tree wide: use kvfree() than conditional kfree()/vfree()
[linux-drm-fsl-dcu.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 #define pr_fmt(fmt)     KBUILD_MODNAME ": " fmt
26
27 #include <linux/bitmap.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/string.h>
30 #include <linux/drbd.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/highmem.h>
33
34 #include "drbd_int.h"
35
36
37 /* OPAQUE outside this file!
38  * interface defined in drbd_int.h
39
40  * convention:
41  * function name drbd_bm_... => used elsewhere, "public".
42  * function name      bm_... => internal to implementation, "private".
43  */
44
45
46 /*
47  * LIMITATIONS:
48  * We want to support >= peta byte of backend storage, while for now still using
49  * a granularity of one bit per 4KiB of storage.
50  * 1 << 50              bytes backend storage (1 PiB)
51  * 1 << (50 - 12)       bits needed
52  *      38 --> we need u64 to index and count bits
53  * 1 << (38 - 3)        bitmap bytes needed
54  *      35 --> we still need u64 to index and count bytes
55  *                      (that's 32 GiB of bitmap for 1 PiB storage)
56  * 1 << (35 - 2)        32bit longs needed
57  *      33 --> we'd even need u64 to index and count 32bit long words.
58  * 1 << (35 - 3)        64bit longs needed
59  *      32 --> we could get away with a 32bit unsigned int to index and count
60  *      64bit long words, but I rather stay with unsigned long for now.
61  *      We probably should neither count nor point to bytes or long words
62  *      directly, but either by bitnumber, or by page index and offset.
63  * 1 << (35 - 12)
64  *      22 --> we need that much 4KiB pages of bitmap.
65  *      1 << (22 + 3) --> on a 64bit arch,
66  *      we need 32 MiB to store the array of page pointers.
67  *
68  * Because I'm lazy, and because the resulting patch was too large, too ugly
69  * and still incomplete, on 32bit we still "only" support 16 TiB (minus some),
70  * (1 << 32) bits * 4k storage.
71  *
72
73  * bitmap storage and IO:
74  *      Bitmap is stored little endian on disk, and is kept little endian in
75  *      core memory. Currently we still hold the full bitmap in core as long
76  *      as we are "attached" to a local disk, which at 32 GiB for 1PiB storage
77  *      seems excessive.
78  *
79  *      We plan to reduce the amount of in-core bitmap pages by paging them in
80  *      and out against their on-disk location as necessary, but need to make
81  *      sure we don't cause too much meta data IO, and must not deadlock in
82  *      tight memory situations. This needs some more work.
83  */
84
85 /*
86  * NOTE
87  *  Access to the *bm_pages is protected by bm_lock.
88  *  It is safe to read the other members within the lock.
89  *
90  *  drbd_bm_set_bits is called from bio_endio callbacks,
91  *  We may be called with irq already disabled,
92  *  so we need spin_lock_irqsave().
93  *  And we need the kmap_atomic.
94  */
95 struct drbd_bitmap {
96         struct page **bm_pages;
97         spinlock_t bm_lock;
98
99         /* see LIMITATIONS: above */
100
101         unsigned long bm_set;       /* nr of set bits; THINK maybe atomic_t? */
102         unsigned long bm_bits;
103         size_t   bm_words;
104         size_t   bm_number_of_pages;
105         sector_t bm_dev_capacity;
106         struct mutex bm_change; /* serializes resize operations */
107
108         wait_queue_head_t bm_io_wait; /* used to serialize IO of single pages */
109
110         enum bm_flag bm_flags;
111
112         /* debugging aid, in case we are still racy somewhere */
113         char          *bm_why;
114         struct task_struct *bm_task;
115 };
116
117 #define bm_print_lock_info(m) __bm_print_lock_info(m, __func__)
118 static void __bm_print_lock_info(struct drbd_device *device, const char *func)
119 {
120         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
121         if (!__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
122                 return;
123         drbd_err(device, "FIXME %s[%d] in %s, bitmap locked for '%s' by %s[%d]\n",
124                  current->comm, task_pid_nr(current),
125                  func, b->bm_why ?: "?",
126                  b->bm_task->comm, task_pid_nr(b->bm_task));
127 }
128
129 void drbd_bm_lock(struct drbd_device *device, char *why, enum bm_flag flags)
130 {
131         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
132         int trylock_failed;
133
134         if (!b) {
135                 drbd_err(device, "FIXME no bitmap in drbd_bm_lock!?\n");
136                 return;
137         }
138
139         trylock_failed = !mutex_trylock(&b->bm_change);
140
141         if (trylock_failed) {
142                 drbd_warn(device, "%s[%d] going to '%s' but bitmap already locked for '%s' by %s[%d]\n",
143                           current->comm, task_pid_nr(current),
144                           why, b->bm_why ?: "?",
145                           b->bm_task->comm, task_pid_nr(b->bm_task));
146                 mutex_lock(&b->bm_change);
147         }
148         if (BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags)
149                 drbd_err(device, "FIXME bitmap already locked in bm_lock\n");
150         b->bm_flags |= flags & BM_LOCKED_MASK;
151
152         b->bm_why  = why;
153         b->bm_task = current;
154 }
155
156 void drbd_bm_unlock(struct drbd_device *device)
157 {
158         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
159         if (!b) {
160                 drbd_err(device, "FIXME no bitmap in drbd_bm_unlock!?\n");
161                 return;
162         }
163
164         if (!(BM_LOCKED_MASK & device->bitmap->bm_flags))
165                 drbd_err(device, "FIXME bitmap not locked in bm_unlock\n");
166
167         b->bm_flags &= ~BM_LOCKED_MASK;
168         b->bm_why  = NULL;
169         b->bm_task = NULL;
170         mutex_unlock(&b->bm_change);
171 }
172
173 /* we store some "meta" info about our pages in page->private */
174 /* at a granularity of 4k storage per bitmap bit:
175  * one peta byte storage: 1<<50 byte, 1<<38 * 4k storage blocks
176  *  1<<38 bits,
177  *  1<<23 4k bitmap pages.
178  * Use 24 bits as page index, covers 2 peta byte storage
179  * at a granularity of 4k per bit.
180  * Used to report the failed page idx on io error from the endio handlers.
181  */
182 #define BM_PAGE_IDX_MASK        ((1UL<<24)-1)
183 /* this page is currently read in, or written back */
184 #define BM_PAGE_IO_LOCK         31
185 /* if there has been an IO error for this page */
186 #define BM_PAGE_IO_ERROR        30
187 /* this is to be able to intelligently skip disk IO,
188  * set if bits have been set since last IO. */
189 #define BM_PAGE_NEED_WRITEOUT   29
190 /* to mark for lazy writeout once syncer cleared all clearable bits,
191  * we if bits have been cleared since last IO. */
192 #define BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT   28
193 /* pages marked with this "HINT" will be considered for writeout
194  * on activity log transactions */
195 #define BM_PAGE_HINT_WRITEOUT   27
196
197 /* store_page_idx uses non-atomic assignment. It is only used directly after
198  * allocating the page.  All other bm_set_page_* and bm_clear_page_* need to
199  * use atomic bit manipulation, as set_out_of_sync (and therefore bitmap
200  * changes) may happen from various contexts, and wait_on_bit/wake_up_bit
201  * requires it all to be atomic as well. */
202 static void bm_store_page_idx(struct page *page, unsigned long idx)
203 {
204         BUG_ON(0 != (idx & ~BM_PAGE_IDX_MASK));
205         set_page_private(page, idx);
206 }
207
208 static unsigned long bm_page_to_idx(struct page *page)
209 {
210         return page_private(page) & BM_PAGE_IDX_MASK;
211 }
212
213 /* As is very unlikely that the same page is under IO from more than one
214  * context, we can get away with a bit per page and one wait queue per bitmap.
215  */
216 static void bm_page_lock_io(struct drbd_device *device, int page_nr)
217 {
218         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
219         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
220         wait_event(b->bm_io_wait, !test_and_set_bit(BM_PAGE_IO_LOCK, addr));
221 }
222
223 static void bm_page_unlock_io(struct drbd_device *device, int page_nr)
224 {
225         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
226         void *addr = &page_private(b->bm_pages[page_nr]);
227         clear_bit_unlock(BM_PAGE_IO_LOCK, addr);
228         wake_up(&device->bitmap->bm_io_wait);
229 }
230
231 /* set _before_ submit_io, so it may be reset due to being changed
232  * while this page is in flight... will get submitted later again */
233 static void bm_set_page_unchanged(struct page *page)
234 {
235         /* use cmpxchg? */
236         clear_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
237         clear_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
238 }
239
240 static void bm_set_page_need_writeout(struct page *page)
241 {
242         set_bit(BM_PAGE_NEED_WRITEOUT, &page_private(page));
243 }
244
245 /**
246  * drbd_bm_mark_for_writeout() - mark a page with a "hint" to be considered for writeout
247  * @device:     DRBD device.
248  * @page_nr:    the bitmap page to mark with the "hint" flag
249  *
250  * From within an activity log transaction, we mark a few pages with these
251  * hints, then call drbd_bm_write_hinted(), which will only write out changed
252  * pages which are flagged with this mark.
253  */
254 void drbd_bm_mark_for_writeout(struct drbd_device *device, int page_nr)
255 {
256         struct page *page;
257         if (page_nr >= device->bitmap->bm_number_of_pages) {
258                 drbd_warn(device, "BAD: page_nr: %u, number_of_pages: %u\n",
259                          page_nr, (int)device->bitmap->bm_number_of_pages);
260                 return;
261         }
262         page = device->bitmap->bm_pages[page_nr];
263         set_bit(BM_PAGE_HINT_WRITEOUT, &page_private(page));
264 }
265
266 static int bm_test_page_unchanged(struct page *page)
267 {
268         volatile const unsigned long *addr = &page_private(page);
269         return (*addr & ((1UL<<BM_PAGE_NEED_WRITEOUT)|(1UL<<BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT))) == 0;
270 }
271
272 static void bm_set_page_io_err(struct page *page)
273 {
274         set_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
275 }
276
277 static void bm_clear_page_io_err(struct page *page)
278 {
279         clear_bit(BM_PAGE_IO_ERROR, &page_private(page));
280 }
281
282 static void bm_set_page_lazy_writeout(struct page *page)
283 {
284         set_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
285 }
286
287 static int bm_test_page_lazy_writeout(struct page *page)
288 {
289         return test_bit(BM_PAGE_LAZY_WRITEOUT, &page_private(page));
290 }
291
292 /* on a 32bit box, this would allow for exactly (2<<38) bits. */
293 static unsigned int bm_word_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, unsigned long long_nr)
294 {
295         /* page_nr = (word*sizeof(long)) >> PAGE_SHIFT; */
296         unsigned int page_nr = long_nr >> (PAGE_SHIFT - LN2_BPL + 3);
297         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
298         return page_nr;
299 }
300
301 static unsigned int bm_bit_to_page_idx(struct drbd_bitmap *b, u64 bitnr)
302 {
303         /* page_nr = (bitnr/8) >> PAGE_SHIFT; */
304         unsigned int page_nr = bitnr >> (PAGE_SHIFT + 3);
305         BUG_ON(page_nr >= b->bm_number_of_pages);
306         return page_nr;
307 }
308
309 static unsigned long *__bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
310 {
311         struct page *page = b->bm_pages[idx];
312         return (unsigned long *) kmap_atomic(page);
313 }
314
315 static unsigned long *bm_map_pidx(struct drbd_bitmap *b, unsigned int idx)
316 {
317         return __bm_map_pidx(b, idx);
318 }
319
320 static void __bm_unmap(unsigned long *p_addr)
321 {
322         kunmap_atomic(p_addr);
323 };
324
325 static void bm_unmap(unsigned long *p_addr)
326 {
327         return __bm_unmap(p_addr);
328 }
329
330 /* long word offset of _bitmap_ sector */
331 #define S2W(s)  ((s)<<(BM_EXT_SHIFT-BM_BLOCK_SHIFT-LN2_BPL))
332 /* word offset from start of bitmap to word number _in_page_
333  * modulo longs per page
334 #define MLPP(X) ((X) % (PAGE_SIZE/sizeof(long))
335  hm, well, Philipp thinks gcc might not optimize the % into & (... - 1)
336  so do it explicitly:
337  */
338 #define MLPP(X) ((X) & ((PAGE_SIZE/sizeof(long))-1))
339
340 /* Long words per page */
341 #define LWPP (PAGE_SIZE/sizeof(long))
342
343 /*
344  * actually most functions herein should take a struct drbd_bitmap*, not a
345  * struct drbd_device*, but for the debug macros I like to have the device around
346  * to be able to report device specific.
347  */
348
349
350 static void bm_free_pages(struct page **pages, unsigned long number)
351 {
352         unsigned long i;
353         if (!pages)
354                 return;
355
356         for (i = 0; i < number; i++) {
357                 if (!pages[i]) {
358                         pr_alert("bm_free_pages tried to free a NULL pointer; i=%lu n=%lu\n",
359                                  i, number);
360                         continue;
361                 }
362                 __free_page(pages[i]);
363                 pages[i] = NULL;
364         }
365 }
366
367 static inline void bm_vk_free(void *ptr)
368 {
369         kvfree(ptr);
370 }
371
372 /*
373  * "have" and "want" are NUMBER OF PAGES.
374  */
375 static struct page **bm_realloc_pages(struct drbd_bitmap *b, unsigned long want)
376 {
377         struct page **old_pages = b->bm_pages;
378         struct page **new_pages, *page;
379         unsigned int i, bytes;
380         unsigned long have = b->bm_number_of_pages;
381
382         BUG_ON(have == 0 && old_pages != NULL);
383         BUG_ON(have != 0 && old_pages == NULL);
384
385         if (have == want)
386                 return old_pages;
387
388         /* Trying kmalloc first, falling back to vmalloc.
389          * GFP_NOIO, as this is called while drbd IO is "suspended",
390          * and during resize or attach on diskless Primary,
391          * we must not block on IO to ourselves.
392          * Context is receiver thread or dmsetup. */
393         bytes = sizeof(struct page *)*want;
394         new_pages = kzalloc(bytes, GFP_NOIO | __GFP_NOWARN);
395         if (!new_pages) {
396                 new_pages = __vmalloc(bytes,
397                                 GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
398                                 PAGE_KERNEL);
399                 if (!new_pages)
400                         return NULL;
401         }
402
403         if (want >= have) {
404                 for (i = 0; i < have; i++)
405                         new_pages[i] = old_pages[i];
406                 for (; i < want; i++) {
407                         page = alloc_page(GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM);
408                         if (!page) {
409                                 bm_free_pages(new_pages + have, i - have);
410                                 bm_vk_free(new_pages);
411                                 return NULL;
412                         }
413                         /* we want to know which page it is
414                          * from the endio handlers */
415                         bm_store_page_idx(page, i);
416                         new_pages[i] = page;
417                 }
418         } else {
419                 for (i = 0; i < want; i++)
420                         new_pages[i] = old_pages[i];
421                 /* NOT HERE, we are outside the spinlock!
422                 bm_free_pages(old_pages + want, have - want);
423                 */
424         }
425
426         return new_pages;
427 }
428
429 /*
430  * called on driver init only. TODO call when a device is created.
431  * allocates the drbd_bitmap, and stores it in device->bitmap.
432  */
433 int drbd_bm_init(struct drbd_device *device)
434 {
435         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
436         WARN_ON(b != NULL);
437         b = kzalloc(sizeof(struct drbd_bitmap), GFP_KERNEL);
438         if (!b)
439                 return -ENOMEM;
440         spin_lock_init(&b->bm_lock);
441         mutex_init(&b->bm_change);
442         init_waitqueue_head(&b->bm_io_wait);
443
444         device->bitmap = b;
445
446         return 0;
447 }
448
449 sector_t drbd_bm_capacity(struct drbd_device *device)
450 {
451         if (!expect(device->bitmap))
452                 return 0;
453         return device->bitmap->bm_dev_capacity;
454 }
455
456 /* called on driver unload. TODO: call when a device is destroyed.
457  */
458 void drbd_bm_cleanup(struct drbd_device *device)
459 {
460         if (!expect(device->bitmap))
461                 return;
462         bm_free_pages(device->bitmap->bm_pages, device->bitmap->bm_number_of_pages);
463         bm_vk_free(device->bitmap->bm_pages);
464         kfree(device->bitmap);
465         device->bitmap = NULL;
466 }
467
468 /*
469  * since (b->bm_bits % BITS_PER_LONG) != 0,
470  * this masks out the remaining bits.
471  * Returns the number of bits cleared.
472  */
473 #ifndef BITS_PER_PAGE
474 #define BITS_PER_PAGE           (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
475 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE - 1)
476 #else
477 # if BITS_PER_PAGE != (1UL << (PAGE_SHIFT + 3))
478 #  error "ambiguous BITS_PER_PAGE"
479 # endif
480 #endif
481 #define BITS_PER_LONG_MASK      (BITS_PER_LONG - 1)
482 static int bm_clear_surplus(struct drbd_bitmap *b)
483 {
484         unsigned long mask;
485         unsigned long *p_addr, *bm;
486         int tmp;
487         int cleared = 0;
488
489         /* number of bits modulo bits per page */
490         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
491         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
492         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
493         /* bitmap is always stored little endian,
494          * on disk and in core memory alike */
495         mask = cpu_to_lel(mask);
496
497         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
498         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
499         if (mask) {
500                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
501                  * to the long containing the last bit.
502                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
503                  * after the last (long word aligned) bit. */
504                 cleared = hweight_long(*bm & ~mask);
505                 *bm &= mask;
506                 bm++;
507         }
508
509         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
510                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
511                  * a padding long to align with a 64bit remote */
512                 cleared += hweight_long(*bm);
513                 *bm = 0;
514         }
515         bm_unmap(p_addr);
516         return cleared;
517 }
518
519 static void bm_set_surplus(struct drbd_bitmap *b)
520 {
521         unsigned long mask;
522         unsigned long *p_addr, *bm;
523         int tmp;
524
525         /* number of bits modulo bits per page */
526         tmp = (b->bm_bits & BITS_PER_PAGE_MASK);
527         /* mask the used bits of the word containing the last bit */
528         mask = (1UL << (tmp & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
529         /* bitmap is always stored little endian,
530          * on disk and in core memory alike */
531         mask = cpu_to_lel(mask);
532
533         p_addr = bm_map_pidx(b, b->bm_number_of_pages - 1);
534         bm = p_addr + (tmp/BITS_PER_LONG);
535         if (mask) {
536                 /* If mask != 0, we are not exactly aligned, so bm now points
537                  * to the long containing the last bit.
538                  * If mask == 0, bm already points to the word immediately
539                  * after the last (long word aligned) bit. */
540                 *bm |= ~mask;
541                 bm++;
542         }
543
544         if (BITS_PER_LONG == 32 && ((bm - p_addr) & 1) == 1) {
545                 /* on a 32bit arch, we may need to zero out
546                  * a padding long to align with a 64bit remote */
547                 *bm = ~0UL;
548         }
549         bm_unmap(p_addr);
550 }
551
552 /* you better not modify the bitmap while this is running,
553  * or its results will be stale */
554 static unsigned long bm_count_bits(struct drbd_bitmap *b)
555 {
556         unsigned long *p_addr;
557         unsigned long bits = 0;
558         unsigned long mask = (1UL << (b->bm_bits & BITS_PER_LONG_MASK)) -1;
559         int idx, last_word;
560
561         /* all but last page */
562         for (idx = 0; idx < b->bm_number_of_pages - 1; idx++) {
563                 p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
564                 bits += bitmap_weight(p_addr, BITS_PER_PAGE);
565                 __bm_unmap(p_addr);
566                 cond_resched();
567         }
568         /* last (or only) page */
569         last_word = ((b->bm_bits - 1) & BITS_PER_PAGE_MASK) >> LN2_BPL;
570         p_addr = __bm_map_pidx(b, idx);
571         bits += bitmap_weight(p_addr, last_word * BITS_PER_LONG);
572         p_addr[last_word] &= cpu_to_lel(mask);
573         bits += hweight_long(p_addr[last_word]);
574         /* 32bit arch, may have an unused padding long */
575         if (BITS_PER_LONG == 32 && (last_word & 1) == 0)
576                 p_addr[last_word+1] = 0;
577         __bm_unmap(p_addr);
578         return bits;
579 }
580
581 /* offset and len in long words.*/
582 static void bm_memset(struct drbd_bitmap *b, size_t offset, int c, size_t len)
583 {
584         unsigned long *p_addr, *bm;
585         unsigned int idx;
586         size_t do_now, end;
587
588         end = offset + len;
589
590         if (end > b->bm_words) {
591                 pr_alert("bm_memset end > bm_words\n");
592                 return;
593         }
594
595         while (offset < end) {
596                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset + 1, LWPP), end) - offset;
597                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
598                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
599                 bm = p_addr + MLPP(offset);
600                 if (bm+do_now > p_addr + LWPP) {
601                         pr_alert("BUG BUG BUG! p_addr:%p bm:%p do_now:%d\n",
602                                p_addr, bm, (int)do_now);
603                 } else
604                         memset(bm, c, do_now * sizeof(long));
605                 bm_unmap(p_addr);
606                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
607                 offset += do_now;
608         }
609 }
610
611 /* For the layout, see comment above drbd_md_set_sector_offsets(). */
612 static u64 drbd_md_on_disk_bits(struct drbd_backing_dev *ldev)
613 {
614         u64 bitmap_sectors;
615         if (ldev->md.al_offset == 8)
616                 bitmap_sectors = ldev->md.md_size_sect - ldev->md.bm_offset;
617         else
618                 bitmap_sectors = ldev->md.al_offset - ldev->md.bm_offset;
619         return bitmap_sectors << (9 + 3);
620 }
621
622 /*
623  * make sure the bitmap has enough room for the attached storage,
624  * if necessary, resize.
625  * called whenever we may have changed the device size.
626  * returns -ENOMEM if we could not allocate enough memory, 0 on success.
627  * In case this is actually a resize, we copy the old bitmap into the new one.
628  * Otherwise, the bitmap is initialized to all bits set.
629  */
630 int drbd_bm_resize(struct drbd_device *device, sector_t capacity, int set_new_bits)
631 {
632         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
633         unsigned long bits, words, owords, obits;
634         unsigned long want, have, onpages; /* number of pages */
635         struct page **npages, **opages = NULL;
636         int err = 0, growing;
637
638         if (!expect(b))
639                 return -ENOMEM;
640
641         drbd_bm_lock(device, "resize", BM_LOCKED_MASK);
642
643         drbd_info(device, "drbd_bm_resize called with capacity == %llu\n",
644                         (unsigned long long)capacity);
645
646         if (capacity == b->bm_dev_capacity)
647                 goto out;
648
649         if (capacity == 0) {
650                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
651                 opages = b->bm_pages;
652                 onpages = b->bm_number_of_pages;
653                 owords = b->bm_words;
654                 b->bm_pages = NULL;
655                 b->bm_number_of_pages =
656                 b->bm_set   =
657                 b->bm_bits  =
658                 b->bm_words =
659                 b->bm_dev_capacity = 0;
660                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
661                 bm_free_pages(opages, onpages);
662                 bm_vk_free(opages);
663                 goto out;
664         }
665         bits  = BM_SECT_TO_BIT(ALIGN(capacity, BM_SECT_PER_BIT));
666
667         /* if we would use
668            words = ALIGN(bits,BITS_PER_LONG) >> LN2_BPL;
669            a 32bit host could present the wrong number of words
670            to a 64bit host.
671         */
672         words = ALIGN(bits, 64) >> LN2_BPL;
673
674         if (get_ldev(device)) {
675                 u64 bits_on_disk = drbd_md_on_disk_bits(device->ldev);
676                 put_ldev(device);
677                 if (bits > bits_on_disk) {
678                         drbd_info(device, "bits = %lu\n", bits);
679                         drbd_info(device, "bits_on_disk = %llu\n", bits_on_disk);
680                         err = -ENOSPC;
681                         goto out;
682                 }
683         }
684
685         want = ALIGN(words*sizeof(long), PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
686         have = b->bm_number_of_pages;
687         if (want == have) {
688                 D_ASSERT(device, b->bm_pages != NULL);
689                 npages = b->bm_pages;
690         } else {
691                 if (drbd_insert_fault(device, DRBD_FAULT_BM_ALLOC))
692                         npages = NULL;
693                 else
694                         npages = bm_realloc_pages(b, want);
695         }
696
697         if (!npages) {
698                 err = -ENOMEM;
699                 goto out;
700         }
701
702         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
703         opages = b->bm_pages;
704         owords = b->bm_words;
705         obits  = b->bm_bits;
706
707         growing = bits > obits;
708         if (opages && growing && set_new_bits)
709                 bm_set_surplus(b);
710
711         b->bm_pages = npages;
712         b->bm_number_of_pages = want;
713         b->bm_bits  = bits;
714         b->bm_words = words;
715         b->bm_dev_capacity = capacity;
716
717         if (growing) {
718                 if (set_new_bits) {
719                         bm_memset(b, owords, 0xff, words-owords);
720                         b->bm_set += bits - obits;
721                 } else
722                         bm_memset(b, owords, 0x00, words-owords);
723
724         }
725
726         if (want < have) {
727                 /* implicit: (opages != NULL) && (opages != npages) */
728                 bm_free_pages(opages + want, have - want);
729         }
730
731         (void)bm_clear_surplus(b);
732
733         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
734         if (opages != npages)
735                 bm_vk_free(opages);
736         if (!growing)
737                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
738         drbd_info(device, "resync bitmap: bits=%lu words=%lu pages=%lu\n", bits, words, want);
739
740  out:
741         drbd_bm_unlock(device);
742         return err;
743 }
744
745 /* inherently racy:
746  * if not protected by other means, return value may be out of date when
747  * leaving this function...
748  * we still need to lock it, since it is important that this returns
749  * bm_set == 0 precisely.
750  *
751  * maybe bm_set should be atomic_t ?
752  */
753 unsigned long _drbd_bm_total_weight(struct drbd_device *device)
754 {
755         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
756         unsigned long s;
757         unsigned long flags;
758
759         if (!expect(b))
760                 return 0;
761         if (!expect(b->bm_pages))
762                 return 0;
763
764         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
765         s = b->bm_set;
766         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
767
768         return s;
769 }
770
771 unsigned long drbd_bm_total_weight(struct drbd_device *device)
772 {
773         unsigned long s;
774         /* if I don't have a disk, I don't know about out-of-sync status */
775         if (!get_ldev_if_state(device, D_NEGOTIATING))
776                 return 0;
777         s = _drbd_bm_total_weight(device);
778         put_ldev(device);
779         return s;
780 }
781
782 size_t drbd_bm_words(struct drbd_device *device)
783 {
784         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
785         if (!expect(b))
786                 return 0;
787         if (!expect(b->bm_pages))
788                 return 0;
789
790         return b->bm_words;
791 }
792
793 unsigned long drbd_bm_bits(struct drbd_device *device)
794 {
795         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
796         if (!expect(b))
797                 return 0;
798
799         return b->bm_bits;
800 }
801
802 /* merge number words from buffer into the bitmap starting at offset.
803  * buffer[i] is expected to be little endian unsigned long.
804  * bitmap must be locked by drbd_bm_lock.
805  * currently only used from receive_bitmap.
806  */
807 void drbd_bm_merge_lel(struct drbd_device *device, size_t offset, size_t number,
808                         unsigned long *buffer)
809 {
810         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
811         unsigned long *p_addr, *bm;
812         unsigned long word, bits;
813         unsigned int idx;
814         size_t end, do_now;
815
816         end = offset + number;
817
818         if (!expect(b))
819                 return;
820         if (!expect(b->bm_pages))
821                 return;
822         if (number == 0)
823                 return;
824         WARN_ON(offset >= b->bm_words);
825         WARN_ON(end    >  b->bm_words);
826
827         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
828         while (offset < end) {
829                 do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
830                 idx = bm_word_to_page_idx(b, offset);
831                 p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
832                 bm = p_addr + MLPP(offset);
833                 offset += do_now;
834                 while (do_now--) {
835                         bits = hweight_long(*bm);
836                         word = *bm | *buffer++;
837                         *bm++ = word;
838                         b->bm_set += hweight_long(word) - bits;
839                 }
840                 bm_unmap(p_addr);
841                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[idx]);
842         }
843         /* with 32bit <-> 64bit cross-platform connect
844          * this is only correct for current usage,
845          * where we _know_ that we are 64 bit aligned,
846          * and know that this function is used in this way, too...
847          */
848         if (end == b->bm_words)
849                 b->bm_set -= bm_clear_surplus(b);
850         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
851 }
852
853 /* copy number words from the bitmap starting at offset into the buffer.
854  * buffer[i] will be little endian unsigned long.
855  */
856 void drbd_bm_get_lel(struct drbd_device *device, size_t offset, size_t number,
857                      unsigned long *buffer)
858 {
859         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
860         unsigned long *p_addr, *bm;
861         size_t end, do_now;
862
863         end = offset + number;
864
865         if (!expect(b))
866                 return;
867         if (!expect(b->bm_pages))
868                 return;
869
870         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
871         if ((offset >= b->bm_words) ||
872             (end    >  b->bm_words) ||
873             (number <= 0))
874                 drbd_err(device, "offset=%lu number=%lu bm_words=%lu\n",
875                         (unsigned long) offset,
876                         (unsigned long) number,
877                         (unsigned long) b->bm_words);
878         else {
879                 while (offset < end) {
880                         do_now = min_t(size_t, ALIGN(offset+1, LWPP), end) - offset;
881                         p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, offset));
882                         bm = p_addr + MLPP(offset);
883                         offset += do_now;
884                         while (do_now--)
885                                 *buffer++ = *bm++;
886                         bm_unmap(p_addr);
887                 }
888         }
889         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
890 }
891
892 /* set all bits in the bitmap */
893 void drbd_bm_set_all(struct drbd_device *device)
894 {
895         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
896         if (!expect(b))
897                 return;
898         if (!expect(b->bm_pages))
899                 return;
900
901         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
902         bm_memset(b, 0, 0xff, b->bm_words);
903         (void)bm_clear_surplus(b);
904         b->bm_set = b->bm_bits;
905         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
906 }
907
908 /* clear all bits in the bitmap */
909 void drbd_bm_clear_all(struct drbd_device *device)
910 {
911         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
912         if (!expect(b))
913                 return;
914         if (!expect(b->bm_pages))
915                 return;
916
917         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
918         bm_memset(b, 0, 0, b->bm_words);
919         b->bm_set = 0;
920         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
921 }
922
923 static void drbd_bm_aio_ctx_destroy(struct kref *kref)
924 {
925         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx = container_of(kref, struct drbd_bm_aio_ctx, kref);
926         unsigned long flags;
927
928         spin_lock_irqsave(&ctx->device->resource->req_lock, flags);
929         list_del(&ctx->list);
930         spin_unlock_irqrestore(&ctx->device->resource->req_lock, flags);
931         put_ldev(ctx->device);
932         kfree(ctx);
933 }
934
935 /* bv_page may be a copy, or may be the original */
936 static void drbd_bm_endio(struct bio *bio)
937 {
938         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx = bio->bi_private;
939         struct drbd_device *device = ctx->device;
940         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
941         unsigned int idx = bm_page_to_idx(bio->bi_io_vec[0].bv_page);
942
943         if ((ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) == 0 &&
944             !bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[idx]))
945                 drbd_warn(device, "bitmap page idx %u changed during IO!\n", idx);
946
947         if (bio->bi_error) {
948                 /* ctx error will hold the completed-last non-zero error code,
949                  * in case error codes differ. */
950                 ctx->error = bio->bi_error;
951                 bm_set_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
952                 /* Not identical to on disk version of it.
953                  * Is BM_PAGE_IO_ERROR enough? */
954                 if (__ratelimit(&drbd_ratelimit_state))
955                         drbd_err(device, "IO ERROR %d on bitmap page idx %u\n",
956                                         bio->bi_error, idx);
957         } else {
958                 bm_clear_page_io_err(b->bm_pages[idx]);
959                 dynamic_drbd_dbg(device, "bitmap page idx %u completed\n", idx);
960         }
961
962         bm_page_unlock_io(device, idx);
963
964         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES)
965                 mempool_free(bio->bi_io_vec[0].bv_page, drbd_md_io_page_pool);
966
967         bio_put(bio);
968
969         if (atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight)) {
970                 ctx->done = 1;
971                 wake_up(&device->misc_wait);
972                 kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
973         }
974 }
975
976 static void bm_page_io_async(struct drbd_bm_aio_ctx *ctx, int page_nr) __must_hold(local)
977 {
978         struct bio *bio = bio_alloc_drbd(GFP_NOIO);
979         struct drbd_device *device = ctx->device;
980         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
981         struct page *page;
982         unsigned int len;
983         unsigned int rw = (ctx->flags & BM_AIO_READ) ? READ : WRITE;
984
985         sector_t on_disk_sector =
986                 device->ldev->md.md_offset + device->ldev->md.bm_offset;
987         on_disk_sector += ((sector_t)page_nr) << (PAGE_SHIFT-9);
988
989         /* this might happen with very small
990          * flexible external meta data device,
991          * or with PAGE_SIZE > 4k */
992         len = min_t(unsigned int, PAGE_SIZE,
993                 (drbd_md_last_sector(device->ldev) - on_disk_sector + 1)<<9);
994
995         /* serialize IO on this page */
996         bm_page_lock_io(device, page_nr);
997         /* before memcpy and submit,
998          * so it can be redirtied any time */
999         bm_set_page_unchanged(b->bm_pages[page_nr]);
1000
1001         if (ctx->flags & BM_AIO_COPY_PAGES) {
1002                 page = mempool_alloc(drbd_md_io_page_pool, __GFP_HIGHMEM|__GFP_RECLAIM);
1003                 copy_highpage(page, b->bm_pages[page_nr]);
1004                 bm_store_page_idx(page, page_nr);
1005         } else
1006                 page = b->bm_pages[page_nr];
1007         bio->bi_bdev = device->ldev->md_bdev;
1008         bio->bi_iter.bi_sector = on_disk_sector;
1009         /* bio_add_page of a single page to an empty bio will always succeed,
1010          * according to api.  Do we want to assert that? */
1011         bio_add_page(bio, page, len, 0);
1012         bio->bi_private = ctx;
1013         bio->bi_end_io = drbd_bm_endio;
1014
1015         if (drbd_insert_fault(device, (rw & WRITE) ? DRBD_FAULT_MD_WR : DRBD_FAULT_MD_RD)) {
1016                 bio->bi_rw |= rw;
1017                 bio_io_error(bio);
1018         } else {
1019                 submit_bio(rw, bio);
1020                 /* this should not count as user activity and cause the
1021                  * resync to throttle -- see drbd_rs_should_slow_down(). */
1022                 atomic_add(len >> 9, &device->rs_sect_ev);
1023         }
1024 }
1025
1026 /*
1027  * bm_rw: read/write the whole bitmap from/to its on disk location.
1028  */
1029 static int bm_rw(struct drbd_device *device, const unsigned int flags, unsigned lazy_writeout_upper_idx) __must_hold(local)
1030 {
1031         struct drbd_bm_aio_ctx *ctx;
1032         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1033         int num_pages, i, count = 0;
1034         unsigned long now;
1035         char ppb[10];
1036         int err = 0;
1037
1038         /*
1039          * We are protected against bitmap disappearing/resizing by holding an
1040          * ldev reference (caller must have called get_ldev()).
1041          * For read/write, we are protected against changes to the bitmap by
1042          * the bitmap lock (see drbd_bitmap_io).
1043          * For lazy writeout, we don't care for ongoing changes to the bitmap,
1044          * as we submit copies of pages anyways.
1045          */
1046
1047         ctx = kmalloc(sizeof(struct drbd_bm_aio_ctx), GFP_NOIO);
1048         if (!ctx)
1049                 return -ENOMEM;
1050
1051         *ctx = (struct drbd_bm_aio_ctx) {
1052                 .device = device,
1053                 .start_jif = jiffies,
1054                 .in_flight = ATOMIC_INIT(1),
1055                 .done = 0,
1056                 .flags = flags,
1057                 .error = 0,
1058                 .kref = { ATOMIC_INIT(2) },
1059         };
1060
1061         if (!get_ldev_if_state(device, D_ATTACHING)) {  /* put is in drbd_bm_aio_ctx_destroy() */
1062                 drbd_err(device, "ASSERT FAILED: get_ldev_if_state() == 1 in bm_rw()\n");
1063                 kfree(ctx);
1064                 return -ENODEV;
1065         }
1066         /* Here D_ATTACHING is sufficient since drbd_bm_read() is called only from
1067            drbd_adm_attach(), after device->ldev was assigned. */
1068
1069         if (0 == (ctx->flags & ~BM_AIO_READ))
1070                 WARN_ON(!(BM_LOCKED_MASK & b->bm_flags));
1071
1072         spin_lock_irq(&device->resource->req_lock);
1073         list_add_tail(&ctx->list, &device->pending_bitmap_io);
1074         spin_unlock_irq(&device->resource->req_lock);
1075
1076         num_pages = b->bm_number_of_pages;
1077
1078         now = jiffies;
1079
1080         /* let the layers below us try to merge these bios... */
1081         for (i = 0; i < num_pages; i++) {
1082                 /* ignore completely unchanged pages */
1083                 if (lazy_writeout_upper_idx && i == lazy_writeout_upper_idx)
1084                         break;
1085                 if (!(flags & BM_AIO_READ)) {
1086                         if ((flags & BM_AIO_WRITE_HINTED) &&
1087                             !test_and_clear_bit(BM_PAGE_HINT_WRITEOUT,
1088                                     &page_private(b->bm_pages[i])))
1089                                 continue;
1090
1091                         if (!(flags & BM_AIO_WRITE_ALL_PAGES) &&
1092                             bm_test_page_unchanged(b->bm_pages[i])) {
1093                                 dynamic_drbd_dbg(device, "skipped bm write for idx %u\n", i);
1094                                 continue;
1095                         }
1096                         /* during lazy writeout,
1097                          * ignore those pages not marked for lazy writeout. */
1098                         if (lazy_writeout_upper_idx &&
1099                             !bm_test_page_lazy_writeout(b->bm_pages[i])) {
1100                                 dynamic_drbd_dbg(device, "skipped bm lazy write for idx %u\n", i);
1101                                 continue;
1102                         }
1103                 }
1104                 atomic_inc(&ctx->in_flight);
1105                 bm_page_io_async(ctx, i);
1106                 ++count;
1107                 cond_resched();
1108         }
1109
1110         /*
1111          * We initialize ctx->in_flight to one to make sure drbd_bm_endio
1112          * will not set ctx->done early, and decrement / test it here.  If there
1113          * are still some bios in flight, we need to wait for them here.
1114          * If all IO is done already (or nothing had been submitted), there is
1115          * no need to wait.  Still, we need to put the kref associated with the
1116          * "in_flight reached zero, all done" event.
1117          */
1118         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->in_flight))
1119                 wait_until_done_or_force_detached(device, device->ldev, &ctx->done);
1120         else
1121                 kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
1122
1123         /* summary for global bitmap IO */
1124         if (flags == 0)
1125                 drbd_info(device, "bitmap %s of %u pages took %lu jiffies\n",
1126                          (flags & BM_AIO_READ) ? "READ" : "WRITE",
1127                          count, jiffies - now);
1128
1129         if (ctx->error) {
1130                 drbd_alert(device, "we had at least one MD IO ERROR during bitmap IO\n");
1131                 drbd_chk_io_error(device, 1, DRBD_META_IO_ERROR);
1132                 err = -EIO; /* ctx->error ? */
1133         }
1134
1135         if (atomic_read(&ctx->in_flight))
1136                 err = -EIO; /* Disk timeout/force-detach during IO... */
1137
1138         now = jiffies;
1139         if (flags & BM_AIO_READ) {
1140                 b->bm_set = bm_count_bits(b);
1141                 drbd_info(device, "recounting of set bits took additional %lu jiffies\n",
1142                      jiffies - now);
1143         }
1144         now = b->bm_set;
1145
1146         if ((flags & ~BM_AIO_READ) == 0)
1147                 drbd_info(device, "%s (%lu bits) marked out-of-sync by on disk bit-map.\n",
1148                      ppsize(ppb, now << (BM_BLOCK_SHIFT-10)), now);
1149
1150         kref_put(&ctx->kref, &drbd_bm_aio_ctx_destroy);
1151         return err;
1152 }
1153
1154 /**
1155  * drbd_bm_read() - Read the whole bitmap from its on disk location.
1156  * @device:     DRBD device.
1157  */
1158 int drbd_bm_read(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1159 {
1160         return bm_rw(device, BM_AIO_READ, 0);
1161 }
1162
1163 /**
1164  * drbd_bm_write() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1165  * @device:     DRBD device.
1166  *
1167  * Will only write pages that have changed since last IO.
1168  */
1169 int drbd_bm_write(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1170 {
1171         return bm_rw(device, 0, 0);
1172 }
1173
1174 /**
1175  * drbd_bm_write_all() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1176  * @device:     DRBD device.
1177  *
1178  * Will write all pages.
1179  */
1180 int drbd_bm_write_all(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1181 {
1182         return bm_rw(device, BM_AIO_WRITE_ALL_PAGES, 0);
1183 }
1184
1185 /**
1186  * drbd_bm_write_lazy() - Write bitmap pages 0 to @upper_idx-1, if they have changed.
1187  * @device:     DRBD device.
1188  * @upper_idx:  0: write all changed pages; +ve: page index to stop scanning for changed pages
1189  */
1190 int drbd_bm_write_lazy(struct drbd_device *device, unsigned upper_idx) __must_hold(local)
1191 {
1192         return bm_rw(device, BM_AIO_COPY_PAGES, upper_idx);
1193 }
1194
1195 /**
1196  * drbd_bm_write_copy_pages() - Write the whole bitmap to its on disk location.
1197  * @device:     DRBD device.
1198  *
1199  * Will only write pages that have changed since last IO.
1200  * In contrast to drbd_bm_write(), this will copy the bitmap pages
1201  * to temporary writeout pages. It is intended to trigger a full write-out
1202  * while still allowing the bitmap to change, for example if a resync or online
1203  * verify is aborted due to a failed peer disk, while local IO continues, or
1204  * pending resync acks are still being processed.
1205  */
1206 int drbd_bm_write_copy_pages(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1207 {
1208         return bm_rw(device, BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1209 }
1210
1211 /**
1212  * drbd_bm_write_hinted() - Write bitmap pages with "hint" marks, if they have changed.
1213  * @device:     DRBD device.
1214  */
1215 int drbd_bm_write_hinted(struct drbd_device *device) __must_hold(local)
1216 {
1217         return bm_rw(device, BM_AIO_WRITE_HINTED | BM_AIO_COPY_PAGES, 0);
1218 }
1219
1220 /* NOTE
1221  * find_first_bit returns int, we return unsigned long.
1222  * For this to work on 32bit arch with bitnumbers > (1<<32),
1223  * we'd need to return u64, and get a whole lot of other places
1224  * fixed where we still use unsigned long.
1225  *
1226  * this returns a bit number, NOT a sector!
1227  */
1228 static unsigned long __bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo,
1229         const int find_zero_bit)
1230 {
1231         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1232         unsigned long *p_addr;
1233         unsigned long bit_offset;
1234         unsigned i;
1235
1236
1237         if (bm_fo > b->bm_bits) {
1238                 drbd_err(device, "bm_fo=%lu bm_bits=%lu\n", bm_fo, b->bm_bits);
1239                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1240         } else {
1241                 while (bm_fo < b->bm_bits) {
1242                         /* bit offset of the first bit in the page */
1243                         bit_offset = bm_fo & ~BITS_PER_PAGE_MASK;
1244                         p_addr = __bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bm_fo));
1245
1246                         if (find_zero_bit)
1247                                 i = find_next_zero_bit_le(p_addr,
1248                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1249                         else
1250                                 i = find_next_bit_le(p_addr,
1251                                                 PAGE_SIZE*8, bm_fo & BITS_PER_PAGE_MASK);
1252
1253                         __bm_unmap(p_addr);
1254                         if (i < PAGE_SIZE*8) {
1255                                 bm_fo = bit_offset + i;
1256                                 if (bm_fo >= b->bm_bits)
1257                                         break;
1258                                 goto found;
1259                         }
1260                         bm_fo = bit_offset + PAGE_SIZE*8;
1261                 }
1262                 bm_fo = DRBD_END_OF_BITMAP;
1263         }
1264  found:
1265         return bm_fo;
1266 }
1267
1268 static unsigned long bm_find_next(struct drbd_device *device,
1269         unsigned long bm_fo, const int find_zero_bit)
1270 {
1271         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1272         unsigned long i = DRBD_END_OF_BITMAP;
1273
1274         if (!expect(b))
1275                 return i;
1276         if (!expect(b->bm_pages))
1277                 return i;
1278
1279         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1280         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1281                 bm_print_lock_info(device);
1282
1283         i = __bm_find_next(device, bm_fo, find_zero_bit);
1284
1285         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1286         return i;
1287 }
1288
1289 unsigned long drbd_bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1290 {
1291         return bm_find_next(device, bm_fo, 0);
1292 }
1293
1294 #if 0
1295 /* not yet needed for anything. */
1296 unsigned long drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1297 {
1298         return bm_find_next(device, bm_fo, 1);
1299 }
1300 #endif
1301
1302 /* does not spin_lock_irqsave.
1303  * you must take drbd_bm_lock() first */
1304 unsigned long _drbd_bm_find_next(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1305 {
1306         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & device->b->bm_flags)); */
1307         return __bm_find_next(device, bm_fo, 0);
1308 }
1309
1310 unsigned long _drbd_bm_find_next_zero(struct drbd_device *device, unsigned long bm_fo)
1311 {
1312         /* WARN_ON(!(BM_DONT_SET & device->b->bm_flags)); */
1313         return __bm_find_next(device, bm_fo, 1);
1314 }
1315
1316 /* returns number of bits actually changed.
1317  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1318  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1319  * wants bitnr, not sector.
1320  * expected to be called for only a few bits (e - s about BITS_PER_LONG).
1321  * Must hold bitmap lock already. */
1322 static int __bm_change_bits_to(struct drbd_device *device, const unsigned long s,
1323         unsigned long e, int val)
1324 {
1325         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1326         unsigned long *p_addr = NULL;
1327         unsigned long bitnr;
1328         unsigned int last_page_nr = -1U;
1329         int c = 0;
1330         int changed_total = 0;
1331
1332         if (e >= b->bm_bits) {
1333                 drbd_err(device, "ASSERT FAILED: bit_s=%lu bit_e=%lu bm_bits=%lu\n",
1334                                 s, e, b->bm_bits);
1335                 e = b->bm_bits ? b->bm_bits -1 : 0;
1336         }
1337         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1338                 unsigned int page_nr = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1339                 if (page_nr != last_page_nr) {
1340                         if (p_addr)
1341                                 __bm_unmap(p_addr);
1342                         if (c < 0)
1343                                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1344                         else if (c > 0)
1345                                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1346                         changed_total += c;
1347                         c = 0;
1348                         p_addr = __bm_map_pidx(b, page_nr);
1349                         last_page_nr = page_nr;
1350                 }
1351                 if (val)
1352                         c += (0 == __test_and_set_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1353                 else
1354                         c -= (0 != __test_and_clear_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr));
1355         }
1356         if (p_addr)
1357                 __bm_unmap(p_addr);
1358         if (c < 0)
1359                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1360         else if (c > 0)
1361                 bm_set_page_need_writeout(b->bm_pages[last_page_nr]);
1362         changed_total += c;
1363         b->bm_set += changed_total;
1364         return changed_total;
1365 }
1366
1367 /* returns number of bits actually changed.
1368  * for val != 0, we change 0 -> 1, return code positive
1369  * for val == 0, we change 1 -> 0, return code negative
1370  * wants bitnr, not sector */
1371 static int bm_change_bits_to(struct drbd_device *device, const unsigned long s,
1372         const unsigned long e, int val)
1373 {
1374         unsigned long flags;
1375         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1376         int c = 0;
1377
1378         if (!expect(b))
1379                 return 1;
1380         if (!expect(b->bm_pages))
1381                 return 0;
1382
1383         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1384         if ((val ? BM_DONT_SET : BM_DONT_CLEAR) & b->bm_flags)
1385                 bm_print_lock_info(device);
1386
1387         c = __bm_change_bits_to(device, s, e, val);
1388
1389         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1390         return c;
1391 }
1392
1393 /* returns number of bits changed 0 -> 1 */
1394 int drbd_bm_set_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1395 {
1396         return bm_change_bits_to(device, s, e, 1);
1397 }
1398
1399 /* returns number of bits changed 1 -> 0 */
1400 int drbd_bm_clear_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1401 {
1402         return -bm_change_bits_to(device, s, e, 0);
1403 }
1404
1405 /* sets all bits in full words,
1406  * from first_word up to, but not including, last_word */
1407 static inline void bm_set_full_words_within_one_page(struct drbd_bitmap *b,
1408                 int page_nr, int first_word, int last_word)
1409 {
1410         int i;
1411         int bits;
1412         int changed = 0;
1413         unsigned long *paddr = kmap_atomic(b->bm_pages[page_nr]);
1414
1415         /* I think it is more cache line friendly to hweight_long then set to ~0UL,
1416          * than to first bitmap_weight() all words, then bitmap_fill() all words */
1417         for (i = first_word; i < last_word; i++) {
1418                 bits = hweight_long(paddr[i]);
1419                 paddr[i] = ~0UL;
1420                 changed += BITS_PER_LONG - bits;
1421         }
1422         kunmap_atomic(paddr);
1423         if (changed) {
1424                 /* We only need lazy writeout, the information is still in the
1425                  * remote bitmap as well, and is reconstructed during the next
1426                  * bitmap exchange, if lost locally due to a crash. */
1427                 bm_set_page_lazy_writeout(b->bm_pages[page_nr]);
1428                 b->bm_set += changed;
1429         }
1430 }
1431
1432 /* Same thing as drbd_bm_set_bits,
1433  * but more efficient for a large bit range.
1434  * You must first drbd_bm_lock().
1435  * Can be called to set the whole bitmap in one go.
1436  * Sets bits from s to e _inclusive_. */
1437 void _drbd_bm_set_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1438 {
1439         /* First set_bit from the first bit (s)
1440          * up to the next long boundary (sl),
1441          * then assign full words up to the last long boundary (el),
1442          * then set_bit up to and including the last bit (e).
1443          *
1444          * Do not use memset, because we must account for changes,
1445          * so we need to loop over the words with hweight() anyways.
1446          */
1447         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1448         unsigned long sl = ALIGN(s,BITS_PER_LONG);
1449         unsigned long el = (e+1) & ~((unsigned long)BITS_PER_LONG-1);
1450         int first_page;
1451         int last_page;
1452         int page_nr;
1453         int first_word;
1454         int last_word;
1455
1456         if (e - s <= 3*BITS_PER_LONG) {
1457                 /* don't bother; el and sl may even be wrong. */
1458                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1459                 __bm_change_bits_to(device, s, e, 1);
1460                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1461                 return;
1462         }
1463
1464         /* difference is large enough that we can trust sl and el */
1465
1466         spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1467
1468         /* bits filling the current long */
1469         if (sl)
1470                 __bm_change_bits_to(device, s, sl-1, 1);
1471
1472         first_page = sl >> (3 + PAGE_SHIFT);
1473         last_page = el >> (3 + PAGE_SHIFT);
1474
1475         /* MLPP: modulo longs per page */
1476         /* LWPP: long words per page */
1477         first_word = MLPP(sl >> LN2_BPL);
1478         last_word = LWPP;
1479
1480         /* first and full pages, unless first page == last page */
1481         for (page_nr = first_page; page_nr < last_page; page_nr++) {
1482                 bm_set_full_words_within_one_page(device->bitmap, page_nr, first_word, last_word);
1483                 spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1484                 cond_resched();
1485                 first_word = 0;
1486                 spin_lock_irq(&b->bm_lock);
1487         }
1488         /* last page (respectively only page, for first page == last page) */
1489         last_word = MLPP(el >> LN2_BPL);
1490
1491         /* consider bitmap->bm_bits = 32768, bitmap->bm_number_of_pages = 1. (or multiples).
1492          * ==> e = 32767, el = 32768, last_page = 2,
1493          * and now last_word = 0.
1494          * We do not want to touch last_page in this case,
1495          * as we did not allocate it, it is not present in bitmap->bm_pages.
1496          */
1497         if (last_word)
1498                 bm_set_full_words_within_one_page(device->bitmap, last_page, first_word, last_word);
1499
1500         /* possibly trailing bits.
1501          * example: (e & 63) == 63, el will be e+1.
1502          * if that even was the very last bit,
1503          * it would trigger an assert in __bm_change_bits_to()
1504          */
1505         if (el <= e)
1506                 __bm_change_bits_to(device, el, e, 1);
1507         spin_unlock_irq(&b->bm_lock);
1508 }
1509
1510 /* returns bit state
1511  * wants bitnr, NOT sector.
1512  * inherently racy... area needs to be locked by means of {al,rs}_lru
1513  *  1 ... bit set
1514  *  0 ... bit not set
1515  * -1 ... first out of bounds access, stop testing for bits!
1516  */
1517 int drbd_bm_test_bit(struct drbd_device *device, const unsigned long bitnr)
1518 {
1519         unsigned long flags;
1520         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1521         unsigned long *p_addr;
1522         int i;
1523
1524         if (!expect(b))
1525                 return 0;
1526         if (!expect(b->bm_pages))
1527                 return 0;
1528
1529         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1530         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1531                 bm_print_lock_info(device);
1532         if (bitnr < b->bm_bits) {
1533                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_bit_to_page_idx(b, bitnr));
1534                 i = test_bit_le(bitnr & BITS_PER_PAGE_MASK, p_addr) ? 1 : 0;
1535                 bm_unmap(p_addr);
1536         } else if (bitnr == b->bm_bits) {
1537                 i = -1;
1538         } else { /* (bitnr > b->bm_bits) */
1539                 drbd_err(device, "bitnr=%lu > bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1540                 i = 0;
1541         }
1542
1543         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1544         return i;
1545 }
1546
1547 /* returns number of bits set in the range [s, e] */
1548 int drbd_bm_count_bits(struct drbd_device *device, const unsigned long s, const unsigned long e)
1549 {
1550         unsigned long flags;
1551         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1552         unsigned long *p_addr = NULL;
1553         unsigned long bitnr;
1554         unsigned int page_nr = -1U;
1555         int c = 0;
1556
1557         /* If this is called without a bitmap, that is a bug.  But just to be
1558          * robust in case we screwed up elsewhere, in that case pretend there
1559          * was one dirty bit in the requested area, so we won't try to do a
1560          * local read there (no bitmap probably implies no disk) */
1561         if (!expect(b))
1562                 return 1;
1563         if (!expect(b->bm_pages))
1564                 return 1;
1565
1566         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1567         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1568                 bm_print_lock_info(device);
1569         for (bitnr = s; bitnr <= e; bitnr++) {
1570                 unsigned int idx = bm_bit_to_page_idx(b, bitnr);
1571                 if (page_nr != idx) {
1572                         page_nr = idx;
1573                         if (p_addr)
1574                                 bm_unmap(p_addr);
1575                         p_addr = bm_map_pidx(b, idx);
1576                 }
1577                 if (expect(bitnr < b->bm_bits))
1578                         c += (0 != test_bit_le(bitnr - (page_nr << (PAGE_SHIFT+3)), p_addr));
1579                 else
1580                         drbd_err(device, "bitnr=%lu bm_bits=%lu\n", bitnr, b->bm_bits);
1581         }
1582         if (p_addr)
1583                 bm_unmap(p_addr);
1584         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1585         return c;
1586 }
1587
1588
1589 /* inherently racy...
1590  * return value may be already out-of-date when this function returns.
1591  * but the general usage is that this is only use during a cstate when bits are
1592  * only cleared, not set, and typically only care for the case when the return
1593  * value is zero, or we already "locked" this "bitmap extent" by other means.
1594  *
1595  * enr is bm-extent number, since we chose to name one sector (512 bytes)
1596  * worth of the bitmap a "bitmap extent".
1597  *
1598  * TODO
1599  * I think since we use it like a reference count, we should use the real
1600  * reference count of some bitmap extent element from some lru instead...
1601  *
1602  */
1603 int drbd_bm_e_weight(struct drbd_device *device, unsigned long enr)
1604 {
1605         struct drbd_bitmap *b = device->bitmap;
1606         int count, s, e;
1607         unsigned long flags;
1608         unsigned long *p_addr, *bm;
1609
1610         if (!expect(b))
1611                 return 0;
1612         if (!expect(b->bm_pages))
1613                 return 0;
1614
1615         spin_lock_irqsave(&b->bm_lock, flags);
1616         if (BM_DONT_TEST & b->bm_flags)
1617                 bm_print_lock_info(device);
1618
1619         s = S2W(enr);
1620         e = min((size_t)S2W(enr+1), b->bm_words);
1621         count = 0;
1622         if (s < b->bm_words) {
1623                 int n = e-s;
1624                 p_addr = bm_map_pidx(b, bm_word_to_page_idx(b, s));
1625                 bm = p_addr + MLPP(s);
1626                 count += bitmap_weight(bm, n * BITS_PER_LONG);
1627                 bm_unmap(p_addr);
1628         } else {
1629                 drbd_err(device, "start offset (%d) too large in drbd_bm_e_weight\n", s);
1630         }
1631         spin_unlock_irqrestore(&b->bm_lock, flags);
1632         return count;
1633 }