Quelle  buffered_write.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/* Network filesystem high-level buffered write support.
 *
 * Copyright (C) 2023 Red Hat, Inc. All Rights Reserved.
 * Written by David Howells (dhowells@redhat.com)
 */

#include <linux/export.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/pagemap.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/pagevec.h>
#include "internal.h"

static void __netfs_set_group(struct folio *folio, struct netfs_group *netfs_group)
{
 if (netfs_group)
  folio_attach_private(folio, netfs_get_group(netfs_group));
}

static void netfs_set_group(struct folio *folio, struct netfs_group *netfs_group)
{
 void *priv = folio_get_private(folio);

 if (unlikely(priv != netfs_group)) {
  if (netfs_group && (!priv || priv == NETFS_FOLIO_COPY_TO_CACHE))
   folio_attach_private(folio, netfs_get_group(netfs_group));
  else if (!netfs_group && priv == NETFS_FOLIO_COPY_TO_CACHE)
   folio_detach_private(folio);
 }
}

/*
 * Grab a folio for writing and lock it.  Attempt to allocate as large a folio
 * as possible to hold as much of the remaining length as possible in one go.
 */
static struct folio *netfs_grab_folio_for_write(struct address_space *mapping,
      loff_t pos, size_t part)
{
 pgoff_t index = pos / PAGE_SIZE;
 fgf_t fgp_flags = FGP_WRITEBEGIN;

 if (mapping_large_folio_support(mapping))
  fgp_flags |= fgf_set_order(pos % PAGE_SIZE + part);

 return __filemap_get_folio(mapping, index, fgp_flags,
       mapping_gfp_mask(mapping));
}

/*
 * Update i_size and estimate the update to i_blocks to reflect the additional
 * data written into the pagecache until we can find out from the server what
 * the values actually are.
 */
void netfs_update_i_size(struct netfs_inode *ctx, struct inode *inode,
    loff_t pos, size_t copied)
{
 loff_t i_size, end = pos + copied;
 blkcnt_t add;
 size_t gap;

 if (end <= i_size_read(inode))
  return;

 if (ctx->ops->update_i_size) {
  ctx->ops->update_i_size(inode, end);
  return;
 }

 spin_lock(&inode->i_lock);

 i_size = i_size_read(inode);
 if (end > i_size) {
  i_size_write(inode, end);
#if IS_ENABLED(CONFIG_FSCACHE)
  fscache_update_cookie(ctx->cache, NULL, &end);
#endif

  gap = SECTOR_SIZE - (i_size & (SECTOR_SIZE - 1));
  if (copied > gap) {
   add = DIV_ROUND_UP(copied - gap, SECTOR_SIZE);

   inode->i_blocks = min_t(blkcnt_t,
      DIV_ROUND_UP(end, SECTOR_SIZE),
      inode->i_blocks + add);
  }
 }
 spin_unlock(&inode->i_lock);
}

/**
 * netfs_perform_write - Copy data into the pagecache.
 * @iocb: The operation parameters
 * @iter: The source buffer
 * @netfs_group: Grouping for dirty folios (eg. ceph snaps).
 *
 * Copy data into pagecache folios attached to the inode specified by @iocb.
 * The caller must hold appropriate inode locks.
 *
 * Dirty folios are tagged with a netfs_folio struct if they're not up to date
 * to indicate the range modified.  Dirty folios may also be tagged with a
 * netfs-specific grouping such that data from an old group gets flushed before
 * a new one is started.
 */
ssize_t netfs_perform_write(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
       struct netfs_group *netfs_group)
{
 struct file *file = iocb->ki_filp;
 struct inode *inode = file_inode(file);
 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
 struct netfs_inode *ctx = netfs_inode(inode);
 struct writeback_control wbc = {
  .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
  .for_sync = true,
  .nr_to_write = LONG_MAX,
  .range_start = iocb->ki_pos,
  .range_end = iocb->ki_pos + iter->count,
 };
 struct netfs_io_request *wreq = NULL;
 struct folio *folio = NULL, *writethrough = NULL;
 unsigned int bdp_flags = (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) ? BDP_ASYNC : 0;
 ssize_t written = 0, ret, ret2;
 loff_t pos = iocb->ki_pos;
 size_t max_chunk = mapping_max_folio_size(mapping);
 bool maybe_trouble = false;

 if (unlikely(iocb->ki_flags & (IOCB_DSYNC | IOCB_SYNC))
     ) {
  wbc_attach_fdatawrite_inode(&wbc, mapping->host);

  ret = filemap_write_and_wait_range(mapping, pos, pos + iter->count);
  if (ret < 0) {
   wbc_detach_inode(&wbc);
   goto out;
  }

  wreq = netfs_begin_writethrough(iocb, iter->count);
  if (IS_ERR(wreq)) {
   wbc_detach_inode(&wbc);
   ret = PTR_ERR(wreq);
   wreq = NULL;
   goto out;
  }
  if (!is_sync_kiocb(iocb))
   wreq->iocb = iocb;
  netfs_stat(&netfs_n_wh_writethrough);
 } else {
  netfs_stat(&netfs_n_wh_buffered_write);
 }

 do {
  struct netfs_folio *finfo;
  struct netfs_group *group;
  unsigned long long fpos;
  size_t flen;
  size_t offset; /* Offset into pagecache folio */
  size_t part; /* Bytes to write to folio */
  size_t copied; /* Bytes copied from user */

  offset = pos & (max_chunk - 1);
  part = min(max_chunk - offset, iov_iter_count(iter));

  /* Bring in the user pages that we will copy from _first_ lest
 * we hit a nasty deadlock on copying from the same page as
 * we're writing to, without it being marked uptodate.
 *
 * Not only is this an optimisation, but it is also required to
 * check that the address is actually valid, when atomic
 * usercopies are used below.
 *
 * We rely on the page being held onto long enough by the LRU
 * that we can grab it below if this causes it to be read.
 */
  ret = -EFAULT;
  if (unlikely(fault_in_iov_iter_readable(iter, part) == part))
   break;

  folio = netfs_grab_folio_for_write(mapping, pos, part);
  if (IS_ERR(folio)) {
   ret = PTR_ERR(folio);
   break;
  }

  flen = folio_size(folio);
  fpos = folio_pos(folio);
  offset = pos - fpos;
  part = min_t(size_t, flen - offset, part);

  /* Wait for writeback to complete.  The writeback engine owns
 * the info in folio->private and may change it until it
 * removes the WB mark.
 */
  if (folio_get_private(folio) &&
      folio_wait_writeback_killable(folio)) {
   ret = written ? -EINTR : -ERESTARTSYS;
   goto error_folio_unlock;
  }

  if (signal_pending(current)) {
   ret = written ? -EINTR : -ERESTARTSYS;
   goto error_folio_unlock;
  }

  /* Decide how we should modify a folio.  We might be attempting
 * to do write-streaming, in which case we don't want to a
 * local RMW cycle if we can avoid it.  If we're doing local
 * caching or content crypto, we award that priority over
 * avoiding RMW.  If the file is open readably, then we also
 * assume that we may want to read what we wrote.
 */
  finfo = netfs_folio_info(folio);
  group = netfs_folio_group(folio);

  if (unlikely(group != netfs_group) &&
      group != NETFS_FOLIO_COPY_TO_CACHE)
   goto flush_content;

  if (folio_test_uptodate(folio)) {
   if (mapping_writably_mapped(mapping))
    flush_dcache_folio(folio);
   copied = copy_folio_from_iter_atomic(folio, offset, part, iter);
   if (unlikely(copied == 0))
    goto copy_failed;
   netfs_set_group(folio, netfs_group);
   trace_netfs_folio(folio, netfs_folio_is_uptodate);
   goto copied;
  }

  /* If the page is above the zero-point then we assume that the
 * server would just return a block of zeros or a short read if
 * we try to read it.
 */
  if (fpos >= ctx->zero_point) {
   folio_zero_segment(folio, 0, offset);
   copied = copy_folio_from_iter_atomic(folio, offset, part, iter);
   if (unlikely(copied == 0))
    goto copy_failed;
   folio_zero_segment(folio, offset + copied, flen);
   __netfs_set_group(folio, netfs_group);
   folio_mark_uptodate(folio);
   trace_netfs_folio(folio, netfs_modify_and_clear);
   goto copied;
  }

  /* See if we can write a whole folio in one go. */
  if (!maybe_trouble && offset == 0 && part >= flen) {
   copied = copy_folio_from_iter_atomic(folio, offset, part, iter);
   if (unlikely(copied == 0))
    goto copy_failed;
   if (unlikely(copied < part)) {
    maybe_trouble = true;
    iov_iter_revert(iter, copied);
    copied = 0;
    folio_unlock(folio);
    goto retry;
   }
   __netfs_set_group(folio, netfs_group);
   folio_mark_uptodate(folio);
   trace_netfs_folio(folio, netfs_whole_folio_modify);
   goto copied;
  }

  /* We don't want to do a streaming write on a file that loses
 * caching service temporarily because the backing store got
 * culled and we don't really want to get a streaming write on
 * a file that's open for reading as ->read_folio() then has to
 * be able to flush it.
 */
  if ((file->f_mode & FMODE_READ) ||
      netfs_is_cache_enabled(ctx)) {
   if (finfo) {
    netfs_stat(&netfs_n_wh_wstream_conflict);
    goto flush_content;
   }
   ret = netfs_prefetch_for_write(file, folio, offset, part);
   if (ret < 0) {
    _debug("prefetch = %zd", ret);
    goto error_folio_unlock;
   }
   /* Note that copy-to-cache may have been set. */

   copied = copy_folio_from_iter_atomic(folio, offset, part, iter);
   if (unlikely(copied == 0))
    goto copy_failed;
   netfs_set_group(folio, netfs_group);
   trace_netfs_folio(folio, netfs_just_prefetch);
   goto copied;
  }

  if (!finfo) {
   ret = -EIO;
   if (WARN_ON(folio_get_private(folio)))
    goto error_folio_unlock;
   copied = copy_folio_from_iter_atomic(folio, offset, part, iter);
   if (unlikely(copied == 0))
    goto copy_failed;
   if (offset == 0 && copied == flen) {
    __netfs_set_group(folio, netfs_group);
    folio_mark_uptodate(folio);
    trace_netfs_folio(folio, netfs_streaming_filled_page);
    goto copied;
   }

   finfo = kzalloc(sizeof(*finfo), GFP_KERNEL);
   if (!finfo) {
    iov_iter_revert(iter, copied);
    ret = -ENOMEM;
    goto error_folio_unlock;
   }
   finfo->netfs_group = netfs_get_group(netfs_group);
   finfo->dirty_offset = offset;
   finfo->dirty_len = copied;
   folio_attach_private(folio, (void *)((unsigned long)finfo |
            NETFS_FOLIO_INFO));
   trace_netfs_folio(folio, netfs_streaming_write);
   goto copied;
  }

  /* We can continue a streaming write only if it continues on
 * from the previous.  If it overlaps, we must flush lest we
 * suffer a partial copy and disjoint dirty regions.
 */
  if (offset == finfo->dirty_offset + finfo->dirty_len) {
   copied = copy_folio_from_iter_atomic(folio, offset, part, iter);
   if (unlikely(copied == 0))
    goto copy_failed;
   finfo->dirty_len += copied;
   if (finfo->dirty_offset == 0 && finfo->dirty_len == flen) {
    if (finfo->netfs_group)
     folio_change_private(folio, finfo->netfs_group);
    else
     folio_detach_private(folio);
    folio_mark_uptodate(folio);
    kfree(finfo);
    trace_netfs_folio(folio, netfs_streaming_cont_filled_page);
   } else {
    trace_netfs_folio(folio, netfs_streaming_write_cont);
   }
   goto copied;
  }

  /* Incompatible write; flush the folio and try again. */
 flush_content:
  trace_netfs_folio(folio, netfs_flush_content);
  folio_unlock(folio);
  folio_put(folio);
  ret = filemap_write_and_wait_range(mapping, fpos, fpos + flen - 1);
  if (ret < 0)
   goto out;
  continue;

 copied:
  flush_dcache_folio(folio);

  /* Update the inode size if we moved the EOF marker */
  netfs_update_i_size(ctx, inode, pos, copied);
  pos += copied;
  written += copied;

  if (likely(!wreq)) {
   folio_mark_dirty(folio);
   folio_unlock(folio);
  } else {
   netfs_advance_writethrough(wreq, &wbc, folio, copied,
         offset + copied == flen,
         &writethrough);
   /* Folio unlocked */
  }
 retry:
  folio_put(folio);
  folio = NULL;

  ret = balance_dirty_pages_ratelimited_flags(mapping, bdp_flags);
  if (unlikely(ret < 0))
   break;

  cond_resched();
 } while (iov_iter_count(iter));

out:
 if (likely(written)) {
  /* Set indication that ctime and mtime got updated in case
 * close is deferred.
 */
  set_bit(NETFS_ICTX_MODIFIED_ATTR, &ctx->flags);
  if (unlikely(ctx->ops->post_modify))
   ctx->ops->post_modify(inode);
 }

 if (unlikely(wreq)) {
  ret2 = netfs_end_writethrough(wreq, &wbc, writethrough);
  wbc_detach_inode(&wbc);
  if (ret2 == -EIOCBQUEUED)
   return ret2;
  if (ret == 0 && ret2 < 0)
   ret = ret2;
 }

 iocb->ki_pos += written;
 _leave(" = %zd [%zd]", written, ret);
 return written ? written : ret;

copy_failed:
 ret = -EFAULT;
error_folio_unlock:
 folio_unlock(folio);
 folio_put(folio);
 goto out;
}
EXPORT_SYMBOL(netfs_perform_write);

/**
 * netfs_buffered_write_iter_locked - write data to a file
 * @iocb: IO state structure (file, offset, etc.)
 * @from: iov_iter with data to write
 * @netfs_group: Grouping for dirty folios (eg. ceph snaps).
 *
 * This function does all the work needed for actually writing data to a
 * file. It does all basic checks, removes SUID from the file, updates
 * modification times and calls proper subroutines depending on whether we
 * do direct IO or a standard buffered write.
 *
 * The caller must hold appropriate locks around this function and have called
 * generic_write_checks() already.  The caller is also responsible for doing
 * any necessary syncing afterwards.
 *
 * This function does *not* take care of syncing data in case of O_SYNC write.
 * A caller has to handle it. This is mainly due to the fact that we want to
 * avoid syncing under i_rwsem.
 *
 * Return:
 * * number of bytes written, even for truncated writes
 * * negative error code if no data has been written at all
 */
ssize_t netfs_buffered_write_iter_locked(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from,
      struct netfs_group *netfs_group)
{
 struct file *file = iocb->ki_filp;
 ssize_t ret;

 trace_netfs_write_iter(iocb, from);

 ret = file_remove_privs(file);
 if (ret)
  return ret;

 ret = file_update_time(file);
 if (ret)
  return ret;

 return netfs_perform_write(iocb, from, netfs_group);
}
EXPORT_SYMBOL(netfs_buffered_write_iter_locked);

/**
 * netfs_file_write_iter - write data to a file
 * @iocb: IO state structure
 * @from: iov_iter with data to write
 *
 * Perform a write to a file, writing into the pagecache if possible and doing
 * an unbuffered write instead if not.
 *
 * Return:
 * * Negative error code if no data has been written at all of
 *   vfs_fsync_range() failed for a synchronous write
 * * Number of bytes written, even for truncated writes
 */
ssize_t netfs_file_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
{
 struct file *file = iocb->ki_filp;
 struct inode *inode = file->f_mapping->host;
 struct netfs_inode *ictx = netfs_inode(inode);
 ssize_t ret;

 _enter("%llx,%zx,%llx", iocb->ki_pos, iov_iter_count(from), i_size_read(inode));

 if (!iov_iter_count(from))
  return 0;

 if ((iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) ||
     test_bit(NETFS_ICTX_UNBUFFERED, &ictx->flags))
  return netfs_unbuffered_write_iter(iocb, from);

 ret = netfs_start_io_write(inode);
 if (ret < 0)
  return ret;

 ret = generic_write_checks(iocb, from);
 if (ret > 0)
  ret = netfs_buffered_write_iter_locked(iocb, from, NULL);
 netfs_end_io_write(inode);
 if (ret > 0)
  ret = generic_write_sync(iocb, ret);
 return ret;
}
EXPORT_SYMBOL(netfs_file_write_iter);

/*
 * Notification that a previously read-only page is about to become writable.
 * The caller indicates the precise page that needs to be written to, but
 * we only track group on a per-folio basis, so we block more often than
 * we might otherwise.
 */
vm_fault_t netfs_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf, struct netfs_group *netfs_group)
{
 struct netfs_group *group;
 struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
 struct file *file = vmf->vma->vm_file;
 struct address_space *mapping = file->f_mapping;
 struct inode *inode = file_inode(file);
 struct netfs_inode *ictx = netfs_inode(inode);
 vm_fault_t ret = VM_FAULT_NOPAGE;
 int err;

 _enter("%lx", folio->index);

 sb_start_pagefault(inode->i_sb);

 if (folio_lock_killable(folio) < 0)
  goto out;
 if (folio->mapping != mapping)
  goto unlock;
 if (folio_wait_writeback_killable(folio) < 0)
  goto unlock;

 /* Can we see a streaming write here? */
 if (WARN_ON(!folio_test_uptodate(folio))) {
  ret = VM_FAULT_SIGBUS;
  goto unlock;
 }

 group = netfs_folio_group(folio);
 if (group != netfs_group && group != NETFS_FOLIO_COPY_TO_CACHE) {
  folio_unlock(folio);
  err = filemap_fdatawrite_range(mapping,
            folio_pos(folio),
            folio_pos(folio) + folio_size(folio));
  switch (err) {
  case 0:
   ret = VM_FAULT_RETRY;
   goto out;
  case -ENOMEM:
   ret = VM_FAULT_OOM;
   goto out;
  default:
   ret = VM_FAULT_SIGBUS;
   goto out;
  }
 }

 if (folio_test_dirty(folio))
  trace_netfs_folio(folio, netfs_folio_trace_mkwrite_plus);
 else
  trace_netfs_folio(folio, netfs_folio_trace_mkwrite);
 netfs_set_group(folio, netfs_group);
 file_update_time(file);
 set_bit(NETFS_ICTX_MODIFIED_ATTR, &ictx->flags);
 if (ictx->ops->post_modify)
  ictx->ops->post_modify(inode);
 ret = VM_FAULT_LOCKED;
out:
 sb_end_pagefault(inode->i_sb);
 return ret;
unlock:
 folio_unlock(folio);
 goto out;
}
EXPORT_SYMBOL(netfs_page_mkwrite);