Quelle  bmap.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
/*
 * NILFS block mapping.
 *
 * Copyright (C) 2006-2008 Nippon Telegraph and Telephone Corporation.
 *
 * Written by Koji Sato.
 */

#include <linux/fs.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/errno.h>
#include "nilfs.h"
#include "bmap.h"
#include "btree.h"
#include "direct.h"
#include "btnode.h"
#include "mdt.h"
#include "dat.h"
#include "alloc.h"

struct inode *nilfs_bmap_get_dat(const struct nilfs_bmap *bmap)
{
 struct the_nilfs *nilfs = bmap->b_inode->i_sb->s_fs_info;

 return nilfs->ns_dat;
}

static int nilfs_bmap_convert_error(struct nilfs_bmap *bmap,
         const char *fname, int err)
{
 struct inode *inode = bmap->b_inode;

 if (err == -EINVAL) {
  __nilfs_error(inode->i_sb, fname,
         "broken bmap (inode number=%lu)", inode->i_ino);
  err = -EIO;
 }
 return err;
}

/**
 * nilfs_bmap_lookup_at_level - find a data block or node block
 * @bmap: bmap
 * @key: key
 * @level: level
 * @ptrp: place to store the value associated to @key
 *
 * Description: nilfs_bmap_lookup_at_level() finds a record whose key
 * matches @key in the block at @level of the bmap.  The record associated
 * with @key is stored in the place pointed to by @ptrp.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EIO - I/O error (including metadata corruption).
 * * %-ENOENT - A record associated with @key does not exist.
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
int nilfs_bmap_lookup_at_level(struct nilfs_bmap *bmap, __u64 key, int level,
          __u64 *ptrp)
{
 sector_t blocknr;
 int ret;

 down_read(&bmap->b_sem);
 ret = bmap->b_ops->bop_lookup(bmap, key, level, ptrp);
 if (ret < 0)
  goto out;

 if (NILFS_BMAP_USE_VBN(bmap)) {
  ret = nilfs_dat_translate(nilfs_bmap_get_dat(bmap), *ptrp,
       &blocknr);
  if (!ret)
   *ptrp = blocknr;
  else if (ret == -ENOENT) {
   /*
    * If there was no valid entry in DAT for the block
    * address obtained by b_ops->bop_lookup, then pass
    * internal code -EINVAL to nilfs_bmap_convert_error
    * to treat it as metadata corruption.
 */
   ret = -EINVAL;
  }
 }

 out:
 up_read(&bmap->b_sem);
 return nilfs_bmap_convert_error(bmap, __func__, ret);
}

int nilfs_bmap_lookup_contig(struct nilfs_bmap *bmap, __u64 key, __u64 *ptrp,
        unsigned int maxblocks)
{
 int ret;

 down_read(&bmap->b_sem);
 ret = bmap->b_ops->bop_lookup_contig(bmap, key, ptrp, maxblocks);
 up_read(&bmap->b_sem);

 return nilfs_bmap_convert_error(bmap, __func__, ret);
}

static int nilfs_bmap_do_insert(struct nilfs_bmap *bmap, __u64 key, __u64 ptr)
{
 __u64 keys[NILFS_BMAP_SMALL_HIGH + 1];
 __u64 ptrs[NILFS_BMAP_SMALL_HIGH + 1];
 int ret, n;

 if (bmap->b_ops->bop_check_insert != NULL) {
  ret = bmap->b_ops->bop_check_insert(bmap, key);
  if (ret > 0) {
   n = bmap->b_ops->bop_gather_data(
    bmap, keys, ptrs, NILFS_BMAP_SMALL_HIGH + 1);
   if (n < 0)
    return n;
   ret = nilfs_btree_convert_and_insert(
    bmap, key, ptr, keys, ptrs, n);
   if (ret == 0)
    bmap->b_u.u_flags |= NILFS_BMAP_LARGE;

   return ret;
  } else if (ret < 0)
   return ret;
 }

 return bmap->b_ops->bop_insert(bmap, key, ptr);
}

/**
 * nilfs_bmap_insert - insert a new key-record pair into a bmap
 * @bmap: bmap
 * @key: key
 * @rec: record
 *
 * Description: nilfs_bmap_insert() inserts the new key-record pair specified
 * by @key and @rec into @bmap.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EEXIST - A record associated with @key already exists.
 * * %-EIO - I/O error (including metadata corruption).
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
int nilfs_bmap_insert(struct nilfs_bmap *bmap, __u64 key, unsigned long rec)
{
 int ret;

 down_write(&bmap->b_sem);
 ret = nilfs_bmap_do_insert(bmap, key, rec);
 up_write(&bmap->b_sem);

 return nilfs_bmap_convert_error(bmap, __func__, ret);
}

static int nilfs_bmap_do_delete(struct nilfs_bmap *bmap, __u64 key)
{
 __u64 keys[NILFS_BMAP_LARGE_LOW + 1];
 __u64 ptrs[NILFS_BMAP_LARGE_LOW + 1];
 int ret, n;

 if (bmap->b_ops->bop_check_delete != NULL) {
  ret = bmap->b_ops->bop_check_delete(bmap, key);
  if (ret > 0) {
   n = bmap->b_ops->bop_gather_data(
    bmap, keys, ptrs, NILFS_BMAP_LARGE_LOW + 1);
   if (n < 0)
    return n;
   ret = nilfs_direct_delete_and_convert(
    bmap, key, keys, ptrs, n);
   if (ret == 0)
    bmap->b_u.u_flags &= ~NILFS_BMAP_LARGE;

   return ret;
  } else if (ret < 0)
   return ret;
 }

 return bmap->b_ops->bop_delete(bmap, key);
}

/**
 * nilfs_bmap_seek_key - seek a valid entry and return its key
 * @bmap: bmap struct
 * @start: start key number
 * @keyp: place to store valid key
 *
 * Description: nilfs_bmap_seek_key() seeks a valid key on @bmap
 * starting from @start, and stores it to @keyp if found.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EIO - I/O error (including metadata corruption).
 * * %-ENOENT - No valid entry was found.
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
int nilfs_bmap_seek_key(struct nilfs_bmap *bmap, __u64 start, __u64 *keyp)
{
 int ret;

 down_read(&bmap->b_sem);
 ret = bmap->b_ops->bop_seek_key(bmap, start, keyp);
 up_read(&bmap->b_sem);

 if (ret < 0)
  ret = nilfs_bmap_convert_error(bmap, __func__, ret);
 return ret;
}

int nilfs_bmap_last_key(struct nilfs_bmap *bmap, __u64 *keyp)
{
 int ret;

 down_read(&bmap->b_sem);
 ret = bmap->b_ops->bop_last_key(bmap, keyp);
 up_read(&bmap->b_sem);

 if (ret < 0)
  ret = nilfs_bmap_convert_error(bmap, __func__, ret);
 return ret;
}

/**
 * nilfs_bmap_delete - delete a key-record pair from a bmap
 * @bmap: bmap
 * @key: key
 *
 * Description: nilfs_bmap_delete() deletes the key-record pair specified by
 * @key from @bmap.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EIO - I/O error (including metadata corruption).
 * * %-ENOENT - A record associated with @key does not exist.
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
int nilfs_bmap_delete(struct nilfs_bmap *bmap, __u64 key)
{
 int ret;

 down_write(&bmap->b_sem);
 ret = nilfs_bmap_do_delete(bmap, key);
 up_write(&bmap->b_sem);

 return nilfs_bmap_convert_error(bmap, __func__, ret);
}

static int nilfs_bmap_do_truncate(struct nilfs_bmap *bmap, __u64 key)
{
 __u64 lastkey;
 int ret;

 ret = bmap->b_ops->bop_last_key(bmap, &lastkey);
 if (ret < 0) {
  if (ret == -ENOENT)
   ret = 0;
  return ret;
 }

 while (key <= lastkey) {
  ret = nilfs_bmap_do_delete(bmap, lastkey);
  if (ret < 0)
   return ret;
  ret = bmap->b_ops->bop_last_key(bmap, &lastkey);
  if (ret < 0) {
   if (ret == -ENOENT)
    ret = 0;
   return ret;
  }
 }
 return 0;
}

/**
 * nilfs_bmap_truncate - truncate a bmap to a specified key
 * @bmap: bmap
 * @key: key
 *
 * Description: nilfs_bmap_truncate() removes key-record pairs whose keys are
 * greater than or equal to @key from @bmap.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EIO - I/O error (including metadata corruption).
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
int nilfs_bmap_truncate(struct nilfs_bmap *bmap, __u64 key)
{
 int ret;

 down_write(&bmap->b_sem);
 ret = nilfs_bmap_do_truncate(bmap, key);
 up_write(&bmap->b_sem);

 return nilfs_bmap_convert_error(bmap, __func__, ret);
}

/**
 * nilfs_bmap_clear - free resources a bmap holds
 * @bmap: bmap
 *
 * Description: nilfs_bmap_clear() frees resources associated with @bmap.
 */
void nilfs_bmap_clear(struct nilfs_bmap *bmap)
{
 down_write(&bmap->b_sem);
 if (bmap->b_ops->bop_clear != NULL)
  bmap->b_ops->bop_clear(bmap);
 up_write(&bmap->b_sem);
}

/**
 * nilfs_bmap_propagate - propagate dirty state
 * @bmap: bmap
 * @bh: buffer head
 *
 * Description: nilfs_bmap_propagate() marks the buffers that directly or
 * indirectly refer to the block specified by @bh dirty.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EIO - I/O error (including metadata corruption).
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
int nilfs_bmap_propagate(struct nilfs_bmap *bmap, struct buffer_head *bh)
{
 int ret;

 down_write(&bmap->b_sem);
 ret = bmap->b_ops->bop_propagate(bmap, bh);
 up_write(&bmap->b_sem);

 return nilfs_bmap_convert_error(bmap, __func__, ret);
}

/**
 * nilfs_bmap_lookup_dirty_buffers - collect dirty block buffers
 * @bmap: bmap
 * @listp: pointer to buffer head list
 */
void nilfs_bmap_lookup_dirty_buffers(struct nilfs_bmap *bmap,
         struct list_head *listp)
{
 if (bmap->b_ops->bop_lookup_dirty_buffers != NULL)
  bmap->b_ops->bop_lookup_dirty_buffers(bmap, listp);
}

/**
 * nilfs_bmap_assign - assign a new block number to a block
 * @bmap:    bmap
 * @bh:      place to store a pointer to the buffer head to which a block
 *           address is assigned (in/out)
 * @blocknr: block number
 * @binfo:   block information
 *
 * Description: nilfs_bmap_assign() assigns the block number @blocknr to the
 * buffer specified by @bh.  The block information is stored in the memory
 * pointed to by @binfo, and the buffer head may be replaced as a block
 * address is assigned, in which case a pointer to the new buffer head is
 * stored in the memory pointed to by @bh.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EIO - I/O error (including metadata corruption).
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
int nilfs_bmap_assign(struct nilfs_bmap *bmap,
        struct buffer_head **bh,
        unsigned long blocknr,
        union nilfs_binfo *binfo)
{
 int ret;

 down_write(&bmap->b_sem);
 ret = bmap->b_ops->bop_assign(bmap, bh, blocknr, binfo);
 up_write(&bmap->b_sem);

 return nilfs_bmap_convert_error(bmap, __func__, ret);
}

/**
 * nilfs_bmap_mark - mark block dirty
 * @bmap: bmap
 * @key: key
 * @level: level
 *
 * Description: nilfs_bmap_mark() marks the block specified by @key and @level
 * as dirty.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EIO - I/O error (including metadata corruption).
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
int nilfs_bmap_mark(struct nilfs_bmap *bmap, __u64 key, int level)
{
 int ret;

 if (bmap->b_ops->bop_mark == NULL)
  return 0;

 down_write(&bmap->b_sem);
 ret = bmap->b_ops->bop_mark(bmap, key, level);
 up_write(&bmap->b_sem);

 return nilfs_bmap_convert_error(bmap, __func__, ret);
}

/**
 * nilfs_bmap_test_and_clear_dirty - test and clear a bmap dirty state
 * @bmap: bmap
 *
 * Description: nilfs_test_and_clear() is the atomic operation to test and
 * clear the dirty state of @bmap.
 *
 * Return: 1 if @bmap is dirty, or 0 if clear.
 */
int nilfs_bmap_test_and_clear_dirty(struct nilfs_bmap *bmap)
{
 int ret;

 down_write(&bmap->b_sem);
 ret = nilfs_bmap_dirty(bmap);
 nilfs_bmap_clear_dirty(bmap);
 up_write(&bmap->b_sem);
 return ret;
}


/*
 * Internal use only
 */
__u64 nilfs_bmap_data_get_key(const struct nilfs_bmap *bmap,
         const struct buffer_head *bh)
{
 loff_t pos = folio_pos(bh->b_folio) + bh_offset(bh);

 return pos >> bmap->b_inode->i_blkbits;
}

__u64 nilfs_bmap_find_target_seq(const struct nilfs_bmap *bmap, __u64 key)
{
 __s64 diff;

 diff = key - bmap->b_last_allocated_key;
 if ((nilfs_bmap_keydiff_abs(diff) < NILFS_INODE_BMAP_SIZE) &&
     (bmap->b_last_allocated_ptr != NILFS_BMAP_INVALID_PTR) &&
     (bmap->b_last_allocated_ptr + diff > 0))
  return bmap->b_last_allocated_ptr + diff;
 else
  return NILFS_BMAP_INVALID_PTR;
}

#define NILFS_BMAP_GROUP_DIV 8
__u64 nilfs_bmap_find_target_in_group(const struct nilfs_bmap *bmap)
{
 struct inode *dat = nilfs_bmap_get_dat(bmap);
 unsigned long entries_per_group = nilfs_palloc_entries_per_group(dat);
 unsigned long group = bmap->b_inode->i_ino / entries_per_group;

 return group * entries_per_group +
  (bmap->b_inode->i_ino % NILFS_BMAP_GROUP_DIV) *
  (entries_per_group / NILFS_BMAP_GROUP_DIV);
}

static struct lock_class_key nilfs_bmap_dat_lock_key;
static struct lock_class_key nilfs_bmap_mdt_lock_key;

/**
 * nilfs_bmap_read - read a bmap from an inode
 * @bmap: bmap
 * @raw_inode: on-disk inode
 *
 * Description: nilfs_bmap_read() initializes the bmap @bmap.
 *
 * Return: 0 on success, or one of the following negative error codes on
 * failure:
 * * %-EIO - I/O error (corrupted bmap).
 * * %-ENOMEM - Insufficient memory available.
 */
int nilfs_bmap_read(struct nilfs_bmap *bmap, struct nilfs_inode *raw_inode)
{
 if (raw_inode == NULL)
  memset(bmap->b_u.u_data, 0, NILFS_BMAP_SIZE);
 else
  memcpy(bmap->b_u.u_data, raw_inode->i_bmap, NILFS_BMAP_SIZE);

 init_rwsem(&bmap->b_sem);
 bmap->b_state = 0;
 bmap->b_inode = &NILFS_BMAP_I(bmap)->vfs_inode;
 switch (bmap->b_inode->i_ino) {
 case NILFS_DAT_INO:
  bmap->b_ptr_type = NILFS_BMAP_PTR_P;
  bmap->b_last_allocated_key = 0;
  bmap->b_last_allocated_ptr = NILFS_BMAP_NEW_PTR_INIT;
  lockdep_set_class(&bmap->b_sem, &nilfs_bmap_dat_lock_key);
  break;
 case NILFS_CPFILE_INO:
 case NILFS_SUFILE_INO:
  bmap->b_ptr_type = NILFS_BMAP_PTR_VS;
  bmap->b_last_allocated_key = 0;
  bmap->b_last_allocated_ptr = NILFS_BMAP_INVALID_PTR;
  lockdep_set_class(&bmap->b_sem, &nilfs_bmap_mdt_lock_key);
  break;
 case NILFS_IFILE_INO:
  lockdep_set_class(&bmap->b_sem, &nilfs_bmap_mdt_lock_key);
  fallthrough;
 default:
  bmap->b_ptr_type = NILFS_BMAP_PTR_VM;
  bmap->b_last_allocated_key = 0;
  bmap->b_last_allocated_ptr = NILFS_BMAP_INVALID_PTR;
  break;
 }

 return (bmap->b_u.u_flags & NILFS_BMAP_LARGE) ?
  nilfs_btree_init(bmap) : nilfs_direct_init(bmap);
}

/**
 * nilfs_bmap_write - write back a bmap to an inode
 * @bmap: bmap
 * @raw_inode: on-disk inode
 *
 * Description: nilfs_bmap_write() stores @bmap in @raw_inode.
 */
void nilfs_bmap_write(struct nilfs_bmap *bmap, struct nilfs_inode *raw_inode)
{
 memcpy(raw_inode->i_bmap, bmap->b_u.u_data,
        NILFS_INODE_BMAP_SIZE * sizeof(__le64));
 if (bmap->b_inode->i_ino == NILFS_DAT_INO)
  bmap->b_last_allocated_ptr = NILFS_BMAP_NEW_PTR_INIT;
}

void nilfs_bmap_init_gc(struct nilfs_bmap *bmap)
{
 memset(&bmap->b_u, 0, NILFS_BMAP_SIZE);
 init_rwsem(&bmap->b_sem);
 bmap->b_inode = &NILFS_BMAP_I(bmap)->vfs_inode;
 bmap->b_ptr_type = NILFS_BMAP_PTR_U;
 bmap->b_last_allocated_key = 0;
 bmap->b_last_allocated_ptr = NILFS_BMAP_INVALID_PTR;
 bmap->b_state = 0;
 nilfs_btree_init_gc(bmap);
}

void nilfs_bmap_save(const struct nilfs_bmap *bmap,
       struct nilfs_bmap_store *store)
{
 memcpy(store->data, bmap->b_u.u_data, sizeof(store->data));
 store->last_allocated_key = bmap->b_last_allocated_key;
 store->last_allocated_ptr = bmap->b_last_allocated_ptr;
 store->state = bmap->b_state;
}

void nilfs_bmap_restore(struct nilfs_bmap *bmap,
   const struct nilfs_bmap_store *store)
{
 memcpy(bmap->b_u.u_data, store->data, sizeof(store->data));
 bmap->b_last_allocated_key = store->last_allocated_key;
 bmap->b_last_allocated_ptr = store->last_allocated_ptr;
 bmap->b_state = store->state;
}