Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  data-vio.c   Sprache: C

 
// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Copyright 2023 Red Hat
 */


#include "data-vio.h"

#include <linux/atomic.h>
#include <linux/bio.h>
#include <linux/blkdev.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/device-mapper.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/list.h>
#include <linux/lz4.h>
#include <linux/minmax.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/wait.h>

#include "logger.h"
#include "memory-alloc.h"
#include "murmurhash3.h"
#include "permassert.h"

#include "block-map.h"
#include "dump.h"
#include "encodings.h"
#include "int-map.h"
#include "io-submitter.h"
#include "logical-zone.h"
#include "packer.h"
#include "recovery-journal.h"
#include "slab-depot.h"
#include "status-codes.h"
#include "types.h"
#include "vdo.h"
#include "vio.h"
#include "wait-queue.h"

/**
 * DOC: Bio flags.
 *
 * For certain flags set on user bios, if the user bio has not yet been acknowledged, setting those
 * flags on our own bio(s) for that request may help underlying layers better fulfill the user
 * bio's needs. This constant contains the aggregate of those flags; VDO strips all the other
 * flags, as they convey incorrect information.
 *
 * These flags are always irrelevant if we have already finished the user bio as they are only
 * hints on IO importance. If VDO has finished the user bio, any remaining IO done doesn't care how
 * important finishing the finished bio was.
 *
 * Note that bio.c contains the complete list of flags we believe may be set; the following list
 * explains the action taken with each of those flags VDO could receive:
 *
 * * REQ_SYNC: Passed down if the user bio is not yet completed, since it indicates the user bio
 *   completion is required for further work to be done by the issuer.
 * * REQ_META: Passed down if the user bio is not yet completed, since it may mean the lower layer
 *   treats it as more urgent, similar to REQ_SYNC.
 * * REQ_PRIO: Passed down if the user bio is not yet completed, since it indicates the user bio is
 *   important.
 * * REQ_NOMERGE: Set only if the incoming bio was split; irrelevant to VDO IO.
 * * REQ_IDLE: Set if the incoming bio had more IO quickly following; VDO's IO pattern doesn't
 *   match incoming IO, so this flag is incorrect for it.
 * * REQ_FUA: Handled separately, and irrelevant to VDO IO otherwise.
 * * REQ_RAHEAD: Passed down, as, for reads, it indicates trivial importance.
 * * REQ_BACKGROUND: Not passed down, as VIOs are a limited resource and VDO needs them recycled
 *   ASAP to service heavy load, which is the only place where REQ_BACKGROUND might aid in load
 *   prioritization.
 */

static blk_opf_t PASSTHROUGH_FLAGS = (REQ_PRIO | REQ_META | REQ_SYNC | REQ_RAHEAD);

/**
 * DOC:
 *
 * The data_vio_pool maintains the pool of data_vios which a vdo uses to service incoming bios. For
 * correctness, and in order to avoid potentially expensive or blocking memory allocations during
 * normal operation, the number of concurrently active data_vios is capped. Furthermore, in order
 * to avoid starvation of reads and writes, at most 75% of the data_vios may be used for
 * discards. The data_vio_pool is responsible for enforcing these limits. Threads submitting bios
 * for which a data_vio or discard permit are not available will block until the necessary
 * resources are available. The pool is also responsible for distributing resources to blocked
 * threads and waking them. Finally, the pool attempts to batch the work of recycling data_vios by
 * performing the work of actually assigning resources to blocked threads or placing data_vios back
 * into the pool on a single cpu at a time.
 *
 * The pool contains two "limiters", one for tracking data_vios and one for tracking discard
 * permits. The limiters also provide safe cross-thread access to pool statistics without the need
 * to take the pool's lock. When a thread submits a bio to a vdo device, it will first attempt to
 * get a discard permit if it is a discard, and then to get a data_vio. If the necessary resources
 * are available, the incoming bio will be assigned to the acquired data_vio, and it will be
 * launched. However, if either of these are unavailable, the arrival time of the bio is recorded
 * in the bio's bi_private field, the bio and its submitter are both queued on the appropriate
 * limiter and the submitting thread will then put itself to sleep. (note that this mechanism will
 * break if jiffies are only 32 bits.)
 *
 * Whenever a data_vio has completed processing for the bio it was servicing, release_data_vio()
 * will be called on it. This function will add the data_vio to a funnel queue, and then check the
 * state of the pool. If the pool is not currently processing released data_vios, the pool's
 * completion will be enqueued on a cpu queue. This obviates the need for the releasing threads to
 * hold the pool's lock, and also batches release work while avoiding starvation of the cpu
 * threads.
 *
 * Whenever the pool's completion is run on a cpu thread, it calls process_release_callback() which
 * processes a batch of returned data_vios (currently at most 32) from the pool's funnel queue. For
 * each data_vio, it first checks whether that data_vio was processing a discard. If so, and there
 * is a blocked bio waiting for a discard permit, that permit is notionally transferred to the
 * eldest discard waiter, and that waiter is moved to the end of the list of discard bios waiting
 * for a data_vio. If there are no discard waiters, the discard permit is returned to the pool.
 * Next, the data_vio is assigned to the oldest blocked bio which either has a discard permit, or
 * doesn't need one and relaunched. If neither of these exist, the data_vio is returned to the
 * pool. Finally, if any waiting bios were launched, the threads which blocked trying to submit
 * them are awakened.
 */


#define DATA_VIO_RELEASE_BATCH_SIZE 128

static const unsigned int VDO_SECTORS_PER_BLOCK_MASK = VDO_SECTORS_PER_BLOCK - 1;
static const u32 COMPRESSION_STATUS_MASK = 0xff;
static const u32 MAY_NOT_COMPRESS_MASK = 0x80000000;

struct limiter;
typedef void (*assigner_fn)(struct limiter *limiter);

/* Bookkeeping structure for a single type of resource. */
struct limiter {
 /* The data_vio_pool to which this limiter belongs */
 struct data_vio_pool *pool;
 /* The maximum number of data_vios available */
 data_vio_count_t limit;
 /* The number of resources in use */
 data_vio_count_t busy;
 /* The maximum number of resources ever simultaneously in use */
 data_vio_count_t max_busy;
 /* The number of resources to release */
 data_vio_count_t release_count;
 /* The number of waiters to wake */
 data_vio_count_t wake_count;
 /* The list of waiting bios which are known to process_release_callback() */
 struct bio_list waiters;
 /* The list of waiting bios which are not yet known to process_release_callback() */
 struct bio_list new_waiters;
 /* The list of waiters which have their permits */
 struct bio_list *permitted_waiters;
 /* The function for assigning a resource to a waiter */
 assigner_fn assigner;
 /* The queue of blocked threads */
 wait_queue_head_t blocked_threads;
 /* The arrival time of the eldest waiter */
 u64 arrival;
};

/*
 * A data_vio_pool is a collection of preallocated data_vios which may be acquired from any thread,
 * and are released in batches.
 */

struct data_vio_pool {
 /* Completion for scheduling releases */
 struct vdo_completion completion;
 /* The administrative state of the pool */
 struct admin_state state;
 /* Lock protecting the pool */
 spinlock_t lock;
 /* The main limiter controlling the total data_vios in the pool. */
 struct limiter limiter;
 /* The limiter controlling data_vios for discard */
 struct limiter discard_limiter;
 /* The list of bios which have discard permits but still need a data_vio */
 struct bio_list permitted_discards;
 /* The list of available data_vios */
 struct list_head available;
 /* The queue of data_vios waiting to be returned to the pool */
 struct funnel_queue *queue;
 /* Whether the pool is processing, or scheduled to process releases */
 atomic_t processing;
 /* The data vios in the pool */
 struct data_vio data_vios[];
};

static const char * const ASYNC_OPERATION_NAMES[] = {
 "launch",
 "acknowledge_write",
 "acquire_hash_lock",
 "attempt_logical_block_lock",
 "lock_duplicate_pbn",
 "check_for_duplication",
 "cleanup",
 "compress_data_vio",
 "find_block_map_slot",
 "get_mapped_block_for_read",
 "get_mapped_block_for_write",
 "hash_data_vio",
 "journal_remapping",
 "vdo_attempt_packing",
 "put_mapped_block",
 "read_data_vio",
 "update_dedupe_index",
 "update_reference_counts",
 "verify_duplication",
 "write_data_vio",
};

/* The steps taken cleaning up a VIO, in the order they are performed. */
enum data_vio_cleanup_stage {
 VIO_CLEANUP_START,
 VIO_RELEASE_HASH_LOCK = VIO_CLEANUP_START,
 VIO_RELEASE_ALLOCATED,
 VIO_RELEASE_RECOVERY_LOCKS,
 VIO_RELEASE_LOGICAL,
 VIO_CLEANUP_DONE
};

static inline struct data_vio_pool * __must_check
as_data_vio_pool(struct vdo_completion *completion)
{
 vdo_assert_completion_type(completion, VDO_DATA_VIO_POOL_COMPLETION);
 return container_of(completion, struct data_vio_pool, completion);
}

static inline u64 get_arrival_time(struct bio *bio)
{
 return (u64) bio->bi_private;
}

/**
 * check_for_drain_complete_locked() - Check whether a data_vio_pool has no outstanding data_vios
 *        or waiters while holding the pool's lock.
 */

static bool check_for_drain_complete_locked(struct data_vio_pool *pool)
{
 if (pool->limiter.busy > 0)
  return false;

 VDO_ASSERT_LOG_ONLY((pool->discard_limiter.busy == 0),
       "no outstanding discard permits");

 return (bio_list_empty(&pool->limiter.new_waiters) &&
  bio_list_empty(&pool->discard_limiter.new_waiters));
}

static void initialize_lbn_lock(struct data_vio *data_vio, logical_block_number_t lbn)
{
 struct vdo *vdo = vdo_from_data_vio(data_vio);
 zone_count_t zone_number;
 struct lbn_lock *lock = &data_vio->logical;

 lock->lbn = lbn;
 lock->locked = false;
 vdo_waitq_init(&lock->waiters);
 zone_number = vdo_compute_logical_zone(data_vio);
 lock->zone = &vdo->logical_zones->zones[zone_number];
}

static void launch_locked_request(struct data_vio *data_vio)
{
 data_vio->logical.locked = true;
 if (data_vio->write) {
  struct vdo *vdo = vdo_from_data_vio(data_vio);

  if (vdo_is_read_only(vdo)) {
   continue_data_vio_with_error(data_vio, VDO_READ_ONLY);
   return;
  }
 }

 data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_FIND_BLOCK_MAP_SLOT;
 vdo_find_block_map_slot(data_vio);
}

static void acknowledge_data_vio(struct data_vio *data_vio)
{
 struct vdo *vdo = vdo_from_data_vio(data_vio);
 struct bio *bio = data_vio->user_bio;
 int error = vdo_status_to_errno(data_vio->vio.completion.result);

 if (bio == NULL)
  return;

 VDO_ASSERT_LOG_ONLY((data_vio->remaining_discard <=
        (u32) (VDO_BLOCK_SIZE - data_vio->offset)),
       "data_vio to acknowledge is not an incomplete discard");

 data_vio->user_bio = NULL;
 vdo_count_bios(&vdo->stats.bios_acknowledged, bio);
 if (data_vio->is_partial)
  vdo_count_bios(&vdo->stats.bios_acknowledged_partial, bio);

 bio->bi_status = errno_to_blk_status(error);
 bio_endio(bio);
}

static void copy_to_bio(struct bio *bio, char *data_ptr)
{
 struct bio_vec biovec;
 struct bvec_iter iter;

 bio_for_each_segment(biovec, bio, iter) {
  memcpy_to_bvec(&biovec, data_ptr);
  data_ptr += biovec.bv_len;
 }
}

struct data_vio_compression_status get_data_vio_compression_status(struct data_vio *data_vio)
{
 u32 packed = atomic_read(&data_vio->compression.status);

 /* pairs with cmpxchg in set_data_vio_compression_status */
 smp_rmb();
 return (struct data_vio_compression_status) {
  .stage = packed & COMPRESSION_STATUS_MASK,
  .may_not_compress = ((packed & MAY_NOT_COMPRESS_MASK) != 0),
 };
}

/**
 * pack_status() - Convert a data_vio_compression_status into a u32 which may be stored
 *                 atomically.
 * @status: The state to convert.
 *
 * Return: The compression state packed into a u32.
 */

static u32 __must_check pack_status(struct data_vio_compression_status status)
{
 return status.stage | (status.may_not_compress ? MAY_NOT_COMPRESS_MASK : 0);
}

/**
 * set_data_vio_compression_status() - Set the compression status of a data_vio.
 * @data_vio: The data_vio to change.
 * @status: The expected current status of the data_vio.
 * @new_status: The status to set.
 *
 * Return: true if the new status was set, false if the data_vio's compression status did not
 *         match the expected state, and so was left unchanged.
 */

static bool __must_check
set_data_vio_compression_status(struct data_vio *data_vio,
    struct data_vio_compression_status status,
    struct data_vio_compression_status new_status)
{
 u32 actual;
 u32 expected = pack_status(status);
 u32 replacement = pack_status(new_status);

 /*
 * Extra barriers because this was original developed using a CAS operation that implicitly
 * had them.
 */

 smp_mb__before_atomic();
 actual = atomic_cmpxchg(&data_vio->compression.status, expected, replacement);
 /* same as before_atomic */
 smp_mb__after_atomic();
 return (expected == actual);
}

struct data_vio_compression_status advance_data_vio_compression_stage(struct data_vio *data_vio)
{
 for (;;) {
  struct data_vio_compression_status status =
   get_data_vio_compression_status(data_vio);
  struct data_vio_compression_status new_status = status;

  if (status.stage == DATA_VIO_POST_PACKER) {
   /* We're already in the last stage. */
   return status;
  }

  if (status.may_not_compress) {
   /*
 * Compression has been dis-allowed for this VIO, so skip the rest of the
 * path and go to the end.
 */

   new_status.stage = DATA_VIO_POST_PACKER;
  } else {
   /* Go to the next state. */
   new_status.stage++;
  }

  if (set_data_vio_compression_status(data_vio, status, new_status))
   return new_status;

  /* Another thread changed the status out from under us so try again. */
 }
}

/**
 * cancel_data_vio_compression() - Prevent this data_vio from being compressed or packed.
 *
 * Return: true if the data_vio is in the packer and the caller was the first caller to cancel it.
 */

bool cancel_data_vio_compression(struct data_vio *data_vio)
{
 struct data_vio_compression_status status, new_status;

 for (;;) {
  status = get_data_vio_compression_status(data_vio);
  if (status.may_not_compress || (status.stage == DATA_VIO_POST_PACKER)) {
   /* This data_vio is already set up to not block in the packer. */
   break;
  }

  new_status.stage = status.stage;
  new_status.may_not_compress = true;

  if (set_data_vio_compression_status(data_vio, status, new_status))
   break;
 }

 return ((status.stage == DATA_VIO_PACKING) && !status.may_not_compress);
}

/**
 * attempt_logical_block_lock() - Attempt to acquire the lock on a logical block.
 * @completion: The data_vio for an external data request as a completion.
 *
 * This is the start of the path for all external requests. It is registered in launch_data_vio().
 */

static void attempt_logical_block_lock(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);
 struct lbn_lock *lock = &data_vio->logical;
 struct vdo *vdo = vdo_from_data_vio(data_vio);
 struct data_vio *lock_holder;
 int result;

 assert_data_vio_in_logical_zone(data_vio);

 if (data_vio->logical.lbn >= vdo->states.vdo.config.logical_blocks) {
  continue_data_vio_with_error(data_vio, VDO_OUT_OF_RANGE);
  return;
 }

 result = vdo_int_map_put(lock->zone->lbn_operations, lock->lbn,
     data_vio, false, (void **) &lock_holder);
 if (result != VDO_SUCCESS) {
  continue_data_vio_with_error(data_vio, result);
  return;
 }

 if (lock_holder == NULL) {
  /* We got the lock */
  launch_locked_request(data_vio);
  return;
 }

 result = VDO_ASSERT(lock_holder->logical.locked, "logical block lock held");
 if (result != VDO_SUCCESS) {
  continue_data_vio_with_error(data_vio, result);
  return;
 }

 /*
 * If the new request is a pure read request (not read-modify-write) and the lock_holder is
 * writing and has received an allocation, service the read request immediately by copying
 * data from the lock_holder to avoid having to flush the write out of the packer just to
 * prevent the read from waiting indefinitely. If the lock_holder does not yet have an
 * allocation, prevent it from blocking in the packer and wait on it. This is necessary in
 * order to prevent returning data that may not have actually been written.
 */

 if (!data_vio->write && READ_ONCE(lock_holder->allocation_succeeded)) {
  copy_to_bio(data_vio->user_bio, lock_holder->vio.data + data_vio->offset);
  acknowledge_data_vio(data_vio);
  complete_data_vio(completion);
  return;
 }

 data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_ATTEMPT_LOGICAL_BLOCK_LOCK;
 vdo_waitq_enqueue_waiter(&lock_holder->logical.waiters, &data_vio->waiter);

 /*
 * Prevent writes and read-modify-writes from blocking indefinitely on lock holders in the
 * packer.
 */

 if (lock_holder->write && cancel_data_vio_compression(lock_holder)) {
  data_vio->compression.lock_holder = lock_holder;
  launch_data_vio_packer_callback(data_vio,
      vdo_remove_lock_holder_from_packer);
 }
}

/**
 * launch_data_vio() - (Re)initialize a data_vio to have a new logical block number, keeping the
 *        same parent and other state and send it on its way.
 */

static void launch_data_vio(struct data_vio *data_vio, logical_block_number_t lbn)
{
 struct vdo_completion *completion = &data_vio->vio.completion;

 /*
 * Clearing the tree lock must happen before initializing the LBN lock, which also adds
 * information to the tree lock.
 */

 memset(&data_vio->tree_lock, 0, sizeof(data_vio->tree_lock));
 initialize_lbn_lock(data_vio, lbn);
 INIT_LIST_HEAD(&data_vio->hash_lock_entry);
 INIT_LIST_HEAD(&data_vio->write_entry);

 memset(&data_vio->allocation, 0, sizeof(data_vio->allocation));

 data_vio->is_duplicate = false;

 memset(&data_vio->record_name, 0, sizeof(data_vio->record_name));
 memset(&data_vio->duplicate, 0, sizeof(data_vio->duplicate));
 vdo_reset_completion(&data_vio->decrement_completion);
 vdo_reset_completion(completion);
 completion->error_handler = handle_data_vio_error;
 set_data_vio_logical_callback(data_vio, attempt_logical_block_lock);
 vdo_enqueue_completion(completion, VDO_DEFAULT_Q_MAP_BIO_PRIORITY);
}

static bool is_zero_block(char *block)
{
 int i;

 for (i = 0; i < VDO_BLOCK_SIZE; i += sizeof(u64)) {
  if (*((u64 *) &block[i]))
   return false;
 }

 return true;
}

static void copy_from_bio(struct bio *bio, char *data_ptr)
{
 struct bio_vec biovec;
 struct bvec_iter iter;

 bio_for_each_segment(biovec, bio, iter) {
  memcpy_from_bvec(data_ptr, &biovec);
  data_ptr += biovec.bv_len;
 }
}

static void launch_bio(struct vdo *vdo, struct data_vio *data_vio, struct bio *bio)
{
 logical_block_number_t lbn;
 /*
 * Zero out the fields which don't need to be preserved (i.e. which are not pointers to
 * separately allocated objects).
 */

 memset(data_vio, 0, offsetof(struct data_vio, vio));
 memset(&data_vio->compression, 0, offsetof(struct compression_state, block));

 data_vio->user_bio = bio;
 data_vio->offset = to_bytes(bio->bi_iter.bi_sector & VDO_SECTORS_PER_BLOCK_MASK);
 data_vio->is_partial = (bio->bi_iter.bi_size < VDO_BLOCK_SIZE) || (data_vio->offset != 0);

 /*
 * Discards behave very differently than other requests when coming in from device-mapper.
 * We have to be able to handle any size discards and various sector offsets within a
 * block.
 */

 if (bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD) {
  data_vio->remaining_discard = bio->bi_iter.bi_size;
  data_vio->write = true;
  data_vio->is_discard = true;
  if (data_vio->is_partial) {
   vdo_count_bios(&vdo->stats.bios_in_partial, bio);
   data_vio->read = true;
  }
 } else if (data_vio->is_partial) {
  vdo_count_bios(&vdo->stats.bios_in_partial, bio);
  data_vio->read = true;
  if (bio_data_dir(bio) == WRITE)
   data_vio->write = true;
 } else if (bio_data_dir(bio) == READ) {
  data_vio->read = true;
 } else {
  /*
 * Copy the bio data to a char array so that we can continue to use the data after
 * we acknowledge the bio.
 */

  copy_from_bio(bio, data_vio->vio.data);
  data_vio->is_zero = is_zero_block(data_vio->vio.data);
  data_vio->write = true;
 }

 if (data_vio->user_bio->bi_opf & REQ_FUA)
  data_vio->fua = true;

 lbn = (bio->bi_iter.bi_sector - vdo->starting_sector_offset) / VDO_SECTORS_PER_BLOCK;
 launch_data_vio(data_vio, lbn);
}

static void assign_data_vio(struct limiter *limiter, struct data_vio *data_vio)
{
 struct bio *bio = bio_list_pop(limiter->permitted_waiters);

 launch_bio(limiter->pool->completion.vdo, data_vio, bio);
 limiter->wake_count++;

 bio = bio_list_peek(limiter->permitted_waiters);
 limiter->arrival = ((bio == NULL) ? U64_MAX : get_arrival_time(bio));
}

static void assign_discard_permit(struct limiter *limiter)
{
 struct bio *bio = bio_list_pop(&limiter->waiters);

 if (limiter->arrival == U64_MAX)
  limiter->arrival = get_arrival_time(bio);

 bio_list_add(limiter->permitted_waiters, bio);
}

static void get_waiters(struct limiter *limiter)
{
 bio_list_merge_init(&limiter->waiters, &limiter->new_waiters);
}

static inline struct data_vio *get_available_data_vio(struct data_vio_pool *pool)
{
 struct data_vio *data_vio =
  list_first_entry(&pool->available, struct data_vio, pool_entry);

 list_del_init(&data_vio->pool_entry);
 return data_vio;
}

static void assign_data_vio_to_waiter(struct limiter *limiter)
{
 assign_data_vio(limiter, get_available_data_vio(limiter->pool));
}

static void update_limiter(struct limiter *limiter)
{
 struct bio_list *waiters = &limiter->waiters;
 data_vio_count_t available = limiter->limit - limiter->busy;

 VDO_ASSERT_LOG_ONLY((limiter->release_count <= limiter->busy),
       "Release count %u is not more than busy count %u",
       limiter->release_count, limiter->busy);

 get_waiters(limiter);
 for (; (limiter->release_count > 0) && !bio_list_empty(waiters); limiter->release_count--)
  limiter->assigner(limiter);

 if (limiter->release_count > 0) {
  WRITE_ONCE(limiter->busy, limiter->busy - limiter->release_count);
  limiter->release_count = 0;
  return;
 }

 for (; (available > 0) && !bio_list_empty(waiters); available--)
  limiter->assigner(limiter);

 WRITE_ONCE(limiter->busy, limiter->limit - available);
 if (limiter->max_busy < limiter->busy)
  WRITE_ONCE(limiter->max_busy, limiter->busy);
}

/**
 * schedule_releases() - Ensure that release processing is scheduled.
 *
 * If this call switches the state to processing, enqueue. Otherwise, some other thread has already
 * done so.
 */

static void schedule_releases(struct data_vio_pool *pool)
{
 /* Pairs with the barrier in process_release_callback(). */
 smp_mb__before_atomic();
 if (atomic_cmpxchg(&pool->processing, falsetrue))
  return;

 pool->completion.requeue = true;
 vdo_launch_completion_with_priority(&pool->completion,
         CPU_Q_COMPLETE_VIO_PRIORITY);
}

static void reuse_or_release_resources(struct data_vio_pool *pool,
           struct data_vio *data_vio,
           struct list_head *returned)
{
 if (data_vio->remaining_discard > 0) {
  if (bio_list_empty(&pool->discard_limiter.waiters)) {
   /* Return the data_vio's discard permit. */
   pool->discard_limiter.release_count++;
  } else {
   assign_discard_permit(&pool->discard_limiter);
  }
 }

 if (pool->limiter.arrival < pool->discard_limiter.arrival) {
  assign_data_vio(&pool->limiter, data_vio);
 } else if (pool->discard_limiter.arrival < U64_MAX) {
  assign_data_vio(&pool->discard_limiter, data_vio);
 } else {
  list_add(&data_vio->pool_entry, returned);
  pool->limiter.release_count++;
 }
}

/**
 * process_release_callback() - Process a batch of data_vio releases.
 * @completion: The pool with data_vios to release.
 */

static void process_release_callback(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio_pool *pool = as_data_vio_pool(completion);
 bool reschedule;
 bool drained;
 data_vio_count_t processed;
 data_vio_count_t to_wake;
 data_vio_count_t discards_to_wake;
 LIST_HEAD(returned);

 spin_lock(&pool->lock);
 get_waiters(&pool->discard_limiter);
 get_waiters(&pool->limiter);
 spin_unlock(&pool->lock);

 if (pool->limiter.arrival == U64_MAX) {
  struct bio *bio = bio_list_peek(&pool->limiter.waiters);

  if (bio != NULL)
   pool->limiter.arrival = get_arrival_time(bio);
 }

 for (processed = 0; processed < DATA_VIO_RELEASE_BATCH_SIZE; processed++) {
  struct data_vio *data_vio;
  struct funnel_queue_entry *entry = vdo_funnel_queue_poll(pool->queue);

  if (entry == NULL)
   break;

  data_vio = as_data_vio(container_of(entry, struct vdo_completion,
          work_queue_entry_link));
  acknowledge_data_vio(data_vio);
  reuse_or_release_resources(pool, data_vio, &returned);
 }

 spin_lock(&pool->lock);
 /*
 * There is a race where waiters could be added while we are in the unlocked section above.
 * Those waiters could not see the resources we are now about to release, so we assign
 * those resources now as we have no guarantee of being rescheduled. This is handled in
 * update_limiter().
 */

 update_limiter(&pool->discard_limiter);
 list_splice(&returned, &pool->available);
 update_limiter(&pool->limiter);
 to_wake = pool->limiter.wake_count;
 pool->limiter.wake_count = 0;
 discards_to_wake = pool->discard_limiter.wake_count;
 pool->discard_limiter.wake_count = 0;

 atomic_set(&pool->processing, false);
 /* Pairs with the barrier in schedule_releases(). */
 smp_mb();

 reschedule = !vdo_is_funnel_queue_empty(pool->queue);
 drained = (!reschedule &&
     vdo_is_state_draining(&pool->state) &&
     check_for_drain_complete_locked(pool));
 spin_unlock(&pool->lock);

 if (to_wake > 0)
  wake_up_nr(&pool->limiter.blocked_threads, to_wake);

 if (discards_to_wake > 0)
  wake_up_nr(&pool->discard_limiter.blocked_threads, discards_to_wake);

 if (reschedule)
  schedule_releases(pool);
 else if (drained)
  vdo_finish_draining(&pool->state);
}

static void initialize_limiter(struct limiter *limiter, struct data_vio_pool *pool,
          assigner_fn assigner, data_vio_count_t limit)
{
 limiter->pool = pool;
 limiter->assigner = assigner;
 limiter->limit = limit;
 limiter->arrival = U64_MAX;
 init_waitqueue_head(&limiter->blocked_threads);
}

/**
 * initialize_data_vio() - Allocate the components of a data_vio.
 *
 * The caller is responsible for cleaning up the data_vio on error.
 *
 * Return: VDO_SUCCESS or an error.
 */

static int initialize_data_vio(struct data_vio *data_vio, struct vdo *vdo)
{
 struct bio *bio;
 int result;

 BUILD_BUG_ON(VDO_BLOCK_SIZE > PAGE_SIZE);
 result = vdo_allocate_memory(VDO_BLOCK_SIZE, 0, "data_vio data",
         &data_vio->vio.data);
 if (result != VDO_SUCCESS)
  return vdo_log_error_strerror(result,
           "data_vio data allocation failure");

 result = vdo_allocate_memory(VDO_BLOCK_SIZE, 0, "compressed block",
         &data_vio->compression.block);
 if (result != VDO_SUCCESS) {
  return vdo_log_error_strerror(result,
           "data_vio compressed block allocation failure");
 }

 result = vdo_allocate_memory(VDO_BLOCK_SIZE, 0, "vio scratch",
         &data_vio->scratch_block);
 if (result != VDO_SUCCESS)
  return vdo_log_error_strerror(result,
           "data_vio scratch allocation failure");

 result = vdo_create_bio(&bio);
 if (result != VDO_SUCCESS)
  return vdo_log_error_strerror(result,
           "data_vio data bio allocation failure");

 vdo_initialize_completion(&data_vio->decrement_completion, vdo,
      VDO_DECREMENT_COMPLETION);
 initialize_vio(&data_vio->vio, bio, 1, VIO_TYPE_DATA, VIO_PRIORITY_DATA, vdo);

 return VDO_SUCCESS;
}

static void destroy_data_vio(struct data_vio *data_vio)
{
 if (data_vio == NULL)
  return;

 vdo_free_bio(vdo_forget(data_vio->vio.bio));
 vdo_free(vdo_forget(data_vio->vio.data));
 vdo_free(vdo_forget(data_vio->compression.block));
 vdo_free(vdo_forget(data_vio->scratch_block));
}

/**
 * make_data_vio_pool() - Initialize a data_vio pool.
 * @vdo: The vdo to which the pool will belong.
 * @pool_size: The number of data_vios in the pool.
 * @discard_limit: The maximum number of data_vios which may be used for discards.
 * @pool_ptr: A pointer to hold the newly allocated pool.
 */

int make_data_vio_pool(struct vdo *vdo, data_vio_count_t pool_size,
         data_vio_count_t discard_limit, struct data_vio_pool **pool_ptr)
{
 int result;
 struct data_vio_pool *pool;
 data_vio_count_t i;

 result = vdo_allocate_extended(struct data_vio_pool, pool_size, struct data_vio,
           __func__, &pool);
 if (result != VDO_SUCCESS)
  return result;

 VDO_ASSERT_LOG_ONLY((discard_limit <= pool_size),
       "discard limit does not exceed pool size");
 initialize_limiter(&pool->discard_limiter, pool, assign_discard_permit,
      discard_limit);
 pool->discard_limiter.permitted_waiters = &pool->permitted_discards;
 initialize_limiter(&pool->limiter, pool, assign_data_vio_to_waiter, pool_size);
 pool->limiter.permitted_waiters = &pool->limiter.waiters;
 INIT_LIST_HEAD(&pool->available);
 spin_lock_init(&pool->lock);
 vdo_set_admin_state_code(&pool->state, VDO_ADMIN_STATE_NORMAL_OPERATION);
 vdo_initialize_completion(&pool->completion, vdo, VDO_DATA_VIO_POOL_COMPLETION);
 vdo_prepare_completion(&pool->completion, process_release_callback,
          process_release_callback, vdo->thread_config.cpu_thread,
          NULL);

 result = vdo_make_funnel_queue(&pool->queue);
 if (result != VDO_SUCCESS) {
  free_data_vio_pool(vdo_forget(pool));
  return result;
 }

 for (i = 0; i < pool_size; i++) {
  struct data_vio *data_vio = &pool->data_vios[i];

  result = initialize_data_vio(data_vio, vdo);
  if (result != VDO_SUCCESS) {
   destroy_data_vio(data_vio);
   free_data_vio_pool(pool);
   return result;
  }

  list_add(&data_vio->pool_entry, &pool->available);
 }

 *pool_ptr = pool;
 return VDO_SUCCESS;
}

/**
 * free_data_vio_pool() - Free a data_vio_pool and the data_vios in it.
 *
 * All data_vios must be returned to the pool before calling this function.
 */

void free_data_vio_pool(struct data_vio_pool *pool)
{
 struct data_vio *data_vio, *tmp;

 if (pool == NULL)
  return;

 /*
 * Pairs with the barrier in process_release_callback(). Possibly not needed since it
 * caters to an enqueue vs. free race.
 */

 smp_mb();
 BUG_ON(atomic_read(&pool->processing));

 spin_lock(&pool->lock);
 VDO_ASSERT_LOG_ONLY((pool->limiter.busy == 0),
       "data_vio pool must not have %u busy entries when being freed",
       pool->limiter.busy);
 VDO_ASSERT_LOG_ONLY((bio_list_empty(&pool->limiter.waiters) &&
        bio_list_empty(&pool->limiter.new_waiters)),
       "data_vio pool must not have threads waiting to read or write when being freed");
 VDO_ASSERT_LOG_ONLY((bio_list_empty(&pool->discard_limiter.waiters) &&
        bio_list_empty(&pool->discard_limiter.new_waiters)),
       "data_vio pool must not have threads waiting to discard when being freed");
 spin_unlock(&pool->lock);

 list_for_each_entry_safe(data_vio, tmp, &pool->available, pool_entry) {
  list_del_init(&data_vio->pool_entry);
  destroy_data_vio(data_vio);
 }

 vdo_free_funnel_queue(vdo_forget(pool->queue));
 vdo_free(pool);
}

static bool acquire_permit(struct limiter *limiter)
{
 if (limiter->busy >= limiter->limit)
  return false;

 WRITE_ONCE(limiter->busy, limiter->busy + 1);
 if (limiter->max_busy < limiter->busy)
  WRITE_ONCE(limiter->max_busy, limiter->busy);
 return true;
}

static void wait_permit(struct limiter *limiter, struct bio *bio)
 __releases(&limiter->pool->lock)
{
 DEFINE_WAIT(wait);

 bio_list_add(&limiter->new_waiters, bio);
 prepare_to_wait_exclusive(&limiter->blocked_threads, &wait,
      TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 spin_unlock(&limiter->pool->lock);
 io_schedule();
 finish_wait(&limiter->blocked_threads, &wait);
}

/**
 * vdo_launch_bio() - Acquire a data_vio from the pool, assign the bio to it, and launch it.
 *
 * This will block if data_vios or discard permits are not available.
 */

void vdo_launch_bio(struct data_vio_pool *pool, struct bio *bio)
{
 struct data_vio *data_vio;

 VDO_ASSERT_LOG_ONLY(!vdo_is_state_quiescent(&pool->state),
       "data_vio_pool not quiescent on acquire");

 bio->bi_private = (void *) jiffies;
 spin_lock(&pool->lock);
 if ((bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD) &&
     !acquire_permit(&pool->discard_limiter)) {
  wait_permit(&pool->discard_limiter, bio);
  return;
 }

 if (!acquire_permit(&pool->limiter)) {
  wait_permit(&pool->limiter, bio);
  return;
 }

 data_vio = get_available_data_vio(pool);
 spin_unlock(&pool->lock);
 launch_bio(pool->completion.vdo, data_vio, bio);
}

/* Implements vdo_admin_initiator_fn. */
static void initiate_drain(struct admin_state *state)
{
 bool drained;
 struct data_vio_pool *pool = container_of(state, struct data_vio_pool, state);

 spin_lock(&pool->lock);
 drained = check_for_drain_complete_locked(pool);
 spin_unlock(&pool->lock);

 if (drained)
  vdo_finish_draining(state);
}

static void assert_on_vdo_cpu_thread(const struct vdo *vdo, const char *name)
{
 VDO_ASSERT_LOG_ONLY((vdo_get_callback_thread_id() == vdo->thread_config.cpu_thread),
       "%s called on cpu thread", name);
}

/**
 * drain_data_vio_pool() - Wait asynchronously for all data_vios to be returned to the pool.
 * @completion: The completion to notify when the pool has drained.
 */

void drain_data_vio_pool(struct data_vio_pool *pool, struct vdo_completion *completion)
{
 assert_on_vdo_cpu_thread(completion->vdo, __func__);
 vdo_start_draining(&pool->state, VDO_ADMIN_STATE_SUSPENDING, completion,
      initiate_drain);
}

/**
 * resume_data_vio_pool() - Resume a data_vio pool.
 * @completion: The completion to notify when the pool has resumed.
 */

void resume_data_vio_pool(struct data_vio_pool *pool, struct vdo_completion *completion)
{
 assert_on_vdo_cpu_thread(completion->vdo, __func__);
 vdo_continue_completion(completion, vdo_resume_if_quiescent(&pool->state));
}

static void dump_limiter(const char *name, struct limiter *limiter)
{
 vdo_log_info("%s: %u of %u busy (max %u), %s", name, limiter->busy,
       limiter->limit, limiter->max_busy,
       ((bio_list_empty(&limiter->waiters) &&
         bio_list_empty(&limiter->new_waiters)) ?
        "no waiters" : "has waiters"));
}

/**
 * dump_data_vio_pool() - Dump a data_vio pool to the log.
 * @dump_vios: Whether to dump the details of each busy data_vio as well.
 */

void dump_data_vio_pool(struct data_vio_pool *pool, bool dump_vios)
{
 /*
 * In order that syslog can empty its buffer, sleep after 35 elements for 4ms (till the
 * second clock tick).  These numbers were picked based on experiments with lab machines.
 */

 static const int ELEMENTS_PER_BATCH = 35;
 static const int SLEEP_FOR_SYSLOG = 4000;

 if (pool == NULL)
  return;

 spin_lock(&pool->lock);
 dump_limiter("data_vios", &pool->limiter);
 dump_limiter("discard permits", &pool->discard_limiter);
 if (dump_vios) {
  int i;
  int dumped = 0;

  for (i = 0; i < pool->limiter.limit; i++) {
   struct data_vio *data_vio = &pool->data_vios[i];

   if (!list_empty(&data_vio->pool_entry))
    continue;

   dump_data_vio(data_vio);
   if (++dumped >= ELEMENTS_PER_BATCH) {
    spin_unlock(&pool->lock);
    dumped = 0;
    fsleep(SLEEP_FOR_SYSLOG);
    spin_lock(&pool->lock);
   }
  }
 }

 spin_unlock(&pool->lock);
}

data_vio_count_t get_data_vio_pool_active_requests(struct data_vio_pool *pool)
{
 return READ_ONCE(pool->limiter.busy);
}

data_vio_count_t get_data_vio_pool_request_limit(struct data_vio_pool *pool)
{
 return READ_ONCE(pool->limiter.limit);
}

data_vio_count_t get_data_vio_pool_maximum_requests(struct data_vio_pool *pool)
{
 return READ_ONCE(pool->limiter.max_busy);
}

static void update_data_vio_error_stats(struct data_vio *data_vio)
{
 u8 index = 0;
 static const char * const operations[] = {
  [0] = "empty",
  [1] = "read",
  [2] = "write",
  [3] = "read-modify-write",
  [5] = "read+fua",
  [6] = "write+fua",
  [7] = "read-modify-write+fua",
 };

 if (data_vio->read)
  index = 1;

 if (data_vio->write)
  index += 2;

 if (data_vio->fua)
  index += 4;

 update_vio_error_stats(&data_vio->vio,
          "Completing %s vio for LBN %llu with error after %s",
          operations[index],
          (unsigned long long) data_vio->logical.lbn,
          get_data_vio_operation_name(data_vio));
}

static void perform_cleanup_stage(struct data_vio *data_vio,
      enum data_vio_cleanup_stage stage);

/**
 * release_allocated_lock() - Release the PBN lock and/or the reference on the allocated block at
 *       the end of processing a data_vio.
 */

static void release_allocated_lock(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

 assert_data_vio_in_allocated_zone(data_vio);
 release_data_vio_allocation_lock(data_vio, false);
 perform_cleanup_stage(data_vio, VIO_RELEASE_RECOVERY_LOCKS);
}

/** release_lock() - Release an uncontended LBN lock. */
static void release_lock(struct data_vio *data_vio, struct lbn_lock *lock)
{
 struct int_map *lock_map = lock->zone->lbn_operations;
 struct data_vio *lock_holder;

 if (!lock->locked) {
  /*  The lock is not locked, so it had better not be registered in the lock map. */
  struct data_vio *lock_holder = vdo_int_map_get(lock_map, lock->lbn);

  VDO_ASSERT_LOG_ONLY((data_vio != lock_holder),
        "no logical block lock held for block %llu",
        (unsigned long long) lock->lbn);
  return;
 }

 /* Release the lock by removing the lock from the map. */
 lock_holder = vdo_int_map_remove(lock_map, lock->lbn);
 VDO_ASSERT_LOG_ONLY((data_vio == lock_holder),
       "logical block lock mismatch for block %llu",
       (unsigned long long) lock->lbn);
 lock->locked = false;
}

/** transfer_lock() - Transfer a contended LBN lock to the eldest waiter. */
static void transfer_lock(struct data_vio *data_vio, struct lbn_lock *lock)
{
 struct data_vio *lock_holder, *next_lock_holder;
 int result;

 VDO_ASSERT_LOG_ONLY(lock->locked, "lbn_lock with waiters is not locked");

 /* Another data_vio is waiting for the lock, transfer it in a single lock map operation. */
 next_lock_holder =
  vdo_waiter_as_data_vio(vdo_waitq_dequeue_waiter(&lock->waiters));

 /* Transfer the remaining lock waiters to the next lock holder. */
 vdo_waitq_transfer_all_waiters(&lock->waiters,
           &next_lock_holder->logical.waiters);

 result = vdo_int_map_put(lock->zone->lbn_operations, lock->lbn,
     next_lock_holder, true, (void **) &lock_holder);
 if (result != VDO_SUCCESS) {
  continue_data_vio_with_error(next_lock_holder, result);
  return;
 }

 VDO_ASSERT_LOG_ONLY((lock_holder == data_vio),
       "logical block lock mismatch for block %llu",
       (unsigned long long) lock->lbn);
 lock->locked = false;

 /*
 * If there are still waiters, other data_vios must be trying to get the lock we just
 * transferred. We must ensure that the new lock holder doesn't block in the packer.
 */

 if (vdo_waitq_has_waiters(&next_lock_holder->logical.waiters))
  cancel_data_vio_compression(next_lock_holder);

 /*
 * Avoid stack overflow on lock transfer.
 * FIXME: this is only an issue in the 1 thread config.
 */

 next_lock_holder->vio.completion.requeue = true;
 launch_locked_request(next_lock_holder);
}

/**
 * release_logical_lock() - Release the logical block lock and flush generation lock at the end of
 *     processing a data_vio.
 */

static void release_logical_lock(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);
 struct lbn_lock *lock = &data_vio->logical;

 assert_data_vio_in_logical_zone(data_vio);

 if (vdo_waitq_has_waiters(&lock->waiters))
  transfer_lock(data_vio, lock);
 else
  release_lock(data_vio, lock);

 vdo_release_flush_generation_lock(data_vio);
 perform_cleanup_stage(data_vio, VIO_CLEANUP_DONE);
}

/** clean_hash_lock() - Release the hash lock at the end of processing a data_vio. */
static void clean_hash_lock(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

 assert_data_vio_in_hash_zone(data_vio);
 if (completion->result != VDO_SUCCESS) {
  vdo_clean_failed_hash_lock(data_vio);
  return;
 }

 vdo_release_hash_lock(data_vio);
 perform_cleanup_stage(data_vio, VIO_RELEASE_LOGICAL);
}

/**
 * finish_cleanup() - Make some assertions about a data_vio which has finished cleaning up.
 *
 * If it is part of a multi-block discard, starts on the next block, otherwise, returns it to the
 * pool.
 */

static void finish_cleanup(struct data_vio *data_vio)
{
 struct vdo_completion *completion = &data_vio->vio.completion;
 u32 discard_size = min_t(u32, data_vio->remaining_discard,
     VDO_BLOCK_SIZE - data_vio->offset);

 VDO_ASSERT_LOG_ONLY(data_vio->allocation.lock == NULL,
       "complete data_vio has no allocation lock");
 VDO_ASSERT_LOG_ONLY(data_vio->hash_lock == NULL,
       "complete data_vio has no hash lock");
 if ((data_vio->remaining_discard <= discard_size) ||
     (completion->result != VDO_SUCCESS)) {
  struct data_vio_pool *pool = completion->vdo->data_vio_pool;

  vdo_funnel_queue_put(pool->queue, &completion->work_queue_entry_link);
  schedule_releases(pool);
  return;
 }

 data_vio->remaining_discard -= discard_size;
 data_vio->is_partial = (data_vio->remaining_discard < VDO_BLOCK_SIZE);
 data_vio->read = data_vio->is_partial;
 data_vio->offset = 0;
 completion->requeue = true;
 data_vio->first_reference_operation_complete = false;
 launch_data_vio(data_vio, data_vio->logical.lbn + 1);
}

/** perform_cleanup_stage() - Perform the next step in the process of cleaning up a data_vio. */
static void perform_cleanup_stage(struct data_vio *data_vio,
      enum data_vio_cleanup_stage stage)
{
 struct vdo *vdo = vdo_from_data_vio(data_vio);

 switch (stage) {
 case VIO_RELEASE_HASH_LOCK:
  if (data_vio->hash_lock != NULL) {
   launch_data_vio_hash_zone_callback(data_vio, clean_hash_lock);
   return;
  }
  fallthrough;

 case VIO_RELEASE_ALLOCATED:
  if (data_vio_has_allocation(data_vio)) {
   launch_data_vio_allocated_zone_callback(data_vio,
        release_allocated_lock);
   return;
  }
  fallthrough;

 case VIO_RELEASE_RECOVERY_LOCKS:
  if ((data_vio->recovery_sequence_number > 0) &&
      (READ_ONCE(vdo->read_only_notifier.read_only_error) == VDO_SUCCESS) &&
      (data_vio->vio.completion.result != VDO_READ_ONLY))
   vdo_log_warning("VDO not read-only when cleaning data_vio with RJ lock");
  fallthrough;

 case VIO_RELEASE_LOGICAL:
  launch_data_vio_logical_callback(data_vio, release_logical_lock);
  return;

 default:
  finish_cleanup(data_vio);
 }
}

void complete_data_vio(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

 completion->error_handler = NULL;
 data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_CLEANUP;
 perform_cleanup_stage(data_vio,
         (data_vio->write ? VIO_CLEANUP_START : VIO_RELEASE_LOGICAL));
}

static void enter_read_only_mode(struct vdo_completion *completion)
{
 if (vdo_is_read_only(completion->vdo))
  return;

 if (completion->result != VDO_READ_ONLY) {
  struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

  vdo_log_error_strerror(completion->result,
           "Preparing to enter read-only mode: data_vio for LBN %llu (becoming mapped to %llu, previously mapped to %llu, allocated %llu) is completing with a fatal error after operation %s",
           (unsigned long long) data_vio->logical.lbn,
           (unsigned long long) data_vio->new_mapped.pbn,
           (unsigned long long) data_vio->mapped.pbn,
           (unsigned long long) data_vio->allocation.pbn,
           get_data_vio_operation_name(data_vio));
 }

 vdo_enter_read_only_mode(completion->vdo, completion->result);
}

void handle_data_vio_error(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

 if ((completion->result == VDO_READ_ONLY) || (data_vio->user_bio == NULL))
  enter_read_only_mode(completion);

 update_data_vio_error_stats(data_vio);
 complete_data_vio(completion);
}

/**
 * get_data_vio_operation_name() - Get the name of the last asynchronous operation performed on a
 *    data_vio.
 */

const char *get_data_vio_operation_name(struct data_vio *data_vio)
{
 BUILD_BUG_ON((MAX_VIO_ASYNC_OPERATION_NUMBER - MIN_VIO_ASYNC_OPERATION_NUMBER) !=
       ARRAY_SIZE(ASYNC_OPERATION_NAMES));

 return ((data_vio->last_async_operation < MAX_VIO_ASYNC_OPERATION_NUMBER) ?
  ASYNC_OPERATION_NAMES[data_vio->last_async_operation] :
  "unknown async operation");
}

/**
 * data_vio_allocate_data_block() - Allocate a data block.
 *
 * @write_lock_type: The type of write lock to obtain on the block.
 * @callback: The callback which will attempt an allocation in the current zone and continue if it
 *       succeeds.
 * @error_handler: The handler for errors while allocating.
 */

void data_vio_allocate_data_block(struct data_vio *data_vio,
      enum pbn_lock_type write_lock_type,
      vdo_action_fn callback, vdo_action_fn error_handler)
{
 struct allocation *allocation = &data_vio->allocation;

 VDO_ASSERT_LOG_ONLY((allocation->pbn == VDO_ZERO_BLOCK),
       "data_vio does not have an allocation");
 allocation->write_lock_type = write_lock_type;
 allocation->zone = vdo_get_next_allocation_zone(data_vio->logical.zone);
 allocation->first_allocation_zone = allocation->zone->zone_number;

 data_vio->vio.completion.error_handler = error_handler;
 launch_data_vio_allocated_zone_callback(data_vio, callback);
}

/**
 * release_data_vio_allocation_lock() - Release the PBN lock on a data_vio's allocated block.
 * @reset: If true, the allocation will be reset (i.e. any allocated pbn will be forgotten).
 *
 * If the reference to the locked block is still provisional, it will be released as well.
 */

void release_data_vio_allocation_lock(struct data_vio *data_vio, bool reset)
{
 struct allocation *allocation = &data_vio->allocation;
 physical_block_number_t locked_pbn = allocation->pbn;

 assert_data_vio_in_allocated_zone(data_vio);

 if (reset || vdo_pbn_lock_has_provisional_reference(allocation->lock))
  allocation->pbn = VDO_ZERO_BLOCK;

 vdo_release_physical_zone_pbn_lock(allocation->zone, locked_pbn,
        vdo_forget(allocation->lock));
}

/**
 * uncompress_data_vio() - Uncompress the data a data_vio has just read.
 * @mapping_state: The mapping state indicating which fragment to decompress.
 * @buffer: The buffer to receive the uncompressed data.
 */

int uncompress_data_vio(struct data_vio *data_vio,
   enum block_mapping_state mapping_state, char *buffer)
{
 int size;
 u16 fragment_offset, fragment_size;
 struct compressed_block *block = data_vio->compression.block;
 int result = vdo_get_compressed_block_fragment(mapping_state, block,
             &fragment_offset, &fragment_size);

 if (result != VDO_SUCCESS) {
  vdo_log_debug("%s: compressed fragment error %d", __func__, result);
  return result;
 }

 size = LZ4_decompress_safe((block->data + fragment_offset), buffer,
       fragment_size, VDO_BLOCK_SIZE);
 if (size != VDO_BLOCK_SIZE) {
  vdo_log_debug("%s: lz4 error", __func__);
  return VDO_INVALID_FRAGMENT;
 }

 return VDO_SUCCESS;
}

/**
 * modify_for_partial_write() - Do the modify-write part of a read-modify-write cycle.
 * @completion: The data_vio which has just finished its read.
 *
 * This callback is registered in read_block().
 */

static void modify_for_partial_write(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);
 char *data = data_vio->vio.data;
 struct bio *bio = data_vio->user_bio;

 assert_data_vio_on_cpu_thread(data_vio);

 if (bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD) {
  memset(data + data_vio->offset, '\0', min_t(u32,
           data_vio->remaining_discard,
           VDO_BLOCK_SIZE - data_vio->offset));
 } else {
  copy_from_bio(bio, data + data_vio->offset);
 }

 data_vio->is_zero = is_zero_block(data);
 data_vio->read = false;
 launch_data_vio_logical_callback(data_vio,
      continue_data_vio_with_block_map_slot);
}

static void complete_read(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);
 char *data = data_vio->vio.data;
 bool compressed = vdo_is_state_compressed(data_vio->mapped.state);

 assert_data_vio_on_cpu_thread(data_vio);

 if (compressed) {
  int result = uncompress_data_vio(data_vio, data_vio->mapped.state, data);

  if (result != VDO_SUCCESS) {
   continue_data_vio_with_error(data_vio, result);
   return;
  }
 }

 if (data_vio->write) {
  modify_for_partial_write(completion);
  return;
 }

 if (compressed || data_vio->is_partial)
  copy_to_bio(data_vio->user_bio, data + data_vio->offset);

 acknowledge_data_vio(data_vio);
 complete_data_vio(completion);
}

static void read_endio(struct bio *bio)
{
 struct data_vio *data_vio = vio_as_data_vio(bio->bi_private);
 int result = blk_status_to_errno(bio->bi_status);

 vdo_count_completed_bios(bio);
 if (result != VDO_SUCCESS) {
  continue_data_vio_with_error(data_vio, result);
  return;
 }

 launch_data_vio_cpu_callback(data_vio, complete_read,
         CPU_Q_COMPLETE_READ_PRIORITY);
}

static void complete_zero_read(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

 assert_data_vio_on_cpu_thread(data_vio);

 if (data_vio->is_partial) {
  memset(data_vio->vio.data, 0, VDO_BLOCK_SIZE);
  if (data_vio->write) {
   modify_for_partial_write(completion);
   return;
  }
 } else {
  zero_fill_bio(data_vio->user_bio);
 }

 complete_read(completion);
}

/**
 * read_block() - Read a block asynchronously.
 *
 * This is the callback registered in read_block_mapping().
 */

static void read_block(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);
 struct vio *vio = as_vio(completion);
 int result = VDO_SUCCESS;

 if (data_vio->mapped.pbn == VDO_ZERO_BLOCK) {
  launch_data_vio_cpu_callback(data_vio, complete_zero_read,
          CPU_Q_COMPLETE_VIO_PRIORITY);
  return;
 }

 data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_READ_DATA_VIO;
 if (vdo_is_state_compressed(data_vio->mapped.state)) {
  result = vio_reset_bio(vio, (char *) data_vio->compression.block,
           read_endio, REQ_OP_READ, data_vio->mapped.pbn);
 } else {
  blk_opf_t opf = ((data_vio->user_bio->bi_opf & PASSTHROUGH_FLAGS) | REQ_OP_READ);

  if (data_vio->is_partial) {
   result = vio_reset_bio(vio, vio->data, read_endio, opf,
            data_vio->mapped.pbn);
  } else {
   /* A full 4k read. Use the incoming bio to avoid having to copy the data */
   bio_reset(vio->bio, vio->bio->bi_bdev, opf);
   bio_init_clone(data_vio->user_bio->bi_bdev, vio->bio,
           data_vio->user_bio, GFP_KERNEL);

   /* Copy over the original bio iovec and opflags. */
   vdo_set_bio_properties(vio->bio, vio, read_endio, opf,
            data_vio->mapped.pbn);
  }
 }

 if (result != VDO_SUCCESS) {
  continue_data_vio_with_error(data_vio, result);
  return;
 }

 vdo_submit_data_vio(data_vio);
}

static inline struct data_vio *
reference_count_update_completion_as_data_vio(struct vdo_completion *completion)
{
 if (completion->type == VIO_COMPLETION)
  return as_data_vio(completion);

 return container_of(completion, struct data_vio, decrement_completion);
}

/**
 * update_block_map() - Rendezvous of the data_vio and decrement completions after each has
 *                      made its reference updates. Handle any error from either, or proceed
 *                      to updating the block map.
 * @completion: The completion of the write in progress.
 */

static void update_block_map(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = reference_count_update_completion_as_data_vio(completion);

 assert_data_vio_in_logical_zone(data_vio);

 if (!data_vio->first_reference_operation_complete) {
  /* Rendezvous, we're first */
  data_vio->first_reference_operation_complete = true;
  return;
 }

 completion = &data_vio->vio.completion;
 vdo_set_completion_result(completion, data_vio->decrement_completion.result);
 if (completion->result != VDO_SUCCESS) {
  handle_data_vio_error(completion);
  return;
 }

 completion->error_handler = handle_data_vio_error;
 if (data_vio->hash_lock != NULL)
  set_data_vio_hash_zone_callback(data_vio, vdo_continue_hash_lock);
 else
  completion->callback = complete_data_vio;

 data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_PUT_MAPPED_BLOCK;
 vdo_put_mapped_block(data_vio);
}

static void decrement_reference_count(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = container_of(completion, struct data_vio,
       decrement_completion);

 assert_data_vio_in_mapped_zone(data_vio);

 vdo_set_completion_callback(completion, update_block_map,
        data_vio->logical.zone->thread_id);
 completion->error_handler = update_block_map;
 vdo_modify_reference_count(completion, &data_vio->decrement_updater);
}

static void increment_reference_count(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

 assert_data_vio_in_new_mapped_zone(data_vio);

 if (data_vio->downgrade_allocation_lock) {
  /*
 * Now that the data has been written, it's safe to deduplicate against the
 * block. Downgrade the allocation lock to a read lock so it can be used later by
 * the hash lock. This is done here since it needs to happen sometime before we
 * return to the hash zone, and we are currently on the correct thread. For
 * compressed blocks, the downgrade will have already been done.
 */

  vdo_downgrade_pbn_write_lock(data_vio->allocation.lock, false);
 }

 set_data_vio_logical_callback(data_vio, update_block_map);
 completion->error_handler = update_block_map;
 vdo_modify_reference_count(completion, &data_vio->increment_updater);
}

/** journal_remapping() - Add a recovery journal entry for a data remapping. */
static void journal_remapping(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

 assert_data_vio_in_journal_zone(data_vio);

 data_vio->decrement_updater.operation = VDO_JOURNAL_DATA_REMAPPING;
 data_vio->decrement_updater.zpbn = data_vio->mapped;
 if (data_vio->new_mapped.pbn == VDO_ZERO_BLOCK) {
  data_vio->first_reference_operation_complete = true;
  if (data_vio->mapped.pbn == VDO_ZERO_BLOCK)
   set_data_vio_logical_callback(data_vio, update_block_map);
 } else {
  set_data_vio_new_mapped_zone_callback(data_vio,
            increment_reference_count);
 }

 if (data_vio->mapped.pbn == VDO_ZERO_BLOCK) {
  data_vio->first_reference_operation_complete = true;
 } else {
  vdo_set_completion_callback(&data_vio->decrement_completion,
         decrement_reference_count,
         data_vio->mapped.zone->thread_id);
 }

 data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_JOURNAL_REMAPPING;
 vdo_add_recovery_journal_entry(completion->vdo->recovery_journal, data_vio);
}

/**
 * read_old_block_mapping() - Get the previous PBN/LBN mapping of an in-progress write.
 *
 * Gets the previous PBN mapped to this LBN from the block map, so as to make an appropriate
 * journal entry referencing the removal of this LBN->PBN mapping.
 */

static void read_old_block_mapping(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

 assert_data_vio_in_logical_zone(data_vio);

 data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_GET_MAPPED_BLOCK_FOR_WRITE;
 set_data_vio_journal_callback(data_vio, journal_remapping);
 vdo_get_mapped_block(data_vio);
}

void update_metadata_for_data_vio_write(struct data_vio *data_vio, struct pbn_lock *lock)
{
 data_vio->increment_updater = (struct reference_updater) {
  .operation = VDO_JOURNAL_DATA_REMAPPING,
  .increment = true,
  .zpbn = data_vio->new_mapped,
  .lock = lock,
 };

 launch_data_vio_logical_callback(data_vio, read_old_block_mapping);
}

/**
 * pack_compressed_data() - Attempt to pack the compressed data_vio into a block.
 *
 * This is the callback registered in launch_compress_data_vio().
 */

static void pack_compressed_data(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

 assert_data_vio_in_packer_zone(data_vio);

 if (!vdo_get_compressing(vdo_from_data_vio(data_vio)) ||
     get_data_vio_compression_status(data_vio).may_not_compress) {
  write_data_vio(data_vio);
  return;
 }

 data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_ATTEMPT_PACKING;
 vdo_attempt_packing(data_vio);
}

/**
 * compress_data_vio() - Do the actual work of compressing the data on a CPU queue.
 *
 * This callback is registered in launch_compress_data_vio().
 */

static void compress_data_vio(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);
 int size;

 assert_data_vio_on_cpu_thread(data_vio);

 /*
 * By putting the compressed data at the start of the compressed block data field, we won't
 * need to copy it if this data_vio becomes a compressed write agent.
 */

 size = LZ4_compress_default(data_vio->vio.data,
        data_vio->compression.block->data, VDO_BLOCK_SIZE,
        VDO_MAX_COMPRESSED_FRAGMENT_SIZE,
        (char *) vdo_get_work_queue_private_data());
 if ((size > 0) && (size < VDO_COMPRESSED_BLOCK_DATA_SIZE)) {
  data_vio->compression.size = size;
  launch_data_vio_packer_callback(data_vio, pack_compressed_data);
  return;
 }

 write_data_vio(data_vio);
}

/**
 * launch_compress_data_vio() - Continue a write by attempting to compress the data.
 *
 * This is a re-entry point to vio_write used by hash locks.
 */

void launch_compress_data_vio(struct data_vio *data_vio)
{
 VDO_ASSERT_LOG_ONLY(!data_vio->is_duplicate, "compressing a non-duplicate block");
 VDO_ASSERT_LOG_ONLY(data_vio->hash_lock != NULL,
       "data_vio to compress has a hash_lock");
 VDO_ASSERT_LOG_ONLY(data_vio_has_allocation(data_vio),
       "data_vio to compress has an allocation");

 /*
 * There are 4 reasons why a data_vio which has reached this point will not be eligible for
 * compression:
 *
 * 1) Since data_vios can block indefinitely in the packer, it would be bad to do so if the
 * write request also requests FUA.
 *
 * 2) A data_vio should not be compressed when compression is disabled for the vdo.
 *
 * 3) A data_vio could be doing a partial write on behalf of a larger discard which has not
 * yet been acknowledged and hence blocking in the packer would be bad.
 *
 * 4) Some other data_vio may be waiting on this data_vio in which case blocking in the
 * packer would also be bad.
 */

 if (data_vio->fua ||
     !vdo_get_compressing(vdo_from_data_vio(data_vio)) ||
     ((data_vio->user_bio != NULL) && (bio_op(data_vio->user_bio) == REQ_OP_DISCARD)) ||
     (advance_data_vio_compression_stage(data_vio).stage != DATA_VIO_COMPRESSING)) {
  write_data_vio(data_vio);
  return;
 }

 data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_COMPRESS_DATA_VIO;
 launch_data_vio_cpu_callback(data_vio, compress_data_vio,
         CPU_Q_COMPRESS_BLOCK_PRIORITY);
}

/**
 * hash_data_vio() - Hash the data in a data_vio and set the hash zone (which also flags the record
 *      name as set).

 * This callback is registered in prepare_for_dedupe().
 */

static void hash_data_vio(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

 assert_data_vio_on_cpu_thread(data_vio);
 VDO_ASSERT_LOG_ONLY(!data_vio->is_zero, "zero blocks should not be hashed");

 murmurhash3_128(data_vio->vio.data, VDO_BLOCK_SIZE, 0x62ea60be,
   &data_vio->record_name);

 data_vio->hash_zone = vdo_select_hash_zone(vdo_from_data_vio(data_vio)->hash_zones,
         &data_vio->record_name);
 data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_ACQUIRE_VDO_HASH_LOCK;
 launch_data_vio_hash_zone_callback(data_vio, vdo_acquire_hash_lock);
}

/** prepare_for_dedupe() - Prepare for the dedupe path after attempting to get an allocation. */
static void prepare_for_dedupe(struct data_vio *data_vio)
{
 /* We don't care what thread we are on. */
 VDO_ASSERT_LOG_ONLY(!data_vio->is_zero, "must not prepare to dedupe zero blocks");

 /*
 * Before we can dedupe, we need to know the record name, so the first
 * step is to hash the block data.
 */

 data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_HASH_DATA_VIO;
 launch_data_vio_cpu_callback(data_vio, hash_data_vio, CPU_Q_HASH_BLOCK_PRIORITY);
}

/**
 * write_bio_finished() - This is the bio_end_io function registered in write_block() to be called
 *   when a data_vio's write to the underlying storage has completed.
 */

static void write_bio_finished(struct bio *bio)
{
 struct data_vio *data_vio = vio_as_data_vio((struct vio *) bio->bi_private);

 vdo_count_completed_bios(bio);
 vdo_set_completion_result(&data_vio->vio.completion,
      blk_status_to_errno(bio->bi_status));
 data_vio->downgrade_allocation_lock = true;
 update_metadata_for_data_vio_write(data_vio, data_vio->allocation.lock);
}

/** write_data_vio() - Write a data block to storage without compression. */
void write_data_vio(struct data_vio *data_vio)
{
 struct data_vio_compression_status status, new_status;
 int result;

 if (!data_vio_has_allocation(data_vio)) {
  /*
 * There was no space to write this block and we failed to deduplicate or compress
 * it.
 */

  continue_data_vio_with_error(data_vio, VDO_NO_SPACE);
  return;
 }

 new_status = (struct data_vio_compression_status) {
  .stage = DATA_VIO_POST_PACKER,
  .may_not_compress = true,
 };

 do {
  status = get_data_vio_compression_status(data_vio);
 } while ((status.stage != DATA_VIO_POST_PACKER) &&
   !set_data_vio_compression_status(data_vio, status, new_status));

 /* Write the data from the data block buffer. */
 result = vio_reset_bio(&data_vio->vio, data_vio->vio.data,
          write_bio_finished, REQ_OP_WRITE,
          data_vio->allocation.pbn);
 if (result != VDO_SUCCESS) {
  continue_data_vio_with_error(data_vio, result);
  return;
 }

 data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_WRITE_DATA_VIO;
 vdo_submit_data_vio(data_vio);
}

/**
 * acknowledge_write_callback() - Acknowledge a write to the requestor.
 *
 * This callback is registered in allocate_block() and continue_write_with_block_map_slot().
 */

static void acknowledge_write_callback(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);
 struct vdo *vdo = completion->vdo;

 VDO_ASSERT_LOG_ONLY((!vdo_uses_bio_ack_queue(vdo) ||
        (vdo_get_callback_thread_id() == vdo->thread_config.bio_ack_thread)),
       "%s() called on bio ack queue", __func__);
 VDO_ASSERT_LOG_ONLY(data_vio_has_flush_generation_lock(data_vio),
       "write VIO to be acknowledged has a flush generation lock");
 acknowledge_data_vio(data_vio);
 if (data_vio->new_mapped.pbn == VDO_ZERO_BLOCK) {
  /* This is a zero write or discard */
  update_metadata_for_data_vio_write(data_vio, NULL);
  return;
 }

 prepare_for_dedupe(data_vio);
}

/**
 * allocate_block() - Attempt to allocate a block in the current allocation zone.
 *
 * This callback is registered in continue_write_with_block_map_slot().
 */

static void allocate_block(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

 assert_data_vio_in_allocated_zone(data_vio);

 if (!vdo_allocate_block_in_zone(data_vio))
  return;

 completion->error_handler = handle_data_vio_error;
 WRITE_ONCE(data_vio->allocation_succeeded, true);
 data_vio->new_mapped = (struct zoned_pbn) {
  .zone = data_vio->allocation.zone,
  .pbn = data_vio->allocation.pbn,
  .state = VDO_MAPPING_STATE_UNCOMPRESSED,
 };

 if (data_vio->fua ||
     data_vio->remaining_discard > (u32) (VDO_BLOCK_SIZE - data_vio->offset)) {
  prepare_for_dedupe(data_vio);
  return;
 }

 data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_ACKNOWLEDGE_WRITE;
 launch_data_vio_on_bio_ack_queue(data_vio, acknowledge_write_callback);
}

/**
 * handle_allocation_error() - Handle an error attempting to allocate a block.
 *
 * This error handler is registered in continue_write_with_block_map_slot().
 */

static void handle_allocation_error(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

 if (completion->result == VDO_NO_SPACE) {
  /* We failed to get an allocation, but we can try to dedupe. */
  vdo_reset_completion(completion);
  completion->error_handler = handle_data_vio_error;
  prepare_for_dedupe(data_vio);
  return;
 }

 /* We got a "real" error, not just a failure to allocate, so fail the request. */
 handle_data_vio_error(completion);
}

static int assert_is_discard(struct data_vio *data_vio)
{
 int result = VDO_ASSERT(data_vio->is_discard,
    "data_vio with no block map page is a discard");

 return ((result == VDO_SUCCESS) ? result : VDO_READ_ONLY);
}

/**
 * continue_data_vio_with_block_map_slot() - Read the data_vio's mapping from the block map.
 *
 * This callback is registered in launch_read_data_vio().
 */

void continue_data_vio_with_block_map_slot(struct vdo_completion *completion)
{
 struct data_vio *data_vio = as_data_vio(completion);

 assert_data_vio_in_logical_zone(data_vio);
 if (data_vio->read) {
  set_data_vio_logical_callback(data_vio, read_block);
  data_vio->last_async_operation = VIO_ASYNC_OP_GET_MAPPED_BLOCK_FOR_READ;
  vdo_get_mapped_block(data_vio);
  return;
 }

 vdo_acquire_flush_generation_lock(data_vio);

 if (data_vio->tree_lock.tree_slots[0].block_map_slot.pbn == VDO_ZERO_BLOCK) {
  /*
 * This is a discard for a block on a block map page which has not been allocated, so
 * there's nothing more we need to do.
 */

  completion->callback = complete_data_vio;
  continue_data_vio_with_error(data_vio, assert_is_discard(data_vio));
  return;
 }

 /*
--> --------------------

--> maximum size reached

--> --------------------

Messung V0.5
C=95 H=98 G=96

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.9 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






Wurzel

Suchen

Beweissystem der NASA

Beweissystem Isabelle

NIST Cobol Testsuite

Cephes Mathematical Library

Wiener Entwicklungsmethode

Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.

Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung und die Messung sind noch experimentell.






                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge