device-mapper 塊級重刪(dm dedup) <3>代碼結構(4)

六、代碼結構(4) I/O “小”寫流程

上一篇，介紹了dm dedup的寫流程，這一篇，介紹它的一個特殊流程

如果我們接收到的對齊bio但是它的size < block_size，那么這時候是不能直接進行hash的。

需要將它的缺少的部分讀出來，填充成一個完整的block_size才能計算hash。

接下來我們就介紹這一部分的代碼流程。

static int handle_write(struct dedup_config *dc, struct bio *bio)
{
    u64 lbn;
    u8 hash[MAX_DIGEST_SIZE];
    struct hash_pbn_value hashpbn_value;
    u32 vsize;
    struct bio *new_bio = NULL;
    int r;
    /* If there is a data corruption make the device read-only */
    if (dc->corrupted_blocks > dc->fec_fixed)
    return -EIO;
    dc->writes++;
    /* Read-on-write handling */
    if (bio->bi_iter.bi_size < dc->block_size) {
        dc->reads_on_writes++;
        new_bio = prepare_bio_on_write(dc, bio);
        if (!new_bio || IS_ERR(new_bio))
        return -ENOMEM;
        bio = new_bio;
    }
    /*.....*/
}

對于“小”寫這種操作，也被叫做reads_on_writes，或者read_motify_write

一起看看這個new_bio是如何被構造出來的。

struct bio *prepare_bio_on_write(struct dedup_config *dc, struct bio *bio)
{
    int r;
    sector_t lbn;
    uint32_t vsize;
    struct lbn_pbn_value lbnpbn_value;
    struct bio *clone;
    //DMINFO("\nEntered prepare bio on write");
    lbn = compute_sector(bio, dc);
    (void) sector_div(lbn, dc->sectors_per_block);
    /* check for old or new lbn and fetch the appropriate pbn */
    r = dc->kvs_lbn_pbn->kvs_lookup(dc->kvs_lbn_pbn, (void *)&lbn,
    sizeof(lbn), (void *)&lbnpbn_value, &vsize);
    if (r == -ENODATA)
    clone = prepare_bio_without_pbn(dc, bio);
    else if (r == 0)
    clone = prepare_bio_with_pbn(dc, bio,
         lbnpbn_value.pbn * dc->sectors_per_block);
    else
    return ERR_PTR(r);
    //DMINFO("\nExiting prpare_bio_on_write");
    return clone;
}

我們注意：這里compute_sector算出來的，是bio sector的lbn

①：它有以下幾種情況：

[x---y]
[x--------z]   ->   x/block_size=lbn
 
    [x----y]
[a--------y]   ->   x/block_size=lbn
 
    [x--y]
[a----------z]  ->   x/block_size=lbn

他們都會得到相同的lbn=x/block_size

        ② dc->kvs_lbn_pbn->kvs_lookup

這里需要將剛才算出來的lbn來求出是否存在，不存在填充zero。

接下啦就是兩種情況了，這個lbn是否存在pbn。

    一、 lbn without pbn  "clone 

         prepare_bio_without_pbn(dc, bio);"

static struct bio *prepare_bio_without_pbn(struct dedup_config *dc,
   struct bio *bio)
{
    int r = 0;
    struct bio *clone = NULL;
    clone = create_bio(dc, bio);
    if (!clone)
    goto out;
    zero_fill_bio(clone);
    r = merge_data(dc, bio_page(clone), bio);
    if (r < 0)
    return ERR_PTR(r);
    out:
    return clone;
}

這個很容易理解，既然不存在lbn_pbn的對應關系，那么這里就是直接填充zero。

這里用了內核提供的函數zero_fill_bio。如果我做，我可能不知道這個函數，大家要利用這個函數。

那么這里很簡單，就是先創建一個null的bio，然后把這個bio的page全部填充成zero。

在和bio的進行合并。這里merge_data是代碼實現的，我們看一下。

static int merge_data(struct dedup_config *dc, struct page *page,
      struct bio *bio)
{
    sector_t bi_sector = bio->bi_iter.bi_sector;
    void *src_page_vaddr, *dest_page_vaddr;
    int position, err = 0;
    struct bvec_iter iter;
    struct bio_vec bvec;
    /* Relative offset in terms of sector size */
    position = sector_div(bi_sector, dc->sectors_per_block);
    if (!page || !bio_page(bio)) {
        err = -EINVAL;
        goto out;
    }
    /* Locating the right sector to merge */
    dest_page_vaddr = page_address(page) + to_bytes(position);
    bio_for_each_segment(bvec, bio, iter) {
        src_page_vaddr = page_address(bio_iter_page(bio, iter)) + bio_iter_offset(bio, iter);
        /* Merging Data */
        memmove(dest_page_vaddr, src_page_vaddr, bio_iter_len(bio, iter));
        /* Updating destinaion address */
        dest_page_vaddr += bio_iter_len(bio, iter);
    }
    out:
    return err;
}

我們做塊級功能研發的人，要對內存和bio sectors操作也要熟悉，

我曾經有段時間自己寫代碼就被segments和sectors各種對應繞暈。

這個代碼寫的還是比較鮮明的，先找出bi_sector在block_size內的位置

比如                       

sector [01234567]     [01234567]
s         <data>           free<>  
page   <00000000>    ---><000data0>

                               position就是3

        這時候，用page_address將[position]的數據轉換成ptr

        然后將data memmove到3456的<0-0>的ptr上面就可以了。

        那么有一點復雜的是<  data >他也可能是割裂的比如：

sector   [01234567]      [01234567]      [01234567]
s1          <da>        free<s1>        free<s1>
s2            <ta>             <ta>       free<s2>
page     <00000000>   --><000da000>    --><000data0>

       這里需要將多個segments的page，s1和s2的內容，分別memmove到page里。

  一、 lbn without pbn  "clone 

         prepare_bio_with_pbn(dc, bio);"

    這里實現的思路，是既然發現了pbn，那么就把pbn讀出來，然后把新的內容覆蓋再寫

這種方式就是標準的讀-改-寫，通常在I/O小于region_size的情況下，需要這么做。

因為需要block_size對齊，所以從pbn讀一整個block_size出來。

static int fetch_whole_block(struct dedup_config *dc,
     uint64_t pbn, struct page_list *pl)
{
    struct dm_io_request iorq;
    struct dm_io_region where;
    unsigned long error_bits;
    where.bdev = dc->data_dev->bdev;
    where.sector = pbn;
    where.count = dc->sectors_per_block;
    iorq.bi_op = REQ_OP_READ;
    iorq.bi_op_flags = 0;
    iorq.mem.type = DM_IO_PAGE_LIST;
    iorq.mem.ptr.pl = pl;
    iorq.mem.offset = 0;
    iorq.notify.fn = NULL;
    iorq.client = dc->io_client;
    return dm_io(&iorq, 1, &where, &error_bits);
}

static struct bio *prepare_bio_with_pbn(struct dedup_config *dc,
struct bio *bio, uint64_t pbn)
{
    int r = 0;
    struct page_list *pl;
    struct bio *clone = NULL;
    pl = kmalloc(sizeof(*pl), GFP_NOIO);
    if (!pl)
        goto out;
    /*
     * Since target I/O size is 4KB currently, we need only one page to
     * store the data. However, if the target I/O size increases, we need
     * to allocate more pages and set this linked list correctly.
     */
    pl->page = alloc_pages(GFP_NOIO, 0);
    if (!pl->page)
        goto out_allocfail;
    pl->next = NULL;
    r = fetch_whole_block(dc, pbn, pl);
    if (r < 0)
        goto out_fail;
    
    r = merge_data(dc, pl->page, bio);
    if (r < 0)
        goto out_fail;
    
    clone = create_bio(dc, bio);
    if (!clone)
        goto out_fail;
    
    copy_pages(pl->page, clone);
out_fail:
    free_pages((unsigned long) page_address(pl->page), 0);
    out_allocfail:
    kfree(pl);
out:
    if (r < 0)
        return ERR_PTR(r);
    return clone;
}

已經讀出來的pl->page的pbn的內容和bio做merge，這個和上面zero的情況一下。

最后再將merge好的，數據拷貝到bio_new中，去做下一輪handle_write處理，也就是上一篇的內容。

這一篇的內容比較簡單，所以沒有圖示，

--------------未完待續--------------

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