
782                 return 0;
783         if (!expect(b->bm_pages))
784                 return 0;
785
786         return b->bm_words;
787 }
788
789 unsigned long drbd_bm_bits(struct drbd_conf *mdev)
790 {
791         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
792         if (!expect(b))
793                 return 0;
794
795         return b->bm_bits;
796 }
797
798 /* merge number words from buffer into the bitmap starting at offset.
799  * buffer[i] is expected to be little endian unsigned long.
800  * bitmap must be locked by drbd_bm_lock.
801  * currently only used from receive_bitmap.
802  */
803 void drbd_bm_merge_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
804                         unsigned long *buffer)
805 {
806         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
807         unsigned long *p_addr, *bm;
808         unsigned long word, bits;
809         unsigned int idx;
810         size_t end, do_now;
811
812         end = offset + number;
813
814         if (!expect(b))
815                 return;
816         if (!expect(b->bm_pages))
817                 return;
818         if (number == 0)
819                 return;
820         WARN_ON(offset >= b->bm_words);
821         WARN_ON(end    >  b->bm_words);
822
823         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
824         while (offset < end) {
825                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
826                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
827                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
828                 bm = p_addr + MLPP(offset);
829                 offset += do_now;
830                 while (do_now--) {
831                         bits = hweight_long(*bm);
832                         word = *bm | *buffer++;
833                         *bm++ = word;
834                         b->bm_set += hweight_long(word) - bits;
835                 }
836                 bm_unmap(p_addr);
837                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
838         }
839         /* with 32bit <-> 64bit cross-platform connect
840          * this is only correct for current usage,
841          * where we _know_ that we are 64 bit aligned,
842          * and know that this function is used in this way, too...
843          */
844         if (end == b->bm_words)
845                 b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
846         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
847 }
848
849 /* copy number words from the bitmap starting at offset into the buffer.
850  * buffer[i] will be little endian unsigned long.
851  */
852 void drbd_bm_get_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
853                      unsigned long *buffer)
854 {
855         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
856         unsigned long *p_addr, *bm;
857         size_t end, do_now;
858
859         end = offset + number;
860
861         if (!expect(b))
862                 return;
863         if (!expect(b->bm_pages))
864                 return;
865
866         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
867         if ((offset >= b->bm_words) ||
868             (end    >  b->bm_words) ||
869             (number <= 0))
870                 dev_err(DEV, "offset=%lu number=%lu bm_words=%lu\n",
871                         (unsigned long) offset,
872                         (unsigned long) number,
873                         (unsigned long) b->bm_words);
874         else {
875                 while (offset < end) {
876                         do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
877                         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, offset));
878                         bm = p_addr + MLPP(offset);
879                         offset += do_now;
880                         while (do_now--)
881                                 *buffer++ = *bm++;
882                         bm_unmap(p_addr);
883                 }
884         }
885         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
886 }
887
888 /* set all bits in the bitmap */
889 void drbd_bm_set_all(struct drbd_conf *mdev)
890 {
891         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
892         if (!expect(b))
893                 return;
894         if (!expect(b->bm_pages))
895                 return;
896
897         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
898         bm_memset(b, 0, 0xff, b->bm_words);
899         (void)bm_clear_surplus(b);
900         b->bm_set = b->bm_bits;
901         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
902 }
903
904 /* clear all bits in the bitmap */
905 void drbd_bm_clear_all(struct drbd_conf *mdev)
906 {
907         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
908         if (!expect(b))
909                 return;
910         if (!expect(b->bm_pages))
911                 return;
912
913         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
914         bm_memset(b, 0, 0, b->bm_words);
915         b->bm_set = 0;
916         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
917 }
918
919 struct bm_aio_ctx {
920         struct drbd_conf *mdev;
921         atomic_t in_flight;
922         unsigned int done;
923         unsigned flags;
924 #define BM_AIO_COPY_PAGES       1
925 #define BM_AIO_WRITE_HINTED     2
926 #define BM_WRITE_ALL_PAGES      4
927         int error;
928         struct kref kref;
929 };
930
931 static void bm_aio_ctx_destroy(struct kref *kref)
932 {
933         struct bm_aio_ctx *ctx = container_of(kref, struct bm_aio_ctx, kref);
934
935         put_ldev(ctx->mdev);
936         kfree(ctx);
937 }
938
939 /* bv_page may be a copy, or may be the original */
940 static void bm_async_io_complete(struct bio *bio, int error)
941 {
942         struct bm_aio_ctx *ctx = bio->bi_private;
943         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
944         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
945         unsigned int idx = bm_page_to_idx(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
946         int uptodate = bio_flagged(bio, BIO_UPTODATE);
947
948
949         /* strange behavior of some lower level drivers...
950          * fail the request by clearing the uptodate flag,
951          * but do not return any error?!
952          * do we want to WARN() on this? */
953         if (!error && !uptodate)
954                 error = -EIO;
955
956         if ((ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) == 0 &&
957             !bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[idx]))
958                 dev_warn(DEV, "bitmap page idx %u changed during IO!\n", idx);
959
960         if (error) {
961                 /* ctx error will hold the completed-last non-zero error code,
962                  * in case error codes differ. */
963                 ctx->error = error;
964                 bm_set_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
965                 /* Not identical to on disk version of it.
966                  * Is BM_PAGE_IO_ERROR enough? */
967                 if (__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
968                         dev_err(DEV, "IO ERROR %d on bitmap page idx %u\n",
969                                         error, idx);
970         } else {
971                 bm_clear_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
972                 dynamic_dev_dbg(DEV, "bitmap page idx %u completed\n", idx);
973         }
974
975         bm_page_unlock_io(mdev, idx);
976
977         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES)
978                 mempool_free(bio->bi_io_vec[0].bv_page, drbd_md_io_page_pool);
979
980         bio_put(bio);
981
982         if (atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight)) {
983                 ctx->done = 1;
984                 wake_up(&mdev->misc_wait);
985                 kref_put(&ctx->kref, &bm_aio_ctx_destroy);
986         }
987 }
988
989 static void bm_page_io_async(struct bm_aio_ctx *ctx, int page_nr, int rw) __must_hold(local)
990 {
991         struct bio *bio = bio_alloc_drbd(GFP_NOIO);
992         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
993         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
994         struct page *page;
995         unsigned int len;
996
997         sector_t on_disk_sector =
998                 mdev->ldev->md.md_offset + mdev->ldev->md.bm_offset;
999         on_disk_sector += ((sector_t)page_nr) << (PAGE_SHIFT-9);
1000
1001         /* this might happen with very small
1002          * flexible external meta data device,
1003          * or with PAGE_SIZE > 4k */
1004         len = min_t(unsigned int, PAGE_SIZE,
1005                 (drbd_md_last_sector(mdev->ldev) - on_disk_sector + 1)<<9);
1006
1007         /* serialize IO on this page */
1008         bm_page_lock_io(mdev, page_nr);
1009         /* before memcpy and submit,
1010          * so it can be redirtied any time */
1011         bm_set_page_unchanged(b->bm_pages[page_nr]);
1012
1013         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) {
1014                 page = mempool_alloc(drbd_md_io_page_pool, __GFP_HIGHMEM|__GFP_WAIT);
1015                 copy_highpage(page, b->bm_pages[page_nr]);
1016                 bm_store_page_idx(page, page_nr);
1017         } else
1018                 page = b->bm_pages[page_nr];
1019         bio->bi_bdev = mdev->ldev->md_bdev;
1020         bio->bi_sector = on_disk_sector;
1021         /* bio_add_page of a single page to an empty bio will always succeed,
1022          * according to api.  Do we want to assert that? */
1023         bio_add_page(bio, page, len, 0);
1024         bio->bi_private = ctx;
1025         bio->bi_end_io = bm_async_io_complete;
1026
1027         if (drbd_insert_fault(mdev, (rw & WRITE) ? DRBD_FAULT_MD_WR : DRBD_FAULT_MD_RD)) {
1028                 bio->bi_rw |= rw;
1029                 bio_endio(bio, -EIO);
1030         } else {
1031                 submit_bio(rw, bio);
1032                 /* this should not count as user activity and cause the
1033                  * resync to throttle -- see drbd_rs_should_slow_down(). */
1034                 atomic_add(len >> 9, &mdev->rs_sect_ev);
1035         }
1036 }
1037
1038 /*
1039  * bm_rw: read/write the whole bitmap from/to its on disk location.
1040  */
1041 static int bm_rw(struct drbd_conf *mdev, int rw, unsigned flags, unsigned lazy_writeout_upper_idx) __must_hold(local)
1042 {
1043         struct bm_aio_ctx *ctx;
1044         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1045         int num_pages, i, count = 0;
1046         unsigned long now;
1047         char ppb[10];
1048         int err = 0;
1049
1050         /*
1051          * We are protected against bitmap disappearing/resizing by holding an
1052          * ldev reference (caller must have called get_ldev()).
1053          * For read/write, we are protected against changes to the bitmap by
1054          * the bitmap lock (see drbd_bitmap_io).
1055          * For lazy writeout, we don't care for ongoing changes to the bitmap,
1056          * as we submit copies of pages anyways.
1057          */
1058
1059         ctx = kmalloc(sizeof(struct bm_aio_ctx), GFP_NOIO);
1060         if (!ctx)
1061                 return -ENOMEM;
1062
1063         *ctx = (struct bm_aio_ctx) {
1064                 .mdev = mdev,
1065                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1066                 .done = 0,
1067                 .flags = flags,
1068                 .error = 0,
1069                 .kref = { ATOMIC_INIT(2) },
1070         };
1071
1072         if (!get_ldev_if_state(mdev, D_ATTACHING)) {  /* put is in bm_aio_ctx_destroy() */
1073                 dev_err(DEV, "ASSERT FAILED: get_ldev_if_state() == 1 in bm_rw()\n");
1074                 kfree(ctx);
1075                 return -ENODEV;
1076         }
1077
1078         if (!ctx->flags)
1079                 WARN_ON(!(BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags));
1080
1081         num_pages = b->bm_number_of_pages;
1082
1083         now = jiffies;
1084
1085         /* let the layers below us try to merge these bios... */
1086         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1087                 /* ignore completely unchanged pages */
1088                 if (lazy_writeout_upper_idx && i == lazy_writeout_upper_idx)
1089                         break;
1090                 if (rw & WRITE) {
1091                         if ((flags & BM_AIO_WRITE_HINTED) &&
1092                             !test_and_clear_bit(BM_PAGE_HINT_WRITEOUT,
1093                                     &page_private(b->bm_pages[i])))
1094                                 continue;
1095
1096                         if (!(flags & BM_WRITE_ALL_PAGES) &&
1097                             bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[i])) {
1098                                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm write for idx %u\n", i);
1099                                 continue;
1100                         }
1101                         /* during lazy writeout,
1102                          * ignore those pages not marked for lazy writeout. */
1103                         if (lazy_writeout_upper_idx &&
1104                             !bm_test_page_lazy_writeout(b->bm_pages[i])) {
1105                                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm lazy write for idx %u\n", i);
1106                                 continue;
1107                         }
1108                 }
1109                 atomic_inc(&ctx->in_flight);
1110                 bm_page_io_async(ctx, i, rw);
1111                 ++count;
1112                 cond_resched();
1113         }
1114
1115         /*
1116          * We initialize ctx->in_flight to one to make sure bm_async_io_complete
1117          * will not set ctx->done early, and decrement / test it here.  If there
1118          * are still some bios in flight, we need to wait for them here.
1119          * If all IO is done already (or nothing had been submitted), there is
1120          * no need to wait.  Still, we need to put the kref associated with the
1121          * "in_flight reached zero, all done" event.
1122          */
1123         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight))
1124                 wait_until_done_or_force_detached(mdev, mdev->ldev, &ctx->done);
1125         else
1126                 kref_put(&ctx->kref, &bm_aio_ctx_destroy);
1127
1128         /* summary for global bitmap IO */
1129         if (flags == 0)
1130                 dev_info(DEV, "bitmap %s of %u pages took %lu jiffies\n",
1131                          rw == WRITE ? "WRITE" : "READ",
1132                          count, jiffies - now);
1133
1134         if (ctx->error) {
1135                 dev_alert(DEV, "we had at least one MD IO ERROR during bitmap IO\n");
1136                 drbd_chk_io_error(mdev, 1, DRBD_META_IO_ERROR);
1137                 err = -EIO; /* ctx->error ? */
1138         }
1139
1140         if (atomic_read(&ctx->in_flight))
1141                 err = -EIO; /* Disk timeout/force-detach during IO... */
1142
1143         now = jiffies;
1144         if (rw == WRITE) {
1145                 drbd_md_flush(mdev);
1146         } else /* rw == READ */ {
1147                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
1148                 dev_info(DEV, "recounting of set bits took additional %lu jiffies\n",
1149                      jiffies - now);
1150         }
1151         now = b->bm_set;
1152
1153         if (flags == 0)
1154                 dev_info(DEV, "%s (%lu bits) marked out-of-sync by on disk bit-map.\n",
1155                      ppsize(ppb, now << (BM_BLOCK_SHIFT-10)), now);
1156
1157         kref_put(&ctx->kref, &bm_aio_ctx_destroy);
1158         return err;
1159 }
1160
1161 /**
1162  * drbd_bm_read() - Read the whole bitmap from its on disk location.
1163  * @mdev:       DRBD device.
1164  */
1165 int drbd_bm_read(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1166 {
1167         return bm_rw(mdev, READ, 0, 0);
1168 }
1169
1170 /**
1171  * drbd_bm_write() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1172  * @mdev:       DRBD device.
1173  *
1174  * Will only write pages that have changed since last IO.
1175  */
1176 int drbd_bm_write(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1177 {
1178         return bm_rw(mdev, WRITE, 0, 0);
1179 }
1180
1181 /**
1182  * drbd_bm_write_all() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1183  * @mdev:       DRBD device.
1184  *
1185  * Will write all pages.
1186  */
1187 int drbd_bm_write_all(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1188 {
1189         return bm_rw(mdev, WRITE, BM_WRITE_ALL_PAGES, 0);
1190 }
1191
1192 /**
1193  * drbd_bm_lazy_write_out() - Write bitmap pages 0 to @upper_idx-1, if they have changed.
1194  * @mdev:       DRBD device.
1195  * @upper_idx:  0: write all changed pages; +ve: page index to stop scanning for changed pages
1196  */
1197 int drbd_bm_write_lazy(struct drbd_conf *mdev, unsigned upper_idx) __must_hold(local)
1198 {
1199         return bm_rw(mdev, WRITE, BM_AIO_COPY_PAGES, upper_idx);
1200 }
1201
1202 /**
1203  * drbd_bm_write_copy_pages() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1204  * @mdev:       DRBD device.
1205  *
1206  * Will only write pages that have changed since last IO.
1207  * In contrast to drbd_bm_write(), this will copy the bitmap pages
1208  * to temporary writeout pages. It is intended to trigger a full write-out
1209  * while still allowing the bitmap to change, for example if a resync or online
1210  * verify is aborted due to a failed peer disk, while local IO continues, or
1211  * pending resync acks are still being processed.
1212  */
1213 int drbd_bm_write_copy_pages(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1214 {
1215         return bm_rw(mdev, WRITE, BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1216 }
1217
1218 /**
1219  * drbd_bm_write_hinted() - Write bitmap pages with "hint" marks, if they have changed.
1220  * @mdev:       DRBD device.
1221  */
1222 int drbd_bm_write_hinted(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1223 {
1224         return bm_rw(mdev, WRITE, BM_AIO_WRITE_HINTED | BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1225 }
1226
1227 /**
1228  * drbd_bm_write_page() - Writes a PAGE_SIZE aligned piece of bitmap
1229  * @mdev:       DRBD device.
1230  * @idx:        bitmap page index
1231  *
1232  * We don't want to special case on logical_block_size of the backend device,
1233  * so we submit PAGE_SIZE aligned pieces.
1234  * Note that on "most" systems, PAGE_SIZE is 4k.
1235  *
1236  * In case this becomes an issue on systems with larger PAGE_SIZE,
1237  * we may want to change this again to write 4k aligned 4k pieces.
1238  */
1239 int drbd_bm_write_page(struct drbd_conf *mdev, unsigned int idx) __must_hold(local)
1240 {
1241         struct bm_aio_ctx *ctx;
1242         int err;
1243
1244         if (bm_test_page_unchanged(mdev->bitmap->bm_pages[idx])) {
1245                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm page write for idx %u\n", idx);
1246                 return 0;
1247         }
1248
1249         ctx = kmalloc(sizeof(struct bm_aio_ctx), GFP_NOIO);
1250         if (!ctx)
1251                 return -ENOMEM;
1252
1253         *ctx = (struct bm_aio_ctx) {
1254                 .mdev = mdev,
1255                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1256                 .done = 0,
1257                 .flags = BM_AIO_COPY_PAGES,
1258                 .error = 0,
1259                 .kref = { ATOMIC_INIT(2) },
1260         };
1261
1262         if (!get_ldev_if_state(mdev, D_ATTACHING)) {  /* put is in bm_aio_ctx_destroy() */
1263                 dev_err(DEV, "ASSERT FAILED: get_ldev_if_state() == 1 in drbd_bm_write_page()\n");
1264                 kfree(ctx);
1265                 return -ENODEV;
1266         }
1267
1268         bm_page_io_async(ctx, idx, WRITE_SYNC);
1269         wait_until_done_or_force_detached(mdev, mdev->ldev, &ctx->done);
1270
1271         if (ctx->error)
1272                 drbd_chk_io_error(mdev, 1, DRBD_META_IO_ERROR);
1273                 /* that causes us to detach, so the in memory bitmap will be
1274                  * gone in a moment as well. */
1275
1276         mdev->bm_writ_cnt++;
1277         err = atomic_read(&ctx->in_flight) ? -EIO : ctx->error;
1278         kref_put(&ctx->kref, &bm_aio_ctx_destroy);
1279         return err;
1280 }
1281
1282 /* NOTE
1283  * find_first_bit returns int, we return unsigned long.
1284  * For this to work on 32bit arch with bitnumbers > (1<<32),
1285  * we'd need to return u64, and get a whole lot of other places
1286  * fixed where we still use unsigned long.
1287  *
1288  * this returns a bit number, NOT a sector!
1289  */
1290 static unsigned long __bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo,
1291         const int find_zero_bit)
1292 {
1293         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1294         unsigned long *p_addr;
1295         unsigned long bit_offset;
1296         unsigned i;
1297
1298
1299         if (bm_fo > b->bm_bits) {
1300                 dev_err(DEV, "bm_fo=%lu bm_bits=%lu\n", bm_fo, b->bm_bits);
1301                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1302         } else {
1303                 while (bm_fo < b->bm_bits) {
1304                         /* bit offset of the first bit in the page */
1305                         bit_offset = bm_fo & ~BITS_PER_PAGE_MASK;
1306                         p_addr = __bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bm_fo));
1307
1308                         if (find_zero_bit)
1309                                 i = find_next_zero_bit_le(p_addr,
1310                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1311                         else
1312                                 i = find_next_bit_le(p_addr,
1313                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1314
1315                         __bm_unmap(p_addr);
1316                         if (i < PAGE_SIZE*8) {
1317                                 bm_fo = bit_offset + i;
1318                                 if (bm_fo >= b->bm_bits)
1319                                         break;
1320                                 goto found;
1321                         }
1322                         bm_fo = bit_offset + PAGE_SIZE*8;
1323                 }
1324                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1325         }
1326  found:
1327         return bm_fo;
1328 }
1329
1330 static unsigned long bm_find_next(struct drbd_conf *mdev,
1331         unsigned long bm_fo, const int find_zero_bit)
1332 {
1333         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1334         unsigned long i = DRBD_END_OF_BITMAP;
1335
1336         if (!expect(b))
1337                 return i;
1338         if (!expect(b->bm_pages))
1339                 return i;
1340
1341         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1342         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1343                 bm_print_lock_info(mdev);
1344
1345         i = __bm_find_next(mdev, bm_fo, find_zero_bit);
1346
1347         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1348         return i;
1349 }
1350
1351 unsigned long drbd_bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1352 {
1353         return bm_find_next(mdev, bm_fo, 0);
1354 }
1355
1356 #if 0
1357 /* not yet needed for anything. */
1358 unsigned long drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1359 {
1360         return bm_find_next(mdev, bm_fo, 1);
1361 }
1362 #endif
1363
1364 /* does not spin_lock_irqsave.
1365  * you must take drbd_bm_lock() first */
1366 unsigned long _drbd_bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1367 {
1368         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & mdev->b->bm_flags)); */
1369         return __bm_find_next(mdev, bm_fo, 0);
1370 }
1371
1372 unsigned long _drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1373 {
1374         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & mdev->b->bm_flags)); */
1375         return __bm_find_next(mdev, bm_fo, 1);
1376 }
1377
1378 /* returns number of bits actually changed.
1379  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1380  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1381  * wants bitnr, not sector.
1382  * expected to be called for only a few bits (e - s about BITS_PER_LONG).
1383  * Must hold bitmap lock already. */
1384 static int __bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
1385         unsigned long e, int val)
1386 {
1387         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1388         unsigned long *p_addr = NULL;
1389         unsigned long bitnr;
1390         unsigned int last_page_nr = -1U;
1391         int c = 0;
1392         int changed_total = 0;
1393
1394         if (e >= b->bm_bits) {
1395                 dev_err(DEV, "ASSERT FAILED: bit_s=%lu bit_e=%lu bm_bits=%lu\n",
1396                                 s, e, b->bm_bits);
1397                 e = b->bm_bits ? b->bm_bits -1 : 0;
1398         }
1399         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1400                 unsigned int page_nr = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1401                 if (page_nr != last_page_nr) {
1402                         if (p_addr)
1403                                 __bm_unmap(p_addr);
1404                         if (c < 0)
1405                                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1406                         else if (c > 0)
1407                                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1408                         changed_total += c;
1409                         c = 0;
1410                         p_addr = __bm_map_pidx(b, page_nr);
1411                         last_page_nr = page_nr;
1412                 }
1413                 if (val)
1414                         c += (0 == __test_and_set_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1415                 else
1416                         c -= (0 != __test_and_clear_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1417         }
1418         if (p_addr)
1419                 __bm_unmap(p_addr);
1420         if (c < 0)
1421                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1422         else if (c > 0)
1423                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1424         changed_total += c;
1425         b->bm_set += changed_total;
1426         return changed_total;
1427 }
1428
1429 /* returns number of bits actually changed.
1430  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1431  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1432  * wants bitnr, not sector */
1433 static int bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
1434         const unsigned long e, int val)
1435 {
1436         unsigned long flags;
1437         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1438         int c = 0;
1439
1440         if (!expect(b))
1441                 return 1;
1442         if (!expect(b->bm_pages))
1443                 return 0;
1444
1445         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1446         if ((val ? BM_DONT_SET : BM_DONT_CLEAR) & b->bm_flags)
1447                 bm_print_lock_info(mdev);
1448
1449         c = __bm_change_bits_to(mdev, s, e, val);
1450
1451         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1452         return c;
1453 }
1454
1455 /* returns number of bits changed 0 -> 1 */
1456 int drbd_bm_set_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1457 {
1458         return bm_change_bits_to(mdev, s, e, 1);
1459 }
1460
1461 /* returns number of bits changed 1 -> 0 */
1462 int drbd_bm_clear_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1463 {
1464         return -bm_change_bits_to(mdev, s, e, 0);
1465 }
1466
1467 /* sets all bits in full words,
1468  * from first_word up to, but not including, last_word */
1469 static inline void bm_set_full_words_within_one_page(struct drbd_bitmap *b,
1470                 int page_nr, int first_word, int last_word)
1471 {
1472         int i;
1473         int bits;
1474         int changed = 0;
1475         unsigned long *paddr = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr]);
1476         for (i = first_word; i < last_word; i++) {
1477                 bits = hweight_long(paddr[i]);
1478                 paddr[i] = ~0UL;
1479                 changed += BITS_PER_LONG - bits;
1480         }
1481         kunmap_atomic(paddr);
1482         if (changed) {
1483                 /* We only need lazy writeout, the information is still in the
1484                  * remote bitmap as well, and is reconstructed during the next
1485                  * bitmap exchange, if lost locally due to a crash. */
1486                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[page_nr]);
1487                 b->bm_set += changed;
1488         }
1489 }
1490
1491 /* Same thing as drbd_bm_set_bits,
1492  * but more efficient for a large bit range.
1493  * You must first drbd_bm_lock().
1494  * Can be called to set the whole bitmap in one go.
1495  * Sets bits from s to e _inclusive_. */
1496 void _drbd_bm_set_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1497 {
1498         /* First set_bit from the first bit (s)
1499          * up to the next long boundary (sl),
1500          * then assign full words up to the last long boundary (el),
1501          * then set_bit up to and including the last bit (e).
1502          *
1503          * Do not use memset, because we must account for changes,
1504          * so we need to loop over the words with hweight() anyways.
1505          */
1506         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1507         unsigned long sl = ALIGN(s,BITS_PER_LONG);
1508         unsigned long el = (e+1) & ~((unsigned long)BITS_PER_LONG-1);
1509         int first_page;
1510         int last_page;
1511         int page_nr;
1512         int first_word;
1513         int last_word;
1514
1515         if (e - s <= 3*BITS_PER_LONG) {
1516                 /* don't bother; el and sl may even be wrong. */
1517                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1518                 __bm_change_bits_to(mdev, s, e, 1);
1519                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1520                 return;
1521         }
1522
1523         /* difference is large enough that we can trust sl and el */
1524
1525         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1526
1527         /* bits filling the current long */
1528         if (sl)
1529                 __bm_change_bits_to(mdev, s, sl-1, 1);
1530
1531         first_page = sl >> (3 + PAGE_SHIFT);
1532         last_page = el >> (3 + PAGE_SHIFT);
1533
1534         /* MLPP: modulo longs per page */
1535         /* LWPP: long words per page */
1536         first_word = MLPP(sl >> LN2_BPL);
1537         last_word = LWPP;
1538
1539         /* first and full pages, unless first page == last page */
1540         for (page_nr = first_page; page_nr < last_page; page_nr++) {
1541                 bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, page_nr, first_word, last_word);
1542                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1543                 cond_resched();
1544                 first_word = 0;
1545                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1546         }
1547         /* last page (respectively only page, for first page == last page) */
1548         last_word = MLPP(el >> LN2_BPL);
1549
1550         /* consider bitmap->bm_bits = 32768, bitmap->bm_number_of_pages = 1. (or multiples).
1551          * ==> e = 32767, el = 32768, last_page = 2,
1552          * and now last_word = 0.
1553          * We do not want to touch last_page in this case,
1554          * as we did not allocate it, it is not present in bitmap->bm_pages.
1555          */
1556         if (last_word)
1557                 bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, last_page, first_word, last_word);
1558
1559         /* possibly trailing bits.
1560          * example: (e & 63) == 63, el will be e+1.
1561          * if that even was the very last bit,
1562          * it would trigger an assert in __bm_change_bits_to()
1563          */
1564         if (el <= e)
1565                 __bm_change_bits_to(mdev, el, e, 1);
1566         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1567 }
1568
1569 /* returns bit state
1570  * wants bitnr, NOT sector.
1571  * inherently racy... area needs to be locked by means of {al,rs}_lru
1572  *  1 ... bit set
1573  *  0 ... bit not set
1574  * -1 ... first out of bounds access, stop testing for bits!
1575  */
1576 int drbd_bm_test_bit(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long bitnr)
1577 {
1578         unsigned long flags;
1579         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1580         unsigned long *p_addr;
1581         int i;
1582
1583         if (!expect(b))
1584                 return 0;
1585         if (!expect(b->bm_pages))
1586                 return 0;
1587
1588         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1589         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1590                 bm_print_lock_info(mdev);
1591         if (bitnr < b->bm_bits) {
1592                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bitnr));
1593                 i = test_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr) ? 1 : 0;
1594                 bm_unmap(p_addr);
1595         } else if (bitnr == b->bm_bits) {
1596                 i = -1;
1597         } else { /* (bitnr > b->bm_bits) */
1598                 dev_err(DEV, "bitnr=%lu > bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1599                 i = 0;
1600         }
1601
1602         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1603         return i;
1604 }
1605
1606 /* returns number of bits set in the range [s, e] */
1607 int drbd_bm_count_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1608 {
1609         unsigned long flags;
1610         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1611         unsigned long *p_addr = NULL;
1612         unsigned long bitnr;
1613         unsigned int page_nr = -1U;
1614         int c = 0;
1615
1616         /* If this is called without a bitmap, that is a bug.  But just to be
1617          * robust in case we screwed up elsewhere, in that case pretend there
1618          * was one dirty bit in the requested area, so we won't try to do a
1619          * local read there (no bitmap probably implies no disk) */
1620         if (!expect(b))
1621                 return 1;
1622         if (!expect(b->bm_pages))
1623                 return 1;
1624
1625         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1626         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1627                 bm_print_lock_info(mdev);
1628         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1629                 unsigned int idx = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1630                 if (page_nr != idx) {
1631                         page_nr = idx;
1632                         if (p_addr)
1633                                 bm_unmap(p_addr);
1634                         p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
1635                 }
1636                 if (expect(bitnr < b->bm_bits))
1637                         c += (0 != test_bit_le(bitnr - (page_nr << (PAGE_SHIFT+3)), p_addr));
1638                 else
1639                         dev_err(DEV, "bitnr=%lu bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1640         }
1641         if (p_addr)
1642                 bm_unmap(p_addr);
1643         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1644         return c;
1645 }
1646
1647
1648 /* inherently racy...
1649  * return value may be already out-of-date when this function returns.
1650  * but the general usage is that this is only use during a cstate when bits are
1651  * only cleared, not set, and typically only care for the case when the return
1652  * value is zero, or we already "locked" this "bitmap extent" by other means.
1653  *
1654  * enr is bm-extent number, since we chose to name one sector (512 bytes)
1655  * worth of the bitmap a "bitmap extent".
1656  *
1657  * TODO
1658  * I think since we use it like a reference count, we should use the real
1659  * reference count of some bitmap extent element from some lru instead...
1660  *
1661  */
1662 int drbd_bm_e_weight(struct drbd_conf *mdev, unsigned long enr)
1663 {
1664         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1665         int count, s, e;
1666         unsigned long flags;
1667         unsigned long *p_addr, *bm;
1668
1669         if (!expect(b))
1670                 return 0;
1671         if (!expect(b->bm_pages))
1672                 return 0;
1673
1674         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1675         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1676                 bm_print_lock_info(mdev);
1677
1678         s = S2W(enr);
1679         e = min((size_t)S2W(enr+1), b->bm_words);
1680         count = 0;
1681         if (s < b->bm_words) {
1682                 int n = e-s;
1683                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1684                 bm = p_addr + MLPP(s);
1685                 while (n--)
1686                         count += hweight_long(*bm++);
1687                 bm_unmap(p_addr);
1688         } else {
1689                 dev_err(DEV, "start offset (%d) too large in drbd_bm_e_weight\n", s);
1690         }
1691         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1692         return count;
1693 }