Quelle  extent_tree.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Copyright (c) 2014-2016 Christoph Hellwig.
 */

#include <linux/vmalloc.h>

#include "blocklayout.h"
#include "../nfs4trace.h"

#define NFSDBG_FACILITY  NFSDBG_PNFS_LD

static inline struct pnfs_block_extent *
ext_node(struct rb_node *node)
{
 return rb_entry(node, struct pnfs_block_extent, be_node);
}

static struct pnfs_block_extent *
ext_tree_first(struct rb_root *root)
{
 struct rb_node *node = rb_first(root);
 return node ? ext_node(node) : NULL;
}

static struct pnfs_block_extent *
ext_tree_prev(struct pnfs_block_extent *be)
{
 struct rb_node *node = rb_prev(&be->be_node);
 return node ? ext_node(node) : NULL;
}

static struct pnfs_block_extent *
ext_tree_next(struct pnfs_block_extent *be)
{
 struct rb_node *node = rb_next(&be->be_node);
 return node ? ext_node(node) : NULL;
}

static inline sector_t
ext_f_end(struct pnfs_block_extent *be)
{
 return be->be_f_offset + be->be_length;
}

static struct pnfs_block_extent *
__ext_tree_search(struct rb_root *root, sector_t start)
{
 struct rb_node *node = root->rb_node;
 struct pnfs_block_extent *be = NULL;

 while (node) {
  be = ext_node(node);
  if (start < be->be_f_offset)
   node = node->rb_left;
  else if (start >= ext_f_end(be))
   node = node->rb_right;
  else
   return be;
 }

 if (be) {
  if (start < be->be_f_offset)
   return be;

  if (start >= ext_f_end(be))
   return ext_tree_next(be);
 }

 return NULL;
}

static bool
ext_can_merge(struct pnfs_block_extent *be1, struct pnfs_block_extent *be2)
{
 if (be1->be_state != be2->be_state)
  return false;
 if (be1->be_device != be2->be_device)
  return false;

 if (be1->be_f_offset + be1->be_length != be2->be_f_offset)
  return false;

 if (be1->be_state != PNFS_BLOCK_NONE_DATA &&
     (be1->be_v_offset + be1->be_length != be2->be_v_offset))
  return false;

 if (be1->be_state == PNFS_BLOCK_INVALID_DATA &&
     be1->be_tag != be2->be_tag)
  return false;

 return true;
}

static struct pnfs_block_extent *
ext_try_to_merge_left(struct rb_root *root, struct pnfs_block_extent *be)
{
 struct pnfs_block_extent *left = ext_tree_prev(be);

 if (left && ext_can_merge(left, be)) {
  left->be_length += be->be_length;
  rb_erase(&be->be_node, root);
  nfs4_put_deviceid_node(be->be_device);
  kfree(be);
  return left;
 }

 return be;
}

static struct pnfs_block_extent *
ext_try_to_merge_right(struct rb_root *root, struct pnfs_block_extent *be)
{
 struct pnfs_block_extent *right = ext_tree_next(be);

 if (right && ext_can_merge(be, right)) {
  be->be_length += right->be_length;
  rb_erase(&right->be_node, root);
  nfs4_put_deviceid_node(right->be_device);
  kfree(right);
 }

 return be;
}

static void __ext_put_deviceids(struct list_head *head)
{
 struct pnfs_block_extent *be, *tmp;

 list_for_each_entry_safe(be, tmp, head, be_list) {
  nfs4_put_deviceid_node(be->be_device);
  kfree(be);
 }
}

static void
__ext_tree_insert(struct rb_root *root,
  struct pnfs_block_extent *new, bool merge_ok)
{
 struct rb_node **p = &root->rb_node, *parent = NULL;
 struct pnfs_block_extent *be;

 while (*p) {
  parent = *p;
  be = ext_node(parent);

  if (new->be_f_offset < be->be_f_offset) {
   if (merge_ok && ext_can_merge(new, be)) {
    be->be_f_offset = new->be_f_offset;
    if (be->be_state != PNFS_BLOCK_NONE_DATA)
     be->be_v_offset = new->be_v_offset;
    be->be_length += new->be_length;
    be = ext_try_to_merge_left(root, be);
    goto free_new;
   }
   p = &(*p)->rb_left;
  } else if (new->be_f_offset >= ext_f_end(be)) {
   if (merge_ok && ext_can_merge(be, new)) {
    be->be_length += new->be_length;
    be = ext_try_to_merge_right(root, be);
    goto free_new;
   }
   p = &(*p)->rb_right;
  } else {
   BUG();
  }
 }

 rb_link_node(&new->be_node, parent, p);
 rb_insert_color(&new->be_node, root);
 return;
free_new:
 nfs4_put_deviceid_node(new->be_device);
 kfree(new);
}

static int
__ext_tree_remove(struct rb_root *root,
  sector_t start, sector_t end, struct list_head *tmp)
{
 struct pnfs_block_extent *be;
 sector_t len1 = 0, len2 = 0;
 sector_t orig_v_offset;
 sector_t orig_len;

 be = __ext_tree_search(root, start);
 if (!be)
  return 0;
 if (be->be_f_offset >= end)
  return 0;

 orig_v_offset = be->be_v_offset;
 orig_len = be->be_length;

 if (start > be->be_f_offset)
  len1 = start - be->be_f_offset;
 if (ext_f_end(be) > end)
  len2 = ext_f_end(be) - end;

 if (len2 > 0) {
  if (len1 > 0) {
   struct pnfs_block_extent *new;

   new = kzalloc(sizeof(*new), GFP_ATOMIC);
   if (!new)
    return -ENOMEM;

   be->be_length = len1;

   new->be_f_offset = end;
   if (be->be_state != PNFS_BLOCK_NONE_DATA) {
    new->be_v_offset =
     orig_v_offset + orig_len - len2;
   }
   new->be_length = len2;
   new->be_state = be->be_state;
   new->be_tag = be->be_tag;
   new->be_device = nfs4_get_deviceid(be->be_device);

   __ext_tree_insert(root, new, true);
  } else {
   be->be_f_offset = end;
   if (be->be_state != PNFS_BLOCK_NONE_DATA) {
    be->be_v_offset =
     orig_v_offset + orig_len - len2;
   }
   be->be_length = len2;
  }
 } else {
  if (len1 > 0) {
   be->be_length = len1;
   be = ext_tree_next(be);
  }

  while (be && ext_f_end(be) <= end) {
   struct pnfs_block_extent *next = ext_tree_next(be);

   rb_erase(&be->be_node, root);
   list_add_tail(&be->be_list, tmp);
   be = next;
  }

  if (be && be->be_f_offset < end) {
   len1 = ext_f_end(be) - end;
   be->be_f_offset = end;
   if (be->be_state != PNFS_BLOCK_NONE_DATA)
    be->be_v_offset += be->be_length - len1;
   be->be_length = len1;
  }
 }

 return 0;
}

int
ext_tree_insert(struct pnfs_block_layout *bl, struct pnfs_block_extent *new)
{
 struct pnfs_block_extent *be;
 struct rb_root *root;
 int err = 0;

 switch (new->be_state) {
 case PNFS_BLOCK_READWRITE_DATA:
 case PNFS_BLOCK_INVALID_DATA:
  root = &bl->bl_ext_rw;
  break;
 case PNFS_BLOCK_READ_DATA:
 case PNFS_BLOCK_NONE_DATA:
  root = &bl->bl_ext_ro;
  break;
 default:
  dprintk("invalid extent type\n");
  return -EINVAL;
 }

 spin_lock(&bl->bl_ext_lock);
retry:
 be = __ext_tree_search(root, new->be_f_offset);
 if (!be || be->be_f_offset >= ext_f_end(new)) {
  __ext_tree_insert(root, new, true);
 } else if (new->be_f_offset >= be->be_f_offset) {
  if (ext_f_end(new) <= ext_f_end(be)) {
   nfs4_put_deviceid_node(new->be_device);
   kfree(new);
  } else {
   sector_t new_len = ext_f_end(new) - ext_f_end(be);
   sector_t diff = new->be_length - new_len;

   new->be_f_offset += diff;
   new->be_v_offset += diff;
   new->be_length = new_len;
   goto retry;
  }
 } else if (ext_f_end(new) <= ext_f_end(be)) {
  new->be_length = be->be_f_offset - new->be_f_offset;
  __ext_tree_insert(root, new, true);
 } else {
  struct pnfs_block_extent *split;
  sector_t new_len = ext_f_end(new) - ext_f_end(be);
  sector_t diff = new->be_length - new_len;

  split = kmemdup(new, sizeof(*new), GFP_ATOMIC);
  if (!split) {
   err = -EINVAL;
   goto out;
  }

  split->be_length = be->be_f_offset - split->be_f_offset;
  split->be_device = nfs4_get_deviceid(new->be_device);
  __ext_tree_insert(root, split, true);

  new->be_f_offset += diff;
  new->be_v_offset += diff;
  new->be_length = new_len;
  goto retry;
 }
out:
 spin_unlock(&bl->bl_ext_lock);
 return err;
}

static bool
__ext_tree_lookup(struct rb_root *root, sector_t isect,
  struct pnfs_block_extent *ret)
{
 struct rb_node *node;
 struct pnfs_block_extent *be;

 node = root->rb_node;
 while (node) {
  be = ext_node(node);
  if (isect < be->be_f_offset)
   node = node->rb_left;
  else if (isect >= ext_f_end(be))
   node = node->rb_right;
  else {
   *ret = *be;
   return true;
  }
 }

 return false;
}

bool
ext_tree_lookup(struct pnfs_block_layout *bl, sector_t isect,
     struct pnfs_block_extent *ret, bool rw)
{
 bool found = false;

 spin_lock(&bl->bl_ext_lock);
 if (!rw)
  found = __ext_tree_lookup(&bl->bl_ext_ro, isect, ret);
 if (!found)
  found = __ext_tree_lookup(&bl->bl_ext_rw, isect, ret);
 spin_unlock(&bl->bl_ext_lock);

 return found;
}

int ext_tree_remove(struct pnfs_block_layout *bl, bool rw,
  sector_t start, sector_t end)
{
 int err, err2;
 LIST_HEAD(tmp);

 spin_lock(&bl->bl_ext_lock);
 err = __ext_tree_remove(&bl->bl_ext_ro, start, end, &tmp);
 if (rw) {
  err2 = __ext_tree_remove(&bl->bl_ext_rw, start, end, &tmp);
  if (!err)
   err = err2;
 }
 spin_unlock(&bl->bl_ext_lock);

 __ext_put_deviceids(&tmp);
 return err;
}

static int
ext_tree_split(struct rb_root *root, struct pnfs_block_extent *be,
  sector_t split)
{
 struct pnfs_block_extent *new;
 sector_t orig_len = be->be_length;

 new = kzalloc(sizeof(*new), GFP_ATOMIC);
 if (!new)
  return -ENOMEM;

 be->be_length = split - be->be_f_offset;

 new->be_f_offset = split;
 if (be->be_state != PNFS_BLOCK_NONE_DATA)
  new->be_v_offset = be->be_v_offset + be->be_length;
 new->be_length = orig_len - be->be_length;
 new->be_state = be->be_state;
 new->be_tag = be->be_tag;
 new->be_device = nfs4_get_deviceid(be->be_device);

 __ext_tree_insert(root, new, false);
 return 0;
}

int
ext_tree_mark_written(struct pnfs_block_layout *bl, sector_t start,
  sector_t len, u64 lwb)
{
 struct rb_root *root = &bl->bl_ext_rw;
 sector_t end = start + len;
 struct pnfs_block_extent *be;
 int err = 0;
 LIST_HEAD(tmp);

 spin_lock(&bl->bl_ext_lock);
 /*
 * First remove all COW extents or holes from written to range.
 */
 err = __ext_tree_remove(&bl->bl_ext_ro, start, end, &tmp);
 if (err)
  goto out;

 /*
 * Then mark all invalid extents in the range as written to.
 */
 for (be = __ext_tree_search(root, start); be; be = ext_tree_next(be)) {
  if (be->be_f_offset >= end)
   break;

  if (be->be_state != PNFS_BLOCK_INVALID_DATA || be->be_tag)
   continue;

  if (be->be_f_offset < start) {
   struct pnfs_block_extent *left = ext_tree_prev(be);

   if (left && ext_can_merge(left, be)) {
    sector_t diff = start - be->be_f_offset;

    left->be_length += diff;

    be->be_f_offset += diff;
    be->be_v_offset += diff;
    be->be_length -= diff;
   } else {
    err = ext_tree_split(root, be, start);
    if (err)
     goto out;
   }
  }

  if (ext_f_end(be) > end) {
   struct pnfs_block_extent *right = ext_tree_next(be);

   if (right && ext_can_merge(be, right)) {
    sector_t diff = end - be->be_f_offset;

    be->be_length -= diff;

    right->be_f_offset -= diff;
    right->be_v_offset -= diff;
    right->be_length += diff;
   } else {
    err = ext_tree_split(root, be, end);
    if (err)
     goto out;
   }
  }

  if (be->be_f_offset >= start && ext_f_end(be) <= end) {
   be->be_tag = EXTENT_WRITTEN;
   be = ext_try_to_merge_left(root, be);
   be = ext_try_to_merge_right(root, be);
  }
 }
out:
 if (bl->bl_lwb < lwb)
  bl->bl_lwb = lwb;
 spin_unlock(&bl->bl_ext_lock);

 __ext_put_deviceids(&tmp);
 return err;
}

static size_t ext_tree_layoutupdate_size(struct pnfs_block_layout *bl, size_t count)
{
 if (bl->bl_scsi_layout)
  return sizeof(__be32) + PNFS_SCSI_RANGE_SIZE * count;
 else
  return sizeof(__be32) + PNFS_BLOCK_EXTENT_SIZE * count;
}

static void ext_tree_free_commitdata(struct nfs4_layoutcommit_args *arg,
  size_t buffer_size)
{
 if (arg->layoutupdate_pages != &arg->layoutupdate_page) {
  int nr_pages = DIV_ROUND_UP(buffer_size, PAGE_SIZE), i;

  for (i = 0; i < nr_pages; i++)
   put_page(arg->layoutupdate_pages[i]);
  vfree(arg->start_p);
  kfree(arg->layoutupdate_pages);
 } else {
  put_page(arg->layoutupdate_page);
 }
}

static __be32 *encode_block_extent(struct pnfs_block_extent *be, __be32 *p)
{
 p = xdr_encode_opaque_fixed(p, be->be_device->deviceid.data,
   NFS4_DEVICEID4_SIZE);
 p = xdr_encode_hyper(p, be->be_f_offset << SECTOR_SHIFT);
 p = xdr_encode_hyper(p, be->be_length << SECTOR_SHIFT);
 p = xdr_encode_hyper(p, 0LL);
 *p++ = cpu_to_be32(PNFS_BLOCK_READWRITE_DATA);
 return p;
}

static __be32 *encode_scsi_range(struct pnfs_block_extent *be, __be32 *p)
{
 p = xdr_encode_hyper(p, be->be_f_offset << SECTOR_SHIFT);
 return xdr_encode_hyper(p, be->be_length << SECTOR_SHIFT);
}

/**
 * ext_tree_try_encode_commit - try to encode all extents into the buffer
 * @bl: pointer to the layout
 * @p: pointer to the output buffer
 * @buffer_size: size of the output buffer
 * @count: output pointer to the number of encoded extents
 * @lastbyte: output pointer to the last written byte
 *
 * Return values:
 *   %0: Success, all required extents encoded, outputs are valid
 *   %-ENOSPC: Buffer too small, nothing encoded, outputs are invalid
 */
static int
ext_tree_try_encode_commit(struct pnfs_block_layout *bl, __be32 *p,
  size_t buffer_size, size_t *count, __u64 *lastbyte)
{
 struct pnfs_block_extent *be;

 spin_lock(&bl->bl_ext_lock);
 for (be = ext_tree_first(&bl->bl_ext_rw); be; be = ext_tree_next(be)) {
  if (be->be_state != PNFS_BLOCK_INVALID_DATA ||
      be->be_tag != EXTENT_WRITTEN)
   continue;

  (*count)++;
  if (ext_tree_layoutupdate_size(bl, *count) > buffer_size) {
   spin_unlock(&bl->bl_ext_lock);
   return -ENOSPC;
  }
 }
 for (be = ext_tree_first(&bl->bl_ext_rw); be; be = ext_tree_next(be)) {
  if (be->be_state != PNFS_BLOCK_INVALID_DATA ||
      be->be_tag != EXTENT_WRITTEN)
   continue;

  if (bl->bl_scsi_layout)
   p = encode_scsi_range(be, p);
  else
   p = encode_block_extent(be, p);
  be->be_tag = EXTENT_COMMITTING;
 }
 *lastbyte = (bl->bl_lwb != 0) ? bl->bl_lwb - 1 : U64_MAX;
 bl->bl_lwb = 0;
 spin_unlock(&bl->bl_ext_lock);

 return 0;
}

/**
 * ext_tree_encode_commit - encode as much as possible extents into the buffer
 * @bl: pointer to the layout
 * @p: pointer to the output buffer
 * @buffer_size: size of the output buffer
 * @count: output pointer to the number of encoded extents
 * @lastbyte: output pointer to the last written byte
 *
 * Return values:
 *   %0: Success, all required extents encoded, outputs are valid
 *   %-ENOSPC: Buffer too small, some extents are encoded, outputs are valid
 */
static int
ext_tree_encode_commit(struct pnfs_block_layout *bl, __be32 *p,
  size_t buffer_size, size_t *count, __u64 *lastbyte)
{
 struct pnfs_block_extent *be, *be_prev;
 int ret = 0;

 spin_lock(&bl->bl_ext_lock);
 for (be = ext_tree_first(&bl->bl_ext_rw); be; be = ext_tree_next(be)) {
  if (be->be_state != PNFS_BLOCK_INVALID_DATA ||
      be->be_tag != EXTENT_WRITTEN)
   continue;

  (*count)++;
  if (ext_tree_layoutupdate_size(bl, *count) > buffer_size) {
   (*count)--;
   ret = -ENOSPC;
   break;
  }

  if (bl->bl_scsi_layout)
   p = encode_scsi_range(be, p);
  else
   p = encode_block_extent(be, p);
  be->be_tag = EXTENT_COMMITTING;
  be_prev = be;
 }
 if (!ret) {
  *lastbyte = (bl->bl_lwb != 0) ? bl->bl_lwb - 1 : U64_MAX;
  bl->bl_lwb = 0;
 } else {
  *lastbyte = be_prev->be_f_offset + be_prev->be_length;
  *lastbyte <<= SECTOR_SHIFT;
  *lastbyte -= 1;
 }
 spin_unlock(&bl->bl_ext_lock);

 return ret;
}

/**
 * ext_tree_prepare_commit - encode extents that need to be committed
 * @arg: layout commit data
 *
 * Return values:
 *   %0: Success, all required extents are encoded
 *   %-ENOSPC: Some extents are encoded, but not all, due to RPC size limit
 *   %-ENOMEM: Out of memory, extents not encoded
 */
int
ext_tree_prepare_commit(struct nfs4_layoutcommit_args *arg)
{
 struct pnfs_block_layout *bl = BLK_LO2EXT(NFS_I(arg->inode)->layout);
 size_t count = 0, buffer_size = PAGE_SIZE;
 __be32 *start_p;
 int ret;

 arg->layoutupdate_page = alloc_page(GFP_NOFS);
 if (!arg->layoutupdate_page)
  return -ENOMEM;
 start_p = page_address(arg->layoutupdate_page);
 arg->layoutupdate_pages = &arg->layoutupdate_page;

 ret = ext_tree_try_encode_commit(bl, start_p + 1, buffer_size,
   &count, &arg->lastbytewritten);
 if (unlikely(ret)) {
  ext_tree_free_commitdata(arg, buffer_size);

  buffer_size = NFS_SERVER(arg->inode)->wsize;
  count = 0;

  arg->layoutupdate_pages =
   kcalloc(DIV_ROUND_UP(buffer_size, PAGE_SIZE),
    sizeof(struct page *), GFP_NOFS);
  if (!arg->layoutupdate_pages)
   return -ENOMEM;

  start_p = __vmalloc(buffer_size, GFP_NOFS);
  if (!start_p) {
   kfree(arg->layoutupdate_pages);
   return -ENOMEM;
  }

  ret = ext_tree_encode_commit(bl, start_p + 1, buffer_size,
    &count, &arg->lastbytewritten);
 }

 *start_p = cpu_to_be32(count);
 arg->layoutupdate_len = ext_tree_layoutupdate_size(bl, count);

 if (unlikely(arg->layoutupdate_pages != &arg->layoutupdate_page)) {
  void *p = start_p, *end = p + arg->layoutupdate_len;
  struct page *page = NULL;
  int i = 0;

  arg->start_p = start_p;
  for ( ; p < end; p += PAGE_SIZE) {
   page = vmalloc_to_page(p);
   arg->layoutupdate_pages[i++] = page;
   get_page(page);
  }
 }

 trace_bl_ext_tree_prepare_commit(ret, count,
   arg->lastbytewritten, !!ret);
 return ret;
}

void
ext_tree_mark_committed(struct nfs4_layoutcommit_args *arg, int status)
{
 struct pnfs_block_layout *bl = BLK_LO2EXT(NFS_I(arg->inode)->layout);
 struct rb_root *root = &bl->bl_ext_rw;
 struct pnfs_block_extent *be;

 dprintk("%s status %d\n", __func__, status);

 ext_tree_free_commitdata(arg, arg->layoutupdate_len);

 spin_lock(&bl->bl_ext_lock);
 for (be = ext_tree_first(root); be; be = ext_tree_next(be)) {
  if (be->be_state != PNFS_BLOCK_INVALID_DATA ||
      be->be_tag != EXTENT_COMMITTING)
   continue;

  if (status) {
   /*
 * Mark as written and try again.
 *
 * XXX: some real error handling here wouldn't hurt..
 */
   be->be_tag = EXTENT_WRITTEN;
  } else {
   be->be_state = PNFS_BLOCK_READWRITE_DATA;
   be->be_tag = 0;
  }

  be = ext_try_to_merge_left(root, be);
  be = ext_try_to_merge_right(root, be);
 }
 spin_unlock(&bl->bl_ext_lock);
}