drbd: bm_page_async_io: properly initialize page->private
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / 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, const enum km_type km)
308 {
309         struct page *page = b->bm_pages[idx];
310         return (unsigned long *) kmap_atomic(page, km);
311 }
312
313 static unsigned long *bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
314 {
315         return __bm_map_pidx(b, idx, KM_IRQ1);
316 }
317
318 static void __bm_unmap(unsigned long *p_addr, const enum km_type km)
319 {
320         kunmap_atomic(p_addr, km);
321 };
322
323 static void bm_unmap(unsigned long *p_addr)
324 {
325         return __bm_unmap(p_addr, KM_IRQ1);
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_KERNEL is ok, as this is done when a lower level disk is
392          * "attached" to the drbd.  Context is receiver thread or drbdsetup /
393          * netlink process.  As we have no disk yet, we are not in the IO path,
394          * not even the IO path of the peer. */
395         bytes = sizeof(struct page *)*want;
396         new_pages = kmalloc(bytes, GFP_KERNEL);
397         if (!new_pages) {
398                 new_pages = vmalloc(bytes);
399                 if (!new_pages)
400                         return NULL;
401                 vmalloced = 1;
402         }
403
404         memset(new_pages, 0, bytes);
405         if (want >= have) {
406                 for (i = 0; i < have; i++)
407                         new_pages[i] = old_pages[i];
408                 for (; i < want; i++) {
409                         page = alloc_page(GFP_HIGHUSER);
410                         if (!page) {
411                                 bm_free_pages(new_pages + have, i - have);
412                                 bm_vk_free(new_pages, vmalloced);
413                                 return NULL;
414                         }
415                         /* we want to know which page it is
416                          * from the endio handlers */
417                         bm_store_page_idx(page, i);
418                         new_pages[i] = page;
419                 }
420         } else {
421                 for (i = 0; i < want; i++)
422                         new_pages[i] = old_pages[i];
423                 /* NOT HERE, we are outside the spinlock!
424                 bm_free_pages(old_pages + want, have - want);
425                 */
426         }
427
428         if (vmalloced)
429                 b->bm_flags |= BM_P_VMALLOCED;
430         else
431                 b->bm_flags &= ~BM_P_VMALLOCED;
432
433         return new_pages;
434 }
435
436 /*
437  * called on driver init only. TODO call when a device is created.
438  * allocates the drbd_bitmap, and stores it in mdev->bitmap.
439  */
440 int drbd_bm_init(struct drbd_conf *mdev)
441 {
442         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
443         WARN_ON(b != NULL);
444         b = kzalloc(sizeof(struct drbd_bitmap), GFP_KERNEL);
445         if (!b)
446                 return -ENOMEM;
447         spin_lock_init(&b->bm_lock);
448         mutex_init(&b->bm_change);
449         init_waitqueue_head(&b->bm_io_wait);
450
451         mdev->bitmap = b;
452
453         return 0;
454 }
455
456 sector_t drbd_bm_capacity(struct drbd_conf *mdev)
457 {
458         if (!expect(mdev->bitmap))
459                 return 0;
460         return mdev->bitmap->bm_dev_capacity;
461 }
462
463 /* called on driver unload. TODO: call when a device is destroyed.
464  */
465 void drbd_bm_cleanup(struct drbd_conf *mdev)
466 {
467         if (!expect(mdev->bitmap))
468                 return;
469         bm_free_pages(mdev->bitmap->bm_pages, mdev->bitmap->bm_number_of_pages);
470         bm_vk_free(mdev->bitmap->bm_pages, (BM_P_VMALLOCED & mdev->bitmap->bm_flags));
471         kfree(mdev->bitmap);
472         mdev->bitmap = NULL;
473 }
474
475 /*
476  * since (b->bm_bits % BITS_PER_LONG) != 0,
477  * this masks out the remaining bits.
478  * Returns the number of bits cleared.
479  */
480 #define BITS_PER_PAGE           (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
481 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE - 1)
482 #define BITS_PER_LONG_MASK      (BITS_PER_LONG - 1)
483 static int bm_clear_surplus(struct drbd_bitmap *b)
484 {
485         unsigned long mask;
486         unsigned long *p_addr, *bm;
487         int tmp;
488         int cleared = 0;
489
490         /* number of bits modulo bits per page */
491         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
492         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
493         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
494         /* bitmap is always stored little endian,
495          * on disk and in core memory alike */
496         mask = cpu_to_lel(mask);
497
498         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
499         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
500         if (mask) {
501                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
502                  * to the long containing the last bit.
503                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
504                  * after the last (long word aligned) bit. */
505                 cleared = hweight_long(*bm & ~mask);
506                 *bm &= mask;
507                 bm++;
508         }
509
510         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
511                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
512                  * a padding long to align with a 64bit remote */
513                 cleared += hweight_long(*bm);
514                 *bm = 0;
515         }
516         bm_unmap(p_addr);
517         return cleared;
518 }
519
520 static void bm_set_surplus(struct drbd_bitmap *b)
521 {
522         unsigned long mask;
523         unsigned long *p_addr, *bm;
524         int tmp;
525
526         /* number of bits modulo bits per page */
527         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
528         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
529         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
530         /* bitmap is always stored little endian,
531          * on disk and in core memory alike */
532         mask = cpu_to_lel(mask);
533
534         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
535         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
536         if (mask) {
537                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
538                  * to the long containing the last bit.
539                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
540                  * after the last (long word aligned) bit. */
541                 *bm |= ~mask;
542                 bm++;
543         }
544
545         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
546                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
547                  * a padding long to align with a 64bit remote */
548                 *bm = ~0UL;
549         }
550         bm_unmap(p_addr);
551 }
552
553 /* you better not modify the bitmap while this is running,
554  * or its results will be stale */
555 static unsigned long bm_count_bits(struct drbd_bitmap *b)
556 {
557         unsigned long *p_addr;
558         unsigned long bits = 0;
559         unsigned long mask = (1UL << (b->bm_bits & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
560         int idx, i, last_word;
561
562         /* all but last page */
563         for (idx = 0; idx < b->bm_number_of_pages - 1; idx++) {
564                 p_addr = __bm_map_pidx(b, idx, KM_USER0);
565                 for (i = 0; i < LWPP; i++)
566                         bits += hweight_long(p_addr[i]);
567                 __bm_unmap(p_addr, KM_USER0);
568                 cond_resched();
569         }
570         /* last (or only) page */
571         last_word = ((b->bm_bits - 1) & BITS_PER_PAGE_MASK) >> LN2_BPL;
572         p_addr = __bm_map_pidx(b, idx, KM_USER0);
573         for (i = 0; i < last_word; i++)
574                 bits += hweight_long(p_addr[i]);
575         p_addr[last_word] &= cpu_to_lel(mask);
576         bits += hweight_long(p_addr[last_word]);
577         /* 32bit arch, may have an unused padding long */
578         if (BITS_PER_LONG == 32 && (last_word & 1) == 0)
579                 p_addr[last_word+1] = 0;
580         __bm_unmap(p_addr, KM_USER0);
581         return bits;
582 }
583
584 /* offset and len in long words.*/
585 static void bm_memset(struct drbd_bitmap *b, size_t offset, int c, size_t len)
586 {
587         unsigned long *p_addr, *bm;
588         unsigned int idx;
589         size_t do_now, end;
590
591         end = offset + len;
592
593         if (end > b->bm_words) {
594                 printk(KERN_ALERT "drbd: bm_memset end > bm_words\n");
595                 return;
596         }
597
598         while (offset < end) {
599                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset + 1, LWPP), end) - offset;
600                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
601                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
602                 bm = p_addr + MLPP(offset);
603                 if (bm+do_now > p_addr + LWPP) {
604                         printk(KERN_ALERT "drbd: BUG BUG BUG! p_addr:%p bm:%p do_now:%d\n",
605                                p_addr, bm, (int)do_now);
606                 } else
607                         memset(bm, c, do_now * sizeof(long));
608                 bm_unmap(p_addr);
609                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
610                 offset += do_now;
611         }
612 }
613
614 /*
615  * make sure the bitmap has enough room for the attached storage,
616  * if necessary, resize.
617  * called whenever we may have changed the device size.
618  * returns -ENOMEM if we could not allocate enough memory, 0 on success.
619  * In case this is actually a resize, we copy the old bitmap into the new one.
620  * Otherwise, the bitmap is initialized to all bits set.
621  */
622 int drbd_bm_resize(struct drbd_conf *mdev, sector_t capacity, int set_new_bits)
623 {
624         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
625         unsigned long bits, words, owords, obits;
626         unsigned long want, have, onpages; /* number of pages */
627         struct page **npages, **opages = NULL;
628         int err = 0, growing;
629         int opages_vmalloced;
630
631         if (!expect(b))
632                 return -ENOMEM;
633
634         drbd_bm_lock(mdev, "resize", BM_LOCKED_MASK);
635
636         dev_info(DEV, "drbd_bm_resize called with capacity == %llu\n",
637                         (unsigned long long)capacity);
638
639         if (capacity == b->bm_dev_capacity)
640                 goto out;
641
642         opages_vmalloced = (BM_P_VMALLOCED & b->bm_flags);
643
644         if (capacity == 0) {
645                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
646                 opages = b->bm_pages;
647                 onpages = b->bm_number_of_pages;
648                 owords = b->bm_words;
649                 b->bm_pages = NULL;
650                 b->bm_number_of_pages =
651                 b->bm_set   =
652                 b->bm_bits  =
653                 b->bm_words =
654                 b->bm_dev_capacity = 0;
655                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
656                 bm_free_pages(opages, onpages);
657                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
658                 goto out;
659         }
660         bits  = BM_SECT_TO_BIT(ALIGN(capacity, BM_SECT_PER_BIT));
661
662         /* if we would use
663            words = ALIGN(bits,BITS_PER_LONG) >> LN2_BPL;
664            a 32bit host could present the wrong number of words
665            to a 64bit host.
666         */
667         words = ALIGN(bits, 64) >> LN2_BPL;
668
669         if (get_ldev(mdev)) {
670                 u64 bits_on_disk = ((u64)mdev->ldev->md.md_size_sect-MD_BM_OFFSET) << 12;
671                 put_ldev(mdev);
672                 if (bits > bits_on_disk) {
673                         dev_info(DEV, "bits = %lu\n", bits);
674                         dev_info(DEV, "bits_on_disk = %llu\n", bits_on_disk);
675                         err = -ENOSPC;
676                         goto out;
677                 }
678         }
679
680         want = ALIGN(words*sizeof(long), PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
681         have = b->bm_number_of_pages;
682         if (want == have) {
683                 D_ASSERT(b->bm_pages != NULL);
684                 npages = b->bm_pages;
685         } else {
686                 if (drbd_insert_fault(mdev, DRBD_FAULT_BM_ALLOC))
687                         npages = NULL;
688                 else
689                         npages = bm_realloc_pages(b, want);
690         }
691
692         if (!npages) {
693                 err = -ENOMEM;
694                 goto out;
695         }
696
697         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
698         opages = b->bm_pages;
699         owords = b->bm_words;
700         obits  = b->bm_bits;
701
702         growing = bits > obits;
703         if (opages && growing && set_new_bits)
704                 bm_set_surplus(b);
705
706         b->bm_pages = npages;
707         b->bm_number_of_pages = want;
708         b->bm_bits  = bits;
709         b->bm_words = words;
710         b->bm_dev_capacity = capacity;
711
712         if (growing) {
713                 if (set_new_bits) {
714                         bm_memset(b, owords, 0xff, words-owords);
715                         b->bm_set += bits - obits;
716                 } else
717                         bm_memset(b, owords, 0x00, words-owords);
718
719         }
720
721         if (want < have) {
722                 /* implicit: (opages != NULL) && (opages != npages) */
723                 bm_free_pages(opages + want, have - want);
724         }
725
726         (void)bm_clear_surplus(b);
727
728         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
729         if (opages != npages)
730                 bm_vk_free(opages, opages_vmalloced);
731         if (!growing)
732                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
733         dev_info(DEV, "resync bitmap: bits=%lu words=%lu pages=%lu\n", bits, words, want);
734
735  out:
736         drbd_bm_unlock(mdev);
737         return err;
738 }
739
740 /* inherently racy:
741  * if not protected by other means, return value may be out of date when
742  * leaving this function...
743  * we still need to lock it, since it is important that this returns
744  * bm_set == 0 precisely.
745  *
746  * maybe bm_set should be atomic_t ?
747  */
748 unsigned long _drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
749 {
750         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
751         unsigned long s;
752         unsigned long flags;
753
754         if (!expect(b))
755                 return 0;
756         if (!expect(b->bm_pages))
757                 return 0;
758
759         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
760         s = b->bm_set;
761         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
762
763         return s;
764 }
765
766 unsigned long drbd_bm_total_weight(struct drbd_conf *mdev)
767 {
768         unsigned long s;
769         /* if I don't have a disk, I don't know about out-of-sync status */
770         if (!get_ldev_if_state(mdev, D_NEGOTIATING))
771                 return 0;
772         s = _drbd_bm_total_weight(mdev);
773         put_ldev(mdev);
774         return s;
775 }
776
777 size_t drbd_bm_words(struct drbd_conf *mdev)
778 {
779         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
780         if (!expect(b))
781                 return 0;
782         if (!expect(b->bm_pages))
783                 return 0;
784
785         return b->bm_words;
786 }
787
788 unsigned long drbd_bm_bits(struct drbd_conf *mdev)
789 {
790         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
791         if (!expect(b))
792                 return 0;
793
794         return b->bm_bits;
795 }
796
797 /* merge number words from buffer into the bitmap starting at offset.
798  * buffer[i] is expected to be little endian unsigned long.
799  * bitmap must be locked by drbd_bm_lock.
800  * currently only used from receive_bitmap.
801  */
802 void drbd_bm_merge_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
803                         unsigned long *buffer)
804 {
805         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
806         unsigned long *p_addr, *bm;
807         unsigned long word, bits;
808         unsigned int idx;
809         size_t end, do_now;
810
811         end = offset + number;
812
813         if (!expect(b))
814                 return;
815         if (!expect(b->bm_pages))
816                 return;
817         if (number == 0)
818                 return;
819         WARN_ON(offset >= b->bm_words);
820         WARN_ON(end    >  b->bm_words);
821
822         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
823         while (offset < end) {
824                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
825                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
826                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
827                 bm = p_addr + MLPP(offset);
828                 offset += do_now;
829                 while (do_now--) {
830                         bits = hweight_long(*bm);
831                         word = *bm | *buffer++;
832                         *bm++ = word;
833                         b->bm_set += hweight_long(word) - bits;
834                 }
835                 bm_unmap(p_addr);
836                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
837         }
838         /* with 32bit <-> 64bit cross-platform connect
839          * this is only correct for current usage,
840          * where we _know_ that we are 64 bit aligned,
841          * and know that this function is used in this way, too...
842          */
843         if (end == b->bm_words)
844                 b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
845         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
846 }
847
848 /* copy number words from the bitmap starting at offset into the buffer.
849  * buffer[i] will be little endian unsigned long.
850  */
851 void drbd_bm_get_lel(struct drbd_conf *mdev, size_t offset, size_t number,
852                      unsigned long *buffer)
853 {
854         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
855         unsigned long *p_addr, *bm;
856         size_t end, do_now;
857
858         end = offset + number;
859
860         if (!expect(b))
861                 return;
862         if (!expect(b->bm_pages))
863                 return;
864
865         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
866         if ((offset >= b->bm_words) ||
867             (end    >  b->bm_words) ||
868             (number <= 0))
869                 dev_err(DEV, "offset=%lu number=%lu bm_words=%lu\n",
870                         (unsigned long) offset,
871                         (unsigned long) number,
872                         (unsigned long) b->bm_words);
873         else {
874                 while (offset < end) {
875                         do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
876                         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, offset));
877                         bm = p_addr + MLPP(offset);
878                         offset += do_now;
879                         while (do_now--)
880                                 *buffer++ = *bm++;
881                         bm_unmap(p_addr);
882                 }
883         }
884         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
885 }
886
887 /* set all bits in the bitmap */
888 void drbd_bm_set_all(struct drbd_conf *mdev)
889 {
890         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
891         if (!expect(b))
892                 return;
893         if (!expect(b->bm_pages))
894                 return;
895
896         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
897         bm_memset(b, 0, 0xff, b->bm_words);
898         (void)bm_clear_surplus(b);
899         b->bm_set = b->bm_bits;
900         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
901 }
902
903 /* clear all bits in the bitmap */
904 void drbd_bm_clear_all(struct drbd_conf *mdev)
905 {
906         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
907         if (!expect(b))
908                 return;
909         if (!expect(b->bm_pages))
910                 return;
911
912         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
913         bm_memset(b, 0, 0, b->bm_words);
914         b->bm_set = 0;
915         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
916 }
917
918 struct bm_aio_ctx {
919         struct drbd_conf *mdev;
920         atomic_t in_flight;
921         unsigned int done;
922         unsigned flags;
923 #define BM_AIO_COPY_PAGES       1
924 #define BM_AIO_WRITE_HINTED     2
925         int error;
926         struct kref kref;
927 };
928
929 static void bm_aio_ctx_destroy(struct kref *kref)
930 {
931         struct bm_aio_ctx *ctx = container_of(kref, struct bm_aio_ctx, kref);
932
933         put_ldev(ctx->mdev);
934         kfree(ctx);
935 }
936
937 /* bv_page may be a copy, or may be the original */
938 static void bm_async_io_complete(struct bio *bio, int error)
939 {
940         struct bm_aio_ctx *ctx = bio->bi_private;
941         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
942         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
943         unsigned int idx = bm_page_to_idx(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
944         int uptodate = bio_flagged(bio, BIO_UPTODATE);
945
946
947         /* strange behavior of some lower level drivers...
948          * fail the request by clearing the uptodate flag,
949          * but do not return any error?!
950          * do we want to WARN() on this? */
951         if (!error && !uptodate)
952                 error = -EIO;
953
954         if ((ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) == 0 &&
955             !bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[idx]))
956                 dev_warn(DEV, "bitmap page idx %u changed during IO!\n", idx);
957
958         if (error) {
959                 /* ctx error will hold the completed-last non-zero error code,
960                  * in case error codes differ. */
961                 ctx->error = error;
962                 bm_set_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
963                 /* Not identical to on disk version of it.
964                  * Is BM_PAGE_IO_ERROR enough? */
965                 if (__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
966                         dev_err(DEV, "IO ERROR %d on bitmap page idx %u\n",
967                                         error, idx);
968         } else {
969                 bm_clear_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
970                 dynamic_dev_dbg(DEV, "bitmap page idx %u completed\n", idx);
971         }
972
973         bm_page_unlock_io(mdev, idx);
974
975         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES)
976                 mempool_free(bio->bi_io_vec[0].bv_page, drbd_md_io_page_pool);
977
978         bio_put(bio);
979
980         if (atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight)) {
981                 ctx->done = 1;
982                 wake_up(&mdev->misc_wait);
983                 kref_put(&ctx->kref, &bm_aio_ctx_destroy);
984         }
985 }
986
987 static void bm_page_io_async(struct bm_aio_ctx *ctx, int page_nr, int rw) __must_hold(local)
988 {
989         struct bio *bio = bio_alloc_drbd(GFP_NOIO);
990         struct drbd_conf *mdev = ctx->mdev;
991         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
992         struct page *page;
993         unsigned int len;
994
995         sector_t on_disk_sector =
996                 mdev->ldev->md.md_offset + mdev->ldev->md.bm_offset;
997         on_disk_sector += ((sector_t)page_nr) << (PAGE_SHIFT-9);
998
999         /* this might happen with very small
1000          * flexible external meta data device,
1001          * or with PAGE_SIZE > 4k */
1002         len = min_t(unsigned int, PAGE_SIZE,
1003                 (drbd_md_last_sector(mdev->ldev) - on_disk_sector + 1)<<9);
1004
1005         /* serialize IO on this page */
1006         bm_page_lock_io(mdev, page_nr);
1007         /* before memcpy and submit,
1008          * so it can be redirtied any time */
1009         bm_set_page_unchanged(b->bm_pages[page_nr]);
1010
1011         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) {
1012                 void *src, *dest;
1013                 page = mempool_alloc(drbd_md_io_page_pool, __GFP_HIGHMEM|__GFP_WAIT);
1014                 dest = kmap_atomic(page, KM_USER0);
1015                 src = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr], KM_USER1);
1016                 memcpy(dest, src, PAGE_SIZE);
1017                 kunmap_atomic(src, KM_USER1);
1018                 kunmap_atomic(dest, KM_USER0);
1019                 bm_store_page_idx(page, page_nr);
1020         } else
1021                 page = b->bm_pages[page_nr];
1022
1023         bio->bi_bdev = mdev->ldev->md_bdev;
1024         bio->bi_sector = on_disk_sector;
1025         /* bio_add_page of a single page to an empty bio will always succeed,
1026          * according to api.  Do we want to assert that? */
1027         bio_add_page(bio, page, len, 0);
1028         bio->bi_private = ctx;
1029         bio->bi_end_io = bm_async_io_complete;
1030
1031         if (drbd_insert_fault(mdev, (rw & WRITE) ? DRBD_FAULT_MD_WR : DRBD_FAULT_MD_RD)) {
1032                 bio->bi_rw |= rw;
1033                 bio_endio(bio, -EIO);
1034         } else {
1035                 submit_bio(rw, bio);
1036                 /* this should not count as user activity and cause the
1037                  * resync to throttle -- see drbd_rs_should_slow_down(). */
1038                 atomic_add(len >> 9, &mdev->rs_sect_ev);
1039         }
1040 }
1041
1042 /*
1043  * bm_rw: read/write the whole bitmap from/to its on disk location.
1044  */
1045 static int bm_rw(struct drbd_conf *mdev, int rw, unsigned flags, unsigned lazy_writeout_upper_idx) __must_hold(local)
1046 {
1047         struct bm_aio_ctx *ctx;
1048         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1049         int num_pages, i, count = 0;
1050         unsigned long now;
1051         char ppb[10];
1052         int err = 0;
1053
1054         /*
1055          * We are protected against bitmap disappearing/resizing by holding an
1056          * ldev reference (caller must have called get_ldev()).
1057          * For read/write, we are protected against changes to the bitmap by
1058          * the bitmap lock (see drbd_bitmap_io).
1059          * For lazy writeout, we don't care for ongoing changes to the bitmap,
1060          * as we submit copies of pages anyways.
1061          */
1062
1063         ctx = kmalloc(sizeof(struct bm_aio_ctx), GFP_NOIO);
1064         if (!ctx)
1065                 return -ENOMEM;
1066
1067         *ctx = (struct bm_aio_ctx) {
1068                 .mdev = mdev,
1069                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1070                 .done = 0,
1071                 .flags = flags,
1072                 .error = 0,
1073                 .kref = { ATOMIC_INIT(2) },
1074         };
1075
1076         if (!get_ldev_if_state(mdev, D_ATTACHING)) {  /* put is in bm_aio_ctx_destroy() */
1077                 dev_err(DEV, "ASSERT FAILED: get_ldev_if_state() == 1 in bm_rw()\n");
1078                 kfree(ctx);
1079                 return -ENODEV;
1080         }
1081
1082         if (!ctx->flags)
1083                 WARN_ON(!(BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags));
1084
1085         num_pages = b->bm_number_of_pages;
1086
1087         now = jiffies;
1088
1089         /* let the layers below us try to merge these bios... */
1090         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1091                 /* ignore completely unchanged pages */
1092                 if (lazy_writeout_upper_idx && i == lazy_writeout_upper_idx)
1093                         break;
1094                 if (rw & WRITE) {
1095                         if ((flags & BM_AIO_WRITE_HINTED) &&
1096                             !test_and_clear_bit(BM_PAGE_HINT_WRITEOUT,
1097                                     &page_private(b->bm_pages[i])))
1098                                 continue;
1099                         if (bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[i])) {
1100                                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm write for idx %u\n", i);
1101                                 continue;
1102                         }
1103                         /* during lazy writeout,
1104                          * ignore those pages not marked for lazy writeout. */
1105                         if (lazy_writeout_upper_idx &&
1106                             !bm_test_page_lazy_writeout(b->bm_pages[i])) {
1107                                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm lazy write for idx %u\n", i);
1108                                 continue;
1109                         }
1110                 }
1111                 atomic_inc(&ctx->in_flight);
1112                 bm_page_io_async(ctx, i, rw);
1113                 ++count;
1114                 cond_resched();
1115         }
1116
1117         /*
1118          * We initialize ctx->in_flight to one to make sure bm_async_io_complete
1119          * will not set ctx->done early, and decrement / test it here.  If there
1120          * are still some bios in flight, we need to wait for them here.
1121          * If all IO is done already (or nothing had been submitted), there is
1122          * no need to wait.  Still, we need to put the kref associated with the
1123          * "in_flight reached zero, all done" event.
1124          */
1125         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight))
1126                 wait_until_done_or_disk_failure(mdev, mdev->ldev, &ctx->done);
1127         else
1128                 kref_put(&ctx->kref, &bm_aio_ctx_destroy);
1129
1130         /* summary for global bitmap IO */
1131         if (flags == 0)
1132                 dev_info(DEV, "bitmap %s of %u pages took %lu jiffies\n",
1133                          rw == WRITE ? "WRITE" : "READ",
1134                          count, jiffies - now);
1135
1136         if (ctx->error) {
1137                 dev_alert(DEV, "we had at least one MD IO ERROR during bitmap IO\n");
1138                 drbd_chk_io_error(mdev, 1, true);
1139                 err = -EIO; /* ctx->error ? */
1140         }
1141
1142         if (atomic_read(&ctx->in_flight))
1143                 err = -EIO; /* Disk failed during IO... */
1144
1145         now = jiffies;
1146         if (rw == WRITE) {
1147                 drbd_md_flush(mdev);
1148         } else /* rw == READ */ {
1149                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
1150                 dev_info(DEV, "recounting of set bits took additional %lu jiffies\n",
1151                      jiffies - now);
1152         }
1153         now = b->bm_set;
1154
1155         if (flags == 0)
1156                 dev_info(DEV, "%s (%lu bits) marked out-of-sync by on disk bit-map.\n",
1157                      ppsize(ppb, now << (BM_BLOCK_SHIFT-10)), now);
1158
1159         kref_put(&ctx->kref, &bm_aio_ctx_destroy);
1160         return err;
1161 }
1162
1163 /**
1164  * drbd_bm_read() - Read the whole bitmap from its on disk location.
1165  * @mdev:       DRBD device.
1166  */
1167 int drbd_bm_read(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1168 {
1169         return bm_rw(mdev, READ, 0, 0);
1170 }
1171
1172 /**
1173  * drbd_bm_write() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1174  * @mdev:       DRBD device.
1175  *
1176  * Will only write pages that have changed since last IO.
1177  */
1178 int drbd_bm_write(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1179 {
1180         return bm_rw(mdev, WRITE, 0, 0);
1181 }
1182
1183 /**
1184  * drbd_bm_lazy_write_out() - Write bitmap pages 0 to @upper_idx-1, if they have changed.
1185  * @mdev:       DRBD device.
1186  * @upper_idx:  0: write all changed pages; +ve: page index to stop scanning for changed pages
1187  */
1188 int drbd_bm_write_lazy(struct drbd_conf *mdev, unsigned upper_idx) __must_hold(local)
1189 {
1190         return bm_rw(mdev, WRITE, BM_AIO_COPY_PAGES, upper_idx);
1191 }
1192
1193 /**
1194  * drbd_bm_write_copy_pages() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1195  * @mdev:       DRBD device.
1196  *
1197  * Will only write pages that have changed since last IO.
1198  * In contrast to drbd_bm_write(), this will copy the bitmap pages
1199  * to temporary writeout pages. It is intended to trigger a full write-out
1200  * while still allowing the bitmap to change, for example if a resync or online
1201  * verify is aborted due to a failed peer disk, while local IO continues, or
1202  * pending resync acks are still being processed.
1203  */
1204 int drbd_bm_write_copy_pages(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1205 {
1206         return bm_rw(mdev, WRITE, BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1207 }
1208
1209 /**
1210  * drbd_bm_write_hinted() - Write bitmap pages with "hint" marks, if they have changed.
1211  * @mdev:       DRBD device.
1212  */
1213 int drbd_bm_write_hinted(struct drbd_conf *mdev) __must_hold(local)
1214 {
1215         return bm_rw(mdev, WRITE, BM_AIO_WRITE_HINTED | BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1216 }
1217
1218 /**
1219  * drbd_bm_write_page() - Writes a PAGE_SIZE aligned piece of bitmap
1220  * @mdev:       DRBD device.
1221  * @idx:        bitmap page index
1222  *
1223  * We don't want to special case on logical_block_size of the backend device,
1224  * so we submit PAGE_SIZE aligned pieces.
1225  * Note that on "most" systems, PAGE_SIZE is 4k.
1226  *
1227  * In case this becomes an issue on systems with larger PAGE_SIZE,
1228  * we may want to change this again to write 4k aligned 4k pieces.
1229  */
1230 int drbd_bm_write_page(struct drbd_conf *mdev, unsigned int idx) __must_hold(local)
1231 {
1232         struct bm_aio_ctx *ctx;
1233         int err;
1234
1235         if (bm_test_page_unchanged(mdev->bitmap->bm_pages[idx])) {
1236                 dynamic_dev_dbg(DEV, "skipped bm page write for idx %u\n", idx);
1237                 return 0;
1238         }
1239
1240         ctx = kmalloc(sizeof(struct bm_aio_ctx), GFP_NOIO);
1241         if (!ctx)
1242                 return -ENOMEM;
1243
1244         *ctx = (struct bm_aio_ctx) {
1245                 .mdev = mdev,
1246                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1247                 .done = 0,
1248                 .flags = BM_AIO_COPY_PAGES,
1249                 .error = 0,
1250                 .kref = { ATOMIC_INIT(2) },
1251         };
1252
1253         if (!get_ldev_if_state(mdev, D_ATTACHING)) {  /* put is in bm_aio_ctx_destroy() */
1254                 dev_err(DEV, "ASSERT FAILED: get_ldev_if_state() == 1 in drbd_bm_write_page()\n");
1255                 kfree(ctx);
1256                 return -ENODEV;
1257         }
1258
1259         bm_page_io_async(ctx, idx, WRITE_SYNC);
1260         wait_until_done_or_disk_failure(mdev, mdev->ldev, &ctx->done);
1261
1262         if (ctx->error)
1263                 drbd_chk_io_error(mdev, 1, true);
1264                 /* that should force detach, so the in memory bitmap will be
1265                  * gone in a moment as well. */
1266
1267         mdev->bm_writ_cnt++;
1268         err = atomic_read(&ctx->in_flight) ? -EIO : ctx->error;
1269         kref_put(&ctx->kref, &bm_aio_ctx_destroy);
1270         return err;
1271 }
1272
1273 /* NOTE
1274  * find_first_bit returns int, we return unsigned long.
1275  * For this to work on 32bit arch with bitnumbers > (1<<32),
1276  * we'd need to return u64, and get a whole lot of other places
1277  * fixed where we still use unsigned long.
1278  *
1279  * this returns a bit number, NOT a sector!
1280  */
1281 static unsigned long __bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo,
1282         const int find_zero_bit, const enum km_type km)
1283 {
1284         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1285         unsigned long *p_addr;
1286         unsigned long bit_offset;
1287         unsigned i;
1288
1289
1290         if (bm_fo > b->bm_bits) {
1291                 dev_err(DEV, "bm_fo=%lu bm_bits=%lu\n", bm_fo, b->bm_bits);
1292                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1293         } else {
1294                 while (bm_fo < b->bm_bits) {
1295                         /* bit offset of the first bit in the page */
1296                         bit_offset = bm_fo & ~BITS_PER_PAGE_MASK;
1297                         p_addr = __bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bm_fo), km);
1298
1299                         if (find_zero_bit)
1300                                 i = find_next_zero_bit_le(p_addr,
1301                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1302                         else
1303                                 i = find_next_bit_le(p_addr,
1304                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1305
1306                         __bm_unmap(p_addr, km);
1307                         if (i < PAGE_SIZE*8) {
1308                                 bm_fo = bit_offset + i;
1309                                 if (bm_fo >= b->bm_bits)
1310                                         break;
1311                                 goto found;
1312                         }
1313                         bm_fo = bit_offset + PAGE_SIZE*8;
1314                 }
1315                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1316         }
1317  found:
1318         return bm_fo;
1319 }
1320
1321 static unsigned long bm_find_next(struct drbd_conf *mdev,
1322         unsigned long bm_fo, const int find_zero_bit)
1323 {
1324         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1325         unsigned long i = DRBD_END_OF_BITMAP;
1326
1327         if (!expect(b))
1328                 return i;
1329         if (!expect(b->bm_pages))
1330                 return i;
1331
1332         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1333         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1334                 bm_print_lock_info(mdev);
1335
1336         i = __bm_find_next(mdev, bm_fo, find_zero_bit, KM_IRQ1);
1337
1338         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1339         return i;
1340 }
1341
1342 unsigned long drbd_bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1343 {
1344         return bm_find_next(mdev, bm_fo, 0);
1345 }
1346
1347 #if 0
1348 /* not yet needed for anything. */
1349 unsigned long drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1350 {
1351         return bm_find_next(mdev, bm_fo, 1);
1352 }
1353 #endif
1354
1355 /* does not spin_lock_irqsave.
1356  * you must take drbd_bm_lock() first */
1357 unsigned long _drbd_bm_find_next(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1358 {
1359         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & mdev->b->bm_flags)); */
1360         return __bm_find_next(mdev, bm_fo, 0, KM_USER1);
1361 }
1362
1363 unsigned long _drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_conf *mdev, unsigned long bm_fo)
1364 {
1365         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & mdev->b->bm_flags)); */
1366         return __bm_find_next(mdev, bm_fo, 1, KM_USER1);
1367 }
1368
1369 /* returns number of bits actually changed.
1370  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1371  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1372  * wants bitnr, not sector.
1373  * expected to be called for only a few bits (e - s about BITS_PER_LONG).
1374  * Must hold bitmap lock already. */
1375 static int __bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
1376         unsigned long e, int val)
1377 {
1378         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1379         unsigned long *p_addr = NULL;
1380         unsigned long bitnr;
1381         unsigned int last_page_nr = -1U;
1382         int c = 0;
1383         int changed_total = 0;
1384
1385         if (e >= b->bm_bits) {
1386                 dev_err(DEV, "ASSERT FAILED: bit_s=%lu bit_e=%lu bm_bits=%lu\n",
1387                                 s, e, b->bm_bits);
1388                 e = b->bm_bits ? b->bm_bits -1 : 0;
1389         }
1390         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1391                 unsigned int page_nr = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1392                 if (page_nr != last_page_nr) {
1393                         if (p_addr)
1394                                 __bm_unmap(p_addr, KM_IRQ1);
1395                         if (c < 0)
1396                                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1397                         else if (c > 0)
1398                                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1399                         changed_total += c;
1400                         c = 0;
1401                         p_addr = __bm_map_pidx(b, page_nr, KM_IRQ1);
1402                         last_page_nr = page_nr;
1403                 }
1404                 if (val)
1405                         c += (0 == __test_and_set_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1406                 else
1407                         c -= (0 != __test_and_clear_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1408         }
1409         if (p_addr)
1410                 __bm_unmap(p_addr, KM_IRQ1);
1411         if (c < 0)
1412                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1413         else if (c > 0)
1414                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1415         changed_total += c;
1416         b->bm_set += changed_total;
1417         return changed_total;
1418 }
1419
1420 /* returns number of bits actually changed.
1421  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1422  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1423  * wants bitnr, not sector */
1424 static int bm_change_bits_to(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s,
1425         const unsigned long e, int val)
1426 {
1427         unsigned long flags;
1428         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1429         int c = 0;
1430
1431         if (!expect(b))
1432                 return 1;
1433         if (!expect(b->bm_pages))
1434                 return 0;
1435
1436         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1437         if ((val ? BM_DONT_SET : BM_DONT_CLEAR) & b->bm_flags)
1438                 bm_print_lock_info(mdev);
1439
1440         c = __bm_change_bits_to(mdev, s, e, val);
1441
1442         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1443         return c;
1444 }
1445
1446 /* returns number of bits changed 0 -> 1 */
1447 int drbd_bm_set_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1448 {
1449         return bm_change_bits_to(mdev, s, e, 1);
1450 }
1451
1452 /* returns number of bits changed 1 -> 0 */
1453 int drbd_bm_clear_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1454 {
1455         return -bm_change_bits_to(mdev, s, e, 0);
1456 }
1457
1458 /* sets all bits in full words,
1459  * from first_word up to, but not including, last_word */
1460 static inline void bm_set_full_words_within_one_page(struct drbd_bitmap *b,
1461                 int page_nr, int first_word, int last_word)
1462 {
1463         int i;
1464         int bits;
1465         int changed = 0;
1466         unsigned long *paddr = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr], KM_IRQ1);
1467         for (i = first_word; i < last_word; i++) {
1468                 bits = hweight_long(paddr[i]);
1469                 paddr[i] = ~0UL;
1470                 changed += BITS_PER_LONG - bits;
1471         }
1472         kunmap_atomic(paddr, KM_IRQ1);
1473         if (changed) {
1474                 /* We only need lazy writeout, the information is still in the
1475                  * remote bitmap as well, and is reconstructed during the next
1476                  * bitmap exchange, if lost locally due to a crash. */
1477                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[page_nr]);
1478                 b->bm_set += changed;
1479         }
1480 }
1481
1482 /* Same thing as drbd_bm_set_bits,
1483  * but more efficient for a large bit range.
1484  * You must first drbd_bm_lock().
1485  * Can be called to set the whole bitmap in one go.
1486  * Sets bits from s to e _inclusive_. */
1487 void _drbd_bm_set_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1488 {
1489         /* First set_bit from the first bit (s)
1490          * up to the next long boundary (sl),
1491          * then assign full words up to the last long boundary (el),
1492          * then set_bit up to and including the last bit (e).
1493          *
1494          * Do not use memset, because we must account for changes,
1495          * so we need to loop over the words with hweight() anyways.
1496          */
1497         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1498         unsigned long sl = ALIGN(s,BITS_PER_LONG);
1499         unsigned long el = (e+1) & ~((unsigned long)BITS_PER_LONG-1);
1500         int first_page;
1501         int last_page;
1502         int page_nr;
1503         int first_word;
1504         int last_word;
1505
1506         if (e - s <= 3*BITS_PER_LONG) {
1507                 /* don't bother; el and sl may even be wrong. */
1508                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1509                 __bm_change_bits_to(mdev, s, e, 1);
1510                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1511                 return;
1512         }
1513
1514         /* difference is large enough that we can trust sl and el */
1515
1516         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1517
1518         /* bits filling the current long */
1519         if (sl)
1520                 __bm_change_bits_to(mdev, s, sl-1, 1);
1521
1522         first_page = sl >> (3 + PAGE_SHIFT);
1523         last_page = el >> (3 + PAGE_SHIFT);
1524
1525         /* MLPP: modulo longs per page */
1526         /* LWPP: long words per page */
1527         first_word = MLPP(sl >> LN2_BPL);
1528         last_word = LWPP;
1529
1530         /* first and full pages, unless first page == last page */
1531         for (page_nr = first_page; page_nr < last_page; page_nr++) {
1532                 bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, page_nr, first_word, last_word);
1533                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1534                 cond_resched();
1535                 first_word = 0;
1536                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1537         }
1538
1539         /* last page (respectively only page, for first page == last page) */
1540         last_word = MLPP(el >> LN2_BPL);
1541         bm_set_full_words_within_one_page(mdev->bitmap, last_page, first_word, last_word);
1542
1543         /* possibly trailing bits.
1544          * example: (e & 63) == 63, el will be e+1.
1545          * if that even was the very last bit,
1546          * it would trigger an assert in __bm_change_bits_to()
1547          */
1548         if (el <= e)
1549                 __bm_change_bits_to(mdev, el, e, 1);
1550         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1551 }
1552
1553 /* returns bit state
1554  * wants bitnr, NOT sector.
1555  * inherently racy... area needs to be locked by means of {al,rs}_lru
1556  *  1 ... bit set
1557  *  0 ... bit not set
1558  * -1 ... first out of bounds access, stop testing for bits!
1559  */
1560 int drbd_bm_test_bit(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long bitnr)
1561 {
1562         unsigned long flags;
1563         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1564         unsigned long *p_addr;
1565         int i;
1566
1567         if (!expect(b))
1568                 return 0;
1569         if (!expect(b->bm_pages))
1570                 return 0;
1571
1572         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1573         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1574                 bm_print_lock_info(mdev);
1575         if (bitnr < b->bm_bits) {
1576                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bitnr));
1577                 i = test_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr) ? 1 : 0;
1578                 bm_unmap(p_addr);
1579         } else if (bitnr == b->bm_bits) {
1580                 i = -1;
1581         } else { /* (bitnr > b->bm_bits) */
1582                 dev_err(DEV, "bitnr=%lu > bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1583                 i = 0;
1584         }
1585
1586         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1587         return i;
1588 }
1589
1590 /* returns number of bits set in the range [s, e] */
1591 int drbd_bm_count_bits(struct drbd_conf *mdev, const unsigned long s, const unsigned long e)
1592 {
1593         unsigned long flags;
1594         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1595         unsigned long *p_addr = NULL;
1596         unsigned long bitnr;
1597         unsigned int page_nr = -1U;
1598         int c = 0;
1599
1600         /* If this is called without a bitmap, that is a bug.  But just to be
1601          * robust in case we screwed up elsewhere, in that case pretend there
1602          * was one dirty bit in the requested area, so we won't try to do a
1603          * local read there (no bitmap probably implies no disk) */
1604         if (!expect(b))
1605                 return 1;
1606         if (!expect(b->bm_pages))
1607                 return 1;
1608
1609         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1610         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1611                 bm_print_lock_info(mdev);
1612         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1613                 unsigned int idx = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1614                 if (page_nr != idx) {
1615                         page_nr = idx;
1616                         if (p_addr)
1617                                 bm_unmap(p_addr);
1618                         p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
1619                 }
1620                 if (expect(bitnr < b->bm_bits))
1621                         c += (0 != test_bit_le(bitnr - (page_nr << (PAGE_SHIFT+3)), p_addr));
1622                 else
1623                         dev_err(DEV, "bitnr=%lu bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1624         }
1625         if (p_addr)
1626                 bm_unmap(p_addr);
1627         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1628         return c;
1629 }
1630
1631
1632 /* inherently racy...
1633  * return value may be already out-of-date when this function returns.
1634  * but the general usage is that this is only use during a cstate when bits are
1635  * only cleared, not set, and typically only care for the case when the return
1636  * value is zero, or we already "locked" this "bitmap extent" by other means.
1637  *
1638  * enr is bm-extent number, since we chose to name one sector (512 bytes)
1639  * worth of the bitmap a "bitmap extent".
1640  *
1641  * TODO
1642  * I think since we use it like a reference count, we should use the real
1643  * reference count of some bitmap extent element from some lru instead...
1644  *
1645  */
1646 int drbd_bm_e_weight(struct drbd_conf *mdev, unsigned long enr)
1647 {
1648         struct drbd_bitmap *b = mdev->bitmap;
1649         int count, s, e;
1650         unsigned long flags;
1651         unsigned long *p_addr, *bm;
1652
1653         if (!expect(b))
1654                 return 0;
1655         if (!expect(b->bm_pages))
1656                 return 0;
1657
1658         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1659         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1660                 bm_print_lock_info(mdev);
1661
1662         s = S2W(enr);
1663         e = min((size_t)S2W(enr+1), b->bm_words);
1664         count = 0;
1665         if (s < b->bm_words) {
1666                 int n = e-s;
1667                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1668                 bm = p_addr + MLPP(s);
1669                 while (n--)
1670                         count += hweight_long(*bm++);
1671                 bm_unmap(p_addr);
1672         } else {
1673                 dev_err(DEV, "start offset (%d) too large in drbd_bm_e_weight\n", s);
1674         }
1675         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1676         return count;
1677 }