Merge branch 'for-4.18/dax' into libnvdimm-for-next
[muen/linux.git] / fs / xfs / xfs_file.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2000-2005 Silicon Graphics, Inc.
3  * All Rights Reserved.
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it would be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write the Free Software Foundation,
16  * Inc.,  51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
17  */
18 #include "xfs.h"
19 #include "xfs_fs.h"
20 #include "xfs_shared.h"
21 #include "xfs_format.h"
22 #include "xfs_log_format.h"
23 #include "xfs_trans_resv.h"
24 #include "xfs_mount.h"
25 #include "xfs_da_format.h"
26 #include "xfs_da_btree.h"
27 #include "xfs_inode.h"
28 #include "xfs_trans.h"
29 #include "xfs_inode_item.h"
30 #include "xfs_bmap.h"
31 #include "xfs_bmap_util.h"
32 #include "xfs_error.h"
33 #include "xfs_dir2.h"
34 #include "xfs_dir2_priv.h"
35 #include "xfs_ioctl.h"
36 #include "xfs_trace.h"
37 #include "xfs_log.h"
38 #include "xfs_icache.h"
39 #include "xfs_pnfs.h"
40 #include "xfs_iomap.h"
41 #include "xfs_reflink.h"
42
43 #include <linux/dcache.h>
44 #include <linux/falloc.h>
45 #include <linux/pagevec.h>
46 #include <linux/backing-dev.h>
47 #include <linux/mman.h>
48
49 static const struct vm_operations_struct xfs_file_vm_ops;
50
51 int
52 xfs_update_prealloc_flags(
53         struct xfs_inode        *ip,
54         enum xfs_prealloc_flags flags)
55 {
56         struct xfs_trans        *tp;
57         int                     error;
58
59         error = xfs_trans_alloc(ip->i_mount, &M_RES(ip->i_mount)->tr_writeid,
60                         0, 0, 0, &tp);
61         if (error)
62                 return error;
63
64         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_EXCL);
65         xfs_trans_ijoin(tp, ip, XFS_ILOCK_EXCL);
66
67         if (!(flags & XFS_PREALLOC_INVISIBLE)) {
68                 VFS_I(ip)->i_mode &= ~S_ISUID;
69                 if (VFS_I(ip)->i_mode & S_IXGRP)
70                         VFS_I(ip)->i_mode &= ~S_ISGID;
71                 xfs_trans_ichgtime(tp, ip, XFS_ICHGTIME_MOD | XFS_ICHGTIME_CHG);
72         }
73
74         if (flags & XFS_PREALLOC_SET)
75                 ip->i_d.di_flags |= XFS_DIFLAG_PREALLOC;
76         if (flags & XFS_PREALLOC_CLEAR)
77                 ip->i_d.di_flags &= ~XFS_DIFLAG_PREALLOC;
78
79         xfs_trans_log_inode(tp, ip, XFS_ILOG_CORE);
80         if (flags & XFS_PREALLOC_SYNC)
81                 xfs_trans_set_sync(tp);
82         return xfs_trans_commit(tp);
83 }
84
85 /*
86  * Fsync operations on directories are much simpler than on regular files,
87  * as there is no file data to flush, and thus also no need for explicit
88  * cache flush operations, and there are no non-transaction metadata updates
89  * on directories either.
90  */
91 STATIC int
92 xfs_dir_fsync(
93         struct file             *file,
94         loff_t                  start,
95         loff_t                  end,
96         int                     datasync)
97 {
98         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(file->f_mapping->host);
99         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
100         xfs_lsn_t               lsn = 0;
101
102         trace_xfs_dir_fsync(ip);
103
104         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
105         if (xfs_ipincount(ip))
106                 lsn = ip->i_itemp->ili_last_lsn;
107         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
108
109         if (!lsn)
110                 return 0;
111         return xfs_log_force_lsn(mp, lsn, XFS_LOG_SYNC, NULL);
112 }
113
114 STATIC int
115 xfs_file_fsync(
116         struct file             *file,
117         loff_t                  start,
118         loff_t                  end,
119         int                     datasync)
120 {
121         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
122         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
123         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
124         int                     error = 0;
125         int                     log_flushed = 0;
126         xfs_lsn_t               lsn = 0;
127
128         trace_xfs_file_fsync(ip);
129
130         error = file_write_and_wait_range(file, start, end);
131         if (error)
132                 return error;
133
134         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
135                 return -EIO;
136
137         xfs_iflags_clear(ip, XFS_ITRUNCATED);
138
139         /*
140          * If we have an RT and/or log subvolume we need to make sure to flush
141          * the write cache the device used for file data first.  This is to
142          * ensure newly written file data make it to disk before logging the new
143          * inode size in case of an extending write.
144          */
145         if (XFS_IS_REALTIME_INODE(ip))
146                 xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_rtdev_targp);
147         else if (mp->m_logdev_targp != mp->m_ddev_targp)
148                 xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_ddev_targp);
149
150         /*
151          * All metadata updates are logged, which means that we just have to
152          * flush the log up to the latest LSN that touched the inode. If we have
153          * concurrent fsync/fdatasync() calls, we need them to all block on the
154          * log force before we clear the ili_fsync_fields field. This ensures
155          * that we don't get a racing sync operation that does not wait for the
156          * metadata to hit the journal before returning. If we race with
157          * clearing the ili_fsync_fields, then all that will happen is the log
158          * force will do nothing as the lsn will already be on disk. We can't
159          * race with setting ili_fsync_fields because that is done under
160          * XFS_ILOCK_EXCL, and that can't happen because we hold the lock shared
161          * until after the ili_fsync_fields is cleared.
162          */
163         xfs_ilock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
164         if (xfs_ipincount(ip)) {
165                 if (!datasync ||
166                     (ip->i_itemp->ili_fsync_fields & ~XFS_ILOG_TIMESTAMP))
167                         lsn = ip->i_itemp->ili_last_lsn;
168         }
169
170         if (lsn) {
171                 error = xfs_log_force_lsn(mp, lsn, XFS_LOG_SYNC, &log_flushed);
172                 ip->i_itemp->ili_fsync_fields = 0;
173         }
174         xfs_iunlock(ip, XFS_ILOCK_SHARED);
175
176         /*
177          * If we only have a single device, and the log force about was
178          * a no-op we might have to flush the data device cache here.
179          * This can only happen for fdatasync/O_DSYNC if we were overwriting
180          * an already allocated file and thus do not have any metadata to
181          * commit.
182          */
183         if (!log_flushed && !XFS_IS_REALTIME_INODE(ip) &&
184             mp->m_logdev_targp == mp->m_ddev_targp)
185                 xfs_blkdev_issue_flush(mp->m_ddev_targp);
186
187         return error;
188 }
189
190 STATIC ssize_t
191 xfs_file_dio_aio_read(
192         struct kiocb            *iocb,
193         struct iov_iter         *to)
194 {
195         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(file_inode(iocb->ki_filp));
196         size_t                  count = iov_iter_count(to);
197         ssize_t                 ret;
198
199         trace_xfs_file_direct_read(ip, count, iocb->ki_pos);
200
201         if (!count)
202                 return 0; /* skip atime */
203
204         file_accessed(iocb->ki_filp);
205
206         xfs_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
207         ret = iomap_dio_rw(iocb, to, &xfs_iomap_ops, NULL);
208         xfs_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
209
210         return ret;
211 }
212
213 static noinline ssize_t
214 xfs_file_dax_read(
215         struct kiocb            *iocb,
216         struct iov_iter         *to)
217 {
218         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(iocb->ki_filp->f_mapping->host);
219         size_t                  count = iov_iter_count(to);
220         ssize_t                 ret = 0;
221
222         trace_xfs_file_dax_read(ip, count, iocb->ki_pos);
223
224         if (!count)
225                 return 0; /* skip atime */
226
227         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
228                 if (!xfs_ilock_nowait(ip, XFS_IOLOCK_SHARED))
229                         return -EAGAIN;
230         } else {
231                 xfs_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
232         }
233
234         ret = dax_iomap_rw(iocb, to, &xfs_iomap_ops);
235         xfs_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
236
237         file_accessed(iocb->ki_filp);
238         return ret;
239 }
240
241 STATIC ssize_t
242 xfs_file_buffered_aio_read(
243         struct kiocb            *iocb,
244         struct iov_iter         *to)
245 {
246         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(file_inode(iocb->ki_filp));
247         ssize_t                 ret;
248
249         trace_xfs_file_buffered_read(ip, iov_iter_count(to), iocb->ki_pos);
250
251         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
252                 if (!xfs_ilock_nowait(ip, XFS_IOLOCK_SHARED))
253                         return -EAGAIN;
254         } else {
255                 xfs_ilock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
256         }
257         ret = generic_file_read_iter(iocb, to);
258         xfs_iunlock(ip, XFS_IOLOCK_SHARED);
259
260         return ret;
261 }
262
263 STATIC ssize_t
264 xfs_file_read_iter(
265         struct kiocb            *iocb,
266         struct iov_iter         *to)
267 {
268         struct inode            *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
269         struct xfs_mount        *mp = XFS_I(inode)->i_mount;
270         ssize_t                 ret = 0;
271
272         XFS_STATS_INC(mp, xs_read_calls);
273
274         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(mp))
275                 return -EIO;
276
277         if (IS_DAX(inode))
278                 ret = xfs_file_dax_read(iocb, to);
279         else if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT)
280                 ret = xfs_file_dio_aio_read(iocb, to);
281         else
282                 ret = xfs_file_buffered_aio_read(iocb, to);
283
284         if (ret > 0)
285                 XFS_STATS_ADD(mp, xs_read_bytes, ret);
286         return ret;
287 }
288
289 /*
290  * Common pre-write limit and setup checks.
291  *
292  * Called with the iolocked held either shared and exclusive according to
293  * @iolock, and returns with it held.  Might upgrade the iolock to exclusive
294  * if called for a direct write beyond i_size.
295  */
296 STATIC ssize_t
297 xfs_file_aio_write_checks(
298         struct kiocb            *iocb,
299         struct iov_iter         *from,
300         int                     *iolock)
301 {
302         struct file             *file = iocb->ki_filp;
303         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
304         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
305         ssize_t                 error = 0;
306         size_t                  count = iov_iter_count(from);
307         bool                    drained_dio = false;
308         loff_t                  isize;
309
310 restart:
311         error = generic_write_checks(iocb, from);
312         if (error <= 0)
313                 return error;
314
315         error = xfs_break_layouts(inode, iolock, BREAK_WRITE);
316         if (error)
317                 return error;
318
319         /*
320          * For changing security info in file_remove_privs() we need i_rwsem
321          * exclusively.
322          */
323         if (*iolock == XFS_IOLOCK_SHARED && !IS_NOSEC(inode)) {
324                 xfs_iunlock(ip, *iolock);
325                 *iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
326                 xfs_ilock(ip, *iolock);
327                 goto restart;
328         }
329         /*
330          * If the offset is beyond the size of the file, we need to zero any
331          * blocks that fall between the existing EOF and the start of this
332          * write.  If zeroing is needed and we are currently holding the
333          * iolock shared, we need to update it to exclusive which implies
334          * having to redo all checks before.
335          *
336          * We need to serialise against EOF updates that occur in IO
337          * completions here. We want to make sure that nobody is changing the
338          * size while we do this check until we have placed an IO barrier (i.e.
339          * hold the XFS_IOLOCK_EXCL) that prevents new IO from being dispatched.
340          * The spinlock effectively forms a memory barrier once we have the
341          * XFS_IOLOCK_EXCL so we are guaranteed to see the latest EOF value
342          * and hence be able to correctly determine if we need to run zeroing.
343          */
344         spin_lock(&ip->i_flags_lock);
345         isize = i_size_read(inode);
346         if (iocb->ki_pos > isize) {
347                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
348                 if (!drained_dio) {
349                         if (*iolock == XFS_IOLOCK_SHARED) {
350                                 xfs_iunlock(ip, *iolock);
351                                 *iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
352                                 xfs_ilock(ip, *iolock);
353                                 iov_iter_reexpand(from, count);
354                         }
355                         /*
356                          * We now have an IO submission barrier in place, but
357                          * AIO can do EOF updates during IO completion and hence
358                          * we now need to wait for all of them to drain. Non-AIO
359                          * DIO will have drained before we are given the
360                          * XFS_IOLOCK_EXCL, and so for most cases this wait is a
361                          * no-op.
362                          */
363                         inode_dio_wait(inode);
364                         drained_dio = true;
365                         goto restart;
366                 }
367         
368                 trace_xfs_zero_eof(ip, isize, iocb->ki_pos - isize);
369                 error = iomap_zero_range(inode, isize, iocb->ki_pos - isize,
370                                 NULL, &xfs_iomap_ops);
371                 if (error)
372                         return error;
373         } else
374                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
375
376         /*
377          * Updating the timestamps will grab the ilock again from
378          * xfs_fs_dirty_inode, so we have to call it after dropping the
379          * lock above.  Eventually we should look into a way to avoid
380          * the pointless lock roundtrip.
381          */
382         if (likely(!(file->f_mode & FMODE_NOCMTIME))) {
383                 error = file_update_time(file);
384                 if (error)
385                         return error;
386         }
387
388         /*
389          * If we're writing the file then make sure to clear the setuid and
390          * setgid bits if the process is not being run by root.  This keeps
391          * people from modifying setuid and setgid binaries.
392          */
393         if (!IS_NOSEC(inode))
394                 return file_remove_privs(file);
395         return 0;
396 }
397
398 static int
399 xfs_dio_write_end_io(
400         struct kiocb            *iocb,
401         ssize_t                 size,
402         unsigned                flags)
403 {
404         struct inode            *inode = file_inode(iocb->ki_filp);
405         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
406         loff_t                  offset = iocb->ki_pos;
407         int                     error = 0;
408
409         trace_xfs_end_io_direct_write(ip, offset, size);
410
411         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(ip->i_mount))
412                 return -EIO;
413
414         if (size <= 0)
415                 return size;
416
417         if (flags & IOMAP_DIO_COW) {
418                 error = xfs_reflink_end_cow(ip, offset, size);
419                 if (error)
420                         return error;
421         }
422
423         /*
424          * Unwritten conversion updates the in-core isize after extent
425          * conversion but before updating the on-disk size. Updating isize any
426          * earlier allows a racing dio read to find unwritten extents before
427          * they are converted.
428          */
429         if (flags & IOMAP_DIO_UNWRITTEN)
430                 return xfs_iomap_write_unwritten(ip, offset, size, true);
431
432         /*
433          * We need to update the in-core inode size here so that we don't end up
434          * with the on-disk inode size being outside the in-core inode size. We
435          * have no other method of updating EOF for AIO, so always do it here
436          * if necessary.
437          *
438          * We need to lock the test/set EOF update as we can be racing with
439          * other IO completions here to update the EOF. Failing to serialise
440          * here can result in EOF moving backwards and Bad Things Happen when
441          * that occurs.
442          */
443         spin_lock(&ip->i_flags_lock);
444         if (offset + size > i_size_read(inode)) {
445                 i_size_write(inode, offset + size);
446                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
447                 error = xfs_setfilesize(ip, offset, size);
448         } else {
449                 spin_unlock(&ip->i_flags_lock);
450         }
451
452         return error;
453 }
454
455 /*
456  * xfs_file_dio_aio_write - handle direct IO writes
457  *
458  * Lock the inode appropriately to prepare for and issue a direct IO write.
459  * By separating it from the buffered write path we remove all the tricky to
460  * follow locking changes and looping.
461  *
462  * If there are cached pages or we're extending the file, we need IOLOCK_EXCL
463  * until we're sure the bytes at the new EOF have been zeroed and/or the cached
464  * pages are flushed out.
465  *
466  * In most cases the direct IO writes will be done holding IOLOCK_SHARED
467  * allowing them to be done in parallel with reads and other direct IO writes.
468  * However, if the IO is not aligned to filesystem blocks, the direct IO layer
469  * needs to do sub-block zeroing and that requires serialisation against other
470  * direct IOs to the same block. In this case we need to serialise the
471  * submission of the unaligned IOs so that we don't get racing block zeroing in
472  * the dio layer.  To avoid the problem with aio, we also need to wait for
473  * outstanding IOs to complete so that unwritten extent conversion is completed
474  * before we try to map the overlapping block. This is currently implemented by
475  * hitting it with a big hammer (i.e. inode_dio_wait()).
476  *
477  * Returns with locks held indicated by @iolock and errors indicated by
478  * negative return values.
479  */
480 STATIC ssize_t
481 xfs_file_dio_aio_write(
482         struct kiocb            *iocb,
483         struct iov_iter         *from)
484 {
485         struct file             *file = iocb->ki_filp;
486         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
487         struct inode            *inode = mapping->host;
488         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
489         struct xfs_mount        *mp = ip->i_mount;
490         ssize_t                 ret = 0;
491         int                     unaligned_io = 0;
492         int                     iolock;
493         size_t                  count = iov_iter_count(from);
494         struct xfs_buftarg      *target = XFS_IS_REALTIME_INODE(ip) ?
495                                         mp->m_rtdev_targp : mp->m_ddev_targp;
496
497         /* DIO must be aligned to device logical sector size */
498         if ((iocb->ki_pos | count) & target->bt_logical_sectormask)
499                 return -EINVAL;
500
501         /*
502          * Don't take the exclusive iolock here unless the I/O is unaligned to
503          * the file system block size.  We don't need to consider the EOF
504          * extension case here because xfs_file_aio_write_checks() will relock
505          * the inode as necessary for EOF zeroing cases and fill out the new
506          * inode size as appropriate.
507          */
508         if ((iocb->ki_pos & mp->m_blockmask) ||
509             ((iocb->ki_pos + count) & mp->m_blockmask)) {
510                 unaligned_io = 1;
511
512                 /*
513                  * We can't properly handle unaligned direct I/O to reflink
514                  * files yet, as we can't unshare a partial block.
515                  */
516                 if (xfs_is_reflink_inode(ip)) {
517                         trace_xfs_reflink_bounce_dio_write(ip, iocb->ki_pos, count);
518                         return -EREMCHG;
519                 }
520                 iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
521         } else {
522                 iolock = XFS_IOLOCK_SHARED;
523         }
524
525         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
526                 if (!xfs_ilock_nowait(ip, iolock))
527                         return -EAGAIN;
528         } else {
529                 xfs_ilock(ip, iolock);
530         }
531
532         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
533         if (ret)
534                 goto out;
535         count = iov_iter_count(from);
536
537         /*
538          * If we are doing unaligned IO, wait for all other IO to drain,
539          * otherwise demote the lock if we had to take the exclusive lock
540          * for other reasons in xfs_file_aio_write_checks.
541          */
542         if (unaligned_io) {
543                 /* If we are going to wait for other DIO to finish, bail */
544                 if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
545                         if (atomic_read(&inode->i_dio_count))
546                                 return -EAGAIN;
547                 } else {
548                         inode_dio_wait(inode);
549                 }
550         } else if (iolock == XFS_IOLOCK_EXCL) {
551                 xfs_ilock_demote(ip, XFS_IOLOCK_EXCL);
552                 iolock = XFS_IOLOCK_SHARED;
553         }
554
555         trace_xfs_file_direct_write(ip, count, iocb->ki_pos);
556         ret = iomap_dio_rw(iocb, from, &xfs_iomap_ops, xfs_dio_write_end_io);
557 out:
558         xfs_iunlock(ip, iolock);
559
560         /*
561          * No fallback to buffered IO on errors for XFS, direct IO will either
562          * complete fully or fail.
563          */
564         ASSERT(ret < 0 || ret == count);
565         return ret;
566 }
567
568 static noinline ssize_t
569 xfs_file_dax_write(
570         struct kiocb            *iocb,
571         struct iov_iter         *from)
572 {
573         struct inode            *inode = iocb->ki_filp->f_mapping->host;
574         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
575         int                     iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
576         ssize_t                 ret, error = 0;
577         size_t                  count;
578         loff_t                  pos;
579
580         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT) {
581                 if (!xfs_ilock_nowait(ip, iolock))
582                         return -EAGAIN;
583         } else {
584                 xfs_ilock(ip, iolock);
585         }
586
587         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
588         if (ret)
589                 goto out;
590
591         pos = iocb->ki_pos;
592         count = iov_iter_count(from);
593
594         trace_xfs_file_dax_write(ip, count, pos);
595         ret = dax_iomap_rw(iocb, from, &xfs_iomap_ops);
596         if (ret > 0 && iocb->ki_pos > i_size_read(inode)) {
597                 i_size_write(inode, iocb->ki_pos);
598                 error = xfs_setfilesize(ip, pos, ret);
599         }
600 out:
601         xfs_iunlock(ip, iolock);
602         return error ? error : ret;
603 }
604
605 STATIC ssize_t
606 xfs_file_buffered_aio_write(
607         struct kiocb            *iocb,
608         struct iov_iter         *from)
609 {
610         struct file             *file = iocb->ki_filp;
611         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
612         struct inode            *inode = mapping->host;
613         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
614         ssize_t                 ret;
615         int                     enospc = 0;
616         int                     iolock;
617
618         if (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT)
619                 return -EOPNOTSUPP;
620
621 write_retry:
622         iolock = XFS_IOLOCK_EXCL;
623         xfs_ilock(ip, iolock);
624
625         ret = xfs_file_aio_write_checks(iocb, from, &iolock);
626         if (ret)
627                 goto out;
628
629         /* We can write back this queue in page reclaim */
630         current->backing_dev_info = inode_to_bdi(inode);
631
632         trace_xfs_file_buffered_write(ip, iov_iter_count(from), iocb->ki_pos);
633         ret = iomap_file_buffered_write(iocb, from, &xfs_iomap_ops);
634         if (likely(ret >= 0))
635                 iocb->ki_pos += ret;
636
637         /*
638          * If we hit a space limit, try to free up some lingering preallocated
639          * space before returning an error. In the case of ENOSPC, first try to
640          * write back all dirty inodes to free up some of the excess reserved
641          * metadata space. This reduces the chances that the eofblocks scan
642          * waits on dirty mappings. Since xfs_flush_inodes() is serialized, this
643          * also behaves as a filter to prevent too many eofblocks scans from
644          * running at the same time.
645          */
646         if (ret == -EDQUOT && !enospc) {
647                 xfs_iunlock(ip, iolock);
648                 enospc = xfs_inode_free_quota_eofblocks(ip);
649                 if (enospc)
650                         goto write_retry;
651                 enospc = xfs_inode_free_quota_cowblocks(ip);
652                 if (enospc)
653                         goto write_retry;
654                 iolock = 0;
655         } else if (ret == -ENOSPC && !enospc) {
656                 struct xfs_eofblocks eofb = {0};
657
658                 enospc = 1;
659                 xfs_flush_inodes(ip->i_mount);
660
661                 xfs_iunlock(ip, iolock);
662                 eofb.eof_flags = XFS_EOF_FLAGS_SYNC;
663                 xfs_icache_free_eofblocks(ip->i_mount, &eofb);
664                 xfs_icache_free_cowblocks(ip->i_mount, &eofb);
665                 goto write_retry;
666         }
667
668         current->backing_dev_info = NULL;
669 out:
670         if (iolock)
671                 xfs_iunlock(ip, iolock);
672         return ret;
673 }
674
675 STATIC ssize_t
676 xfs_file_write_iter(
677         struct kiocb            *iocb,
678         struct iov_iter         *from)
679 {
680         struct file             *file = iocb->ki_filp;
681         struct address_space    *mapping = file->f_mapping;
682         struct inode            *inode = mapping->host;
683         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
684         ssize_t                 ret;
685         size_t                  ocount = iov_iter_count(from);
686
687         XFS_STATS_INC(ip->i_mount, xs_write_calls);
688
689         if (ocount == 0)
690                 return 0;
691
692         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(ip->i_mount))
693                 return -EIO;
694
695         if (IS_DAX(inode))
696                 ret = xfs_file_dax_write(iocb, from);
697         else if (iocb->ki_flags & IOCB_DIRECT) {
698                 /*
699                  * Allow a directio write to fall back to a buffered
700                  * write *only* in the case that we're doing a reflink
701                  * CoW.  In all other directio scenarios we do not
702                  * allow an operation to fall back to buffered mode.
703                  */
704                 ret = xfs_file_dio_aio_write(iocb, from);
705                 if (ret == -EREMCHG)
706                         goto buffered;
707         } else {
708 buffered:
709                 ret = xfs_file_buffered_aio_write(iocb, from);
710         }
711
712         if (ret > 0) {
713                 XFS_STATS_ADD(ip->i_mount, xs_write_bytes, ret);
714
715                 /* Handle various SYNC-type writes */
716                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
717         }
718         return ret;
719 }
720
721 static void
722 xfs_wait_dax_page(
723         struct inode            *inode,
724         bool                    *did_unlock)
725 {
726         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
727
728         *did_unlock = true;
729         xfs_iunlock(ip, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
730         schedule();
731         xfs_ilock(ip, XFS_MMAPLOCK_EXCL);
732 }
733
734 static int
735 xfs_break_dax_layouts(
736         struct inode            *inode,
737         uint                    iolock,
738         bool                    *did_unlock)
739 {
740         struct page             *page;
741
742         ASSERT(xfs_isilocked(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_EXCL));
743
744         page = dax_layout_busy_page(inode->i_mapping);
745         if (!page)
746                 return 0;
747
748         return ___wait_var_event(&page->_refcount,
749                         atomic_read(&page->_refcount) == 1, TASK_INTERRUPTIBLE,
750                         0, 0, xfs_wait_dax_page(inode, did_unlock));
751 }
752
753 int
754 xfs_break_layouts(
755         struct inode            *inode,
756         uint                    *iolock,
757         enum layout_break_reason reason)
758 {
759         bool                    retry;
760         int                     error;
761
762         ASSERT(xfs_isilocked(XFS_I(inode), XFS_IOLOCK_SHARED|XFS_IOLOCK_EXCL));
763
764         do {
765                 retry = false;
766                 switch (reason) {
767                 case BREAK_UNMAP:
768                         error = xfs_break_dax_layouts(inode, *iolock, &retry);
769                         if (error || retry)
770                                 break;
771                         /* fall through */
772                 case BREAK_WRITE:
773                         error = xfs_break_leased_layouts(inode, iolock, &retry);
774                         break;
775                 default:
776                         WARN_ON_ONCE(1);
777                         error = -EINVAL;
778                 }
779         } while (error == 0 && retry);
780
781         return error;
782 }
783
784 #define XFS_FALLOC_FL_SUPPORTED                                         \
785                 (FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |           \
786                  FALLOC_FL_COLLAPSE_RANGE | FALLOC_FL_ZERO_RANGE |      \
787                  FALLOC_FL_INSERT_RANGE | FALLOC_FL_UNSHARE_RANGE)
788
789 STATIC long
790 xfs_file_fallocate(
791         struct file             *file,
792         int                     mode,
793         loff_t                  offset,
794         loff_t                  len)
795 {
796         struct inode            *inode = file_inode(file);
797         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
798         long                    error;
799         enum xfs_prealloc_flags flags = 0;
800         uint                    iolock = XFS_IOLOCK_EXCL | XFS_MMAPLOCK_EXCL;
801         loff_t                  new_size = 0;
802         bool                    do_file_insert = false;
803
804         if (!S_ISREG(inode->i_mode))
805                 return -EINVAL;
806         if (mode & ~XFS_FALLOC_FL_SUPPORTED)
807                 return -EOPNOTSUPP;
808
809         xfs_ilock(ip, iolock);
810         error = xfs_break_layouts(inode, &iolock, BREAK_UNMAP);
811         if (error)
812                 goto out_unlock;
813
814         if (mode & FALLOC_FL_PUNCH_HOLE) {
815                 error = xfs_free_file_space(ip, offset, len);
816                 if (error)
817                         goto out_unlock;
818         } else if (mode & FALLOC_FL_COLLAPSE_RANGE) {
819                 unsigned int blksize_mask = i_blocksize(inode) - 1;
820
821                 if (offset & blksize_mask || len & blksize_mask) {
822                         error = -EINVAL;
823                         goto out_unlock;
824                 }
825
826                 /*
827                  * There is no need to overlap collapse range with EOF,
828                  * in which case it is effectively a truncate operation
829                  */
830                 if (offset + len >= i_size_read(inode)) {
831                         error = -EINVAL;
832                         goto out_unlock;
833                 }
834
835                 new_size = i_size_read(inode) - len;
836
837                 error = xfs_collapse_file_space(ip, offset, len);
838                 if (error)
839                         goto out_unlock;
840         } else if (mode & FALLOC_FL_INSERT_RANGE) {
841                 unsigned int    blksize_mask = i_blocksize(inode) - 1;
842                 loff_t          isize = i_size_read(inode);
843
844                 if (offset & blksize_mask || len & blksize_mask) {
845                         error = -EINVAL;
846                         goto out_unlock;
847                 }
848
849                 /*
850                  * New inode size must not exceed ->s_maxbytes, accounting for
851                  * possible signed overflow.
852                  */
853                 if (inode->i_sb->s_maxbytes - isize < len) {
854                         error = -EFBIG;
855                         goto out_unlock;
856                 }
857                 new_size = isize + len;
858
859                 /* Offset should be less than i_size */
860                 if (offset >= isize) {
861                         error = -EINVAL;
862                         goto out_unlock;
863                 }
864                 do_file_insert = true;
865         } else {
866                 flags |= XFS_PREALLOC_SET;
867
868                 if (!(mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) &&
869                     offset + len > i_size_read(inode)) {
870                         new_size = offset + len;
871                         error = inode_newsize_ok(inode, new_size);
872                         if (error)
873                                 goto out_unlock;
874                 }
875
876                 if (mode & FALLOC_FL_ZERO_RANGE)
877                         error = xfs_zero_file_space(ip, offset, len);
878                 else {
879                         if (mode & FALLOC_FL_UNSHARE_RANGE) {
880                                 error = xfs_reflink_unshare(ip, offset, len);
881                                 if (error)
882                                         goto out_unlock;
883                         }
884                         error = xfs_alloc_file_space(ip, offset, len,
885                                                      XFS_BMAPI_PREALLOC);
886                 }
887                 if (error)
888                         goto out_unlock;
889         }
890
891         if (file->f_flags & O_DSYNC)
892                 flags |= XFS_PREALLOC_SYNC;
893
894         error = xfs_update_prealloc_flags(ip, flags);
895         if (error)
896                 goto out_unlock;
897
898         /* Change file size if needed */
899         if (new_size) {
900                 struct iattr iattr;
901
902                 iattr.ia_valid = ATTR_SIZE;
903                 iattr.ia_size = new_size;
904                 error = xfs_vn_setattr_size(file_dentry(file), &iattr);
905                 if (error)
906                         goto out_unlock;
907         }
908
909         /*
910          * Perform hole insertion now that the file size has been
911          * updated so that if we crash during the operation we don't
912          * leave shifted extents past EOF and hence losing access to
913          * the data that is contained within them.
914          */
915         if (do_file_insert)
916                 error = xfs_insert_file_space(ip, offset, len);
917
918 out_unlock:
919         xfs_iunlock(ip, iolock);
920         return error;
921 }
922
923 STATIC int
924 xfs_file_clone_range(
925         struct file     *file_in,
926         loff_t          pos_in,
927         struct file     *file_out,
928         loff_t          pos_out,
929         u64             len)
930 {
931         return xfs_reflink_remap_range(file_in, pos_in, file_out, pos_out,
932                                      len, false);
933 }
934
935 STATIC ssize_t
936 xfs_file_dedupe_range(
937         struct file     *src_file,
938         u64             loff,
939         u64             len,
940         struct file     *dst_file,
941         u64             dst_loff)
942 {
943         struct inode    *srci = file_inode(src_file);
944         u64             max_dedupe;
945         int             error;
946
947         /*
948          * Since we have to read all these pages in to compare them, cut
949          * it off at MAX_RW_COUNT/2 rounded down to the nearest block.
950          * That means we won't do more than MAX_RW_COUNT IO per request.
951          */
952         max_dedupe = (MAX_RW_COUNT >> 1) & ~(i_blocksize(srci) - 1);
953         if (len > max_dedupe)
954                 len = max_dedupe;
955         error = xfs_reflink_remap_range(src_file, loff, dst_file, dst_loff,
956                                      len, true);
957         if (error)
958                 return error;
959         return len;
960 }
961
962 STATIC int
963 xfs_file_open(
964         struct inode    *inode,
965         struct file     *file)
966 {
967         if (!(file->f_flags & O_LARGEFILE) && i_size_read(inode) > MAX_NON_LFS)
968                 return -EFBIG;
969         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(XFS_M(inode->i_sb)))
970                 return -EIO;
971         file->f_mode |= FMODE_NOWAIT;
972         return 0;
973 }
974
975 STATIC int
976 xfs_dir_open(
977         struct inode    *inode,
978         struct file     *file)
979 {
980         struct xfs_inode *ip = XFS_I(inode);
981         int             mode;
982         int             error;
983
984         error = xfs_file_open(inode, file);
985         if (error)
986                 return error;
987
988         /*
989          * If there are any blocks, read-ahead block 0 as we're almost
990          * certain to have the next operation be a read there.
991          */
992         mode = xfs_ilock_data_map_shared(ip);
993         if (ip->i_d.di_nextents > 0)
994                 error = xfs_dir3_data_readahead(ip, 0, -1);
995         xfs_iunlock(ip, mode);
996         return error;
997 }
998
999 STATIC int
1000 xfs_file_release(
1001         struct inode    *inode,
1002         struct file     *filp)
1003 {
1004         return xfs_release(XFS_I(inode));
1005 }
1006
1007 STATIC int
1008 xfs_file_readdir(
1009         struct file     *file,
1010         struct dir_context *ctx)
1011 {
1012         struct inode    *inode = file_inode(file);
1013         xfs_inode_t     *ip = XFS_I(inode);
1014         size_t          bufsize;
1015
1016         /*
1017          * The Linux API doesn't pass down the total size of the buffer
1018          * we read into down to the filesystem.  With the filldir concept
1019          * it's not needed for correct information, but the XFS dir2 leaf
1020          * code wants an estimate of the buffer size to calculate it's
1021          * readahead window and size the buffers used for mapping to
1022          * physical blocks.
1023          *
1024          * Try to give it an estimate that's good enough, maybe at some
1025          * point we can change the ->readdir prototype to include the
1026          * buffer size.  For now we use the current glibc buffer size.
1027          */
1028         bufsize = (size_t)min_t(loff_t, XFS_READDIR_BUFSIZE, ip->i_d.di_size);
1029
1030         return xfs_readdir(NULL, ip, ctx, bufsize);
1031 }
1032
1033 STATIC loff_t
1034 xfs_file_llseek(
1035         struct file     *file,
1036         loff_t          offset,
1037         int             whence)
1038 {
1039         struct inode            *inode = file->f_mapping->host;
1040
1041         if (XFS_FORCED_SHUTDOWN(XFS_I(inode)->i_mount))
1042                 return -EIO;
1043
1044         switch (whence) {
1045         default:
1046                 return generic_file_llseek(file, offset, whence);
1047         case SEEK_HOLE:
1048                 offset = iomap_seek_hole(inode, offset, &xfs_iomap_ops);
1049                 break;
1050         case SEEK_DATA:
1051                 offset = iomap_seek_data(inode, offset, &xfs_iomap_ops);
1052                 break;
1053         }
1054
1055         if (offset < 0)
1056                 return offset;
1057         return vfs_setpos(file, offset, inode->i_sb->s_maxbytes);
1058 }
1059
1060 /*
1061  * Locking for serialisation of IO during page faults. This results in a lock
1062  * ordering of:
1063  *
1064  * mmap_sem (MM)
1065  *   sb_start_pagefault(vfs, freeze)
1066  *     i_mmaplock (XFS - truncate serialisation)
1067  *       page_lock (MM)
1068  *         i_lock (XFS - extent map serialisation)
1069  */
1070 static int
1071 __xfs_filemap_fault(
1072         struct vm_fault         *vmf,
1073         enum page_entry_size    pe_size,
1074         bool                    write_fault)
1075 {
1076         struct inode            *inode = file_inode(vmf->vma->vm_file);
1077         struct xfs_inode        *ip = XFS_I(inode);
1078         int                     ret;
1079
1080         trace_xfs_filemap_fault(ip, pe_size, write_fault);
1081
1082         if (write_fault) {
1083                 sb_start_pagefault(inode->i_sb);
1084                 file_update_time(vmf->vma->vm_file);
1085         }
1086
1087         xfs_ilock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1088         if (IS_DAX(inode)) {
1089                 pfn_t pfn;
1090
1091                 ret = dax_iomap_fault(vmf, pe_size, &pfn, NULL, &xfs_iomap_ops);
1092                 if (ret & VM_FAULT_NEEDDSYNC)
1093                         ret = dax_finish_sync_fault(vmf, pe_size, pfn);
1094         } else {
1095                 if (write_fault)
1096                         ret = iomap_page_mkwrite(vmf, &xfs_iomap_ops);
1097                 else
1098                         ret = filemap_fault(vmf);
1099         }
1100         xfs_iunlock(XFS_I(inode), XFS_MMAPLOCK_SHARED);
1101
1102         if (write_fault)
1103                 sb_end_pagefault(inode->i_sb);
1104         return ret;
1105 }
1106
1107 static int
1108 xfs_filemap_fault(
1109         struct vm_fault         *vmf)
1110 {
1111         /* DAX can shortcut the normal fault path on write faults! */
1112         return __xfs_filemap_fault(vmf, PE_SIZE_PTE,
1113                         IS_DAX(file_inode(vmf->vma->vm_file)) &&
1114                         (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
1115 }
1116
1117 static int
1118 xfs_filemap_huge_fault(
1119         struct vm_fault         *vmf,
1120         enum page_entry_size    pe_size)
1121 {
1122         if (!IS_DAX(file_inode(vmf->vma->vm_file)))
1123                 return VM_FAULT_FALLBACK;
1124
1125         /* DAX can shortcut the normal fault path on write faults! */
1126         return __xfs_filemap_fault(vmf, pe_size,
1127                         (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
1128 }
1129
1130 static int
1131 xfs_filemap_page_mkwrite(
1132         struct vm_fault         *vmf)
1133 {
1134         return __xfs_filemap_fault(vmf, PE_SIZE_PTE, true);
1135 }
1136
1137 /*
1138  * pfn_mkwrite was originally intended to ensure we capture time stamp updates
1139  * on write faults. In reality, it needs to serialise against truncate and
1140  * prepare memory for writing so handle is as standard write fault.
1141  */
1142 static int
1143 xfs_filemap_pfn_mkwrite(
1144         struct vm_fault         *vmf)
1145 {
1146
1147         return __xfs_filemap_fault(vmf, PE_SIZE_PTE, true);
1148 }
1149
1150 static const struct vm_operations_struct xfs_file_vm_ops = {
1151         .fault          = xfs_filemap_fault,
1152         .huge_fault     = xfs_filemap_huge_fault,
1153         .map_pages      = filemap_map_pages,
1154         .page_mkwrite   = xfs_filemap_page_mkwrite,
1155         .pfn_mkwrite    = xfs_filemap_pfn_mkwrite,
1156 };
1157
1158 STATIC int
1159 xfs_file_mmap(
1160         struct file     *filp,
1161         struct vm_area_struct *vma)
1162 {
1163         /*
1164          * We don't support synchronous mappings for non-DAX files. At least
1165          * until someone comes with a sensible use case.
1166          */
1167         if (!IS_DAX(file_inode(filp)) && (vma->vm_flags & VM_SYNC))
1168                 return -EOPNOTSUPP;
1169
1170         file_accessed(filp);
1171         vma->vm_ops = &xfs_file_vm_ops;
1172         if (IS_DAX(file_inode(filp)))
1173                 vma->vm_flags |= VM_MIXEDMAP | VM_HUGEPAGE;
1174         return 0;
1175 }
1176
1177 const struct file_operations xfs_file_operations = {
1178         .llseek         = xfs_file_llseek,
1179         .read_iter      = xfs_file_read_iter,
1180         .write_iter     = xfs_file_write_iter,
1181         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1182         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1183         .unlocked_ioctl = xfs_file_ioctl,
1184 #ifdef CONFIG_COMPAT
1185         .compat_ioctl   = xfs_file_compat_ioctl,
1186 #endif
1187         .mmap           = xfs_file_mmap,
1188         .mmap_supported_flags = MAP_SYNC,
1189         .open           = xfs_file_open,
1190         .release        = xfs_file_release,
1191         .fsync          = xfs_file_fsync,
1192         .get_unmapped_area = thp_get_unmapped_area,
1193         .fallocate      = xfs_file_fallocate,
1194         .clone_file_range = xfs_file_clone_range,
1195         .dedupe_file_range = xfs_file_dedupe_range,
1196 };
1197
1198 const struct file_operations xfs_dir_file_operations = {
1199         .open           = xfs_dir_open,
1200         .read           = generic_read_dir,
1201         .iterate_shared = xfs_file_readdir,
1202         .llseek         = generic_file_llseek,
1203         .unlocked_ioctl = xfs_file_ioctl,
1204 #ifdef CONFIG_COMPAT
1205         .compat_ioctl   = xfs_file_compat_ioctl,
1206 #endif
1207         .fsync          = xfs_dir_fsync,
1208 };