多任务并发做da_write可能导致ext4_writepages陷入死循环

问题根因：
ext4_da_write_begin 前台使用计数的方式预留block（仅预留数据块），writepages的时候申请块，那么如果用户写入5个数据块，预留计数为5，但实际writepages的时候可能由于需要额外的extent块，实际申请的物理块数量6会超出前台计数。

ext4通过两种方式保证da_write通过引用计数方式不会出现上述情况：

1. ext4_da_write_begin -> ext4_nonda_switch：
 if (dirty_clusters && (free_clusters < 2 * dirty_clusters))  // 如果free块数小于2倍的dirty数量，dirty会基于前台写入的数据块数累加，在writepage申请到物理块后消减，同时free也再次之后被消减
   try_to_writeback_inodes_sb(sb, WB_REASON_FS_FREE_SPACE);  // 等待回写
 if (2 * free_clusters < 3 * dirty_clusters ||
   free_clusters < (dirty_clusters + EXT4_FREECLUSTERS_WATERMARK)) {  // 如果free < dirty + EXT4_FREECLUSTERS_WATERMARK[4 * (percpu_counter_batch * nr_cpu_ids)]，改变da_write方式为普通write方式（前台就分配unwritten extent block）
     return 1;
 }
 return 0;

方式1主要是通过判断当前free减去dirty达不到阈值（阈值不小）时，触发回写更新准确的free，如果free确实不足改变da_write为write，前台分配块。

2. ext4_da_write_begin -> ext4_da_get_block_prep -> ext4_da_map_blocks -> ext4_insert_delayed_block -> ext4_da_reserve_space -> ext4_claim_free_clusters -> ext4_has_free_clusters:
 resv_clusters = atomic64_read(&sbi->s_resv_clusters);
 if (free_clusters >= (nclusters + dirty_clusters + resv_clusters)) // ext4有预留块，不会让前台把所有的free计数消耗掉
   return 1;

方式2通过预留一定数量块，保证文件系统空闲块不会被理论耗尽。

但是，在并发写多个不同文件的场景时上述条件无法保证计数预留的块 > 实际分配的块，流程如下：
1. 消耗文件系统free_clusters，直到free_clusters > 2 * sbi->s_resv_clusters，并且free_clusters > EXT4_FREECLUSTERS_WATERMARK
2. 重新挂载，dirty_clusters = 0
3. 并发起free block - sbi->s_resv_clusters个任务，每个任务写不同的文件
由于任务对不同文件操作，可以并发进入ext4_nonda_switch，因此所有任务都是da_write
4. 每个任务执行ext4_da_get_block_prep更新percpu_counter_add(&sbi->s_dirtyclusters_counter, 1)，此时dirty_clusters > free_clusters
5. 删除文件，释放新的块，free_clusters > 0
6. ext4_writepages
    mpage_map_and_submit_extent
     mpage_map_one_extent // ret = ENOSPC
      ext4_map_blocks -> ext4_ext_map_blocks -> ext4_mb_new_blocks -> ext4_claim_free_clusters :
        if (free_clusters >= (nclusters + dirty_clusters)) // false，因为每个文件写触发了新的extent申请，开始预留的计数1 < 实际申请的块（数据块+extent块）
      if (err == -ENOSPC && ext4_count_free_clusters(sb)) // true
    // 陷入while (!mpd.scanned_until_end && wbc->nr_to_write > 0)循环

GVP openEuler/kernel

内容风险标识

评论 (1)

GVPopenEuler/kernel

内容风险标识