sys/geom/geom_io.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 2002 Poul-Henning Kamp
   5  * Copyright (c) 2002 Networks Associates Technology, Inc.
   6  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * This software was developed for the FreeBSD Project by Poul-Henning Kamp
  10  * and NAI Labs, the Security Research Division of Network Associates, Inc.
  11  * under DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the
  12  * DARPA CHATS research program.
  13  *
  14  * Portions of this software were developed by Konstantin Belousov
  15  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
  16  *
  17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  18  * modification, are permitted provided that the following conditions
  19  * are met:
  20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  25  * 3. The names of the authors may not be used to endorse or promote
  26  *    products derived from this software without specific prior written
  27  *    permission.
  28  *
  29  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  30  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  31  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  32  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  33  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  34  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  35  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  36  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  37  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  38  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  39  * SUCH DAMAGE.
  40  */
  41
  42 #include <sys/cdefs.h>
  43 __FBSDID("$FreeBSD$");
  44
  45 #include <sys/param.h>
  46 #include <sys/systm.h>
  47 #include <sys/kernel.h>
  48 #include <sys/malloc.h>
  49 #include <sys/bio.h>
  50 #include <sys/ktr.h>
  51 #include <sys/proc.h>
  52 #include <sys/sbuf.h>
  53 #include <sys/stack.h>
  54 #include <sys/sysctl.h>
  55 #include <sys/vmem.h>
  56 #include <machine/stdarg.h>
  57
  58 #include <sys/errno.h>
  59 #include <geom/geom.h>
  60 #include <geom/geom_int.h>
  61 #include <sys/devicestat.h>
  62
  63 #include <vm/uma.h>
  64 #include <vm/vm.h>
  65 #include <vm/vm_param.h>
  66 #include <vm/vm_kern.h>
  67 #include <vm/vm_page.h>
  68 #include <vm/vm_object.h>
  69 #include <vm/vm_extern.h>
  70 #include <vm/vm_map.h>
  71
  72 static int      g_io_transient_map_bio(struct bio *bp);
  73
  74 static struct g_bioq g_bio_run_down;
  75 static struct g_bioq g_bio_run_up;
  76
  77 /*
  78  * Pace is a hint that we've had some trouble recently allocating
  79  * bios, so we should back off trying to send I/O down the stack
  80  * a bit to let the problem resolve. When pacing, we also turn
  81  * off direct dispatch to also reduce memory pressure from I/Os
  82  * there, at the expxense of some added latency while the memory
  83  * pressures exist. See g_io_schedule_down() for more details
  84  * and limitations.
  85  */
  86 static volatile u_int __read_mostly pace;
  87
  88 static uma_zone_t __read_mostly biozone;
  89
  90 #include <machine/atomic.h>
  91
  92 static void
  93 g_bioq_lock(struct g_bioq *bq)
  94 {
  95
  96         mtx_lock(&bq->bio_queue_lock);
  97 }
  98
  99 static void
 100 g_bioq_unlock(struct g_bioq *bq)
 101 {
 102
 103         mtx_unlock(&bq->bio_queue_lock);
 104 }
 105
 106 #if 0
 107 static void
 108 g_bioq_destroy(struct g_bioq *bq)
 109 {
 110
 111         mtx_destroy(&bq->bio_queue_lock);
 112 }
 113 #endif
 114
 115 static void
 116 g_bioq_init(struct g_bioq *bq)
 117 {
 118
 119         TAILQ_INIT(&bq->bio_queue);
 120         mtx_init(&bq->bio_queue_lock, "bio queue", NULL, MTX_DEF);
 121 }
 122
 123 static struct bio *
 124 g_bioq_first(struct g_bioq *bq)
 125 {
 126         struct bio *bp;
 127
 128         bp = TAILQ_FIRST(&bq->bio_queue);
 129         if (bp != NULL) {
 130                 KASSERT((bp->bio_flags & BIO_ONQUEUE),
 131                     ("Bio not on queue bp=%p target %p", bp, bq));
 132                 bp->bio_flags &= ~BIO_ONQUEUE;
 133                 TAILQ_REMOVE(&bq->bio_queue, bp, bio_queue);
 134                 bq->bio_queue_length--;
 135         }
 136         return (bp);
 137 }
 138
 139 struct bio *
 140 g_new_bio(void)
 141 {
 142         struct bio *bp;
 143
 144         bp = uma_zalloc(biozone, M_NOWAIT | M_ZERO);
 145 #ifdef KTR
 146         if ((KTR_COMPILE & KTR_GEOM) && (ktr_mask & KTR_GEOM)) {
 147                 struct stack st;
 148
 149                 CTR1(KTR_GEOM, "g_new_bio(): %p", bp);
 150                 stack_save(&st);
 151                 CTRSTACK(KTR_GEOM, &st, 3);
 152         }
 153 #endif
 154         return (bp);
 155 }
 156
 157 struct bio *
 158 g_alloc_bio(void)
 159 {
 160         struct bio *bp;
 161
 162         bp = uma_zalloc(biozone, M_WAITOK | M_ZERO);
 163 #ifdef KTR
 164         if ((KTR_COMPILE & KTR_GEOM) && (ktr_mask & KTR_GEOM)) {
 165                 struct stack st;
 166
 167                 CTR1(KTR_GEOM, "g_alloc_bio(): %p", bp);
 168                 stack_save(&st);
 169                 CTRSTACK(KTR_GEOM, &st, 3);
 170         }
 171 #endif
 172         return (bp);
 173 }
 174
 175 void
 176 g_destroy_bio(struct bio *bp)
 177 {
 178 #ifdef KTR
 179         if ((KTR_COMPILE & KTR_GEOM) && (ktr_mask & KTR_GEOM)) {
 180                 struct stack st;
 181
 182                 CTR1(KTR_GEOM, "g_destroy_bio(): %p", bp);
 183                 stack_save(&st);
 184                 CTRSTACK(KTR_GEOM, &st, 3);
 185         }
 186 #endif
 187         uma_zfree(biozone, bp);
 188 }
 189
 190 struct bio *
 191 g_clone_bio(struct bio *bp)
 192 {
 193         struct bio *bp2;
 194
 195         bp2 = uma_zalloc(biozone, M_NOWAIT | M_ZERO);
 196         if (bp2 != NULL) {
 197                 bp2->bio_parent = bp;
 198                 bp2->bio_cmd = bp->bio_cmd;
 199                 /*
 200                  *  BIO_ORDERED flag may be used by disk drivers to enforce
 201                  *  ordering restrictions, so this flag needs to be cloned.
 202                  *  BIO_UNMAPPED and BIO_VLIST should be inherited, to properly
 203                  *  indicate which way the buffer is passed.
 204                  *  Other bio flags are not suitable for cloning.
 205                  */
 206                 bp2->bio_flags = bp->bio_flags &
 207                     (BIO_ORDERED | BIO_UNMAPPED | BIO_VLIST);
 208                 bp2->bio_length = bp->bio_length;
 209                 bp2->bio_offset = bp->bio_offset;
 210                 bp2->bio_data = bp->bio_data;
 211                 bp2->bio_ma = bp->bio_ma;
 212                 bp2->bio_ma_n = bp->bio_ma_n;
 213                 bp2->bio_ma_offset = bp->bio_ma_offset;
 214                 bp2->bio_attribute = bp->bio_attribute;
 215                 if (bp->bio_cmd == BIO_ZONE)
 216                         bcopy(&bp->bio_zone, &bp2->bio_zone,
 217                             sizeof(bp->bio_zone));
 218 #if defined(BUF_TRACKING) || defined(FULL_BUF_TRACKING)
 219                 bp2->bio_track_bp = bp->bio_track_bp;
 220 #endif
 221                 bp->bio_children++;
 222         }
 223 #ifdef KTR
 224         if ((KTR_COMPILE & KTR_GEOM) && (ktr_mask & KTR_GEOM)) {
 225                 struct stack st;
 226
 227                 CTR2(KTR_GEOM, "g_clone_bio(%p): %p", bp, bp2);
 228                 stack_save(&st);
 229                 CTRSTACK(KTR_GEOM, &st, 3);
 230         }
 231 #endif
 232         return(bp2);
 233 }
 234
 235 struct bio *
 236 g_duplicate_bio(struct bio *bp)
 237 {
 238         struct bio *bp2;
 239
 240         bp2 = uma_zalloc(biozone, M_WAITOK | M_ZERO);
 241         bp2->bio_flags = bp->bio_flags & (BIO_UNMAPPED | BIO_VLIST);
 242         bp2->bio_parent = bp;
 243         bp2->bio_cmd = bp->bio_cmd;
 244         bp2->bio_length = bp->bio_length;
 245         bp2->bio_offset = bp->bio_offset;
 246         bp2->bio_data = bp->bio_data;
 247         bp2->bio_ma = bp->bio_ma;
 248         bp2->bio_ma_n = bp->bio_ma_n;
 249         bp2->bio_ma_offset = bp->bio_ma_offset;
 250         bp2->bio_attribute = bp->bio_attribute;
 251         bp->bio_children++;
 252 #ifdef KTR
 253         if ((KTR_COMPILE & KTR_GEOM) && (ktr_mask & KTR_GEOM)) {
 254                 struct stack st;
 255
 256                 CTR2(KTR_GEOM, "g_duplicate_bio(%p): %p", bp, bp2);
 257                 stack_save(&st);
 258                 CTRSTACK(KTR_GEOM, &st, 3);
 259         }
 260 #endif
 261         return(bp2);
 262 }
 263
 264 void
 265 g_reset_bio(struct bio *bp)
 266 {
 267
 268         bzero(bp, sizeof(*bp));
 269 }
 270
 271 void
 272 g_io_init()
 273 {
 274
 275         g_bioq_init(&g_bio_run_down);
 276         g_bioq_init(&g_bio_run_up);
 277         biozone = uma_zcreate("g_bio", sizeof (struct bio),
 278             NULL, NULL,
 279             NULL, NULL,
 280             0, 0);
 281 }
 282
 283 int
 284 g_io_getattr(const char *attr, struct g_consumer *cp, int *len, void *ptr)
 285 {
 286         struct bio *bp;
 287         int error;
 288
 289         g_trace(G_T_BIO, "bio_getattr(%s)", attr);
 290         bp = g_alloc_bio();
 291         bp->bio_cmd = BIO_GETATTR;
 292         bp->bio_done = NULL;
 293         bp->bio_attribute = attr;
 294         bp->bio_length = *len;
 295         bp->bio_data = ptr;
 296         g_io_request(bp, cp);
 297         error = biowait(bp, "ggetattr");
 298         *len = bp->bio_completed;
 299         g_destroy_bio(bp);
 300         return (error);
 301 }
 302
 303 int
 304 g_io_zonecmd(struct disk_zone_args *zone_args, struct g_consumer *cp)
 305 {
 306         struct bio *bp;
 307         int error;
 308
 309         g_trace(G_T_BIO, "bio_zone(%d)", zone_args->zone_cmd);
 310         bp = g_alloc_bio();
 311         bp->bio_cmd = BIO_ZONE;
 312         bp->bio_done = NULL;
 313         /*
 314          * XXX KDM need to handle report zone data.
 315          */
 316         bcopy(zone_args, &bp->bio_zone, sizeof(*zone_args));
 317         if (zone_args->zone_cmd == DISK_ZONE_REPORT_ZONES)
 318                 bp->bio_length =
 319                     zone_args->zone_params.report.entries_allocated *
 320                     sizeof(struct disk_zone_rep_entry);
 321         else
 322                 bp->bio_length = 0;
 323
 324         g_io_request(bp, cp);
 325         error = biowait(bp, "gzone");
 326         bcopy(&bp->bio_zone, zone_args, sizeof(*zone_args));
 327         g_destroy_bio(bp);
 328         return (error);
 329 }
 330
 331 /*
 332  * Send a BIO_SPEEDUP down the stack. This is used to tell the lower layers that
 333  * the upper layers have detected a resource shortage. The lower layers are
 334  * advised to stop delaying I/O that they might be holding for performance
 335  * reasons and to schedule it (non-trims) or complete it successfully (trims) as
 336  * quickly as it can. bio_length is the amount of the shortage.  This call
 337  * should be non-blocking. bio_resid is used to communicate back if the lower
 338  * layers couldn't find bio_length worth of I/O to schedule or discard. A length
 339  * of 0 means to do as much as you can (schedule the h/w queues full, discard
 340  * all trims). flags are a hint from the upper layers to the lower layers what
 341  * operation should be done.
 342  */
 343 int
 344 g_io_speedup(off_t shortage, u_int flags, size_t *resid, struct g_consumer *cp)
 345 {
 346         struct bio *bp;
 347         int error;
 348
 349         KASSERT((flags & (BIO_SPEEDUP_TRIM | BIO_SPEEDUP_WRITE)) != 0,
 350             ("Invalid flags passed to g_io_speedup: %#x", flags));
 351         g_trace(G_T_BIO, "bio_speedup(%s, %jd, %#x)", cp->provider->name,
 352             (intmax_t)shortage, flags);
 353         bp = g_new_bio();
 354         if (bp == NULL)
 355                 return (ENOMEM);
 356         bp->bio_cmd = BIO_SPEEDUP;
 357         bp->bio_length = shortage;
 358         bp->bio_done = NULL;
 359         bp->bio_flags |= flags;
 360         g_io_request(bp, cp);
 361         error = biowait(bp, "gflush");
 362         *resid = bp->bio_resid;
 363         g_destroy_bio(bp);
 364         return (error);
 365 }
 366
 367 int
 368 g_io_flush(struct g_consumer *cp)
 369 {
 370         struct bio *bp;
 371         int error;
 372
 373         g_trace(G_T_BIO, "bio_flush(%s)", cp->provider->name);
 374         bp = g_alloc_bio();
 375         bp->bio_cmd = BIO_FLUSH;
 376         bp->bio_flags |= BIO_ORDERED;
 377         bp->bio_done = NULL;
 378         bp->bio_attribute = NULL;
 379         bp->bio_offset = cp->provider->mediasize;
 380         bp->bio_length = 0;
 381         bp->bio_data = NULL;
 382         g_io_request(bp, cp);
 383         error = biowait(bp, "gflush");
 384         g_destroy_bio(bp);
 385         return (error);
 386 }
 387
 388 static int
 389 g_io_check(struct bio *bp)
 390 {
 391         struct g_consumer *cp;
 392         struct g_provider *pp;
 393         off_t excess;
 394         int error;
 395
 396         biotrack(bp, __func__);
 397
 398         cp = bp->bio_from;
 399         pp = bp->bio_to;
 400
 401         /* Fail if access counters dont allow the operation */
 402         switch(bp->bio_cmd) {
 403         case BIO_READ:
 404         case BIO_GETATTR:
 405                 if (cp->acr == 0)
 406                         return (EPERM);
 407                 break;
 408         case BIO_WRITE:
 409         case BIO_DELETE:
 410         case BIO_SPEEDUP:
 411         case BIO_FLUSH:
 412                 if (cp->acw == 0)
 413                         return (EPERM);
 414                 break;
 415         case BIO_ZONE:
 416                 if ((bp->bio_zone.zone_cmd == DISK_ZONE_REPORT_ZONES) ||
 417                     (bp->bio_zone.zone_cmd == DISK_ZONE_GET_PARAMS)) {
 418                         if (cp->acr == 0)
 419                                 return (EPERM);
 420                 } else if (cp->acw == 0)
 421                         return (EPERM);
 422                 break;
 423         default:
 424                 return (EPERM);
 425         }
 426         /* if provider is marked for error, don't disturb. */
 427         if (pp->error)
 428                 return (pp->error);
 429         if (cp->flags & G_CF_ORPHAN)
 430                 return (ENXIO);
 431
 432         switch(bp->bio_cmd) {
 433         case BIO_READ:
 434         case BIO_WRITE:
 435         case BIO_DELETE:
 436                 /* Zero sectorsize or mediasize is probably a lack of media. */
 437                 if (pp->sectorsize == 0 || pp->mediasize == 0)
 438                         return (ENXIO);
 439                 /* Reject I/O not on sector boundary */
 440                 if (bp->bio_offset % pp->sectorsize)
 441                         return (EINVAL);
 442                 /* Reject I/O not integral sector long */
 443                 if (bp->bio_length % pp->sectorsize)
 444                         return (EINVAL);
 445                 /* Reject requests before or past the end of media. */
 446                 if (bp->bio_offset < 0)
 447                         return (EIO);
 448                 if (bp->bio_offset > pp->mediasize)
 449                         return (EIO);
 450
 451                 /* Truncate requests to the end of providers media. */
 452                 excess = bp->bio_offset + bp->bio_length;
 453                 if (excess > bp->bio_to->mediasize) {
 454                         KASSERT((bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) == 0 ||
 455                             round_page(bp->bio_ma_offset +
 456                             bp->bio_length) / PAGE_SIZE == bp->bio_ma_n,
 457                             ("excess bio %p too short", bp));
 458                         excess -= bp->bio_to->mediasize;
 459                         bp->bio_length -= excess;
 460                         if ((bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0) {
 461                                 bp->bio_ma_n = round_page(bp->bio_ma_offset +
 462                                     bp->bio_length) / PAGE_SIZE;
 463                         }
 464                         if (excess > 0)
 465                                 CTR3(KTR_GEOM, "g_down truncated bio "
 466                                     "%p provider %s by %d", bp,
 467                                     bp->bio_to->name, excess);
 468                 }
 469
 470                 /* Deliver zero length transfers right here. */
 471                 if (bp->bio_length == 0) {
 472                         CTR2(KTR_GEOM, "g_down terminated 0-length "
 473                             "bp %p provider %s", bp, bp->bio_to->name);
 474                         return (0);
 475                 }
 476
 477                 if ((bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) != 0 &&
 478                     (bp->bio_to->flags & G_PF_ACCEPT_UNMAPPED) == 0 &&
 479                     (bp->bio_cmd == BIO_READ || bp->bio_cmd == BIO_WRITE)) {
 480                         if ((error = g_io_transient_map_bio(bp)) >= 0)
 481                                 return (error);
 482                 }
 483                 break;
 484         default:
 485                 break;
 486         }
 487         return (EJUSTRETURN);
 488 }
 489
 490 void
 491 g_io_request(struct bio *bp, struct g_consumer *cp)
 492 {
 493         struct g_provider *pp;
 494         int direct, error, first;
 495         uint8_t cmd;
 496
 497         biotrack(bp, __func__);
 498
 499         KASSERT(cp != NULL, ("NULL cp in g_io_request"));
 500         KASSERT(bp != NULL, ("NULL bp in g_io_request"));
 501         pp = cp->provider;
 502         KASSERT(pp != NULL, ("consumer not attached in g_io_request"));
 503 #ifdef DIAGNOSTIC
 504         KASSERT(bp->bio_driver1 == NULL,
 505             ("bio_driver1 used by the consumer (geom %s)", cp->geom->name));
 506         KASSERT(bp->bio_driver2 == NULL,
 507             ("bio_driver2 used by the consumer (geom %s)", cp->geom->name));
 508         KASSERT(bp->bio_pflags == 0,
 509             ("bio_pflags used by the consumer (geom %s)", cp->geom->name));
 510         /*
 511          * Remember consumer's private fields, so we can detect if they were
 512          * modified by the provider.
 513          */
 514         bp->_bio_caller1 = bp->bio_caller1;
 515         bp->_bio_caller2 = bp->bio_caller2;
 516         bp->_bio_cflags = bp->bio_cflags;
 517 #endif
 518
 519         cmd = bp->bio_cmd;
 520         if (cmd == BIO_READ || cmd == BIO_WRITE || cmd == BIO_GETATTR) {
 521                 KASSERT(bp->bio_data != NULL,
 522                     ("NULL bp->data in g_io_request(cmd=%hu)", bp->bio_cmd));
 523         }
 524         if (cmd == BIO_DELETE || cmd == BIO_FLUSH) {
 525                 KASSERT(bp->bio_data == NULL,
 526                     ("non-NULL bp->data in g_io_request(cmd=%hu)",
 527                     bp->bio_cmd));
 528         }
 529         if (cmd == BIO_READ || cmd == BIO_WRITE || cmd == BIO_DELETE) {
 530                 KASSERT(bp->bio_offset % cp->provider->sectorsize == 0,
 531                     ("wrong offset %jd for sectorsize %u",
 532                     bp->bio_offset, cp->provider->sectorsize));
 533                 KASSERT(bp->bio_length % cp->provider->sectorsize == 0,
 534                     ("wrong length %jd for sectorsize %u",
 535                     bp->bio_length, cp->provider->sectorsize));
 536         }
 537
 538         g_trace(G_T_BIO, "bio_request(%p) from %p(%s) to %p(%s) cmd %d",
 539             bp, cp, cp->geom->name, pp, pp->name, bp->bio_cmd);
 540
 541         bp->bio_from = cp;
 542         bp->bio_to = pp;
 543         bp->bio_error = 0;
 544         bp->bio_completed = 0;
 545
 546         KASSERT(!(bp->bio_flags & BIO_ONQUEUE),
 547             ("Bio already on queue bp=%p", bp));
 548
 549         if ((g_collectstats & G_STATS_CONSUMERS) != 0 ||
 550             ((g_collectstats & G_STATS_PROVIDERS) != 0 && pp->stat != NULL))
 551                 binuptime(&bp->bio_t0);
 552         else
 553                 getbinuptime(&bp->bio_t0);
 554         if (g_collectstats & G_STATS_CONSUMERS)
 555                 devstat_start_transaction_bio_t0(cp->stat, bp);
 556         if (g_collectstats & G_STATS_PROVIDERS)
 557                 devstat_start_transaction_bio_t0(pp->stat, bp);
 558 #ifdef INVARIANTS
 559         atomic_add_int(&cp->nstart, 1);
 560 #endif
 561
 562 #ifdef GET_STACK_USAGE
 563         direct = (cp->flags & G_CF_DIRECT_SEND) != 0 &&
 564             (pp->flags & G_PF_DIRECT_RECEIVE) != 0 &&
 565             !g_is_geom_thread(curthread) &&
 566             ((pp->flags & G_PF_ACCEPT_UNMAPPED) != 0 ||
 567             (bp->bio_flags & BIO_UNMAPPED) == 0 || THREAD_CAN_SLEEP()) &&
 568             pace == 0;
 569         if (direct) {
 570                 /* Block direct execution if less then half of stack left. */
 571                 size_t  st, su;
 572                 GET_STACK_USAGE(st, su);
 573                 if (su * 2 > st)
 574                         direct = 0;
 575         }
 576 #else
 577         direct = 0;
 578 #endif
 579
 580         if (direct) {
 581                 error = g_io_check(bp);
 582                 if (error >= 0) {
 583                         CTR3(KTR_GEOM, "g_io_request g_io_check on bp %p "
 584                             "provider %s returned %d", bp, bp->bio_to->name,
 585                             error);
 586                         g_io_deliver(bp, error);
 587                         return;
 588                 }
 589                 bp->bio_to->geom->start(bp);
 590         } else {
 591                 g_bioq_lock(&g_bio_run_down);
 592                 first = TAILQ_EMPTY(&g_bio_run_down.bio_queue);
 593                 TAILQ_INSERT_TAIL(&g_bio_run_down.bio_queue, bp, bio_queue);
 594                 bp->bio_flags |= BIO_ONQUEUE;
 595                 g_bio_run_down.bio_queue_length++;
 596                 g_bioq_unlock(&g_bio_run_down);
 597                 /* Pass it on down. */
 598                 if (first)
 599                         wakeup(&g_wait_down);
 600         }
 601 }
 602
 603 void
 604 g_io_deliver(struct bio *bp, int error)
 605 {
 606         struct bintime now;
 607         struct g_consumer *cp;
 608         struct g_provider *pp;
 609         struct mtx *mtxp;
 610         int direct, first;
 611
 612         biotrack(bp, __func__);
 613
 614         KASSERT(bp != NULL, ("NULL bp in g_io_deliver"));
 615         pp = bp->bio_to;
 616         KASSERT(pp != NULL, ("NULL bio_to in g_io_deliver"));
 617         cp = bp->bio_from;
 618         if (cp == NULL) {
 619                 bp->bio_error = error;
 620                 bp->bio_done(bp);
 621                 return;
 622         }
 623         KASSERT(cp != NULL, ("NULL bio_from in g_io_deliver"));
 624         KASSERT(cp->geom != NULL, ("NULL bio_from->geom in g_io_deliver"));
 625 #ifdef DIAGNOSTIC
 626         /*
 627          * Some classes - GJournal in particular - can modify bio's
 628          * private fields while the bio is in transit; G_GEOM_VOLATILE_BIO
 629          * flag means it's an expected behaviour for that particular geom.
 630          */
 631         if ((cp->geom->flags & G_GEOM_VOLATILE_BIO) == 0) {
 632                 KASSERT(bp->bio_caller1 == bp->_bio_caller1,
 633                     ("bio_caller1 used by the provider %s", pp->name));
 634                 KASSERT(bp->bio_caller2 == bp->_bio_caller2,
 635                     ("bio_caller2 used by the provider %s", pp->name));
 636                 KASSERT(bp->bio_cflags == bp->_bio_cflags,
 637                     ("bio_cflags used by the provider %s", pp->name));
 638         }
 639 #endif
 640         KASSERT(bp->bio_completed >= 0, ("bio_completed can't be less than 0"));
 641         KASSERT(bp->bio_completed <= bp->bio_length,
 642             ("bio_completed can't be greater than bio_length"));
 643
 644         g_trace(G_T_BIO,
 645 "g_io_deliver(%p) from %p(%s) to %p(%s) cmd %d error %d off %jd len %jd",
 646             bp, cp, cp->geom->name, pp, pp->name, bp->bio_cmd, error,
 647             (intmax_t)bp->bio_offset, (intmax_t)bp->bio_length);
 648
 649         KASSERT(!(bp->bio_flags & BIO_ONQUEUE),
 650             ("Bio already on queue bp=%p", bp));
 651
 652         /*
 653          * XXX: next two doesn't belong here
 654          */
 655         bp->bio_bcount = bp->bio_length;
 656         bp->bio_resid = bp->bio_bcount - bp->bio_completed;
 657
 658 #ifdef GET_STACK_USAGE
 659         direct = (pp->flags & G_PF_DIRECT_SEND) &&
 660                  (cp->flags & G_CF_DIRECT_RECEIVE) &&
 661                  !g_is_geom_thread(curthread);
 662         if (direct) {
 663                 /* Block direct execution if less then half of stack left. */
 664                 size_t  st, su;
 665                 GET_STACK_USAGE(st, su);
 666                 if (su * 2 > st)
 667                         direct = 0;
 668         }
 669 #else
 670         direct = 0;
 671 #endif
 672
 673         /*
 674          * The statistics collection is lockless, as such, but we
 675          * can not update one instance of the statistics from more
 676          * than one thread at a time, so grab the lock first.
 677          */
 678         if ((g_collectstats & G_STATS_CONSUMERS) != 0 ||
 679             ((g_collectstats & G_STATS_PROVIDERS) != 0 && pp->stat != NULL))
 680                 binuptime(&now);
 681         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, cp);
 682         mtx_lock(mtxp);
 683         if (g_collectstats & G_STATS_PROVIDERS)
 684                 devstat_end_transaction_bio_bt(pp->stat, bp, &now);
 685         if (g_collectstats & G_STATS_CONSUMERS)
 686                 devstat_end_transaction_bio_bt(cp->stat, bp, &now);
 687 #ifdef INVARIANTS
 688         cp->nend++;
 689 #endif
 690         mtx_unlock(mtxp);
 691
 692         if (error != ENOMEM) {
 693                 bp->bio_error = error;
 694                 if (direct) {
 695                         biodone(bp);
 696                 } else {
 697                         g_bioq_lock(&g_bio_run_up);
 698                         first = TAILQ_EMPTY(&g_bio_run_up.bio_queue);
 699                         TAILQ_INSERT_TAIL(&g_bio_run_up.bio_queue, bp, bio_queue);
 700                         bp->bio_flags |= BIO_ONQUEUE;
 701                         g_bio_run_up.bio_queue_length++;
 702                         g_bioq_unlock(&g_bio_run_up);
 703                         if (first)
 704                                 wakeup(&g_wait_up);
 705                 }
 706                 return;
 707         }
 708
 709         if (bootverbose)
 710                 printf("ENOMEM %p on %p(%s)\n", bp, pp, pp->name);
 711         bp->bio_children = 0;
 712         bp->bio_inbed = 0;
 713         bp->bio_driver1 = NULL;
 714         bp->bio_driver2 = NULL;
 715         bp->bio_pflags = 0;
 716         g_io_request(bp, cp);
 717         pace = 1;
 718         return;
 719 }
 720
 721 SYSCTL_DECL(_kern_geom);
 722
 723 static long transient_maps;
 724 SYSCTL_LONG(_kern_geom, OID_AUTO, transient_maps, CTLFLAG_RD,
 725     &transient_maps, 0,
 726     "Total count of the transient mapping requests");
 727 u_int transient_map_retries = 10;
 728 SYSCTL_UINT(_kern_geom, OID_AUTO, transient_map_retries, CTLFLAG_RW,
 729     &transient_map_retries, 0,
 730     "Max count of retries used before giving up on creating transient map");
 731 int transient_map_hard_failures;
 732 SYSCTL_INT(_kern_geom, OID_AUTO, transient_map_hard_failures, CTLFLAG_RD,
 733     &transient_map_hard_failures, 0,
 734     "Failures to establish the transient mapping due to retry attempts "
 735     "exhausted");
 736 int transient_map_soft_failures;
 737 SYSCTL_INT(_kern_geom, OID_AUTO, transient_map_soft_failures, CTLFLAG_RD,
 738     &transient_map_soft_failures, 0,
 739     "Count of retried failures to establish the transient mapping");
 740 int inflight_transient_maps;
 741 SYSCTL_INT(_kern_geom, OID_AUTO, inflight_transient_maps, CTLFLAG_RD,
 742     &inflight_transient_maps, 0,
 743     "Current count of the active transient maps");
 744
 745 static int
 746 g_io_transient_map_bio(struct bio *bp)
 747 {
 748         vm_offset_t addr;
 749         long size;
 750         u_int retried;
 751
 752         KASSERT(unmapped_buf_allowed, ("unmapped disabled"));
 753
 754         size = round_page(bp->bio_ma_offset + bp->bio_length);
 755         KASSERT(size / PAGE_SIZE == bp->bio_ma_n, ("Bio too short %p", bp));
 756         addr = 0;
 757         retried = 0;
 758         atomic_add_long(&transient_maps, 1);
 759 retry:
 760         if (vmem_alloc(transient_arena, size, M_BESTFIT | M_NOWAIT, &addr)) {
 761                 if (transient_map_retries != 0 &&
 762                     retried >= transient_map_retries) {
 763                         CTR2(KTR_GEOM, "g_down cannot map bp %p provider %s",
 764                             bp, bp->bio_to->name);
 765                         atomic_add_int(&transient_map_hard_failures, 1);
 766                         return (EDEADLK/* XXXKIB */);
 767                 } else {
 768                         /*
 769                          * Naive attempt to quisce the I/O to get more
 770                          * in-flight requests completed and defragment
 771                          * the transient_arena.
 772                          */
 773                         CTR3(KTR_GEOM, "g_down retrymap bp %p provider %s r %d",
 774                             bp, bp->bio_to->name, retried);
 775                         pause("g_d_tra", hz / 10);
 776                         retried++;
 777                         atomic_add_int(&transient_map_soft_failures, 1);
 778                         goto retry;
 779                 }
 780         }
 781         atomic_add_int(&inflight_transient_maps, 1);
 782         pmap_qenter((vm_offset_t)addr, bp->bio_ma, OFF_TO_IDX(size));
 783         bp->bio_data = (caddr_t)addr + bp->bio_ma_offset;
 784         bp->bio_flags |= BIO_TRANSIENT_MAPPING;
 785         bp->bio_flags &= ~BIO_UNMAPPED;
 786         return (EJUSTRETURN);
 787 }
 788
 789 void
 790 g_io_schedule_down(struct thread *tp __unused)
 791 {
 792         struct bio *bp;
 793         int error;
 794
 795         for(;;) {
 796                 g_bioq_lock(&g_bio_run_down);
 797                 bp = g_bioq_first(&g_bio_run_down);
 798                 if (bp == NULL) {
 799                         CTR0(KTR_GEOM, "g_down going to sleep");
 800                         msleep(&g_wait_down, &g_bio_run_down.bio_queue_lock,
 801                             PRIBIO | PDROP, "-", 0);
 802                         continue;
 803                 }
 804                 CTR0(KTR_GEOM, "g_down has work to do");
 805                 g_bioq_unlock(&g_bio_run_down);
 806                 biotrack(bp, __func__);
 807                 if (pace != 0) {
 808                         /*
 809                          * There has been at least one memory allocation
 810                          * failure since the last I/O completed. Pause 1ms to
 811                          * give the system a chance to free up memory. We only
 812                          * do this once because a large number of allocations
 813                          * can fail in the direct dispatch case and there's no
 814                          * relationship between the number of these failures and
 815                          * the length of the outage. If there's still an outage,
 816                          * we'll pause again and again until it's
 817                          * resolved. Older versions paused longer and once per
 818                          * allocation failure. This was OK for a single threaded
 819                          * g_down, but with direct dispatch would lead to max of
 820                          * 10 IOPs for minutes at a time when transient memory
 821                          * issues prevented allocation for a batch of requests
 822                          * from the upper layers.
 823                          *
 824                          * XXX This pacing is really lame. It needs to be solved
 825                          * by other methods. This is OK only because the worst
 826                          * case scenario is so rare. In the worst case scenario
 827                          * all memory is tied up waiting for I/O to complete
 828                          * which can never happen since we can't allocate bios
 829                          * for that I/O.
 830                          */
 831                         CTR0(KTR_GEOM, "g_down pacing self");
 832                         pause("g_down", min(hz/1000, 1));
 833                         pace = 0;
 834                 }
 835                 CTR2(KTR_GEOM, "g_down processing bp %p provider %s", bp,
 836                     bp->bio_to->name);
 837                 error = g_io_check(bp);
 838                 if (error >= 0) {
 839                         CTR3(KTR_GEOM, "g_down g_io_check on bp %p provider "
 840                             "%s returned %d", bp, bp->bio_to->name, error);
 841                         g_io_deliver(bp, error);
 842                         continue;
 843                 }
 844                 THREAD_NO_SLEEPING();
 845                 CTR4(KTR_GEOM, "g_down starting bp %p provider %s off %ld "
 846                     "len %ld", bp, bp->bio_to->name, bp->bio_offset,
 847                     bp->bio_length);
 848                 bp->bio_to->geom->start(bp);
 849                 THREAD_SLEEPING_OK();
 850         }
 851 }
 852
 853 void
 854 g_io_schedule_up(struct thread *tp __unused)
 855 {
 856         struct bio *bp;
 857
 858         for(;;) {
 859                 g_bioq_lock(&g_bio_run_up);
 860                 bp = g_bioq_first(&g_bio_run_up);
 861                 if (bp == NULL) {
 862                         CTR0(KTR_GEOM, "g_up going to sleep");
 863                         msleep(&g_wait_up, &g_bio_run_up.bio_queue_lock,
 864                             PRIBIO | PDROP, "-", 0);
 865                         continue;
 866                 }
 867                 g_bioq_unlock(&g_bio_run_up);
 868                 THREAD_NO_SLEEPING();
 869                 CTR4(KTR_GEOM, "g_up biodone bp %p provider %s off "
 870                     "%jd len %ld", bp, bp->bio_to->name,
 871                     bp->bio_offset, bp->bio_length);
 872                 biodone(bp);
 873                 THREAD_SLEEPING_OK();
 874         }
 875 }
 876
 877 void *
 878 g_read_data(struct g_consumer *cp, off_t offset, off_t length, int *error)
 879 {
 880         struct bio *bp;
 881         void *ptr;
 882         int errorc;
 883
 884         KASSERT(length > 0 && length >= cp->provider->sectorsize &&
 885             length <= maxphys, ("g_read_data(): invalid length %jd",
 886             (intmax_t)length));
 887
 888         bp = g_alloc_bio();
 889         bp->bio_cmd = BIO_READ;
 890         bp->bio_done = NULL;
 891         bp->bio_offset = offset;
 892         bp->bio_length = length;
 893         ptr = g_malloc(length, M_WAITOK);
 894         bp->bio_data = ptr;
 895         g_io_request(bp, cp);
 896         errorc = biowait(bp, "gread");
 897         if (error != NULL)
 898                 *error = errorc;
 899         g_destroy_bio(bp);
 900         if (errorc) {
 901                 g_free(ptr);
 902                 ptr = NULL;
 903         }
 904         return (ptr);
 905 }
 906
 907 /*
 908  * A read function for use by ffs_sbget when used by GEOM-layer routines.
 909  */
 910 int
 911 g_use_g_read_data(void *devfd, off_t loc, void **bufp, int size)
 912 {
 913         struct g_consumer *cp;
 914
 915         KASSERT(*bufp == NULL,
 916             ("g_use_g_read_data: non-NULL *bufp %p\n", *bufp));
 917
 918         cp = (struct g_consumer *)devfd;
 919         /*
 920          * Take care not to issue an invalid I/O request. The offset of
 921          * the superblock candidate must be multiples of the provider's
 922          * sector size, otherwise an FFS can't exist on the provider
 923          * anyway.
 924          */
 925         if (loc % cp->provider->sectorsize != 0)
 926                 return (ENOENT);
 927         *bufp = g_read_data(cp, loc, size, NULL);
 928         if (*bufp == NULL)
 929                 return (ENOENT);
 930         return (0);
 931 }
 932
 933 int
 934 g_write_data(struct g_consumer *cp, off_t offset, void *ptr, off_t length)
 935 {
 936         struct bio *bp;
 937         int error;
 938
 939         KASSERT(length > 0 && length >= cp->provider->sectorsize &&
 940             length <= maxphys, ("g_write_data(): invalid length %jd",
 941             (intmax_t)length));
 942
 943         bp = g_alloc_bio();
 944         bp->bio_cmd = BIO_WRITE;
 945         bp->bio_done = NULL;
 946         bp->bio_offset = offset;
 947         bp->bio_length = length;
 948         bp->bio_data = ptr;
 949         g_io_request(bp, cp);
 950         error = biowait(bp, "gwrite");
 951         g_destroy_bio(bp);
 952         return (error);
 953 }
 954
 955 /*
 956  * A write function for use by ffs_sbput when used by GEOM-layer routines.
 957  */
 958 int
 959 g_use_g_write_data(void *devfd, off_t loc, void *buf, int size)
 960 {
 961
 962         return (g_write_data((struct g_consumer *)devfd, loc, buf, size));
 963 }
 964
 965 int
 966 g_delete_data(struct g_consumer *cp, off_t offset, off_t length)
 967 {
 968         struct bio *bp;
 969         int error;
 970
 971         KASSERT(length > 0 && length >= cp->provider->sectorsize,
 972             ("g_delete_data(): invalid length %jd", (intmax_t)length));
 973
 974         bp = g_alloc_bio();
 975         bp->bio_cmd = BIO_DELETE;
 976         bp->bio_done = NULL;
 977         bp->bio_offset = offset;
 978         bp->bio_length = length;
 979         bp->bio_data = NULL;
 980         g_io_request(bp, cp);
 981         error = biowait(bp, "gdelete");
 982         g_destroy_bio(bp);
 983         return (error);
 984 }
 985
 986 void
 987 g_print_bio(const char *prefix, const struct bio *bp, const char *fmtsuffix,
 988     ...)
 989 {
 990 #ifndef PRINTF_BUFR_SIZE
 991 #define PRINTF_BUFR_SIZE 64
 992 #endif
 993         char bufr[PRINTF_BUFR_SIZE];
 994         struct sbuf sb, *sbp __unused;
 995         va_list ap;
 996
 997         sbp = sbuf_new(&sb, bufr, sizeof(bufr), SBUF_FIXEDLEN);
 998         KASSERT(sbp != NULL, ("sbuf_new misused?"));
 999
1000         sbuf_set_drain(&sb, sbuf_printf_drain, NULL);
1001
1002         sbuf_cat(&sb, prefix);
1003         g_format_bio(&sb, bp);
1004
1005         va_start(ap, fmtsuffix);
1006         sbuf_vprintf(&sb, fmtsuffix, ap);
1007         va_end(ap);
1008
1009         sbuf_nl_terminate(&sb);
1010
1011         sbuf_finish(&sb);
1012         sbuf_delete(&sb);
1013 }
1014
1015 void
1016 g_format_bio(struct sbuf *sb, const struct bio *bp)
1017 {
1018         const char *pname, *cmd = NULL;
1019
1020         if (bp->bio_to != NULL)
1021                 pname = bp->bio_to->name;
1022         else
1023                 pname = "[unknown]";
1024
1025         switch (bp->bio_cmd) {
1026         case BIO_GETATTR:
1027                 cmd = "GETATTR";
1028                 sbuf_printf(sb, "%s[%s(attr=%s)]", pname, cmd,
1029                     bp->bio_attribute);
1030                 return;
1031         case BIO_FLUSH:
1032                 cmd = "FLUSH";
1033                 sbuf_printf(sb, "%s[%s]", pname, cmd);
1034                 return;
1035         case BIO_ZONE: {
1036                 char *subcmd = NULL;
1037                 cmd = "ZONE";
1038                 switch (bp->bio_zone.zone_cmd) {
1039                 case DISK_ZONE_OPEN:
1040                         subcmd = "OPEN";
1041                         break;
1042                 case DISK_ZONE_CLOSE:
1043                         subcmd = "CLOSE";
1044                         break;
1045                 case DISK_ZONE_FINISH:
1046                         subcmd = "FINISH";
1047                         break;
1048                 case DISK_ZONE_RWP:
1049                         subcmd = "RWP";
1050                         break;
1051                 case DISK_ZONE_REPORT_ZONES:
1052                         subcmd = "REPORT ZONES";
1053                         break;
1054                 case DISK_ZONE_GET_PARAMS:
1055                         subcmd = "GET PARAMS";
1056                         break;
1057                 default:
1058                         subcmd = "UNKNOWN";
1059                         break;
1060                 }
1061                 sbuf_printf(sb, "%s[%s,%s]", pname, cmd, subcmd);
1062                 return;
1063         }
1064         case BIO_READ:
1065                 cmd = "READ";
1066                 break;
1067         case BIO_WRITE:
1068                 cmd = "WRITE";
1069                 break;
1070         case BIO_DELETE:
1071                 cmd = "DELETE";
1072                 break;
1073         default:
1074                 cmd = "UNKNOWN";
1075                 sbuf_printf(sb, "%s[%s()]", pname, cmd);
1076                 return;
1077         }
1078         sbuf_printf(sb, "%s[%s(offset=%jd, length=%jd)]", pname, cmd,
1079             (intmax_t)bp->bio_offset, (intmax_t)bp->bio_length);
1080 }